Elektronisches Auge Sicherheits-Schaltung: LDR & 4049 IC für lichtempfindliche Steuerung

Elektronisches Auge Schaltung für Sicherheitssteuerungssystem

In diesem Zeitalter der Elektronik begegnen wir ständig verschiedenen elektronischen Geräten und Maschinen, die hervorragend funktionieren, um unseren Arbeitsablauf erheblich zu erleichtern. Zweifellos sparen elektronische Geräte viel Arbeitskraft und unnötigen Aufwand. In diesem Artikel besprechen wir die "Elektronisches Auge" Schaltung, die populär als "Magisches Auge" bekannt ist. Diese Schaltung kann in Geräten verwendet werden, um das Vorhandensein von Licht automatisch zu erkennen und den Stromkreis entsprechend zu betreiben. Wir haben auch die Eigenschaften der Hauptkomponenten der Schaltung beschrieben, um Ihnen das Verständnis der Funktionsweise des elektronischen Auges zu erleichtern.

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Die Elektronisches-Auge-Schaltung verwendet einen Photodetektor, um das Vorhandensein von Licht zu erkennen. Dann schaltet dieses Gerät je nach Lichtintensität das Licht ein, wenn es dunkel wird, und umgekehrt.

Da das Gerät automatisch arbeiten kann, entfällt die Notwendigkeit des manuellen Schaltens des Geräts und spart somit Arbeitskraft. In unserer Elektronisches-Auge-Schaltung haben wir einen lichtabhängigen Widerstand (LDR) verwendet, um das auf die Schaltung fallende Licht zu detektieren.

Bevor wir mit dem Designprozess der Elektronisches-Auge-Schaltung beginnen, besprechen wir die Funktionsweise und den Zweck der zwei Hauptkomponenten der Schaltung: LDR und IC 4049 (NOT-Gatter-Puffer).

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Lichtabhängiger Widerstand (LDR):

LDRs werden verwendet, um das Vorhandensein oder Fehlen von Licht anzuzeigen. Wenn die Lichtintensität sehr gering ist (dunkel), ist der Widerstand des LDR sehr hoch. Sobald der LDR Licht ausgesetzt wird, fällt der Widerstand stark ab, abhängig von der Lichtintensität. Der Widerstand des LDR ist jedoch umgekehrt proportional zur Lichtintensität. Je höher die Lichtintensität, desto größer der Spannungsabfall. Basierend auf dem Material gibt es zwei Arten von LDR: intrinsische und extrinsische Photowiderstände.

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Eigenschaften des LDR:

Wellenlänge: LDR ist in einem bestimmten Wellenlängenbereich nicht empfindlich. Die Empfindlichkeit eines Photowiderstands variiert mit der Lichtwellenlänge. Extrinsische LDRs sind generell für längere Lichtwellenlängen ausgelegt.

Empfindlichkeit: LDR hat geringere Empfindlichkeit als Photoleiter und Photodioden. Selbst wenn die Lichtempfindlichkeit konstant gehalten wird, kann der Widerstand des Geräts aufgrund von Temperaturänderungen noch variieren. Deshalb sind LDRs nicht für präzise Lichtintensitätsmessungen geeignet.

Latenz: Bei LDRs gibt es eine Zeitverzögerung zwischen Änderungen der Beleuchtung und Änderungen des Widerstands. Dieses Phänomen wird als Widerstands-Erholungsrate bezeichnet. Es dauert normalerweise einige Zeit, bis der Widerstand vollständig abfällt, wenn Licht nach vollständiger Dunkelheit auftritt. Es dauert etwa 10 ms, bis der Widerstand des LDR vollständig abfällt, und bis zu 1 Sekunde, bis der Widerstand nach Entfernung des Lichts auf den vorherigen Wert ansteigt.

Aufbau des lichtabhängigen Widerstands: Zur Herstellung eines Cadmiumsulfid-LDR werden hochreines Cadmiumsulfid-Pulver und inerte Bindematerialien verwendet. Die Scheibe des LDR wird in einem Glaskolben montiert, um Oberflächenverunreinigungen zu vermeiden.

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Anwendungen von LDR:

• Lichtabhängige Widerstände werden hauptsächlich in Linienfolgerobotern verwendet, die LDR zur Bestimmung der Kursänderung einsetzen.
• LDRs werden in Belichtungsmessern der Fotografie verwendet.
• Lichtabhängige Widerstände werden allgemein in Nachtlichtern verwendet.
• Außerhalb von Sensoranwendungen werden LDRs auch in Audiokompressoren eingesetzt.

Nun haben Sie ein gutes Wissen über die Verwendung von LDR im elektronischen Auge. Die zweite Hauptkomponente in der Schaltung ist der IC 4049. Lassen Sie uns den IC und seine Funktionsweise kurz besprechen.

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IC 4049 (Hex-Inverter-Puffer):

IC 4049, auch als Hex-Inverter-Puffer-IC bekannt, wird für die Umwandlung von hohem Logikpegel in niedrigen verwendet. Der 4049 IC kann zwei TTL-Lasten handhaben, da er eine höhere Eingangsspannung mit einem Stromwert von 1 mA hat. Die Hauptanwendung des IC 4049 ist die Erstellung von Spannungsvervielfacherschaltungen. Er kann auch für Rechteckwellengeneratoren verwendet werden.

Dieser Hex-Puffer-IC wandelt niedrigen Logikpegel in hohen und umgekehrt um. Sie können viele Bastlerprojekte damit entwerfen, wie einfache LED-Taschenlampen, Straßenlaternen-Automatisierung und Wasserstandsanzeiger.

Pin-Belegung:

Gehen Sie die untenstehende Tabelle durch, um die Pin-Belegung des IC 4049 und seine Funktionsweise zu verstehen:

Pin-Nummer	Pin-Name	Eingang / Ausgang
1	VDD	–
2	Masse (Ground)	AUSGANG
3	A	EINGANG
4	H	AUSGANG
5	B	EINGANG
6	I	AUSGANG
7	C	EINGANG
8	VSS	–
9	D	EINGANG
10	J	AUSGANG
11	E	EINGANG
12	K	AUSGANG
13	NC	–
14	F	EINGANG
15	L	AUSGANG
16	NC	–

Technische Spezifikationen des IC 4049:

• Eingangsspannungsbereich: 3 V – 18 V
• Versorgungsstrom – 50 mA
• Eingangskapazität – 22,5 pF

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Anwendungen des Hex-Inverter IC 4049:

• Kann in Spannungsvervielfacherschaltungen verwendet werden
• High-to-Low Logikwandler
• Kann in CMOS Hex-Puffer verwendet werden
• Als Quellentreiber

Nun sind Sie mit der Funktionsweise beider Komponenten, IC 4049 und LDR, bestens vertraut. Jetzt beginnen wir mit dem Designprozess des elektronischen Auges mit einigen leicht verfügbaren elektronischen Bauteilen. Sammeln Sie die untenstehenden Komponenten und beginnen Sie mit dem Entwurf der Elektronisches-Auge-Schaltung.

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Benötigte Komponenten:

• IC 4049
• Lichtabhängiger Widerstand (LDR)
• 220 kΩ Widerstand
• LED
• Summer (Buzzer)
• Batterie – 9 V
• Schalter

Elektronisches Auge Schaltplan

Bauen Sie die Komponenten wie im unten gezeigten Schaltplan zusammen. Verbinden Sie den LDR mit dem IC 4049. Verbinden Sie den Summer und IC 4049 wie unten gezeigt. Pin 1 des 4049 IC ist mit der Stromversorgung verbunden und Pin 8 ist geerdet.

Funktionsweise der Elektronisches-Auge-Schaltung:

Der Ausgang hat hauptsächlich zwei Stufen: HIGH und LOW und kann in keiner anderen Zwischenstufe sein. Die Schaltung wird mit einer 9 V Batterie betrieben, um sie tragbar zu machen. Obwohl der IC 4049 aus sechs unabhängigen NOT-Gattern besteht, haben wir in diesem Schaltungsentwurf nur ein NOT-Gatter verwendet.

Wir haben einen Spannungsteiler mit LDR und 220 kΩ Widerstand in Reihe geschaltet. Da die Spannung direkt proportional zur Leitfähigkeit ist, werden am Ausgang des Teilers mehr Spannung erzeugt, wenn der LDR Licht ausgesetzt ist, und umgekehrt.

Dann wird diese Ausgangsspannung des Teilers an den Eingang des NOT-Gatters des Hex-Inverters 4049 IC geführt. Daher ist, wenn die Lichtintensität über dem LDR gering ist (was Dunkelheit bedeutet), der Ausgang des Teilers LOW. Daraufhin geht Pin 2 des NOT-Gatter-IC HIGH und die an den Ausgang angeschlossene LED wird aktiviert. Einfach ausgedrückt: Immer wenn der LDR dem Lichtstrahl ausgesetzt ist, erhöht sich der Widerstand des LDR und bewirkt, dass der Hex-Inverter IC 4049 einen Ton im Summer erzeugt.

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Anwendungen des Elektronischen Auges:

Das elektronische Auge ist im Allgemeinen ein Photowiderstand, der das Licht einschaltet, wenn es dunkel wird. Sie können das elektronische Auge an Orten einsetzen, an denen Sie ein Gerät betreiben müssen, wenn es dunkel ist und kein Licht vorhanden ist, und das automatisch ausschaltet, sobald der Lichtstrahl die Oberfläche des LDR trifft. Diese Funktion kann in einer Vielzahl von Anwendungen im täglichen Leben sehr nützlich sein:

• Es kann als automatischer Gästemelder an der Tür in Büros, Schulen, Hochschulen und Wohnungen verwendet werden.
• Es kann in sicherheitsgesteuerten Systemen eingesetzt werden.
• Dies kann auf Autobahnen als Fahrzeugzähler verwendet werden, um die Anzahl der Fahrzeuge zu zählen.
• Es kann in automatischen Verpackungsmaschinen in Industrien und Fabriken verwendet werden, um hergestellte Materialien zu verpacken.
• Es kann in Kameras verwendet werden, um automatisch die richtige Blende und Haltung zu bestimmen.

Fazit:

Die Elektronisches-Auge-Schaltung ist von großem Nutzen und kann mit kosteneffektiven elektronischen Bauteilen zusammengebaut werden. Wir haben einige einfache elektronische Komponenten verwendet, um die Schaltung zu entwerfen. Wir haben zwei Hauptkomponenten, nämlich LDR und Hex-Inverter IC 4049, in unserem Projekt verwendet. Die Funktionsweise und der Zweck beider Komponenten sind im Artikel gut beschrieben, um Ihnen das Verständnis der Funktionsweise beider Komponenten in der Elektronisches-Auge-Schaltung zu erleichtern. Wir hoffen, dass Sie in der Lage sein werden, die "Elektronisches Auge" Schaltung mit den bereitgestellten Informationen selbst zu entwerfen.

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