Recinzione automatica della luce: 5 passaggi

2025 Autore: John Day | [email protected]. Ultima modifica: 2025-01-23 14:49

Un circuito di recinzione leggera viene utilizzato per rilevare la presenza di qualsiasi essere umano o oggetto in una particolare area. Il raggio di rilevamento del Light Fence Circuit è di circa 1,5-3 metri. È abbastanza semplice progettare il circuito usando LDR e Op-amp. Questo circuito portatile può funzionare senza problemi con una batteria da 9 V comunemente disponibile e il suono di allarme generato dal cicalino è abbastanza forte da rilevare la presenza di un essere umano, un veicolo o un oggetto.

Forniture

1. Amplificatore operazionale LM741 di Texas Instruments
2. 555 Timer
3. BC557 - Transistor PNP
4. LDR
5. Potenziometro
6. Cicalino
7. GUIDATO

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

Passaggio 1: che cos'è un resistore dipendente dalla luce (LDR) o un fotoresistore?

Un resistore dipendente dalla luce (noto anche come fotoresistenza o LDR) è un dispositivo la cui resistività è una funzione della radiazione elettromagnetica incidente. Quindi, sono dispositivi sensibili alla luce. Sono anche chiamati fotoconduttori, cellule fotoconduttive o semplicemente fotocellule.

Sono costituiti da materiali semiconduttori che hanno un'elevata resistenza. Esistono molti simboli diversi utilizzati per indicare una fotoresistenza o LDR, uno dei simboli più comunemente utilizzati è mostrato nella figura sottostante. La freccia indica la luce che cade su di essa.

Passaggio 2: IC timer 555

555 timer IC è uno dei circuiti integrati più utilizzati in elettronica, in particolare per scopi di attivazione. Che si tratti di un progetto semplice che coinvolge un singolo microcontrollore a 8 bit e alcune periferiche o uno complesso che coinvolge un sistema su chip (SoC), è coinvolto il funzionamento del timer 555. A seconda del produttore, il pacchetto timer 555 standard include 25 transistor, 2 diodi e 15 resistori su un chip di silicio installato in un mini pacchetto dual-in-line a 8 pin (DIP-8). Le varianti consistono nel combinare più chip su un'unica scheda. Tuttavia, 555 è ancora il più popolare.

Per un timer 555 che funziona come un flip flop o come un multi-vibratore, ha un particolare insieme di configurazioni.

1. Pin 1. Terra: questo pin deve essere collegato a terra.
2. Pin 2. TRIGGER: il pin del trigger viene trascinato dall'ingresso negativo del comparatore due. L'uscita del comparatore inferiore è collegata al pin SET del flip-flop. Un impulso negativo (< Vcc/3) su questo Pin imposta il Flip flop e l'uscita diventa alta.
3. Pin 3. OUTPUT: Anche questo pin non ha una funzione speciale. Questo è il pin di uscita a cui è collegato il carico. Può essere utilizzato come sorgente o pozzo e pilotare fino a 200 mA di corrente.
4. Pin 4. Reset: c'è un flip-flop nel chip del timer. Il pin di reset è collegato direttamente a MR (Master Reset) del flip-flop. Questo è un pin basso attivo e normalmente collegato a VCC per prevenire il ripristino accidentale.
5. Pin 5. Pin di controllo: il pin di controllo è collegato dal pin di ingresso negativo del comparatore uno. La larghezza dell'impulso di uscita può essere controllata applicando una tensione a questo Pin, indipendentemente dalla rete RC. Normalmente questo pin viene abbassato con un condensatore (0.01uF), per evitare interferenze di rumore indesiderate con il funzionamento.
6. Pin 6. SOGLIA: la tensione del pin di soglia determina quando ripristinare il flip-flop nel timer. Il pin di soglia viene prelevato dall'ingresso positivo del comparatore superiore. Se il pin di controllo è aperto, una tensione uguale o maggiore di VCC*(2/3) ripristinerà il flip-flop. Quindi l'uscita va bassa.
7. Pin 7. DISCHARGE: questo pin viene prelevato dal collettore aperto del transistor. Poiché il transistor (su cui è stato preso il pin di scarica, Q1) ha la sua base collegata a Qbar. Ogni volta che l'uscita diventa bassa o il flip-flop viene ripristinato, il perno di scarica viene messo a terra e il condensatore si scarica.
8. Pin 8. Alimentazione o VCC: è collegato a tensione positiva (da +3.6v a +15v).

Passaggio 3: schema elettrico

Lo schema completo del circuito per l'illuminazione automatica del recinto con allarme è mostrato sopra. LDR è posto rivolto verso l'ingresso e si utilizza un potenziometro per regolare la sensibilità del dispositivo. Puoi anche aggiungere un interruttore tra il pin negativo della batteria e il pin con messa a terra di LDR per controllare manualmente questo sistema di sicurezza.

Passaggio 4: lavoro

Qui, il circuito integrato dell'amplificatore operazionale viene utilizzato come comparatore di tensione e il circuito integrato del timer 555 viene posizionato in modalità astabile. L'LDR e il potenziometro creano un circuito divisore di tensione. L'uscita di questo circuito divisore cambierà in base all'intensità della luce che cade sull'LDR. Il divisore è collegato al pin invertente dell'amplificatore operazionale IC. Il pin non invertente è collegato all'alimentazione tramite un resistore da 5,7Kohm, quindi il valore di tensione al non invertente è fisso. È possibile sostituire questo resistore con un potenziometro da 10K per regolare la tensione secondo i requisiti.

Possiamo regolare la sensibilità del dispositivo utilizzando il potenziometro VR1 collegato in serie con l'LDR. Quando la tensione all'ingresso non invertente è maggiore o uguale alla tensione di riferimento, l'uscita (sul pin 6) dell'uscita IC dell'amplificatore operazionale (PIN 6) diventa ALTA. Scopri di più sul funzionamento dell'amplificatore operazionale seguendo i vari circuiti basati sull'amplificatore operazionale. Secondo lo schema del circuito, quando LDR rileva qualsiasi attività, l'uscita dell'amplificatore operazionale IC diventa LOW e il transistor PNP T1 inizia a condurre. Quindi, il LED inizia a illuminarsi e l'IC dei timer 555 viene attivato. Qui, 555 timer IC è in modalità Astable e un ritardo di tempo preimpostato è fornito da R3, R5 e C1. Quindi, ogni volta che una persona o un oggetto entra nell'area proibita, le sue ombre verranno rilevate dall'LDR e il circuito farà scattare l'allarme.