วงจรตรวจจับแสงโดยใช้วีทสโตนบริดจ์

“ ดวงตารับรู้สิ่งที่ใจมองเห็น” เช่นเดียวกับLDR (ตัวต้านทานที่ขึ้นกับแสง) นี้หากมีแหล่งกำเนิดแสงอยู่ในช่วงการตรวจจับ เป็นเรื่องจริงที่คุณสามารถปิดและเปิดไฟใด ๆ ได้ด้วยตนเอง แต่บางครั้งมนุษย์ก็แสดงความประมาทซึ่งอาจทำให้สิ้นเปลืองไฟฟ้า เพื่อแก้ไขปัญหานี้เราจะแสดงวิธีสร้างวงจรตรวจจับแสง (ซึ่งช่วยในการตรวจจับแสง) และคุณสามารถเพิ่มรีเลย์เพื่อใช้งานเครื่องใช้ไฟฟ้าภายในบ้านได้โดยขึ้นอยู่กับความรู้สึกของแสง แม้ว่าเราได้สร้างไว้ก่อนหน้าบางแสงตรวจจับวงจร แต่คราวนี้เราจะใช้แนวคิด Wheatstone สะพานในการดำเนินงานของ LDR

ตรวจสอบวงจรอื่น ๆ ของเราที่ใช้ LDR สำหรับการตรวจจับแสง:

• เครื่องตรวจจับความมืดโดยใช้ LDR และ 555 Timer IC
• ไฟฉุกเฉิน Raspberry Pi พร้อมความมืดและเครื่องตรวจจับสายไฟ AC
• วงจรไฟแสดงสถานะมืดและสว่าง
• ไฟบันไดอัตโนมัติ
• ไฟถนนอัตโนมัติ
• วงจรเตือนภัยด้วยเลเซอร์

ส่วนประกอบที่จำเป็น

• LDR
• ทรานซิสเตอร์ (BC547)
• LM741op-amp IC
• โพเทนชิออมิเตอร์ (10k)
• ความต้านทาน (10k, 330ohm)
• ไฟ LED (สีแดง)
• แบตเตอรี่ (9v)

LDR (ตัวต้านทานแบบพึ่งพาแสง)

LDR เป็นตัวต้านทานประเภทหนึ่งที่มีความต้านทานแตกต่างกันไปตามความแรงของแสงที่ตกกระทบ ประกอบด้วยเซมิคอนดักเตอร์ชื่อ C admium sulphide เมื่อมืดความต้านทานของ LDR จะมีหน่วยเป็นเมกะหรือกิโลโอห์มและเมื่อแสงตกความต้านทานจะเปลี่ยนความต้านทานจากเมกะโอห์มเป็นไม่กี่ร้อยโอห์ม หมายความว่าการมีอยู่ของแสงจะลดความต้านทานของ LDRและนั่นคือวิธีที่ใช้ในการทำนายทั้งกลางวันและกลางคืน

การทำงานของ LDR

LDR ทำงานบนหลักการของการนำภาพถ่ายเมื่อแสงตกลงบนพื้นผิวของ LDR ความต้านทานของ LDR จะเริ่มลดลงจากค่าที่สูงในความต้านทานมืดของ LDR จะอยู่ในช่วงเมกะโอห์มและเมื่อแสงตกกระทบ ความต้านทานจะลดลงเป็นช่วงไม่กี่โอห์ม อิเล็กตรอนในแถบวาเลนซ์จะกระโดดไปที่แถบการนำไฟฟ้าเนื่องจากโฟตอนมีพลังงานสูงในแสงที่ตกกระทบจากนั้นวัสดุเซมิคอนดักเตอร์

คุณสมบัติ

• ความต้านทานของเซลล์คือ 400 โอห์มถึง 9 กิโลโอห์มเมื่อให้ลักซ์ 1000 ถึง 10
• ในที่มืดความต้านทานต่ำสุดคือหนึ่งเมกะโอห์ม
• มีเวลาเพิ่มขึ้น 2.8 ถึง 18ms และเวลาตก 48 ถึง 120ms
• มีการตอบสนองทางสเปกตรัมที่หลากหลาย
• ประหยัดค่าใช้จ่าย
• ช่วงอุณหภูมิสูง

การใช้งาน

• ไฟถนนอัตโนมัติ
• เซ็นเซอร์ตำแหน่ง
• เครื่องวัดความเข้มแสง
• วงจรสัญญาณกันขโมย
• ใช้ร่วมกับ LED เป็นเครื่องตรวจจับสิ่งกีดขวาง
• ไฟห้องนอนอัตโนมัติ

ออปแอมป์ IC LM741

เครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน เป็นกำไรสูงเครื่องขยายเสียงแรงดันไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์ DC-คู่ เป็นชิปขนาดเล็กที่มี 8 พิน IC แอมพลิฟายเออร์ที่ใช้งานได้ถูกใช้เป็นตัวเปรียบเทียบซึ่งจะเปรียบเทียบสัญญาณทั้งสองสัญญาณกลับด้านและสัญญาณไม่กลับด้าน ใน Op-amp IC 741 PIN2 เป็นขั้วอินพุตแบบกลับด้านและ PIN3 ไม่ใช่ขั้วอินพุตที่ไม่กลับด้าน ขาเอาต์พุตของ IC นี้คือ PIN6 หน้าที่หลักของ IC นี้คือการดำเนินการทางคณิตศาสตร์ในวงจรต่างๆ

โดยทั่วไปแล้ว Op-amp จะมี Voltage Comparator อยู่ภายในซึ่งมีอินพุตสองอินพุตตัวหนึ่งคืออินพุทอินพุตและตัวที่สองคืออินพุตที่ไม่กลับด้าน เมื่อแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตไม่กลับด้าน (+) สูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่อินพุทอินพุท (-) เอาต์พุตของตัวเปรียบเทียบจะสูง และถ้าแรงดันไฟฟ้าของ inverting การป้อนข้อมูล (-) สูงกว่าไม่ใช่ inverting จบ (+) แล้วออกอยู่ในระดับต่ำ

ในวงจรตรวจจับแสงของเราop-amp IC จะเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าของจุด C และ D ผ่าน PIN3 และ PIN2 ตามลำดับเนื่องจากเราทราบว่าแรงดันไฟฟ้าที่ PIN3 มากกว่า PIN2 เอาต์พุตที่ PIN6 จะสูงหรือไม่และในทางกลับกัน เมื่อเอาต์พุตสูงขึ้นไฟ LED จะเริ่มเรืองแสง ในการรับเอาท์พุทสูงเราต้องมีแสงตกกระทบที่ LDR เพื่อลดความต้านทานซึ่งจะเพิ่มแรงดันไฟฟ้าที่จุด C

ทรานซิสเตอร์ (BC547)

เป็นทรานซิสเตอร์ NPN ความสามารถในการขยายก็ดีเช่นกันเนื่องจากมีค่าเกน 110 ถึง 800 อนุญาตให้กระแสไฟฟ้าสูงสุด 100mA ผ่านพินตัวสะสมและขีด จำกัด กระแสอินพุตคือ 5mA ไปยังพินฐานสำหรับการให้น้ำหนัก เนื่องจากพินฐานเก็บกราวด์ไว้ทรานซิสเตอร์จะเคลื่อนที่ไปยังสภาพที่มีอคติย้อนกลับและไม่นำกระแสผ่าน (ซึ่งเป็นจุดตัด) เนื่องจากแหล่งจ่ายให้กับพินฐานจึงเริ่มดำเนินการผ่านตัวปล่อยไปยังตัวสะสม (ซึ่งเป็นจุดอิ่มตัว). ช่วงแรงดันไฟฟ้าปกติผ่านตัวรวบรวม - ตัวปล่อยและตัวปล่อยฐานคือ 200 และ 900mV ตามลำดับ

ในวงจรของเราทรานซิสเตอร์ทำงานเป็นสวิตช์สำหรับ LED เมื่อเอาต์พุตของ op-amp สูง (หมายถึงแสงชี้ไปที่ LDR) ซึ่งจะถูกป้อนเข้ากับฐานของทรานซิสเตอร์จากนั้นจะไหลผ่านตัวเก็บรวบรวมเพื่อเริ่มการไหลของตัวปล่อย เมื่อเอาต์พุตของ op-amp อยู่ในระดับต่ำ (หมายถึงความมืด) ทรานซิสเตอร์จะยังคงอยู่ในสภาพปิดไม่มีกระแสไหลผ่านตัวเก็บรวบรวมไปยังตัวปล่อยจนกว่าเอาต์พุตจะสูงขึ้น

หมายเลขพิน	ชื่อพิน	คำอธิบาย
1	นักสะสม	กระแสไหลผ่านตัวเก็บรวบรวม
2	ฐาน	ควบคุมการให้น้ำหนักของทรานซิสเตอร์
3	ตัวส่ง	ท่อระบายน้ำปัจจุบันออกผ่านตัวปล่อย

แผนภาพวงจรของเครื่องตรวจจับแสง:

การทำงานของ

ดังที่เราทราบในสะพานวีทสโตนหากความแตกต่างของแรงดันไฟฟ้าตกเป็นศูนย์ระหว่างจุด C และ D อัตราส่วนของความต้านทาน R1 และ R2 จะเท่ากับอัตราส่วนของความต้านทาน R3 และ R4 โดยที่ R4 เป็นความต้านทานที่ไม่รู้จัก R1 และ R2 จะเป็นที่รู้จัก ตัวต้านทานและ R3 คือโพเทนชิออมิเตอร์

ที่นี่ในแผนภาพวงจรตรวจจับแสงของเราWheatstone Bridge ประกอบด้วย LDR และโพเทนชิออมิเตอร์หนึ่งตัวในแขนแรกและความต้านทานที่ทราบกันสอง 10k โอห์มในแขนที่สอง เมื่อแสงตกกระทบบน LDR ความต้านทานจะต่ำและแรงดันไฟฟ้าผ่านจุด C จะเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับจุด D

สหกรณ์แอมป์ IC LM741จะใช้ในการเปรียบเทียบแรงดันไฟฟ้าของทั้งสองจุด C และ D ถ้าแรงดันไฟฟ้าของจุด C เป็นมากกว่าจุด D แล้ว op-amp ให้ผลผลิตสูงและถ้าจุด D มีแรงดันมากขึ้นแล้วหนึ่งแล้ว op -amp ให้ผลผลิตต่ำ เนื่องจากเอาต์พุตของออปแอมป์อยู่ในระดับสูงทรานซิสเตอร์จะเปิดขึ้นและไฟ LED เริ่มส่องสว่าง (ซึ่งหมายถึงการมีอยู่ของแสง) และหากเอาต์พุตของออปแอมป์ต่ำก็จะต่ำและทรานซิสเตอร์ยังคงอยู่ในสภาพปิดอยู่