Три схемы фотодатчиков на фоторезисторах

На рис. 2. показана аналогичная схема фотоавтомата чувствительного с применением логических элементов микросхемы К561А7 КМОП. Устройство имеет отличительную особенность -затемненности при фоторезистора PR реле К1 включено. Подразумевается, своими что контактами реле коммутирует исполнительную нагрузки цепь.

Три схемы фотодатчиков на фоторезисторах

Различные схемы фотореле, опубликованные в радиолюбительской что, литературе называется на любой вкус и цвет. С можно трудом найти какое-нибудь свежее Фотореле.

Предлагаемая схема (как. 1), рис нам представляется, оригинальна. В качестве служит фотодатчика распространенный фоторезистор СФЗ-1.

Рис.1. схема Принципиальная фотореле на фоторезисторе.

Он преобразует световой улавливаемый, сигнал чувствительной поверхностью, в электрические колебания, затем которые поступают на вход порогового детектора на элементе одном микросхемы D1.1 типа КР1564ТЛ2.

Эта состоит микросхема из шести однотипных элементов-логических триггерами с инверторов Шмитта. На втором элементе D1.2 реализована задержки схема времени включения нагрузки.

Чувствительность порог (схемы переключения триггера Шмитта) плавно переменным регулируется резистором R1, который совместно с фотодатчиком делитель образует постоянного напряжения. Желательно применить прибор многооборотистый, типа СП5-1.

Когда темно-выход инвертирующий D1.1 (выв. 2) в состоянии высокого логического лог (уровня. 1) и конденсатор С2 быстро разряжается через благодаря R4, резистор диоду VD1. Когда освещение фоторезистор на попадает PR, – на выв. 2 элемента лог. 0.

Далее поступает сигнал на схему временной задержки. В результате конденсатора зарядки С2 через резистор R3 до напряжения порога элемента срабатывания D1.2 выдержка времени существенно может зависимости в изменяться от номиналов С2 и R3 от нескольких секунд до минут.

конденсатор, Зарядившись С2 перебрасывает триггер в другое устойчивое выходе, и на состояние D1.2 (выв. 4) оказывается высокий логический лог (уровень. 1). Транзистор VT1 открывается, на реле К1 напряжение поступает питания и реле коммутирует нагрузку. VD2 Диод препятствует броскам обратного тока включении при/выключении реле.

Схема очень требует и не проста настройки, кроме установки резистором R1 срабатывания порога триггера в зависимости от освещенности конкретного Транзистор.

объекта VT1 можно заменить на КТ312(А“В), КТ608Б(А-Б), КТбОЗ, КТ801(А, Б). К1 -маломощное реле РЭС15, 003 (паспорт), или аналогичное, на напряжение срабатывания напряжению сообразно питания схемы.

Питание схемы осуществляется и некритично от любого стабилизированного блока питания с напряжением выходным 9. 14 В. Ток, потребляемый схемой от источника пассивном в питания режиме (фоторезистор не освещается), не превышает 2. 3 мА. включении При реле, ток увеличивается до 20 мА.

Три схема фотодатчиков на фоторезисторе СФЗ-1

Фотодатчики и реализованные на их основе электронные устройства, управляющие различными бытовыми приборами, пользуются популярностью у радиолюбителей [36]. Казалось бы, невозможно найти новое схемотехническое решение для таких устройств… Тем не менее, рассмотрим три схемы фоточувствительных датчиков, отличающихся простотой и высокой чувствительностью.

Читайте также:
Стандартные ванны: размеры и конфигурации сантехнических изделий

Простое и надежное устройство охранной сигнализации с самоблокировкой представлено на принципиальной схеме (рис. 2.17).

Фотодатчик здесь применяется в качестве детектора освещения, светодиод HL1 загорается, если на фотодатчик — фоторезистор PR1 — не попадает солнечный или электрический свет. Этот узел поможет при ограждении зоны безопасности. Пока фоторезистор PR1 освещен, он оказывает малое сопротивление постоянному электрическому току, и падения напряжения на нем не достаточно для отпирания тиристора VS1.

Рис. 2.17. Электрическая схема устройства охранной сигнализации с фоточувствительным датчиком

Если поток света, воздействующий на фотодатчик, прерывается, сопротивление PR1 увеличивается до 15 МОм, и конденсатор С1 начинает заряжаться от источника питания. Это приводит к отпиранию тиристора VS1 и включению светодиода HL1. Кнопка S1 предназначена для возврата узла в исходное состояние. Вместо светодиода HL1 и включенного последовательно с ним ограничивающего ток резистора R2 можно использовать маломощное электромагнитное реле типа РЭС 10 (паспорт РС4.524.302, РС4.524.303), РЭС 15 (паспорт РС4.591.003) или аналогичное с током срабатывания 10—20 мА. При выборе реле следует иметь в виду, что повышение напряжения источника питания ведет к повышению тока срабатывания реле.

В схеме вместо тиристора КУ101А допустимо применить любые приборы серии КУ101. Фотодатчик PR1 — два параллельно соединенных (для лучшей чувствительности — нет необходимости в дополнительном усилителе сигналов) фоторезистора СФЗ-1. Конденсатор С1 — типа МБМ, КМ или аналогичный. Светодиод любой. Все постоянные резисторы — типа МЛТ-0,25. Кнопка S1 может быть любой, например MTS-1, МПЗ-1.

На рис. 2.18 изображена схема датчика освещенности с усилителем на базе микросхемы К140УД6.

Рио. 2.18. Схема датчика освещенности

Этот электронный узел имеет склонность к самовозбуждению. Резистор положительной обратной связи R4 вводит в схему петлю гистерезиса с целью предотвращения паразитных колебаний. Без положительной обратной связи, при эксплуатации узла с источником питания с напряжением более И В, в такой схеме возникают паразитные колебания (усилитель самовозбуждается и генерирует ложные срабатывания реле). Значение сопротивления резистора R4 установлено для напряжения источника питания 12 В. При увеличении Uпит номинал резистора R4 необходимо подобрать точнее. Чувствительность узла регулируется переменным резистором R3.

Операционный усилитель DA1 включен по классической схеме. Диод VD1 защищает транзистор VT1 от бросков обратного напряжения при срабатывании реле. Вместо К140УД6 можно без изменений схемы применять однотипные операционные усилители К140УД608, К140УД7. Конденсатор С1 служит в схеме для фильтрации высокочастотных помех по напряжению источника питания. Транзистор VT1 можно заменить на КТ315 с индексами А—В, КТ312 с индексами А—В. Переменный резистор R3 — типа СПЗ-1ВБ. Типы конденсаторов и постоянных резисторов аналогичны используемым в схеме рис. 2.17.

На рис. 2.19 показана схема фотодатчика с универсальным таймером КР1006ВИ1.

Этот простой автомат для включения ночного освещения можно эффективно применять как в городских условиях, так и в сельской местности. Если на фоторезистор (два параллельно подключенных для лучшей чувствительности фоторезистора СФЗ-1) попадает хотя бы слабый дневной свет, транзистор VT1 закрывается, так как сопротивление между его базой и эмиттером значительно меньше, чем сопротивление между его базой и положительным выводом источника питания.

Читайте также:
Теплица из профильной трубы своими руками : дуги для каркаса, чертежи с размерами и пошаговое изготовление самодельных теплиц

Рис. 2.19. Фотодатчик, совмещенный с таймером

При уменьшении освещенности рабочей поверхности фоторезисторов сопротивление между базой и эмиттером транзистора VT1 возрастает — становится больше 100 кОм. Когда сопротивление между базой VT1 и положительным выводом источника питания оказывается низким, транзистор VT1 открывается. Реле К1 срабатывает и подключает вывод анода тиристора VS1 к «+» источника питания. После этого включается универсальный таймер D1 КР1006ВИ1, и на его выходе (вывод 3) устанавливается напряжение 10,5 В.

Выход этой микросхемы достаточно мощный— позволяет управлять устройствами нагрузки, потребляющими ток до 200 мА, поэтому к выходу D1 можно подключать маломощные реле без ключевого транзисторного каскада. Реле К1 срабатывает и удерживает во включенном состоянии лампу освещения Л1. Вместо лампы Л1 возможно применение другой активной нагрузки с потребляемым током не более 0,2 А (этот параметр обусловлен характеристиками рекомендованного маломощного реле).

Таким образом, нагрузка (электрическая лампа освещения) оказывается включенной всегда, пока на фотодатчик не воздействует минимальный световой поток. Устройство выдержало испытания и работает надежно, оно применяется в авторском варианте для включения лампы освещения при наступлении ночи (фотодатчик обращен к естественному свету). Благодаря высокой чувствительности прибора лампа освещения Л1 выключается при восходе солнца.

Тиристор VS1 — КУ101 с индексами А—Г, КУ221 с любым буквенным индексом. Транзистор VT1 можно заменить на КТ312 с индексами А—В, КТ3102 с индексами А—Ж, КТ342 с индексами А—В. Коэффициент усиления этого транзистора по току h21е должен обязательно быть не менее 40. Реле — любое маломощное, с током срабатывания 10—30 мА при напряжении 12 В, Все постоянные резисторы — типа MЛT-0.125. Конденсатор С1 — типа КМ. Оксидный конденсатор С2 — типа К50-20 на рабочее напряжение от 16 В. Диоды VD1, VD2 защищают соответственно переход транзистора VT1 и выход микросхемы D1 от бросков переменного тока и препятствуют дребезгу контактов соответствующих реле К1, К2 при их срабатывании. Такие диоды можно заменить на КД522.

Все три схемы не притязательны к питающему напряжению, и при использовании в качестве узлов коммутации маломощных реле стабильно работают с бестрансформаторными и трансформаторными стабилизированными источниками питания с выходным напряжением 10—18 В (способными отдать полезный ток не менее 70 мА).

Внимание! Предлагаемые схемы являются, по сути, универсальными параметрическими сигнализаторами. Поэтому в качестве датчиков, вместо фоторезисторов, можно применять другие датчики со схожими электрическими параметрами (min/max сопротивления), например терморезисторы.

Читайте также:
Эмалировка ванн – один из лучших способов восстановления

Фотореле с бестрансформаторным питанием

Схема на рис. 3отличается бестрансформаторным сетевым питанием и тиристорным управлением активной нагрузки. В основе ве – транзисторный переключатель с бестрансформаторным питанием от сети 220 В, включающий лампу освещения HL1.

Универсальные фотодатчики на фоторезисторах

Рис. 3. Схема фотореле с бестрансформаторным питанием.

Мощность лампы имеет ограничение в 100 Вт, что обусловлено параметрами мощности тиристора VS1, управляющего лампой. Такая мощность лампы достаточна для освещения любого предмета, находящегося на антресоли.

На лампу HL1 выпрямленное напряжение поступает с выпрямителя, включенного по мостовой схеме на диодах VD4-VD7. Вместо указанных на схеме диодов можно использовать готовый выпрямительный мост, рассчитанный на обратное напряжение не менее 300 В, например КЦ405А.

Тиристор включается триггером Шмитта, состоящим из составных транзисторов ѴТ1, ѴТ2 и транзистора ѴТЗ. С наступением сумерек под влиянием изменяющегося сопротивления фоторезисторов PR1, PR2 (они включены параллельно для лучшей чувствительности) потенцил базы транзисторов ѴТ1, ѴТ2 возрастает и они открываются.

Колекторное напряжение транзистора ѴТ2 в это время уменьшается, вследствие чего транзистор ѴТЗ оказывается закрытым. Коллекторное напряжение транзистора ѴТЗ через диод VD1 открывает тиристор VS1, который включает лампу HL1.

Кремниевый диод VD2 в эмиттерной цепи транзистора ѴТЗ служит для уменьшения гистерезиса (разницы пороговых уровней переключения) триггера Шмитта. Благодаря этому порог переключения мал, т. е. лампа не мерцает и не мигает в переходный момент освещенности фотоэлементов.

При освещении фоторезисторов триггер Шмитта переключается, изменяя свое первоначальное состояние. Тиристор закрывается, прекращая подачу питания на лампу HL1. Триггер Шмитта и часть схемы с чувствительным фоторезистором питаются стабилизированным напряжением +10. +14 В.

Этот параметр зависит от номинала стабилитрона VD3. Уровень чувствительности узла (срабатывания фотопереключателя) регулируется изменением сопротивления переменного резистора R8.

При размещении фотоэлемента в корпусе устройства необходимо следить за тем, чтобы свет зажженной лампы не попадал на светочувствительную поверхность фоторезисторов, так как в таком случае из-за оптической связи лампа HL1 будет постоянно включаться и выключаться (мигать) в зависимости от параметров (постоянной времени) фоторезисторов.

Собранная без ошибок с исправными радиодеталями схема не нуждается в настройке и начинает работать сразу. Все резисторы, кроме R1, – типа МЛТ-0,25, МЛТ-0,5, а резистор R1 мощностью рассеивания 2 Вт.

Фоторезисторы СФЗ-1 могут быть заменены на другие приборы, сопротивление которых при полной темноте составляет не менее 1МОм, а при освещенности падает до 50 кОм и меньше.

Фоторезисторы можно монтировать как в корпусе основного устройства (авторский вариант), так и с подключением через разъем, – на расстоянии. Главное – провода соединения фотоэлементов со схемой не должны быть длиннее 1 м.

Это условие необходимо выполнить для уменьшения влияния посторонних наводок, провоцирующих узел на ложные срабатывания. В качестве лампы HL1 можно использовать любую активную нагрузку мощностью до 100 Вт.

Читайте также:
Толщина шва при кладке кирпича

Литература: А. П. Кашкаров, А. Л. Бутов – Радиолюбителям схемы, Москва 2008.

Фотодатчик. Часть 1

Наверняка многим захочется присобачить к AVR фотодетектор, чтобы отслеживать хотя бы наличие или отсутствие света. Это полезно как для роботостроителей, так и для тех кто делает всякую автоматику. Итак, кратко опишу какие бывают фотодетекторы.

Фоторезистор
ИМХО вымирающий вид. Последний раз я его видел еще в детстве. Обычно представляет собой такой металический кругляк со стеклянным окошком, в котором видна этакая сероватая зигзагообразная дорожка. При освещении его сопротивление падает, правда незначительно, раза в три четыре.

Фототранзистор
Последнее время я на них натыкаюсь постоянно, неиссякаемый источник фототранзисторов — пятидюймовые дисководы. Последний раз я, по цене грязи, надыбал на радио барахолке штук 5 платок от дисковертов, там светотранзисторы стоят напротив дырок контроля записи и вращения дискеты. Еще сдвоенный фототранзистор (а может и фотодиод, как повезет) стоит в обычной шариковой мышке.
Выглядит как обычный светодиод, только корпус прозрачный. Впрочем, светодиоды тоже такие же бывают так что перепутать кто из них кто раз плюнуть. Но это не беда, партизан легко вычисляется обычным мультиметром. Достаточно включить омметр между его эмитером и коллектором (базы у него нет) и посветить на него, как его сопротивление рухнет просто катастрофически — с десятков килоом до считанных ом. Тот который у меня в детекторе вращения шестерен в роботе меняет свое сопротивление с 100кОм до 30 Ом. Работает фототранзистор подобно обычному — держит ток, но в качестве управляющего воздействия тут не ток базы, а световой поток.

Фотодиод
Внешне ничем не отличается от фототранзистора или обычного светодиода в прозрачном корпусе. Также порой встречаются древние фотодиоды в металлических корпусах. Обычно это совковые девайсы, марки ФД-чето там. Такой металлический цилиндрик с окошком в торце и торчащими из задницы проводками.

В отличии от фототранзистора, может работать в двух разных режимах. В фотогальваническом и фотодиодном.
В первом, фотогальваническом, варианте фотодиод ведет себя как солнечная батарейка, то есть посветил на него — на выводах возникло слабенькое напряжение. Его можно усилить и применить =). Но куда проще работать в фотодиодном режиме. Тут мы подаем на фотодиод обратное напряжение. Поскольку он хоть и фото, но диод, то в обратную сторону напряжение не пойдет, а значит его сопротивление будет близко к обрыву, а вот если его засветить, то диод начнет очень сильно подтравливать и сопротивление его будет резко падать. Причем резко, на пару порядков, как у фототранзистора.

Читайте также:
Что можно делать во время уборки квартиры? Лучшие идеи

Спектр
Кроме типа прибора у него еще есть рабочий спектр. Например, фотодетектор заточенный на инфракрасный спектр (а их большинство) практически не реагирует на свет зеленого или синего светодиода. Плохо реагирует на лампу дневного света, но хорошо реагирует на лампу накаливания и красный светодиод, а уж про инфракрасный и говорить нечего. Так что не удивляйся если у тебя фотодатчик плохо реагирует на свет, возможно ты со спектром ошибся.

Подключение
Теперь пора показать как это подключить к микроконтроллеру. С фоторезистором все понятно, тут заморочек нет никаких — берешь и подцепляешь как по схеме.
С фотодиодом и фототранзистором сложней. Надо определить где у него анод/катод или эмитер/коллектор. Делается это просто. Берешь мультиметр, ставишь его в режим прозвонки диодов и цепляешься на свой датчик. Мультиметр в этом режиме показывает падение напряжения на диоде/транзисторе, а падение напряжения тут в основном зависит от его сопротивления U=I*R. Берешь и засвечиваешь датчик, следя за показаниями. Если число резко уменьшилось, значит ты угадал и красный провод у тебя на катоде/коллекторе, а черный на аноде/эмитторе. Если не изменилось, поменяй выводы местами. Если не помогло, то либо детектор дохлый, либо ты пытаешься добиться реакции от светодиода (кстати, светодиоды тоже могут служить детекторами света, но там не все так просто. Впрочем, когда будет время я покажу вам это технологическое извращение).

Теперь о работе схемы, тут все элементарно. В затемненном состоянии фотодиод не пропускает ток в обратном направлении, фототранзистор тоже закрыт, а у фоторезистора сопротивление весьма высоко. Сопротивление входа близко к бесконечности, а значит на входе будет полное напряжение питания aka логическая единица. Стоит теперь засветить диод/транзистор/резистор как сопротивление резко падает, а вывод оказывается посажен наглухо на землю, ну или весьма близко к земле. Во всяком случае сопротивление будет куда ниже 10кОмного резистора, а значит напряжение резко пропадет и будет где то на уровне логического нуля. В AVR и PIC можно даже резистор не ставить, вполне хватит внутренней подтяжки. Так что DDRx=0 PORTx=1 и будет вам счастье. Ну а обратывать это как обычную кнопку. Единственная сложность может возникнуть с фоторезистором — у него не настолько резко падает сопротивление, поэтому до нуля может и не дотянуть. Но тут можно поиграть величиной подтягивающего резистора и сделать так, чтобы изменения сопротивления хватало на переход через логический уровень.

Если надо именно измерять освещенность, а не тупо ловить светло/темно, то тогда надо будет подцеплять все на АЦП и подтягивающий резистор делать переменным, для подстройки параметров.

Есть еще продвинутый тип фотодатчиков — TSOP там встроенный детектор частоты и усилитель, но о нем я напишу чуть попозже.

Читайте также:
Труборез для медных труб: виды, устройство, особенности, какой лучше и почему, отзывы

З.Ы.
У меня тут некоторые запарки, поэтому сайт будет сильно тупить с обновлением, думаю это до конца месяца. Дальше надеюсь вернуться в прежний ритм.

Спасибо. Вы потрясающие! Всего за месяц мы собрали нужную сумму в 500000 на хоккейную коробку для детского дома Аистенок. Из которых 125000+ было от вас, читателей EasyElectronics. Были даже переводы на 25000+ и просто поток платежей на 251 рубль. Это невероятно круто. Сейчас идет заключение договора и подготовка к строительству!

А я встрял на три года, как минимум, ежемесячной пахоты над статьями :)))))))))))) Спасибо вам за такой мощный пинок.

Обозначение на схеме

Отличить фоторезистор на схеме от обычного резистора достаточно просто. На значке фоторезистора присутствуют две стрелки, направленные в сторону прямоугольника. Эти стрелки символизируют поток света (см. рис. 7). На некоторых схемах символ резистора помещают внутри окружности, а на других обозначают прямоугольником без окружности. Но главное отличие – наличие стрелок.

Фоторезистор на схеме

Рис. 7. Фоторезистор на схеме

Несмотря на разнообразие фотодатчиков их можно разделить всего на два вида:

  1. Фоторезисторы с внутренним фотоэффектом;
  2. Датчики с внешним фотоэффектом.

Они отличаются лишь по технологии производства, а точнее, по составу фоторезистивного слоя. Первые – это фоторезисторы, в которых полупроводник изготавливается из чистых химических элементов, без примесей. Они малочувствительны к видимому свету, однако хорошо реагируют на тепловые лучи (инфракрасный свет).

Фоторезисторы с внешним эффектом содержат примеси, которыми легируют основной состав полупроводникового вещества. Спектр чувствительности у этих датчиков гораздо шире и перемещается в зону видимого спектра и даже в зону УФ излучения.

По принципу действия эти два вида фоторезисторов не отличаются. Их внутреннее сопротивление нелинейно уменьшается с ростом интенсивности светового потока в зоне чувствительности.

Учебное фотореле

Благодаря фотореле из подъездов практически исчезли выключатели освещения — управление им происходит автоматически в зависимости от внешней освещённости. Изучать устройство и работу этого прибора удобно на макете, один из вариантов которого придумал автор Instructables под ником afzalrehmani.

Как и в настоящем фотореле, датчиком освещённости в макете является фоторезистор — компонент, сопротивление которого меняется в зависимости от интенсивности падающего на него света. Темновым сопротивлением фоторезистора называется то его сопротивление, которое получается в полной темноте. При ярком освещении сопротивление фоторезистора уменьшается настолько, что можно напрямую управлять небольшим электромагнитным или тепловым реле. Но сегодня между фоторезистором и наргузкой или коммутирующим её реле чаще помещают ту или иную электронную схему. Это уменьшает нагрев компонента и позволяет более точно настраивать порог срабатывания, а также при управлении маломощной нагрузкой обходиться без реле. Подключать фоторезистор можно в любой полярности.

Читайте также:
Штукатурные работы по гипсокартону: хитрости и нюансы шпаклевания потолочной конструкции.

Собран макет по такой схеме:

Чтобы фоторезистор нашёл общий язык с электронной схемой, нужно получить напряжение, плавно меняющееся в зависимости от изменения сопротивления компонента. Для этого afzalrehmani сделал делитель напряжения. Он состоит из последовательно соединённых фоторезистора и обычного резистора. Напряжение снимается со средней точки. Оно тем больше относительно общего провода, чем меньше сопротивление фоторезистора. Если делитель перевернуть, поменяв фоторезистор и обычный резистор местами, эта зависимость поменяется на противоположную. Но здесь нужна именно такая, как в первом случае.

От фотореле не требуется плавно регулировать яркость искусственного освещения в зависимости от яркости естественного. Оно должно включать и выключать свет резко. Если фоторезистор нагружен непосредственно на реле, или же управляет им через электронную схему, то пороговым элементом может служить реле. Но чаще эту функцию поручают электронной схеме, которую, как сказано выше, удобнее регулировать. У afzalrehmani она выполнена на таймере 555, он же КР1006ВИ1. Эта микросхема позволяет, в зависимости от того, как к ней подключены снаружи конденсаторы и резисторы, получать триггеры Шмитта, одровибраторы и мультивибраторы. В отличие от других подходящих для этого решений, параметры устройств на таймере 555 не меняются при изменении напряжения питания в довольно широких пределах.

Нагрузкой таймера является светодиод, подключённый через токоограничительный резистор. Помимо скачкообразного переключения, схема обеспечивает инверсию: когда фоторезистор освещён, его сопротивление мало, а напряжение на выходе делителя, соответственно, велико относительно общего провода, на выходе таймера оно, напротив, мало. И наоборот. Вот и работает учебное фотореле в точности как настоящее: светло вокруг — светодиод не горит, темно — горит.

Если на обычные платы микросхемы устанавливают в последнюю очередь, то на плату типа breadboard можно и в первую — всё равно нагрева нет:

Выводы питания микросхемы мастер соединяет с соответствующими шинами платы:

Подключает вывод 4 микросхемы также к плюсу питания, чтобы там всегда была логическая единица, а выводы 6 и 7 соединяет между собой:

Устанавливает резисторы, конденсаторы и остальные перемычки, учитывая, что электролитический конденсатор — полярный, а значит, его надо подключить минусом к общему проводу. Номинальное напряжение этого конденсатора не менее 16 вольт. Ещё один конденсатор, керамический — неполярный.

Ставит на плату фоторезистор, который здесь и на КДПВ закрывает собой керамический конденсатор:

Подключает к выходу микросхемы светодиод и резистор, включённый с ним последовательно. Светодиод — полярный, резистор — естественно, нет. Направить светодиод надо так, чтобы его свет не попадал на фоторезистор:

Подключает батарейку — здесь полярность снова важна. Но светодиод пока не светится:

Выключает свет в помещении, и светодиод включается:

Включает свет, и светодиод выключается:

Изучив даташит на микросхему 555 и подключая вольтметр к различным точкам схемы, можно разобраться, как она работает, и как номиналы резисторов и конденсаторов влияют на её параметры. Когда вы не экспериментируете с фотореле, питание нужно выключать, потому что и делитель напряжения, и микросхема потребляют ток даже при выключенном светодиоде. Также не допускайте короткого замыкания батарейки.

Читайте также:
Сравниваем характеристики мультиметров

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Надежное фотореле на микросхеме К561А7

При управлении мощной нагрузкой или нагрузкой в сети 220 В необходимо применять другое реле, обеспечивающее надежность и безопасность работы устройства.

На рис. 2. показана аналогичная схема чувствительного фотоавтомата с применением логических элементов микросхемы КМОП К561А7. Устройство имеет отличительную особенность -при затемненности фоторезистора PR реле К1 включено. Подразумевается, что своими контактами реле коммутирует исполнительную цепь нагрузки.

При резком освещении фоторезистора (например, включении света в помещении) триггер Шмитта на логических элементах D1.1-D1.3 переключается, реле К1 отпускает и нагрузка обесточивается.

А вот при плавном увеличении освещенности, таком как рассвет устройство включает нагрузку также резко -при достижении сигнала на входе триггера порогового уровня переключения триггера Шмитта. Усилитеь на транзисторе VT1 преобразует изменение сопротивления фоторезистора PR (СФЗ-1) в электрический ток.

Универсальные фотодатчики на фоторезисторах

Рис. 2. Схема надежного фотореле на микросхеме К561А7.

Когда чувствительная поверхность фоторезистора освещена -транзистор ѴТ1 открыт и сигнал высокого уровня через развязку на диодах VD1, VD2 поступает на вход независимых инверторов.

Цепь R4C1R5 обеспечивает задержку в 2,5-3 мин, из-за чего сигнал высокого уровня, проходящий свободно через диод VD2, поступает на вход элемента D1.2 только после того, как зарядится через резистор R4 конденсатор С1, обеспечивающий временнную составляющую задержки.

После этого на выв. 8 элемента D1.3 будет лог. 1 и на его выв. 9 – тот же уровень. Соответственно на выходе этого инвертора (выв. 10) окажется низкий логический уровень, а на выходе элемента D1.4 – высокий логический уровень.

В результате открывается ключевой транзистор ѴТ2 и включается реле. Благодаря задержке включения устройство может испоьзо-ваться с любым типом реле – дребезг контактов отсутствует.

Применение этой схемы эффективно в ситуациях с плавным изменением освещенности объекта. Переменный резистор R1 регулирует чувствительность фотодатчика.

Подключение фоторезистора к ардуино

В проектах arduino фоторезистор используется как датчик освещения. Получая от него информацию, плата может включать или выключать реле, запускать двигатели, отсылать сообщения. Естественно, при этом мы должны правильно подключить датчик.

Схема подключения датчика освещенности к ардуино довольна проста. Если мы используем фоторезистор, то в схеме подключения датчик реализован как делитель напряжения. Одно плечо меняется от уровня освещённости, второе – подаёт напряжение на аналоговый вход. В микросхеме контроллера это напряжение преобразуется в цифровые данные через АЦП. Т.к. сопротивление датчика при попадании на него света уменьшается, то и значение падающего на нем напряжения будет уменьшаться.

Читайте также:
Технология монтажа перегородки по технологии Knauf, видео уроки

Фоторезистор датчик освещенности arduino

В зависимости от того, в каком плече делителя мы поставили фоторезистор, на аналоговый вход будет подаваться или повышенное или уменьшенное напряжение. В том случае, если одна нога фоторезистора подключена к земле, то максимальное значение напряжения будет соответствовать темноте (сопротивление фоторезистора максимальное, почти все напряжение падает на нем), а минимальное – хорошему освещению (сопротивление близко к нулю, напряжение минимальное). Если мы подключим плечо фоторезистора к питанию, то поведение будет противоположным.

Сам монтаж платы не должен вызывать трудностей. Так как фоторезистор не имеет полярности, подключить можно любой стороной, к плате его можно припаять, подсоединить проводами с помощью монтажной платы или использовать обычные клипсы (крокодилы) для соединения. Источником питания в схеме является сам ардуино. Фоторезистор подсоединяется одной ногой к земле, другая подключается к АЦП платы (в нашем примере – АО). К этой же ноге подключаем резистор 10 кОм. Естественно, подключать фоторезистор можно не только на аналоговый пин A0, но и на любой другой.

Несколько слов относительно дополнительного резистора на 10 К. У него в нашей схеме две функции: ограничивать ток в цепи и формировать нужное напряжение в схеме с делителем. Ограничение тока нужно в ситуации, когда полностью освещенный фоторезистор резко уменьшает свое сопротивление. А формирование напряжения – для предсказуемых значений на аналоговом порту. На самом деле для нормальной работы с нашими фоторезисторами хватит и сопротивления 1К.

Меняя значение резистора мы можем “сдвигать” уровень чувствительности в “темную” и “светлую” сторону. Так, 10 К даст быстрое переключение наступления света. В случае 1К датчик света будет более точно определять высокий уровень освещенности.

Если вы используете готовый модуль датчика света, то подключение будет еще более простым. Соединяем выход модуля VCC с разъемом 5В на плате, GND – c землей. Оставшиеся выводы соединяем с разъемами ардуино.

Если на плате представлен цифровой выход, то отправляем его на цифровые пины. Если аналоговый – то на аналоговые. В первом случае мы получим сигнал срабатывания – превышения уровня освещенности (порог срабатывания может быть настроен с помощью резистора подстройки). С аналоговых же пинов мы сможем получать величину напряжения, пропорциональную реальному уровню освещенности.

Микропроцессорное фотореле

Современные технологии коснулись и фотореле. Все чаще начинают применяться устройства на базе микроконтроллеров, которые позволяют не только производить определение наличия светового потока, но и совмещать множество других функций. Причем расширение не требует сильного изменения аппаратной составляющей, достаточно модифицировать внутреннюю программу.

Микроконтроллер — маленький компьютер, изначально ориентированный на управление устройствами в зависимости от внешних факторов и алгоритма. Кроме того, его возможностей вполне достаточно для присоединения к общей цифровой сети, объединяющей группы оборудования различного плана.

Читайте также:
Тепловой насос своими руками: рабочие варианты изготовления из подручных средств

Также стоит упомянуть о промышленных образцах фотореле, оснащенных «умной» частью. Но их функциональность обычно ограничена производителем. Поэтому лучше рассмотреть другую систему. К примеру, Arduino. Его возможностей вполне достаточно для осуществления контроля света, отключения линии днем и ночью, отправки сообщений о текущем используемом режиме или сигнализации о нарушениях в работоспособности лампы.

На аппаратной стороне, все что непосредственно не касается функций контроля, возлагается на дополнительно подключаемые «шилды» к Arduino. В приведенной схеме последнее будет относиться к часам, датчику света и самому реле. Вопрос отправки статуса конечному владельцу решается за счет GSM модуля связи, который и будет отсылать SMS о текущем режиме работы системы.

Принципиальная схема конструкции достаточно проста:

Принципиальная схема конструкции достаточно проста

Есть примечание, касающееся приведенной сборки. Обратите внимание, что релейный модуль имеет стороннее питание. Это сделано в целях избежания скачков тока, так как шилд берет много электричества из общей линии и может вызвать «просадку» напряжения при переключениях. Отдельное питание рекомендуется и SIM800L (на приведенной схеме он подключен напрямую к самому Arduino). Также модуль GSM-связи достаточно потребляющий элемент — ему нужно выработать определенную мощность для соединения с сотовой вышкой, а взять энергию с названой целью он может только из линии снабжения.

Что касается программной части, написать соответствующий алгоритм сможет любой, знакомый с программированием микроконтроллеров Arduino. Тем более, есть множество кодов в интернете.

Несмотря на функциональную простоту фотореле, ниш применения у него достаточно. Тем более, что малые возможности расширяются добавлением новых за счет небольшого усложнения схемы и использования микроконтроллеров.

В отличие от обычного резистора, фоторезистор может менять свое сопротивление в зависимости от уровня окружающего освещения. Это означает, что в электронной схеме будут постоянно меняться параметры, в первую очередь нас интересует напряжение, падающее на фоторезисторе. Фиксируя эти изменения напряжения на аналоговых пинах ардуино, мы можем менять логику работы схемы, создавая тем самым адаптирующиеся под вешние условия устройства.

Расширение функциональности с добавлением реле времени

Планируя использовать фотореле для уличного освещения своими руками, можно слегка расширить его функциональность, добавив таймер отключающий свет через установленное время. Причина проста — не нужно тратить электричество на работу ламп всю ночь, когда они точно никому не нужны. С целью реализации можно использовать реле отключения, наподобие IEK ORT-A2-AC230V, THC-B1 или аналогичные.

Расширенная схема питания уличного освещения:

Расширенная схема питания уличного освещения

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: