دائرة كاشف الضوء باستخدام جسر ويتستون

"العيون تستشعر ما يراه العقل." مثل هذا الشعور LDR (المقاوم المعتمد على الضوء) إذا كان هناك أي مصدر ضوء في نطاق الاستشعار الخاص به. صحيح أنه يمكنك إيقاف تشغيل أي ضوء يدويًا وتشغيله ، ولكن في بعض الأحيان يظهر البشر الإهمال الذي قد يتسبب في إهدار الكهرباء. للتغلب على هذه المشكلة ، سوف نوضح لك كيفية إنشاء دائرة للكشف عن الضوء (والتي تساعد في استشعار الضوء) ويمكنك إضافة مرحل لتشغيل أجهزة التيار المتردد المنزلية التي تعتمد على الإحساس بالضوء. على الرغم من أننا أنشأنا سابقًا بعض دوائر كاشف الضوء ، إلا أننا هذه المرة نستخدم مفهوم جسر ويتستون لتشغيل LDR.

تحقق من دوائرنا الأخرى التي تستخدم LDR لاكتشاف الضوء:

• كاشف الظلام باستخدام LDR و 555 Timer IC
• ضوء الطوارئ Raspberry Pi مع الظلام وكاشف التيار المتردد
• دائرة مؤشر الضوء والظلام
• ضوء درج تلقائي
• ضوء الشارع التلقائي
• دائرة إنذار أمان الليزر

المكونات المطلوبة

• LDR
• الترانزستور (BC547)
• LM741op-amp IC
• مقياس الجهد (10 كيلو)
• المقاومة (10 كيلو ، 330 أوم)
• ليد (أحمر)
• البطارية (9 فولت)

LDR (مقاوم يعتمد على الضوء)

LDR هو نوع من المقاوم تتفاوت مقاومته مع قوة الضوء المتساقط عليه. إنها مكونة من كبريتيد الأدميوم C شبه الموصل . عندما يحل الظلام ، تكون مقاومة LDR بالميجا أو الكيلو أوم وعندما يسقط الضوء ، فإنه يغير مقاومته من ميجا أوم إلى بضع مئات أوم. هذا يعني ببساطة أن وجود الضوء يقلل من مقاومة LDR وهذه هي الطريقة التي يتم استخدامها للتنبؤ بالنهار والليل.

عمل LDR

يعمل LDR على مبدأ التوصيل الضوئي ، عندما يسقط الضوء على سطح LDR ، تبدأ مقاومة LDR في التناقص من القيمة العالية لها ، في المقاومة المظلمة لـ LDR تكون في نطاق ميغا أوم وكضوء ساقط عليه تنخفض المقاومة إلى نطاق من بضعة أوم. تقفز الإلكترونات في نطاق التكافؤ إلى نطاق التوصيل ، نظرًا لوجود طاقة عالية من الفوتونات في الضوء الساقط ثم مادة أشباه الموصلات.

المميزات

• مقاومة الخلية هي 400 أوم إلى 9 كيلو أوم ، عندما يتم توفير لوكس من 1000 إلى 10.
• في الظلام تكون المقاومة على الأقل ميغا أوم واحد.
• الحصول على 2.8 إلى 18 مللي ثانية من وقت الصعود و 48 إلى 120 مللي ثانية من وقت السقوط.
• لديها مجموعة واسعة من الاستجابة الطيفية
• اقتصادية في التكلفة
• نطاق درجة حرارة محيطة عالية

التطبيقات

• ضوء الشارع التلقائي
• موقف الاستشعار
• متر شدة الضوء
• دوائر الإنذار ضد السرقة
• تستخدم جنبا إلى جنب مع LED ككاشف عقبة
• أضواء غرفة النوم التلقائية

Op amp IC LM741

و مكبر للصوت التشغيلي هو جانب DC-مكاسب عالية مكبر للصوت الجهد الإلكترونية. إنها شريحة صغيرة بها 8 دبابيس. يتم استخدام مكبر للصوت التشغيلي IC كمقارن يقارن بين الإشارتين ، الإشارة المقلوبة وغير المقلوبة. في Op-amp IC 741 PIN2 هو طرف إدخال عكسي و PIN3 هو طرف إدخال غير مقلوب. دبوس الإخراج لهذا IC هو PIN6. تتمثل الوظيفة الرئيسية لهذا IC في إجراء عملية رياضية في دوائر مختلفة.

يحتوي Op-amp بشكل أساسي على مقارن جهد بداخله ، والذي يحتوي على مدخلين ، أحدهما يقوم بعكس المدخلات والثاني هو إدخال غير مقلوب. عندما يكون الجهد عند المدخلات غير العاكسة (+) أعلى من الجهد عند عكس المدخلات (-) ، فإن ناتج المقارنة مرتفع. وإذا كان جهد المدخل المقلوب (-) أعلى من الطرف غير المقلوب (+) ، فإن الناتج يكون منخفضًا .

في دائرة كاشف الضوء لدينا ، يقوم op-amp IC بمقارنة جهد النقطة C و D من خلال PIN3 و PIN2 على التوالي ، كما نعلم إذا كان الجهد عند PIN3 أكبر من PIN2 ، فإن الناتج عند PIN6 سيكون مرتفعًا والعكس صحيح. مع ارتفاع الناتج ، سيبدأ المصباح في التوهج. للحصول على ناتج عالي ، يجب أن نضطر إلى تسليط الضوء على LDR لتقليل مقاومته التي تزيد الجهد عند النقطة C.

الترانزستور (BC547)

إنه ترانزستور NPN ، وسعة التضخيم جيدة أيضًا لأن لها قيمة كسب من 110 إلى 800. فهي تتيح 100 مللي أمبير من التدفق الحالي الأقصى عبر دبوس المجمع وحد تيار الإدخال هو 5 مللي أمبير إلى دبوس القاعدة للتحيز. نظرًا لأن دبوس القاعدة يحافظ على الأرض ، يتحرك الترانزستور لعكس الحالة المنحازة ولا يقوم بتوصيل التيار من خلاله (وهي نقطة الانقطاع) ، حيث أن الإمداد يزود دبوس القاعدة الذي يبدأ بالتوصيل من خلال الباعث إلى المجمع (وهي نقطة التشبع). نطاق الجهد العادي من خلال المجمع - الباعث والباعث الأساسي هو 200 و 900mV على التوالي.

في دائرتنا ، يعمل الترانزستور كمفتاح لمصباح LED. نظرًا لأن ناتج op-amp مرتفع (يعني أن الضوء يشير إلى LDR) والذي يتم تغذيته بعد ذلك إلى قاعدة الترانزستور ، ثم يبدأ التيار من خلال المجمع حتى يبدأ تدفق الباعث. عندما يكون ناتج op-amp منخفضًا (يعني مظلمًا) ، يظل الترانزستور في حالة إيقاف ، ولا يتدفق التيار عبر المجمع إلى الباعث حتى يرتفع الناتج.

الرقم السري	اسم الدبوس	وصف
1	جامع	يتدفق التيار من خلال المجمع
2	يتمركز	يتحكم في انحياز الترانزستور
3	باعث	الصرف الحالي من خلال باعث

مخطط الدائرة لكاشف الضوء:

العمل من

كما نعلم في جسر ويتستون ، إذا كان فرق انخفاض الجهد هو صفر بين النقطتين C و D ، فإن نسبة المقاومة R1 و R2 تساوي نسبة المقاومة R3 و R4 ، حيث R4 هي المقاومة غير المعروفة ، R1 و R2 معروفان المقاومات و R3 هو مقياس الجهد.

هنا في الرسم التخطيطي لدائرة كاشف الضوء ، يتكون جسر Wheatstone من LDR واحد ومقياس جهد في الذراع الأول واثنين من المقاومة المعروفة بمقدار 10 كيلو أوم في الذراع الثانية. نظرًا لأن الضوء الساقط على LDR ، تنخفض المقاومة ويزداد الجهد عبر النقطة C مقارنة بالنقطة D.

يتم استخدام Op-amp IC LM741 لمقارنة الجهد لكل من النقطة C و D ، إذا كان جهد النقطة C أكبر من النقطة D ، فإن المرجع أمبير يعطي ناتجًا عاليًا وإذا كانت النقطة D تحتوي على جهد أكبر ثم واحد ثم المرجع -amp إعطاء خرج منخفض. نظرًا لأن ناتج op-amp مرتفع ، فإنه يتم تشغيله على الترانزستور ويبدأ توهج LED (مما يعني وجود الضوء) وإذا كان ناتج op-amp منخفضًا ويظل الترانزستور في حالة إيقاف التشغيل (مما يعني الظلام).