Automatische lichtomheining: 5 stappen

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2024-01-30 11:16

Een lichtomheiningscircuit wordt gebruikt om de aanwezigheid van een mens of object in een bepaald gebied te detecteren. Het detectiebereik van Light Fence Circuit is ongeveer 1,5 tot 3 meter. Het is vrij eenvoudig om het circuit te ontwerpen met LDR en Op-amp. Dit draagbare circuit kan probleemloos werken met een algemeen verkrijgbare 9V-batterij en het alarmgeluid dat door de zoemer wordt gegenereerd, is luid genoeg om de aanwezigheid van een mens, voertuig of object te detecteren.

Benodigdheden

1. Texas Instruments LM741 Op-Amp
2. 555 Timer
3. BC557 - PNP-transistor
4. LDR
5. Potentiometer
6. Zoemer
7. LED

Weerstand (210, 1K, 5.7K, 100k, 1M)

Stap 1: Wat is een lichtafhankelijke weerstand (LDR) of fotoresistor?

Een lichtafhankelijke weerstand (ook bekend als een fotoresistor of LDR) is een apparaat waarvan de soortelijke weerstand een functie is van de invallende elektromagnetische straling. Daarom zijn het lichtgevoelige apparaten. Ze worden ook wel fotogeleiders, fotogeleidende cellen of gewoon fotocellen genoemd.

Ze zijn gemaakt van halfgeleidermaterialen met een hoge weerstand. Er zijn veel verschillende symbolen die worden gebruikt om een fotoresistor of LDR aan te duiden, een van de meest gebruikte symbolen wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding. De pijl geeft aan dat er licht op valt.

Stap 2: 555 Timer-IC

555 timer IC is een van de meest gebruikte IC's in de elektronica, vooral voor triggerdoeleinden. Of het nu gaat om een eenvoudig project met een enkele 8-bits microcontroller en enkele randapparatuur of om een complex project waarbij een systeem op chips (SoC's) betrokken is, het gaat om het werken met 555 timers. Afhankelijk van de fabrikant bevat het standaard 555-timerpakket 25 transistors, 2 diodes en 15 weerstanden op een siliciumchip die is geïnstalleerd in een 8-pins mini dual-in-line-pakket (DIP-8). Varianten bestaan uit het combineren van meerdere fiches op één bord. 555 is echter nog steeds het populairst.

Voor een 555-timer die als een flip-flop of als een multivibrator werkt, heeft deze een bepaalde reeks configuraties.

1. Pin 1. Massa: Deze pin moet met de grond worden verbonden.
2. Pin 2. TRIGGER: Triggerpin wordt van de negatieve ingang van comparator twee gesleept. De uitgang van de onderste comparator is verbonden met de SET-pin van de flip-flop. Een negatieve puls (< Vcc/3) op deze pin stelt de flip-flop in en de output wordt hoog.
3. Pin 3. OUTPUT: Ook deze pin heeft geen speciale functie. Dit is de uitgangspen waarop de belasting is aangesloten. Het kan worden gebruikt als bron of gootsteen en kan tot 200mA stroom aandrijven.
4. Pin 4. Reset: Er zit een flip-flop in de timerchip. De reset-pin is direct verbonden met MR (Master Reset) van de flip-flop. Dit is een actieve lage pin en normaal verbonden met VCC om onbedoelde reset te voorkomen.
5. Pin 5. Stuurpen: De stuurpen is aangesloten vanaf de negatieve ingangspen van comparator één. Uitgang Pulsbreedte kan worden geregeld door een spanning op deze pin aan te brengen, ongeacht het RC-netwerk. Normaal gesproken wordt deze pin naar beneden getrokken met een condensator (0,01uF), om ongewenste ruisinterferentie met de werking te voorkomen.
6. Pin 6. THRESHOLD: Drempelpinspanning bepaalt wanneer de flip-flop in de timer moet worden gereset. De drempelpen wordt getrokken uit de positieve ingang van de bovenste comparator. Als de stuurpen open is, zal een spanning gelijk aan of groter dan VCC* (2/3) de flip-flop resetten. Dus de output wordt laag.
7. Pin 7. ONTLADEN: Deze pin wordt getrokken uit de open collector van de transistor. Sinds de transistor (waarop de ontladingspen werd genomen, Q1) kreeg zijn basis verbonden met Qbar. Telkens wanneer de uitgang laag wordt of de flip-flop wordt gereset, wordt de ontladingspen naar aarde getrokken en wordt de condensator ontladen.
8. Pin 8. Voeding of VCC: deze is aangesloten op een positieve spanning (+3,6v tot +15v).

Stap 3: Schakelschema

Het complete schakelschema voor Automatische Hekverlichting met Alarm is hierboven weergegeven. LDR wordt tegenover de ingang geplaatst en een potentiometer wordt gebruikt om de gevoeligheid van het apparaat aan te passen. U kunt ook een schakelaar toevoegen tussen de negatieve pin van de batterij en de geaarde pin van LDR om dit beveiligingssysteem handmatig te bedienen.

Stap 4: Werken

Hier wordt de op-amp IC gebruikt als een spanningsvergelijker en wordt de 555 timer IC in een astabiele modus geplaatst. De LDR en de potentiometer creëren een spanningsdelercircuit. De output van dit verdeelcircuit zal veranderen afhankelijk van de intensiteit van het licht dat op de LDR valt. De verdeler is verbonden met de inverterende pin van het Op-amp IC. De niet-inverterende pin is verbonden met voeding via een 5,7Kohm-weerstand, dus de spanningswaarde bij de niet-inverterende is vast. U kunt deze weerstand vervangen door een 10K potentiometer om de spanning naar wens aan te passen.

We kunnen de gevoeligheid van het apparaat aanpassen door gebruik te maken van de potentiometer VR1 die in serie is geschakeld met de LDR. Wanneer de spanning op de niet-inverterende ingang groter of gelijk is aan de referentiespanning, wordt de uitgang (op pin 6) van de op-amp IC-uitgang (PIN 6) HOOG. Leer meer over de werking van op-amp door de verschillende op-amp gebaseerde circuits te volgen. Volgens het schakelschema, wanneer LDR enige activiteit detecteert, wordt de uitvoer van de Op-amp IC LAAG en begint PNP-transistor T1 te geleiden. Daarom begint de LED te gloeien en wordt het 555 timers-IC geactiveerd. Hier bevindt 555 timer IC zich in de Astable-modus en wordt een vooraf ingestelde tijdvertraging geleverd door R3, R5 en C1. Dus wanneer een persoon of object het verboden gebied betreedt, worden zijn schaduwen gedetecteerd door de LDR en activeert het circuit het alarm.