Lichtdetecterende circuits:een gemakkelijke manier om licht te detecteren

Lichtsensor

Wilt u een project bouwen dat de aan- en afwezigheid van licht detecteert? Dan zou het helpen als je een lichtdetectiecircuit had. Interessant is dat het een eenvoudig project is dat beginnersvriendelijk is. Bovendien kan het apparaat de lichtintensiteit in een omgeving gemakkelijk detecteren. Daarnaast kunt u een lichtdetectiecircuit gebruiken als stuurcircuit. Maar de taak wordt verwarrend als je de meest geschikte lichtdetector moet kiezen.

Het goede nieuws is:dit artikel behandelt alles wat u nodig heeft over het bouwen van een lichtdetectiecircuit en meer. Dus hou vol.

Wat is een lichtdetectorcircuit?

Lichtsensor

Een lichtdetector of sensorcircuit is een apparaat dat de lichtintensiteit kan detecteren. Het apparaat genereert ook een uitgangssignaal dat de kracht van het gemeten licht weergeeft.

Lichtsensoren kunnen de aanwezige stralingsenergie in elk lichtspectrum meten. Bovendien meet het verschillende lichtfrequenties variërend van:

• Infrarood licht
• Zichtbaar licht 
• Ultraviolet licht

Infraroodlichtsensoren

Bron:Pixabay

De lichtdetector zet ook lichtenergie (al dan niet zichtbaar) om in elektrische uitgangssignalen. Dat gezegd hebbende, kun je lichtsensoren ook wel 'foto-elektrische apparaten' noemen.

Wat is meer?

Het is mogelijk om de elektrische uitgang van een lichtsensorcircuit te gebruiken om andere cursussen te regelen. Maar het is van cruciaal belang om elektrische belastingscircuits of apparaten zoals gloeilampen, ventilatoren of straatverlichting te hebben.

Soorten lichtsensoren

Voordat u uw lichtdetectiecircuit bouwt, is het belangrijk om de ideale lichtsensor te kennen. Er zijn twee hoofdcategorieën van foto-elektrische apparaten. De eerste wekt elektriciteit op bij het detecteren van licht. Ter vergelijking:de tweede categorie kan sommige elektrische eigenschappen veranderen.

Daarom hebben we de volgende soorten lichtsensoren:

Foto-emitterende cellen 

Deze fotoapparaten genereren vrije elektronen uit een lichtgevoelig materiaal zoals cesium. Een foto-emitterende cel genereert alleen elektronen wanneer deze wordt geraakt door een proton met voldoende energie.

Ook hangt het energieniveau van een proton af van de lichtintensiteit. Dus hoe hoger het vermogen, hoe meer energie een proton licht zal omzetten in elektrische energie.

Fotovoltaïsche cellen

Sensoren met fotovoltaïsche cellen kunnen elektrische energie opwekken die gelijk is aan de lichtenergie die het ontvangt.

Bovendien kunnen twee samengevoegde halfgeleidermaterialen lichtenergie ontvangen en ongeveer 0,5 V creëren. Selenium is ook een gemakkelijk verkrijgbare fotovoltaïsche cel die in de meeste zonnecellen werkt.

Photo-Junction-apparaten

Fotodiodes of fototransistoren zijn typische voorbeelden van foto-junctie-apparaten. Deze apparaten gebruiken lichtintensiteit om de stroom van gaten en elektronen over hun PN-junctie te regelen.

Het ontwerp van de foto-junctie-apparaten werkt het beste voor lichtdetectie- en penetratietoepassingen. Bovendien reageren deze apparaten alleen op de golflengte van de incidentlengte.

Fotogeleidende cellen

Lichtsensoren met fotogeleidende cellen wekken geen elektriciteit op. In plaats daarvan veranderen ze hun fysieke eigenschappen wanneer ze lichtenergie ontvangen.

Ook is de fotoweerstand een veelvoorkomend type fotogeleidende sensor. En het verandert de elektrische weerstand volgens veranderingen in de lichtintensiteit. Met andere woorden, fotoweerstanden kunnen lichtenergie gebruiken om de elektronenstroom en de stroom die door de elektronen vloeit te regelen.

De Light Dependent Resistor (LDR) is een andere veelgebruikte fotogeleidende sensor. En LDR's kunnen hun elektrische weerstand veranderen van duizenden Ohms in een paar honderd in aanwezigheid van licht.

Lichtafhankelijke weerstand

Hoe een lichtdetectorcircuit werkt

Wanneer er licht op de LDR-sensor valt, krijgt deze een lage weerstand. De belasting die op het circuit is aangesloten, krijgt dus niet genoeg stroom om het apparaat te activeren (d.w.z. het in de uit-stand te houden).

Dus als het donker is, neemt de weerstand van de LDR toe tot een niveau dat stroom door het circuit laat stromen. Als gevolg hiervan wordt de transistor geactiveerd. En dit helpt om voldoende stroom te leveren om de belasting te starten.

Interessant is dat je kunt omkeren hoe de lichtdetector werkt. Dat wil zeggen, u kunt de belasting inschakelen als er verlichting is en deze uitschakelen als er geen verlichting is. Bovendien hangt het kiezen van hoe een lichtdetector werkt af van het type toepassing.

Lichtdetecterende circuitsprojecten

In dit gedeelte leert u hoe u twee soorten lichtdetectiecircuits kunt bouwen. De eerste is een lichtdetector die LDR en OP-Amp gebruikt. Dan is het tweede circuit een lichtdetector die LDR en transistors gebruikt.

Lichtdetector met LDR en Op-Amp

OP-versterker

Het centrale kenmerk van een LDR is hoe het zijn weerstand verandert afhankelijk van de lichtintensiteit. Daarom zal deze functie in dit project nuttig zijn voor het detecteren van licht en het inschakelen van een LED.

Plus, wanneer het circuit koppelt met een Op-Amp in comparatormodus, helpt het om hoge of lage output te genereren door spanningen te vergelijken. Dit zijn de componenten die je nodig hebt voor dit circuit:

• LDR
• Draden aansluiten
• LM358 OP-Amp IC
• 10 KΩ-weerstand
• Witte LED
• 9v-voeding
• 10 KΩ Potentiometer
• 220 Weerstand
• Broodplank

Circuitdiagram

Circuitdiagram

Hoe te bouwen

Sluit eerst de wisseraansluiting van de 10 KΩ potentiometer aan op de inverterende aansluiting van de Op-Amp. Maak vervolgens een verbindingsknooppunt tussen de LDR en de 10 KΩ-weerstand. Als resultaat creëer je een potentiaalverdeler die de output naar de OP-Amp voedt.

Maak ook een verbinding tussen de witte LED en de 220 Ω Weerstand. Sluit vervolgens uw 9v-voeding aan op het circuit en test of deze werkt.

Wanneer je wat licht op de LDR schijnt, zou deze zijn weerstand moeten verminderen. En de inverterende spanning zal hoger zijn dan de niet-inverterende spanning, waardoor de LED uit blijft.

Als er geen invallend licht op de LDR is, zou deze een hogere weerstand hebben. Hierdoor zal de inverterende spanning lager zijn dan de niet-inverterende spanning. De output van de OP-Amp wordt dus verhoogd en de LED gaat branden.

Lichtdetectiecircuits:lichtdetector met LDR en transistors

BC547C-transistor

Als je geen OP-Amp hebt om het vorige circuit te bouwen, kun je in plaats daarvan een transistor gebruiken. Hier zal een enkele transistor de lichtdetectie uitvoeren.

U kunt dus een Darlington-paar gebruiken voor een meer gegarandeerde uitgangsstroom. Maar in de meeste gevallen is een enkele transistor voldoende. Dit zijn de componenten die je nodig hebt voor dit circuit:

• BC547 NPN-transistoren
• Draden aansluiten
• Witte LED
• 9v-voeding
• 10k Ohm weerstand
• 470 Ohm Weerstand
• Broodplank

Circuitdiagram

Circuitdiagram

Hoe te bouwen

Sluit eerst je LDR aan op het Breadboard en de basis van je transistor op een van de pinnen van de LDR.

Verbind vervolgens uw LED met parallelle pinnen aan het andere uiteinde van het Breadboard. Vervolgens moet u uw weerstand van 470 ohm bevestigen aan de positieve pool van de LED (+ve) en de positieve rail van de Breadboard.

Verbind uw 10k-weerstand met de basis van de transistor en de negatieve rail van de Breadboard (-ve). Voeg vervolgens enkele jumpers toe tussen de negatieve rail van het Breadboard en de emitter van de transistor.

Sluit ten slotte uw 9v-voeding (bij voorkeur een 9v-batterij) aan op de Breadboard en test uw circuit.

Hoe het werkt

Het project werkt met drie voorwaarden:heel licht, gemiddeld licht en geen licht.

Voor de volledige lichtconditie zou elke felle verlichting op de LDR de weerstand verminderen, wat resulteert in een zwakke gloed van de LED. Dus, in een medium-lichte conditie, zou een medium-level beschrijving van de LDR resulteren in een medium glow.

Ook neemt de weerstand van de LDR in een situatie zonder licht toe. Daarom genereert het een heldere gloed op de LED. Bovendien kunt u de helderheid van de LED regelen door de weerstand aan te passen die op de basis van de transistor is aangesloten.

Lichtdetectiecircuits: Toepassingen van het lichtsensorcircuit

Lichtsensoren werken in verschillende toepassingen, zoals alarmsystemen, zeer gevoelige energiebesparingen voor straatverlichting, regelsystemen voor verlichting in huis en een verlichtingssysteem op zonne-energie voor snelwegen (voor automatische uitschakeling overdag).

Beveiligingsalarmsysteem

Andere toepassingen zijn onder meer automatisch schakelen voor apparaten en verlichtingssystemen voor kasten en kledingkasten.

Lichtdetectiecircuits:schakelaar voor verlichting van zonsondergang tot zonsopgang

STS-lichtschakelaars gebruiken lichtsensorcircuits om hun belasting te regelen op basis van het invallende licht op de LDR. En de STS-verlichtingsschakelaar werkt anders dan de andere hier genoemde toepassingen en projecten. Dus in plaats van transistors of een OP-Amp gebruikt de STS-verlichtingsschakelaar een 555 timer-IC in de bistabiele modus.

En wanneer u de LDR verlicht, stuurt deze uitvoer naar de 555 timer-IC die een TRIAC gebruikt om de belasting te regelen. Vervolgens activeert de sensor de versnelling tijdens zonsondergang en start deze tijdens zonsopgang.

Afronding

Het lichtsensorcircuit is een veelzijdig en eenvoudig project in de basiselektronica. We hebben uitgebreid besproken hoe verschillende LDR's werken en hebben u de componenten laten zien die nodig zijn om de zaken op gang te krijgen. Daarom kunt u het project meteen uitproberen.

Interessant is dat je een LDR kunt gebruiken met een OP-Amp, transistors en 555 timer-IC.

Straatverlichting

Heeft u vragen of suggesties over het onderwerp? Geen zorgen, je kunt altijd contact met ons opnemen en we helpen je graag verder.