Автоматический световой забор: 5 ступеней

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:50

Схема светового ограждения используется для обнаружения присутствия любого человека или объекта в определенной области. Дальность обнаружения Light Fence Circuit составляет от 1,5 до 3 метров. Спроектировать схему с использованием LDR и операционного усилителя довольно просто. Эта портативная схема может бесперебойно работать с общедоступной батареей 9 В, а звуковой сигнал, издаваемый зуммером, достаточно громкий, чтобы обнаружить присутствие человека, транспортного средства или объекта.

Запасы

1. Операционный усилитель Texas Instruments LM741
2. 555 Таймер
3. BC557 - транзистор PNP
4. LDR
5. Потенциометр
6. Зуммер
7. ВЕЛ

Резистор (210, 1 кОм, 5,7 кОм, 100 кОм, 1 МОм)

Шаг 1. Что такое светозависимый резистор (LDR) или фоторезистор?

Легкозависимый резистор (также известный как фоторезистор или LDR) - это устройство, удельное сопротивление которого зависит от падающего электромагнитного излучения. Следовательно, они являются светочувствительными устройствами. Их также называют фотопроводниками, фотопроводящими элементами или просто фотоэлементами.

Они изготовлены из полупроводниковых материалов с высоким сопротивлением. Существует множество различных символов, используемых для обозначения фоторезистора или LDR, один из наиболее часто используемых символов показан на рисунке ниже. Стрелка указывает на падающий на него свет.

Шаг 2: микросхема таймера 555

Микросхема таймера 555 - одна из наиболее часто используемых в электронике, особенно для целей запуска. Будь то простой проект, включающий один 8-битный микроконтроллер и некоторые периферийные устройства, или сложный проект, включающий систему на микросхемах (SoC), задействуется таймер 555. В зависимости от производителя, стандартный корпус таймера 555 включает 25 транзисторов, 2 диода и 15 резисторов на кремниевом кристалле, установленном в 8-контактном мини-корпусе с двумя линиями (DIP-8). Варианты состоят из объединения нескольких микросхем на одной плате. Тем не менее, 555-й по-прежнему остается самым популярным.

Для таймера 555, работающего как триггер или как мультивибратор, он имеет определенный набор конфигураций.

1. Контакт 1. Земля: этот контакт должен быть подключен к земле.
2. Контакт 2. TRIGGER: Контакт триггера перемещается с отрицательного входа второго компаратора. Выход нижнего компаратора подключен к выводу SET триггера. Отрицательный импульс (<Vcc / 3) на этом выводе устанавливает триггер, и выход становится высоким.
3. Вывод 3. ВЫХОД: Этот вывод также не имеет специальной функции. Это выходной контакт, к которому подключена нагрузка. Его можно использовать как источник или приемник и управлять током до 200 мА.
4. Контакт 4. Сброс: в микросхеме таймера есть триггер. Вывод сброса напрямую подключен к MR (Master Reset) триггера. Это активный вывод низкого уровня, который обычно подключается к VCC для предотвращения случайного сброса.
5. Вывод 5. Контрольный вывод: Контрольный вывод подключается к отрицательному входному выводу компаратора 1. Ширина выходного импульса может контролироваться путем подачи напряжения на этот вывод независимо от RC-цепи. Обычно этот вывод опускается с помощью конденсатора (0,01 мкФ), чтобы избежать нежелательных шумовых помех при работе.
6. Вывод 6. ПОРОГ: Пороговое напряжение на выводе определяет, когда следует сбросить триггер в таймере. Пороговый вывод выводится с положительного входа верхнего компаратора. Если управляющий контакт разомкнут, тогда напряжение, равное или превышающее VCC * (2/3), сбросит триггер. Таким образом, выход становится низким.
7. Вывод 7. РАЗРЯД: этот вывод выводится из открытого коллектора транзистора. Так как транзистор (на котором был взят разрядный вывод, Q1) получил свою базу, подключенную к Qbar. Всякий раз, когда на выходе становится низкий уровень или триггер сбрасывается, разрядный штырь замыкается на землю, и конденсатор разряжается.
8. Контакт 8. Power или VCC: он подключен к положительному напряжению (от + 3,6 до +15 В).

Шаг 3: принципиальная схема

Полная принципиальная схема автоматического освещения забора с сигнализацией показана выше. LDR расположен лицом ко входу, и для регулировки чувствительности устройства используется потенциометр. Вы также можете добавить переключатель между отрицательным контактом батареи и заземленным контактом LDR, чтобы управлять этой системой безопасности вручную.

Шаг 4: Работа

Здесь ИС операционного усилителя используется в качестве компаратора напряжения, а ИС таймера 555 переведена в нестабильный режим. LDR и потенциометр создают схему делителя напряжения. Выходной сигнал этой схемы делителя будет изменяться в зависимости от интенсивности света, падающего на LDR. Делитель подключен к инвертирующему выводу микросхемы операционного усилителя. Неинвертирующий вывод подключается к питанию через резистор 5,7 кОм, поэтому значение напряжения в неинвертирующем состоянии фиксировано. Вы можете заменить этот резистор потенциометром 10 кОм, чтобы отрегулировать напряжение в соответствии с требованиями.

Мы можем регулировать чувствительность устройства с помощью потенциометра VR1, подключенного последовательно с LDR. Когда напряжение на неинвертирующем входе больше или равно опорному напряжению, выход (на контакте 6) выхода ИС операционного усилителя (контакт 6) становится ВЫСОКИМ. Узнайте больше о работе операционного усилителя, следуя различным схемам на основе операционного усилителя. Согласно принципиальной схеме, когда LDR обнаруживает какую-либо активность, на выходе ИС операционного усилителя становится НИЗКИЙ, и PNP-транзистор T1 начинает проводить. Следовательно, светодиод начинает светиться, и срабатывает микросхема таймеров 555. Здесь микросхема таймера 555 находится в нестабильном режиме, а предустановленная временная задержка обеспечивается R3, R5 и C1. Таким образом, всякий раз, когда какой-либо человек или объект входит в запрещенную зону, его тени будут обнаружены LDR, и цепь вызовет тревогу.