Darkness detector er simpelthen en LDR (Light Dependent Resistor) grænseflade firkantbølgenerator. I dette projekt er firkantbølgeneratoren udviklet som en 555 Timer IC-baseret ASTABLE MULTIVIBRATOR. Da dette kredsløb primært er baseret på funktionsprincippet for LDR, før vi går videre for at forstå dette LDR-kredsløb, skal vi få de grundlæggende detaljer i LDR. Figuren nedenfor viser et billede af forskellige typer LDR.
Hvad er LDR?
LDR'er er lavet af halvledermaterialer for at gøre det muligt for dem at have deres lysfølsomme egenskaber. Der er mange typer, men et materiale er populært, og det er cadmiumsulfid (CdS). Disse LDR'er eller FOTOREISTORS fungerer på princippet om "Fotokonduktivitet". Hvad dette princip siger, er, når der falder lys på overfladen af LDR (i dette tilfælde), øges ledningsevnen af elementet, eller med andre ord, modstanden af LDR falder, når lyset falder på overfladen af LDR. Denne egenskab ved faldet i modstand for LDR opnås, fordi det er en egenskab af halvledermateriale anvendt på overfladen.
Her i dette mørke detektorkredsløb er LDR konfigureret med 555 ASTABLE på en sådan måde, at 555 ASTABLE genererer firkantbølge, når lysintensiteten går under et bestemt niveau.
Kredsløbskomponenter
- +5 til +10 forsyningsspænding
- 555 IC
- 100KΩ modstand
- 22KΩ modstand
- 10KΩ modstand
- 1MΩ pot eller variabel modstand
- 104 (100nF) kondensator
- 2N3906 transistor
- LDR (enhver størrelse)
- Højttaler (25Ω, 0,5WATT) eller enhver anden højttaler.
Kredsløbsdiagram
Ovenstående figur viser kredsløbsdiagrammet for mørk detektoralarm. Efter nogen observation skal kredsløbet virke meget lig ASTABLE MULTIVIBRATOR, det er fordi kredsløbet er en ASTABEL MULTIVIBRATOR med kun en ændring. Denne ændring udføres ved RESET-pin (PIN4). I en normal ASTABLE vibrator er denne pin forbundet til + 5V, men da vi i dette tilfælde skal generere puls under betingelse af fravær af lys, er den ikke forbundet direkte til + 5v. Modstandsnetværket tilvejebragt ved RESET-stiften tilvejebringer en virtuel jord for at fortsætte med at nulstille IC'en, og således stoppes firkantbølgeoutputtet i nærvær af lys.
Transistoren driver her højttaleren, fordi højttaleren, der drives af IC, ikke er en god idé. Højttaleren her kan udskiftes med LED'er for at skabe et outputrespons af belysning. Så når LED'erne er placeret, og mørket falder, har vi et nødlys backup-lys.
Transistoren her behøver ikke være en PNP-obligatorisk, men man kan erstatte den med en NPN, og stiftforbindelserne skal forbindes i overensstemmelse hermed.
Arbejder
Inden du går til forklaring, skal kredsløbet antages TIL og ikke summende i nærvær af lys. Denne tilstand af ikke-summende i nærvær af lys kan opnås ved at justere 1MΩ trim-potten. Nu i kredsløbet kan man observere en spændingsdeler med 1M, 100K på den ene side og LDR på den anden, reset-pin er forbundet i midten. Trimmerpotten siges at være justeret, fordi den skaber nok modstand på den øverste gren af spændingsdeleren til at droppe næsten alt potentialet (+ 5v) i selve den øverste gren. Dette efterlader en virtuel jord i midten af skillelinjen (reset pin). Da RESET-nålen på 555 er udløst et LAVT NIVEAU, nulstilles timeren IC kontinuerligt, og der vil derfor ikke være nogen firkantbølgeoutput, som den burde være.Ud fra dette kan vi konkludere, at 555 IC i fuldstændig nulstilling i nærvær af lys og ikke giver noget output.
Nu når mørket falder på LDR, øges modstanden af LDR drastisk som forklaret i indledningen, denne stigning i modstand i den anden gren (en med LDR) af spændingsdeleren vil være nok til at ændre forholdet mellem spændingsdeling mellem de to grene af spændingsdelersektionen. Når dette sker, stiger potentialet ved krydset mellem spændingsdelerkredsløbet fra 0V til 2V (ca.). Og ligeledes stiger spændingen ved RESET-stiften. Denne stigning i spænding vil være nok til at løfte 555IC fra reset-tilstand. Når denne nulstillingstilstand er løftet, genererer timeren kvadratbølgeoutput. Så det konkluderes, at når først mørket falder på LDR, genereres kvadratbølgeoutputtet af timeren.
Firkantbølgen, der genereres af timeren, føres til PNP-transistoren for at drive højttaleren. Så højttaleren udsender lyd som svar på firkantbølgen.
Almindelige fejl
Selv efter justering af trimgryden stopper ikke summingen.
- LDR kan have nok modstand til at sætte et potentiale på reset-pin. Sæt en anden 100KΩ modstand i serie med 1MΩ pot.
- Kontroller, om RESET-stiften (PIN4) ved et uheld er forbundet med + 5V-skinnen på nogen måde.
Der surrer ikke selv i mørket.
- LDR udvikler muligvis ikke nok potentiale ved reset-pin. Sæt en gryde i serie med LDR, og juster den for at blive summende.
Transistoren bliver varm.
- Kør signalet fra 555 gennem 100 Ω-modstanden til bunden af transistoren.