Lichtdetektorschaltung mit Wheatstone-Brücke

"Augen spüren, was der Verstand sieht." Wie dieser LDR (lichtabhängiger Widerstand) erkennt, ob sich eine Lichtquelle in seinem Erfassungsbereich befindet. Es ist wahr, dass Sie jedes Licht manuell aus- und einschalten können, aber manchmal zeigt der Mensch Nachlässigkeit, die zu Stromverschwendung führen kann. Um dieses Problem zu lösen, zeigen wir Ihnen, wie Sie eine Lichtdetektorschaltung (die beim Erfassen des Lichts hilft) erstellen und ein Relais für den Betrieb der AC-Haushaltsgeräte hinzufügen können, das von der Lichtempfindung abhängt. Obwohl wir zuvor einige Lichtdetektorschaltungen erstellt haben, verwenden wir diesmal das Wheatstone Bridge-Konzept, um den LDR zu betreiben.

Überprüfen Sie unsere anderen Schaltkreise, die LDR zur Lichterkennung verwenden:

• Dunkler Detektor mit LDR und 555 Timer IC
• Raspberry Pi Notlicht mit Dunkelheit und AC Power Line Off Detektor
• Dunkel- und Lichtanzeigeschaltung
• Automatisches Treppenlicht
• Automatische Straßenlaterne
• Laser-Sicherheitsalarmschaltung

Erforderliche Komponenten

• LDR
• Transistor (BC547)
• LM741op-Amp IC
• Potentiometer (10k)
• Widerstand (10k, 330 Ohm)
• Led (rot)
• Batterie (9V)

LDR (Light Dependent Resistor)

LDR ist ein Widerstandstyp, dessen Widerstand mit der Stärke des darüber fallenden Lichts variiert. Es besteht aus einem Halbleiternamen C admium sulfid. Wenn es dunkel ist, ist der Widerstand von LDR in Mega oder Kilo Ohm und wenn das Licht fällt, ändert es seinen Widerstand von Mega Ohm auf einige hundert Ohm. Es bedeutet einfach, dass das Vorhandensein von Licht den Widerstand von LDR verringert und auf diese Weise Tag und Nacht vorhergesagt wird.

Arbeiten von LDR

Der LDR arbeitet nach dem Prinzip der Fotoleitfähigkeit. Wenn das Licht auf die Oberfläche des LDR fällt, nimmt der Widerstand des LDR von einem hohen Wert ab, im Dunkeln liegt der Widerstand des LDR im Bereich von Mega-Ohm und als Lichteinfall darauf nimmt der Widerstand auf einen Bereich von wenigen Ohm ab. Die Elektronen im Valenzband springen zum Leitungsband, da im einfallenden Licht und dann im Halbleitermaterial eine hohe Photonenenergie vorhanden ist.

Eigenschaften

• Der Zellwiderstand beträgt 400 Ohm bis 9 Kiloohm, wenn Lux von 1000 bis 10 bereitgestellt wird.
• Im Dunkeln beträgt der Widerstand mindestens 1 Mega Ohm.
• Mit 2,8 bis 18 ms Anstiegszeit und 48 bis 120 ms Abfallzeit.
• Mit einem breiten Spektrum an spektralen Antworten
• Kostengünstig
• Hoher Umgebungstemperaturbereich

Anwendungen

• Automatische Straßenlaterne
• Positionssensor
• Lichtintensitätsmesser
• Einbruchalarmkreise
• Wird zusammen mit der LED als Hindernisdetektor verwendet
• Automatische Schlafzimmerbeleuchtung

Operationsverstärker IC LM741

Ein Operationsverstärker ist ein DC-gekoppelter elektronischer Spannungsverstärker mit hoher Verstärkung. Es ist ein kleiner Chip mit 8 Pins. Ein Operationsverstärker-IC wird als Komparator verwendet, der die beiden Signale, das invertierende und das nichtinvertierende Signal, vergleicht. Im Operationsverstärker-IC 741 ist PIN2 ein invertierender Eingangsanschluss und PIN3 ist ein nicht invertierender Eingangsanschluss. Der Ausgangspin dieses IC ist PIN6. Die Hauptfunktion dieses IC besteht darin, eine mathematische Operation in verschiedenen Schaltungen durchzuführen.

Der Operationsverstärker verfügt im Wesentlichen über einen Spannungskomparator mit zwei Eingängen, von denen einer den Eingang invertiert und der zweite den Eingang nicht invertiert. Wenn die Spannung am nichtinvertierenden Eingang (+) höher ist als die Spannung am invertierenden Eingang (-), ist der Ausgang des Komparators HOCH. Und wenn die Spannung des invertierenden Eingangs (-) höher ist als das nicht invertierende Ende (+), ist der Ausgang NIEDRIG .

In unserer Lichtdetektorschaltung, um die Spannung des Punktes C und D durch die PIN3 und PIN2 Vergleich des Operationsverstärkers IC verbunden, wie wir, wenn die Spannung an PIN3 wissen mehr als PIN2 ist der Ausgang bei PIN6 wird kehrt HIGH und umge sein. Wenn der Ausgang HIGHs ist, beginnt die LED zu leuchten. Um den HIGH-Ausgang zu erhalten, müssen wir Licht auf LDR einfallen lassen, um dessen Widerstand zu verringern, wodurch die Spannung am Punkt C erhöht wird.

Transistor (BC547)

Es ist ein NPN-Transistor, die Verstärkungskapazität ist auch gut, da sie einen Verstärkungswert von 110 bis 800 hat. Er ermöglicht einen maximalen Stromfluss von 100 mA durch den Kollektorstift und eine Eingangsstrombegrenzung von 5 mA zum Basisstift zum Vorspannen. Wenn der Basisstift geerdet bleibt, bewegt sich der Transistor in einen in Sperrrichtung vorgespannten Zustand und leitet keinen Strom durch ihn (der der Abschaltpunkt ist), da die Versorgung des Basisstifts beginnt, durch den Emitter zum Kollektor (der der Sättigungspunkt ist) zu leiten). Der normale Spannungsbereich durch den Kollektor-Emitter und den Basis-Emitter beträgt 200 bzw. 900 mV.

In unserer Schaltung arbeitet der Transistor als Schalter für die LED. Wenn der Ausgang des Operationsverstärkers hoch ist (dh das Licht zeigt auf LDR), der dann der Basis des Transistors zugeführt wird, fließt Strom durch den Kollektor zum Emitter. Wenn der Ausgang des Operationsverstärkers niedrig ist (dh dunkel ist), bleibt der Transistor ausgeschaltet. Es fließt kein Strom durch den Kollektor zum Emitter, bis der Ausgang hoch wird.

PIN Nummer	Pin Name	Beschreibung
1	Kollektor	Strom fließt durch den Kollektor
2	Base	Steuert die Vorspannung des Transistors
3	Emitter	Strom fließt durch den Emitter ab

Schaltplan des Lichtdetektors:

Arbeiten von

Wie wir in der Wheatstone-Brücke wissen, sind R1 und R2 bekannt, wenn die Differenz des Spannungsabfalls zwischen Punkt C und D Null ist, ist das Verhältnis des Widerstands R1 und R2 gleich dem Verhältnis des Widerstands R3 und R4, wobei R4 der unbekannte Widerstand ist Widerstände und R3 ist das Potentiometer.

Hier in unserem Lichtdetektor-Schaltplan besteht die Wheatstone Bridge aus einem LDR und einem Potentiometer im ersten Arm und zwei bekannten Widerständen von 10 kOhm im zweiten Arm. Wenn das auf den LDR einfallende Licht einfällt, wird sein Widerstand niedrig und die Spannung durch Punkt C steigt im Vergleich zu Punkt D an.

Ein Operationsverstärker-IC LM741 wird verwendet, um die Spannung sowohl von Punkt C als auch von Punkt D zu vergleichen. Wenn die Spannung von Punkt C größer als Punkt D ist, gibt der Operationsverstärker eine hohe Leistung und wenn Punkt D mehr Spannung hat als eins, dann op -amp geben niedrige Leistung. Wenn der Operationsverstärkerausgang hoch ist, schaltet er den Transistor ein und die LED beginnt zu leuchten (was das Vorhandensein von Licht bedeutet). Wenn er niedrig ist, ist der Operationsverstärkerausgang niedrig und der Transistor bleibt ausgeschaltet (was bedeutet, dass er dunkel ist).