Схема светового извещателя с использованием моста Уитстона

«Глаза чувствуют то, что видит разум». Как этот LDR (светозависимый резистор) определяет, есть ли какой-либо источник света в его диапазоне срабатывания. Это правда, что вы можете вручную выключать и включать любой свет, но иногда люди проявляют небрежность, что может привести к потере электроэнергии. Чтобы преодолеть эту проблему, мы собираемся показать вам, как создать схему светового детектора (которая помогает определять свет), и вы можете добавить реле для управления бытовой техникой переменного тока, в зависимости от ощущения света. Хотя ранее мы создали схему светового детектора, но на этот раз мы используем концепцию моста Уитстона для управления LDR.

Проверьте другие наши схемы, которые используют LDR для обнаружения света:

• Детектор темноты с использованием LDR и таймера 555 IC
• Аварийный свет Raspberry Pi с датчиком темноты и отключением сети переменного тока
• Цепь индикаторов темноты и света
• Автоматический свет лестницы
• Автоматический уличный фонарь
• Цепь лазерной охранной сигнализации

Необходимые компоненты

• LDR
• Транзистор (BC547)
• LM741op-amp IC
• Потенциометр (10к)
• Сопротивление (10 кОм, 330 Ом)
• Светодиод (красный)
• Аккумулятор (9 В)

LDR (светозависимый резистор)

LDR - это тип резистора, сопротивление которого зависит от силы падающего на него света. Он состоит из полупроводника сульфида адмия C. В темноте сопротивление LDR выражается в мега или килоомах, а когда свет падает, сопротивление изменяется с мегаом до нескольких сотен ом. Это просто означает, что присутствие света снижает сопротивление LDR, и именно так оно используется для прогнозирования дня и ночи.

Работа LDR

LDR работает по принципу фотопроводимости, когда свет падает на поверхность LDR, тогда сопротивление LDR начинает уменьшаться с его высокого значения, в темноте сопротивление LDR находится в диапазоне мегаомов и по мере того, как свет падает на нем сопротивление уменьшается до нескольких Ом. Электроны в валентной зоне перескакивают в зону проводимости из-за наличия высокой энергии фотонов в падающем свете, а не в полупроводниковом материале.

Особенности

• Сопротивление элемента составляет от 400 Ом до 9 кОм при условии от 1000 до 10 люкс.
• В темноте сопротивление составляет минимум 1 МОм.
• Имея время нарастания от 2,8 до 18 мс и время спада от 48 до 120 мс.
• Имея широкий диапазон спектрального отклика
• Экономичный по стоимости
• Диапазон высоких температур окружающей среды

Приложения

• Автоматический уличный фонарь
• Датчик положения
• Измерители силы света
• Цепи охранной сигнализации
• Используется вместе со светодиодом в качестве детектора препятствий
• Автоматические светильники для спальни

Микросхема операционного усилителя LM741

Операционный усилитель представляет собой по постоянному току электронного усилителя напряжения с высоким коэффициентом усиления. Это небольшая микросхема с 8 контактами. ИС операционного усилителя используется в качестве компаратора, который сравнивает два сигнала: инвертирующий и неинвертирующий. В операционном усилителе IC 741 PIN2 - это инвертирующий входной терминал, а PIN3 - неинвертирующий входной терминал. Выходной контакт этой ИС - PIN6. Основная функция этой ИС - выполнять математические операции в различных схемах.

Операционный усилитель в основном имеет внутри компаратор напряжения, который имеет два входа: один - инвертирующий, второй - неинвертирующий. Когда напряжение на неинвертирующем входе (+) выше, чем напряжение на инвертирующем входе (-), тогда выход компаратора ВЫСОКИЙ. И если напряжение инвертирующего входа (-) выше, чем неинвертирующего конца (+), то выходное напряжение НИЗКОЕ .

В нашей схеме детектора света, микросхема операционного усилителя, сравнивающая напряжение в точках C и D через PIN3 и PIN2 соответственно, поскольку мы знаем, что если напряжение на PIN3 больше, чем на PIN2, выход на PIN6 будет ВЫСОКИМ, и наоборот. Когда на выходе будет ВЫСОКОЕ значение, светодиод начнет светиться. Для получения ВЫСОКОГО выхода мы должны направить свет на LDR, чтобы уменьшить его сопротивление, что приведет к увеличению напряжения в точке C.

Транзистор (BC547)

Это NPN-транзистор, мощность усиления также хороша, так как имеет значение усиления от 110 до 800. Он допускает максимальный ток 100 мА, протекающий через вывод коллектора, а ограничение входного тока составляет 5 мА на вывод базы для смещения. Поскольку базовый вывод остается заземленным, транзистор переходит в состояние обратного смещения и не проводит через него ток (что является точкой отсечки), поскольку питание подается на базовый вывод, он начинает проводить через эмиттер к коллектору (который является точкой насыщения).). Нормальный диапазон напряжения через коллектор-эмиттер и база-эмиттер составляет 200 и 900 мВ соответственно.

В нашей схеме транзистор работает как переключатель светодиода. Поскольку на выходе операционного усилителя высокий уровень (означает, что свет направлен на LDR), который затем подается на базу транзистора, начинает течь ток через коллектор к эмиттеру. Когда на выходе операционного усилителя низкий уровень (означает, что он темный), транзистор остается в выключенном состоянии, ток не течет через коллектор к эмиттеру, пока на выходе не появится высокий уровень.

Пин код	Имя контакта	Описание
1	Коллектор	Ток протекает через коллектор
2	База	Управляет смещением транзистора
3	Эмиттер	Ток утекает через эмиттер

Принципиальная схема светового извещателя:

Работа

Как мы знаем в мосте Уитстона, если разница падения напряжения равна нулю между точками C и D, отношение сопротивлений R1 и R2 равно отношению сопротивлений R3 и R4, где R4 - неизвестное сопротивление, R1 и R2 известны. резисторы, а R3 - потенциометр.

На схеме светового детектора мост Уитстона состоит из одного LDR и потенциометра в первом плече и двух известных сопротивлений 10 кОм во втором плече. Когда свет падает на LDR, его сопротивление падает, а напряжение в точке C увеличивается по сравнению с точкой D.

ОУ IC LM741 используется для сравнения напряжения как в точке С и D, если напряжение точки С больше, чем точка D, то ОУ дают высокий выход и если точка D имеет больше напряжения, то один, то оп -ампер дает низкую мощность. Поскольку выход операционного усилителя высокий, он включает транзистор, и светодиод начинает светиться (что означает наличие света), а если низкий, то выход операционного усилителя низкий, а транзистор остается в выключенном состоянии (что означает его темный).