Lichtdetectorcircuit met behulp van een Wheatstone-brug

"Ogen voelen wat de geest ziet." Zoals deze LDR (lichtafhankelijke weerstand) detecteert of er een lichtbron in zijn detectiebereik is. Het is waar dat u elk licht met de hand kunt in- en uitschakelen, maar soms vertoont mensen onzorgvuldigheid die kan leiden tot verspilling van elektriciteit. Om dit probleem op te lossen, gaan we u laten zien dat het maken van een lichtdetectorcircuit (dat helpt bij het detecteren van het licht) en het toevoegen van een relais om de AC Home-apparaten te bedienen, afhankelijk is van de sensatie van licht. Hoewel we eerder een lichtdetectorcircuit hebben gemaakt, gebruiken we deze keer het Wheatstone Bridge-concept om de LDR te bedienen.

Bekijk onze andere circuits die LDR gebruiken voor lichtdetectie:

• Dark Detector met LDR en 555 Timer IC
• Raspberry Pi Noodverlichting met Darkness en AC Power Line Off Detector
• Donker en licht indicatorcircuit
• Automatische trapverlichting
• Automatische straatverlichting
• Circuit voor laserbeveiligingsalarm

Vereiste componenten

• LDR
• Transistor (BC547)
• LM741op-amp IC
• Potentiometer (10k)
• Weerstand (10k, 330ohm)
• Led (rood)
• Batterij (9v)

LDR (Light Dependent Resistor)

LDR is een soort weerstand waarvan de weerstand varieert met de sterkte van het licht dat erover valt. Het bestaat uit een halfgeleidende naam C admiumsulfide. Als het donker is, is de weerstand van LDR in mega of kilo ohm en als het licht valt, verandert het de weerstand van mega-ohm in enkele honderden ohm. Het betekent simpelweg dat de aanwezigheid van licht de weerstand van LDR vermindert en zo wordt het gebruikt om dag en nacht te voorspellen.

Werking van LDR

De LDR werkt volgens het principe van fotogeleiding, wanneer het licht op het oppervlak van LDR valt, begint de weerstand van LDR af te nemen vanaf een hoge waarde ervan, in het donker ligt de weerstand van LDR in het bereik van Mega ohm en als het licht invalt daarop neemt de weerstand af tot een bereik van enkele ohm. De elektronen in de valentieband springen naar de geleidingsband, omdat ze een hoge fotonenergie hebben in het invallende licht dan het halfgeleidermateriaal.

Kenmerken

• De celweerstand is 400 ohm tot 9 kilo ohm, wanneer lux van 1000 tot 10 wordt geleverd.
• In het donker is de weerstand minimaal één mega ohm.
• Met 2,8 tot 18 ms stijgtijd en 48 tot 120 ms valtijd.
• Met een breed scala aan spectrale respons
• Zuinig in kosten
• Bereik hoge omgevingstemperatuur

Toepassingen

• Automatische straatverlichting
• Positiesensor
• Lichtintensiteitsmeters
• Inbraakalarmcircuits
• Wordt samen met LED gebruikt als obstakeldetector
• Automatische slaapkamerverlichting

Op amp IC LM741

Een operationele versterker is een DC-gekoppelde elektronische spanningsversterker met hoge versterking. Het is een kleine chip met 8 pinnen. Een operationele versterker IC wordt gebruikt als een comparator die de twee signalen, het inverterende en niet-inverterende signaal, vergelijkt. In Op-amp IC 741 is PIN2 een inverterende ingangsterminal en PIN3 is een niet-inverterende ingangsterminal. De outputpin van dit IC is PIN6. De belangrijkste functie van dit IC is om wiskundige bewerkingen uit te voeren in verschillende circuits.

Op-amp heeft in feite een spanningsvergelijker aan de binnenkant, die twee ingangen heeft, een is een inverterende ingang en de tweede is een niet-inverterende ingang. Wanneer de spanning op de niet-inverterende ingang (+) hoger is dan de spanning op de inverterende ingang (-), dan is de uitgang van de comparator HOOG. En als de spanning van de inverterende ingang (-) hoger is dan het niet-inverterende einde (+), dan is de uitgang LAAG .

In ons lichtdetectorcircuit vergelijkt de op-amp-IC de spanning van het punt C en D met respectievelijk de PIN3 en PIN2, zoals we weten als de spanning op PIN3 meer is dan PIN2, zal de uitvoer op PIN6 HOOG zijn en vice versa. Als de output HOOG is, gaat de led branden. Om de HIGH-output te krijgen, moeten we licht op LDR moeten laten vallen om de weerstand te verminderen, waardoor de spanning op punt C toeneemt.

Transistor (BC547)

Het is een NPN-transistor, de versterkingscapaciteit is ook goed met een versterkingswaarde van 110 tot 800. Het laat 100mA maximale stroom door de collectorpin en de ingangsstroomlimiet is 5mA naar de basispin voor voorspanning. Terwijl de basispen aarde hield, beweegt de transistor naar een omgekeerde voorgespannen toestand en geleidt er geen stroom doorheen (wat het afsnijpunt is), aangezien de voeding naar de basispen leidt, begint deze door de emitter naar de collector te geleiden (wat het verzadigingspunt is). Het normale spanningsbereik door de collector-emitter en basis-emitter is respectievelijk 200 en 900 mV.

In ons circuit werkt de transistor als schakelaar voor de LED. Omdat de output van de op-amp hoog is (betekent dat het licht op LDR wijst), die vervolgens naar de basis van de transistor wordt gevoerd, begint de stroom door de collector naar de emitter te stromen. Wanneer de output van op-amp laag is (betekent dat het donker is), blijft de transistor uitgeschakeld en stroomt er geen stroom door de collector naar de emitter totdat de output hoog wordt.

Pincode	Pin Naam	Omschrijving
1	Verzamelaar	Stroom stroomt door collector
2	Baseren	Regelt de voorspanning van de transistor
3	Emitter	Stroom loopt weg via de zender

Schakelschema van lichtdetector:

Werken van

Zoals we weten in de Wheatstone-brug, als het verschil in spanningsval nul is tussen punt C en D, is de verhouding van weerstand R1 en R2 gelijk aan de verhouding van weerstand R3 en R4, waarbij R4 de onbekende weerstand is, R1 en R2 zijn bekend weerstanden en R3 is de potentiometer.

Hier in ons schakelschema van de lichtdetector bestaat de Wheatstone-brug uit één LDR en potentiometer in de eerste arm en twee bekende weerstanden van 10k ohm in de tweede arm. Naarmate het licht op de LDR valt, wordt de weerstand laag en neemt de spanning door punt C toe in vergelijking met punt D.

Een Op-amp IC LM741 wordt gebruikt om de spanning van zowel punt C als D te vergelijken, als de spanning van punt C meer is dan punt D dan geeft de op-amp een hoge output en als punt D meer spanning heeft dan één dan op -amp geven een lage output. Omdat de op-amp-uitgang hoog is, wordt de transistor ingeschakeld en begint de led te gloeien (wat de aanwezigheid van licht betekent) en als de op-amp-uitgang laag is, is de uitgang van de op-amp laag en blijft de transistor uit (wat betekent dat het donker is).