آشکارساز تاریکی با استفاده از LDR و آی سی تایمر ۵۵۵

آشکارساز تاریکی با استفاده از LDR و آی سی تایمر ۵۵۵

آشکارساز تاریکی با یک LDR (مقاومت وابسته به نور) مثل یک مولد موج مربعی است. در این پروژه، مولد موج مربعی به عنوان یک مولتی ویبراتور استابل که مبتنی بر IC تایمر ۵۵۵ هست توسعه داده شده است. از آنجایی که اساس کار این مدار بر اساس اصل کار LDR است، قبل از اینکه برای درک این مدار LDR پیش برویم، باید جزئیات اولیه LDR را بدست آوریم. شکل زیر تصویری از انواع LDR را نشان می دهد.

LDR چیست؟

LDR ها از مواد نیمه هادی ساخته می شوند تا بتوانند خواص حساس به نور خود را داشته باشند. انواع زیادی وجود دارد اما یک ماده محبوبی به نام سولفید کادمیوم (CdS) است. این LDR ها یا مقاومت نوری بر اساس اصل “Photo Conductivity” کار می کنند. حال آنچه که این اصل می گوید این است که هر گاه نور بر روی سطح LDR می افتد (در این مورد) رسانایی عنصر افزایش می یابد یا به عبارت دیگر مقاومت LDR هنگامی که نور روی سطح LDR می افتد کاهش می یابد. این ویژگی کاهش مقاومت برای LDR به این دلیل حاصل می شود که این خاصیت مواد نیمه هادی است که روی سطح استفاده شده است.

در اینجا در این مدار آشکارساز تاریکی، LDR با ۵۵۵ ASTABLE پیکربندی شده است به گونه ای که ۵۵۵ ASTABLE هنگامی که شدت نور به زیر یک سطح معین می رود، موج مربعی ایجاد می کند.

اجزای مدار

ولتاژ تغذیه +۵ تا +۱۰

آی سی ۵۵۵

مقاومت ۱۰۰KΩ

مقاومت ۲۲KΩ

مقاومت ۱۰KΩ

پتانسیومتر ۱MΩ یا مقاومت متغیر

خازن ۱۰۴ (۱۰۰nF).

ترانزیستور ۲N3906

LDR (هر اندازه ای)

بلندگو (۲۵Ω، ۰٫۵ وات) یا هر بلندگوی دیگری.

دیاگرام مدار

شکل بالا دیاگرام مدار زنگ آشکارساز تاریکی را نشان می دهد. پس از مدتی مشاهده، متوجه می شوید که مدار بسیار شبیه به مولتی ویبراتور استابل به نظر می رسد، به این دلیل که مدار یک مولتی ویبراتور استابل است که تنها یک تغییر دارد. این تغییر در پایه RESET (PIN4) انجام می شود. در یک ویبراتور استابل معمولی این پایه به +۵V متصل است، اما از آنجایی که در این حالت قرار است در شرایط عدم وجود نور پالس تولید کنیم، مستقیماً به +۵v وصل نمی شود. شبکه مقاومتی که در پایه RESET قرار دارد، یک زمین مجازی فراهم می‌کند تا به تنظیم مجدد آی سی ادامه دهد و بنابراین خروجی موج مربعی در حضور نور متوقف می‌شود.

ترانزیستور در اینجا به اسپیکر جریان تزریق می کند زیرا جریان بلندگوی که توسط آی سی تامین شود ایده خوبی نیست. بلندگو در اینجا را می توان با LED جایگزین کرد تا یک پاسخ خروجی از نور ایجاد شود. بنابراین هنگامی که LED ها قرار می گیرند و تاریکی می افتد، یک چراغ پشتیبان اضطراری خواهیم داشت.

ترانزیستور در اینجا لازم نیست اجبارا  یک PNP باشد، اما می توان آن را با یک NPN جایگزین کرد ولی باید اتصالات پایه ها باید بر اساس ترانزیستور NPN وصل شوند.

کار کردن

قبل از توضیح، مدار باید روشن فرض شود و در حضور نور وزوز نمی کند. این حالت عدم وزوز در حضور نور را می توان با تنظیم پتانسیومتر ۱MΩ بدست آورد. اکنون در مدار می توان یک تقسیم کننده ولتاژ با ۱M، ۱۰۰K در یک طرف و LDR در سمت دیگر مشاهده کرد، پایه تنظیم مجدد در وسط وصل شده است. گفته می شود که پتانسیومتر به این دلیل تنظیم می شود که مقاومت کافی در شاخه بالایی تقسیم کننده ولتاژ ایجاد می کند تا تقریباً تمام پتانسیل (+۵v) در خود شاخه بالایی کاهش یابد. این یک زمین مجازی در وسط تقسیم کننده (پایه تنظیم مجدد) باقی می گذارد. از آنجایی که پین RESET 555 یک LOW LEVEL راه اندازی می شود، آی سی تایمر به طور مداوم حالت بازنشانی خواهد داشت و بنابراین هیچ خروجی موج مربعی آنطور که باید وجود نخواهد داشت. از این رو می توان نتیجه گرفت که در حضور نور، آی سی ۵۵۵ در حالت ریست کامل قرار می گیرد و هیچ خروجی ارائه نمی دهد.

اکنون که تاریکی روی LDR می افتد، همانطور که در مقدمه توضیح داده شد، مقاومت LDR به شدت افزایش می یابد، این افزایش مقاومت در شاخه دوم (یکی با LDR) تقسیم کننده ولتاژ برای تغییر نسبت تقسیم ولتاژ بین این دو کافی است. شاخه های بخش تقسیم کننده ولتاژ. هنگامی که این اتفاق می افتد، پتانسیل در محل اتصال مدار تقسیم کننده ولتاژ از ۰ ولت به ۲ ولت (تقریبا) افزایش می یابد. و به طور مشابه ولتاژ در پایه RESET افزایش می یابد. این افزایش ولتاژ برای خارج کردن ۵۵۵IC از حالت تنظیم مجدد کافی است. هنگامی که این حالت تنظیم مجدد برداشته شد، تایمر خروجی موج مربعی تولید می کند. بنابراین نتیجه می‌گیریم که وقتی تاریکی روی LDR می‌افتد، خروجی موج مربعی توسط تایمر تولید می‌شود.

موج مربعی تولید شده توسط تایمر به ترانزیستور PNP تغذیه می شود تا بلندگو را به صدا درآورد. بنابراین بلندگو در پاسخ به موج مربعی صدا را تولید می کند.

خطاهای رایج

حتی پس از تنظیم پتانسیومتر، وزوز متوقف نمی شود.

LDR ممکن است مقاومت کافی برای قرار دادن پتانسیل در پایه تنظیم مجدد داشته باشد. یک مقاومت ۱۰۰KΩ دیگر را به صورت سری با پتانسیومتر ۱MΩ قرار دهید.

بررسی کنید که آیا پایه RESET (PIN4) به طور تصادفی به ریل +۵ ولت وصل شده است یا خیر.

حتی در تاریکی هم صدای وزوز نیست.

LDR ممکن است پتانسیل کافی را در پایه تنظیم مجدد ایجاد نکند. یک پتانسیومتر را به صورت سری با LDR قرار دهید و آن را تنظیم کنید تا وزوز کند.

ترانزیستور داغ می شود.

سیگنال ۵۵۵ را از مقاومت ۱۰۰Ω به بیس ترانزیستور هدایت کنید.