Mạch hàng rào ánh sáng được sử dụng để phát hiện sự hiện diện của bất kỳ con người hoặc vật thể nào trong một khu vực cụ thể. Phạm vi phát hiện của Light Fence Circuit là khoảng 1,5 đến 3 mét. Nó khá đơn giản để thiết kế mạch sử dụng LDR và Op-amp. Mạch di động này có thể hoạt động trơn tru với pin 9V thông dụng và âm thanh cảnh báo được tạo ra từ còi đủ lớn để phát hiện sự hiện diện của người, xe cộ hoặc đồ vật.
Loại hệ thống bảo mật này cũng có thể được xây dựng bằng cách sử dụng các cảm biến khác thay vì sử dụng LDR, như:
- Mạch báo trộm dựa trên PIR
- Báo động bảo mật dựa trên IR
- Mạch báo động an ninh bằng laser
- Mạch báo động cửa từ sử dụng cảm biến Hall
Thành phần bắt buộc
- IC Op-amp LM741
- IC hẹn giờ 555
- BC557 - Bóng bán dẫn PNP
- LDR
- Điện trở (210, 1K, 5.7K, 100k, 1M)
- Tụ điện (0,1uf, 10uf)
- Chiết áp - 100K
- Buzzer
- Đèn LED
- Pin - 9V
- Breadboard
LDR
LDR là Điện trở Phụ thuộc Ánh sáng. LDRs được làm từ vật liệu bán dẫn để cho phép chúng có các đặc tính nhạy sáng. Có nhiều loại nhưng một loại vật liệu phổ biến là cadmium sulfide (CdS). Các LDR hoặc ĐIỆN TRỞ ẢNH này hoạt động dựa trên nguyên tắc “Độ dẫn ảnh”. Nguyên lý này nói gì bây giờ là, bất cứ khi nào ánh sáng rơi xuống bề mặt của LDR (trong trường hợp này) thì độ dẫn của phần tử tăng lên hay nói cách khác, điện trở của LDR giảm khi ánh sáng rơi trên bề mặt của LDR. Đặc tính giảm điện trở của LDR này đạt được vì nó là đặc tính của vật liệu bán dẫn được sử dụng trên bề mặt.
Chân 5. Chân điều khiển : Chân điều khiển được kết nối từ chân đầu vào âm của bộ so sánh một. Độ rộng xung đầu ra có thể được kiểm soát bằng cách áp dụng điện áp tại Chân này, bất kể mạng RC. Thông thường chân này được kéo xuống bằng tụ điện (0,01uF), để tránh nhiễu tạp âm không mong muốn khi làm việc.
Chân 6. THRESHOLD: Điện áp chân ngưỡng xác định thời điểm đặt lại flip-flop trong bộ định thời. Chân ngưỡng được rút ra từ đầu vào tích cực của bộ so sánh trên. Nếu chân điều khiển mở, thì điện áp bằng hoặc lớn hơn VCC * (2/3) sẽ đặt lại flip-flop. Vì vậy, sản lượng đi xuống thấp.
Chân 7. KHAI THÁC: Chân này được rút ra từ cực thu mở của bóng bán dẫn. Kể từ khi bóng bán dẫn (mà chân xả được sử dụng, Q1) đã kết nối đế của nó với Qbar. Bất cứ khi nào đầu ra ở mức thấp hoặc flip-flop được đặt lại, chốt phóng điện sẽ được kéo xuống đất và tụ điện phóng điện.
Chân 8. Nguồn hoặc VCC: Nó được kết nối với điện áp dương (+ 3.6v đến + 15v).
Sơ đồ mạch
Sơ đồ mạch hoàn chỉnh cho Chiếu sáng hàng rào tự động có báo động được hiển thị ở trên. LDR được đặt hướng về phía cửa ra vào và một chiết áp được sử dụng để điều chỉnh độ nhạy của thiết bị. Bạn cũng có thể thêm công tắc giữa chân âm của pin và chân nối đất của LDR để điều khiển hệ thống an ninh này theo cách thủ công.
Hoạt động của mạch hàng rào ánh sáng
Ở đây, IC op-amp được sử dụng làm bộ so sánh điện áp và IC hẹn giờ 555 được đặt ở chế độ ổn định. LDR và chiết áp đang tạo ra một mạch phân áp. Đầu ra của mạch phân chia này sẽ thay đổi theo cường độ ánh sáng rơi vào LDR. Bộ chia được kết nối với chân đảo ngược của IC Op-amp. Chân không đảo ngược được kết nối với nguồn cung cấp thông qua một điện trở 5,7Kohm, vì vậy giá trị điện áp tại chân không đảo là cố định. Bạn có thể thay thế điện trở này bằng một chiết áp 10K để điều chỉnh điện áp theo yêu cầu.
Chúng ta có thể điều chỉnh độ nhạy của thiết bị bằng cách sử dụng chiết áp VR1 mắc nối tiếp với LDR. Khi điện áp ở đầu vào không đảo lớn hơn hoặc bằng điện áp tham chiếu, đầu ra (ở chân 6) của đầu ra IC op-amp (PIN 6) sẽ ở mức CAO. Tìm hiểu thêm về hoạt động của op-amp bằng cách làm theo các mạch dựa trên op-amp khác nhau.
Theo sơ đồ mạch, khi LDR phát hiện bất kỳ hoạt động nào, đầu ra của IC Op-amp ở mức THẤP và bóng bán dẫn PNP T1 bắt đầu dẫn. Do đó, đèn LED bắt đầu phát sáng và IC hẹn giờ 555 được kích hoạt. Ở đây, IC hẹn giờ 555 ở chế độ Astable và thời gian trễ đặt trước được cung cấp bởi R3, R5 và C1.
Vì vậy, bất cứ khi nào một người hoặc vật thể nào đó đi vào khu vực bị cấm, bóng của người đó sẽ được LDR cảm nhận và mạch kích hoạt báo động.