Xây dựng một mạch phát hiện chuyển động đơn giản sử dụng bộ hẹn giờ 555 để điều khiển tải xoay chiều

Các mạch cảm biến chuyển động đã có trên Internet khá lâu. Các mạch này chủ yếu được sử dụng để điều khiển tải AC (như đèn, quạt) trong các dự án tự động hóa gia đình hoặc IoT. Nó cũng rất phổ biến trong các ngành công nghiệp sản xuất, như trên băng chuyền, nơi phải phát hiện sự hiện diện / vị trí của một đối tượng cụ thể.

Vì vậy, trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ sử dụng cảm biến IR với IC hẹn giờ NE555 để phát hiện chuyển động và chuyển tải AC theo đó. IC hẹn giờ 555 được dùng làm công tắc ở đây. Vì mạch này sử dụng IC hẹn giờ kỹ thuật số, do đó hoạt động của mạch nhanh chóng và chính xác với tốc độ phát hiện thậm chí còn nhanh hơn. Trong hướng dẫn trước của chúng tôi, chúng tôi đã tìm hiểu về bộ định thời 555 như một mạch chốt. Đây là ứng dụng của mạch đó, chúng tôi cũng sẽ chứng minh mạch bằng cách thiết kế nó trên một miếng bảng mạch hoàn thiện.

Các thành phần cần thiết để xây dựng một mạch phát hiện chuyển động

Dưới đây là danh sách các thành phần cần thiết để xây dựng một mạch phát hiện chuyển động:

IC hẹn giờ 555
Điện trở 220KΩ * 2
Điện trở 100kΩ
Điện trở 1KΩ
Tụ điện 1uf
Đèn LED
Điện trở 220Ω
SPDT Relay * 2
Diode In4007 * 2
Bóng bán dẫn BC547 NPN
Bóng bán dẫn pnp BC557
Giắc cắm DC
Mô-đun cảm biến hồng ngoại

Mô-đun cảm biến IR - Giới thiệu ngắn gọn

IR là viết tắt của bức xạ / ánh sáng hồng ngoại và nó là cách phổ biến nhất để phát hiện chuyển động. Có 2 loại cảm biến hồng ngoại:

PIR (cảm biến hồng ngoại thụ động)
Mô-đun cảm biến hồng ngoại

Tia hồng ngoại đến ở vị trí của phổ điện từ mà mắt thường không nhìn thấy được. Tất cả các vật thể nóng đều tạo ra các bức xạ IR này và bằng cách phát hiện các bức xạ này, chúng ta có thể cảm nhận được chuyển động. Cảm biến PIR không phát ra bất kỳ bức xạ IR nào mà chỉ phát hiện các bức xạ và do đó nó được gọi là “thụ động”. Mặt khác, chúng tôi có các mô-đun IR gửi một xung IR liên tục và khi nó phản xạ trở lại từ một đối tượng, mô-đun có thể phát hiện ra nó bằng cách sử dụng một photodiode. Điốt quang này trong trường hợp này chỉ có thể phát hiện ánh sáng hồng ngoại chứ không phải ánh sáng nhìn thấy.

Hai thành phần chính của mô-đun cảm biến IR là IR LED và photodiode. LED trông giống hệt như một đèn LED bình thường nhưng nó phát ra tia hồng ngoại thay vì các màu có thể nhìn thấy mà chúng ta quen thuộc. Điốt quang là thành phần chính phát hiện các bức xạ bị dội ngược trở lại.

Trong dự án này, chúng tôi đang sử dụng mô-đun cảm biến hồng ngoại hoạt động vì nó luôn sẵn có, giá cả phải chăng và dễ sử dụng.

555 Sơ đồ mạch phát hiện chuyển động hẹn giờ

Mạch phát hiện chuyển động hoàn chỉnh sử dụng bộ hẹn giờ 555 được đưa ra dưới đây.

Trong mạch, chân 2 và 6 được kết nối, và chân 4 và 8 cũng được kết nối. Đầu ra của mạch phân áp được nối với chân 6 của IC. Một điện trở của mạch phân áp được nối qua tụ điện 1uF với chân ra 3 thông qua điện trở 100k. Một rơ le với mạch điều khiển của nó được nối giữa chân 2 và cực dương của tụ điện. Một đèn LED cũng được kết nối thông qua điện trở giới hạn dòng điện của nó ở đầu ra của IC. Đế của bóng bán dẫn NPN được sử dụng để điều khiển rơle đầu ra được kết nối với chân đầu ra 3 của IC thông qua một điện trở 1K. Đế của bóng bán dẫn PNP điều khiển rơle chuyển mạch của IC được kết nối với đầu ra của mô-đun cảm biến IR.

Hoạt động của mạch phát hiện chuyển động

Hoạt động của mạch cảm biến chuyển động được đưa ra dưới đây:

Ban đầu, do bộ chia điện áp, một nửa điện áp cung cấp ở chân 2 và 6 vì chúng ta đang sử dụng bộ chia điện áp có giá trị điện trở bằng nhau và do đó đầu ra của IC là TẮT.
Khi cảm biến phát hiện chuyển động, tụ điện bắt đầu hút dòng điện qua điện trở R3 để sạc, và do đó điện áp giảm trên điện trở thay đổi, do đó làm cho điện áp tại chân 2 xuống dưới 1/3 mốc điện áp nguồn.. Điều này làm cho đầu ra của IC BẬT.
Bây giờ tụ điện được sạc đầy điện áp cung cấp thông qua điện trở 100kΩ. Khi chuyển động được phát hiện, một lần nữa chân 6 của IC hẹn giờ sẽ phát hiện ra tụ điện mà rõ ràng là đang ở điện áp cung cấp và do đó vượt quá mốc 2/3. Điều này làm cho đầu ra của IC TẮT.
Nếu bạn quan sát mạch gần một chút, bạn có thể thấy rằng chúng ta có thể sử dụng BJT thay vì rơle và bạn đã chính xác nhưng rất tiếc điều này sẽ không hoạt động. Một lần nữa lý do là sự khác biệt giữa lý tưởng và thế giới thực. Chúng tôi sử dụng BJT ở khắp mọi nơi nhưng chúng không phải là công tắc hoàn hảo và có một số dòng điện rò rỉ, trong trường hợp này gây rối với mạch. Chúng tôi cần một công tắc lý tưởng trong trường hợp này và do đó chúng tôi đang sử dụng một rơ le.
Các bóng bán dẫn được sử dụng để điều khiển các rơ le. Chúng tôi đang sử dụng bóng bán dẫn PNP để điều khiển rơ le chính vì mô-đun cảm biến IR cung cấp điện áp cung cấp không đổi ở đầu ra của nó và khi phát hiện ra thứ gì đó, nó sẽ kéo điện áp xuống đất. Chúng ta có thể sử dụng một bóng bán dẫn NPN để điều khiển rơle đầu ra vì IC có đầu ra cao hoạt động.

Trình diễn mạch cảm biến chuyển động

Bằng cách làm theo sơ đồ mạch máy dò chuyển động hẹn giờ 555 được đưa ra ở trên, tôi đã tạo ra mạch trên perf-board, video về nó có ở cuối bài viết. Ngoài ra, các hình ảnh liên quan đến mạch được đưa ra dưới đây.

Đây là cách bạn có thể sử dụng IC hẹn giờ 555 nổi tiếng kết hợp với cảm biến IR để thiết kế mạch cảm biến chuyển động tốc độ cao. Nếu bạn có bất kỳ nghi ngờ nào liên quan đến mạch, đừng ngại để lại bình luận của bạn bên dưới.