บทความใหม่

● โครงการ 13: โฟโตรีซีสเตอร์ เราประมวลผลการส่องสว่างโดยการให้แสงสว่างหรือการดับไฟ LED

ในการทดลองนี้ เราจะทำความคุ้นเคยกับเซ็นเซอร์อะนาล็อกสำหรับการวัดความส่องสว่าง - โฟโตรีซีสเตอร์ (รูปที่ 13.1)

ส่วนประกอบที่จำเป็น:

การใช้โฟโตรีซีสเตอร์โดยทั่วไปคือการวัดความสว่าง ในความมืดจะมีความต้านทานค่อนข้างสูง เมื่อแสงตกกระทบกับโฟโตรีซีสเตอร์ ความต้านทานจะลดลงตามสัดส่วนของความสว่าง แผนภาพการเชื่อมต่อของโฟโตรีซีสเตอร์กับ Arduino แสดงในรูปที่ 1 13.2. ในการวัดความส่องสว่างจำเป็นต้องประกอบตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าโดยที่ต้นแขนจะถูกแสดงด้วยโฟโตรีซิสเตอร์ส่วนแขนส่วนล่างจะมีตัวต้านทานแบบธรรมดาที่มีค่ามากพอสมควร เราจะใช้ตัวต้านทาน 10 kOhm เราเชื่อมต่อแขนกลางของตัวแบ่งเข้ากับอินพุตอะนาล็อก A0 ของ Arduino

ข้าว. 13.2. แผนภาพการเชื่อมต่อโฟโตรีซีสเตอร์กับ Arduino

มาเขียนแบบร่างเพื่ออ่านข้อมูลอะนาล็อกแล้วส่งไปที่พอร์ตอนุกรม เนื้อหาของแบบร่างแสดงอยู่ในรายการ 13.1

อินท์ไลท์; // ตัวแปรสำหรับจัดเก็บข้อมูลโฟโตรีซีสเตอร์ การตั้งค่าเป็นโมฆะ ()( Serial.begin(9600 ); ) เป็นโมฆะวน()(แสง = analogRead (0); Serial.println (แสง); ล่าช้า (100); )
ลำดับการเชื่อมต่อ:

1. เชื่อมต่อโฟโตรีซีสเตอร์ตามแผนภาพในรูป 13.2.
2. โหลดแบบร่างจากรายการ 13.1 ลงบนบอร์ด Arduino
3. เราปรับการส่องสว่างของโฟโตรีซีสเตอร์ด้วยมือและสังเกตผลลัพธ์ของการเปลี่ยนแปลงค่าไปยังพอร์ตอนุกรม จดจำการอ่านเมื่อห้องสว่างเต็มที่ และเมื่อฟลักซ์แสงถูกบล็อกโดยสมบูรณ์

ตอนนี้เรามาสร้างไฟแสดงสถานะโดยใช้แถว LED จำนวน 8 LED จำนวนไฟ LED ที่สว่างเป็นสัดส่วนกับการส่องสว่างในปัจจุบัน เราประกอบ LED ตามแผนภาพในรูป 13.3 โดยใช้ตัวต้านทานจำกัดที่มีค่าระบุ 220 โอห์ม

ข้าว. 13.3. แผนภาพการเชื่อมต่อสำหรับโฟโตรีซีสเตอร์และไฟ LED กับ Arduino

เนื้อหาของแบบร่างสำหรับแสดงการส่องสว่างปัจจุบันบนเส้นของ LED แสดงอยู่ในรายการ 13.2

// พินเชื่อมต่อ LEDไฟ led int const=(3 ,4 ,5 ,6 ,7 ,8 ,9 ,10 ); cont int LIGHT=A0; // ปักหมุด A0 สำหรับอินพุตโฟโตรีซิสเตอร์ค่าคงที่ MIN_LIGHT=200 ; // เกณฑ์การส่องสว่างต่ำกว่าค่าคงที่ MAX_LIGHT=900 ; // เกณฑ์การส่องสว่างด้านบน // ตัวแปรสำหรับการจัดเก็บข้อมูลโฟโตรีซีสเตอร์ค่า int = 0 ; การตั้งค่าเป็นโมฆะ (){ // กำหนดค่าพิน LED เป็นเอาต์พุตสำหรับ (int i=0 ;i<8 ;i++) pinMode(leds[i],OUTPUT); } เป็นโมฆะวน()(val = อะนาล็อกอ่าน(LIGHT); // อ่านการอ่านค่าโฟโตรีซิสเตอร์ // การใช้ฟังก์ชัน map()วาล = แผนที่ (วาล, MIN_LIGHT, MAX_LIGHT, 8, 0); //จำกัดไม่ให้เกินขีดจำกัดวาล = ข้อจำกัด (วาล, 0 , 8 ); // เพิ่มจำนวนไฟ LED ตามสัดส่วนของการส่องสว่าง //เอาที่เหลือออกไปสำหรับ (int i=1 ;i<9 ;i++) { if (i>=วาล) // เปิดไฟ LED digitalWrite (ไฟ LED สูง); อื่น // ปิดไฟ LED digitalWrite (ไฟ LED, ต่ำ); ) ล่าช้า (1,000); // หยุดชั่วคราวก่อนการวัดครั้งถัดไป }
ลำดับการเชื่อมต่อ:

1. เชื่อมต่อโฟโตรีซีสเตอร์และ LED ตามแผนภาพในรูป 13.3.
2. โหลดแบบร่างจากรายการ 13.2 ลงบนบอร์ด Arduino
3. เราปรับการส่องสว่างของโฟโตรีซีสเตอร์ด้วยมือและกำหนดระดับการส่องสว่างปัจจุบันตามจำนวนไฟ LED ที่สว่าง (รูปที่ 13.3)

เราใช้ขีดจำกัดการส่องสว่างด้านล่างและด้านบนจากค่าที่จดจำได้เมื่อทำการทดลองโดยใช้แบบร่างก่อนหน้า (รายการ 13.1) เราปรับขนาดค่าการส่องสว่างระดับกลางด้วย 8 ค่า (8 LEDs) และให้แสงสว่างจำนวน LED ตามสัดส่วนกับค่าระหว่างขอบเขตล่างและบน

รายการโปรแกรม

ความต้านทานไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงภายใต้อิทธิพลของรังสีแสงที่ตกกระทบบนพื้นผิวที่ไวต่อแสงและไม่ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้าที่ใช้เช่นเดียวกับตัวต้านทานทั่วไป

โฟโตรีซีสเตอร์มักใช้เพื่อตรวจจับการมีอยู่หรือไม่มีแสง หรือเพื่อวัดความเข้มของแสง ในความมืด ความต้านทานของพวกมันจะสูงมาก บางครั้งสูงถึง 1 เมกะโอห์ม แต่เมื่อเซ็นเซอร์ LDR สัมผัสกับแสง ความต้านทานของมันจะลดลงอย่างรวดเร็วจนเหลือหลายสิบโอห์ม ขึ้นอยู่กับความเข้มของแสง

โฟโตรีซีสเตอร์มีความไวที่แตกต่างกันไปตามความยาวคลื่นของแสง ใช้ในอุปกรณ์หลายชนิด แม้ว่าโฟโตไดโอดและโฟโตทรานซิสเตอร์จะได้รับความนิยมน้อยกว่าก็ตาม บางประเทศได้สั่งห้าม LDR เนื่องจากมีสารตะกั่วหรือแคดเมียมด้วยเหตุผลด้านสิ่งแวดล้อม

คำนิยาม: โฟโตรีซีสเตอร์เป็นองค์ประกอบที่ไวต่อแสง ซึ่งความต้านทานจะลดลงเมื่อมีแสงสว่างจ้า และจะเพิ่มขึ้นเมื่อไม่มีแสง

ลักษณะของโฟโตรีซีสเตอร์

ประเภทของโฟโตรีซีสเตอร์และหลักการทำงาน

ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้ในการผลิต โฟโตรีซีสเตอร์สามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: ด้วยเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริคภายในและภายนอก ในการผลิตโฟโตรีซีสเตอร์ที่มีเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกภายใน จะใช้วัสดุที่ไม่ได้เจือปน เช่น ซิลิคอนหรือเจอร์เมเนียม

โฟตอนที่กระทบอุปกรณ์ทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่จากแถบเวเลนซ์ไปยังแถบการนำไฟฟ้า จากกระบวนการนี้ ทำให้มีอิเล็กตรอนอิสระจำนวนมากปรากฏในวัสดุ ซึ่งจะช่วยปรับปรุงการนำไฟฟ้า และลดความต้านทาน

โฟโตรีซีสเตอร์ที่มีเอฟเฟกต์โฟโตอิเล็กทริกภายนอกทำจากวัสดุที่เติมสารเจือปนที่เรียกว่าสารเจือปน สารเจือปนจะสร้างแถบพลังงานใหม่ทับแถบเวเลนซ์ที่มีอยู่ซึ่งมีอิเล็กตรอนอยู่ อิเล็กตรอนเหล่านี้ต้องการพลังงานน้อยลงเพื่อเปลี่ยนไปยังแถบการนำไฟฟ้าเนื่องจากมีช่องว่างพลังงานน้อยลง ผลที่ได้คือโฟโตรีซีสเตอร์มีความไวต่อความยาวคลื่นแสงที่แตกต่างกัน

แม้ว่าทั้งหมดนี้ ทั้งสองประเภทจะมีความต้านทานลดลงเมื่อได้รับแสงสว่าง ยิ่งความเข้มแสงสูง ความต้านทานจะลดลงตามไปด้วย ดังนั้น ความต้านทานของโฟโตรีซีสเตอร์จึงเป็นฟังก์ชันผกผันและไม่เชิงเส้นของความเข้มของแสง

โฟโตรีซีสเตอร์ในไดอะแกรมถูกกำหนดไว้ดังนี้:

ความไวของโฟโตรีซีสเตอร์ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่น

ความไวของโฟโตรีซีสเตอร์ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของแสง หากความยาวคลื่นอยู่นอกช่วงการทำงาน แสงจะไม่ส่งผลต่อ LDR อาจกล่าวได้ว่า LDR ไม่มีความไวในช่วงความยาวคลื่นแสงนี้

วัสดุที่แตกต่างกันมีเส้นโค้งการตอบสนองของคลื่นสเปกตรัมที่แตกต่างกันเมื่อเทียบกับความไว ภายนอก ตัวต้านทานแบบขึ้นอยู่กับแสงได้รับการออกแบบโดยทั่วไปสำหรับความยาวคลื่นที่ยาวขึ้น โดยมีแนวโน้มไปทางอินฟราเรด (IR) เมื่อทำงานในช่วง IR ต้องระมัดระวังเพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสูงเกินไป ซึ่งอาจส่งผลต่อการวัดเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของโฟโตรีซีสเตอร์เนื่องจากผลกระทบจากความร้อน

รูปต่อไปนี้แสดงการตอบสนองทางสเปกตรัมของเครื่องตรวจจับโฟโตคอนดักทีฟที่ทำจากวัสดุหลากหลายชนิด

ความไวของโฟโตรีซีสเตอร์

โฟโตรีซีสเตอร์มีความไวต่ำกว่าโฟโตไดโอดและโฟโตทรานซิสเตอร์ โฟโตไดโอดและโฟโตทรานซิสเตอร์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่ใช้แสงเพื่อควบคุมการไหลของอิเล็กตรอนและรูผ่านจุดเชื่อมต่อ PN ในขณะที่โฟโตรีซีสเตอร์ไม่มีจุดเชื่อมต่อ PN นี้

หากความเข้มของแสงอยู่ในระดับคงที่ ความต้านทานยังสามารถเปลี่ยนแปลงได้อย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ เนื่องจาก LDR ยังไวต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิอีกด้วย คุณภาพของโฟโตรีซีสเตอร์นี้ทำให้ไม่เหมาะสำหรับการวัดความเข้มของแสงอย่างแม่นยำ

ความเฉื่อยของโฟโตรีซีสเตอร์

คุณสมบัติที่น่าสนใจอีกประการหนึ่งของโฟโตรีซีสเตอร์คือมีความเฉื่อย (เวลาหน่วง) ระหว่างการเปลี่ยนแปลงของการส่องสว่างและการเปลี่ยนแปลงความต้านทาน

ใช้เวลาประมาณ 10 มิลลิวินาทีเพื่อให้ความต้านทานลดลงเหลือน้อยที่สุดภายใต้แสงสว่างเต็มที่ และประมาณ 1 วินาทีเพื่อให้ความต้านทานของโฟโตรีซีสเตอร์เพิ่มขึ้นจนถึงสูงสุดหลังจากที่มืดลง

ด้วยเหตุผลนี้ LDR จึงไม่สามารถนำมาใช้ในการใช้งานที่ต้องคำนึงถึงการเปลี่ยนแปลงแสงอย่างกะทันหัน

การออกแบบและคุณสมบัติของโฟโตรีซีสเตอร์

การนำแสงถูกค้นพบครั้งแรกในซีลีเนียม และวัสดุอื่นๆ ที่มีคุณสมบัติคล้ายคลึงกันถูกค้นพบในเวลาต่อมา โฟโตรีซีสเตอร์สมัยใหม่ทำจากลีดซัลไฟด์ ลีดซีลีไนด์ อินเดียมแอนติโมไนด์ แต่ส่วนใหญ่มักประกอบด้วยแคดเมียมซัลไฟด์และแคดเมียมเซเลไนด์ LDR แคดเมียมซัลไฟด์ยอดนิยมเรียกว่าโฟโตรีซีสเตอร์ CDS

ในการผลิตโฟโตรีซีสเตอร์แคดเมียมซัลไฟด์ ผงแคดเมียมซัลไฟด์ที่มีความบริสุทธิ์สูงจะถูกผสมกับสารยึดเกาะเฉื่อย จากนั้นจึงกดส่วนผสมนี้และเผาผนึก ในสุญญากาศ ชั้นไวแสงจะถูกนำไปใช้กับฐานด้วยอิเล็กโทรดในรูปแบบของเส้นทางที่คดเคี้ยว จากนั้นวางฐานไว้ในเปลือกแก้วหรือพลาสติกเพื่อป้องกันการปนเปื้อนขององค์ประกอบที่ไวต่อแสง

เส้นโค้งการตอบสนองสเปกตรัมของแคดเมียมซัลไฟด์ตรงกับเส้นโค้งของดวงตามนุษย์ ความยาวคลื่นของความไวสูงสุดคือประมาณ 560-600 นาโนเมตร ซึ่งสอดคล้องกับส่วนที่มองเห็นได้ของสเปกตรัม ควรสังเกตว่าอุปกรณ์ที่มีตะกั่วหรือแคดเมียมไม่เป็นไปตามข้อกำหนด RoHS และห้ามใช้ในประเทศที่ปฏิบัติตามกฎหมาย RoHS

ตัวอย่างการใช้งานโฟโตรีซีสเตอร์

โฟโตรีซีสเตอร์มักถูกใช้เป็นเซ็นเซอร์วัดแสง เมื่อจำเป็นต้องตรวจจับว่ามีแสงหรือไม่มีแสง หรือบันทึกความเข้มของแสง ตัวอย่างได้แก่ สวิตช์ไฟถนนอัตโนมัติและมาตรวัดแสงภาพถ่าย ตัวอย่างของการใช้โฟโตรีซีสเตอร์ เราจะนำเสนอวงจรโฟโตรีเลย์สำหรับไฟถนน

รีเลย์ภาพถ่ายสำหรับไฟถนน

วงจรรีเลย์ภาพถ่ายนี้จะเปิดไฟถนนโดยอัตโนมัติในเวลากลางคืนและจะปิดลงเมื่อมีแสงสว่างมากขึ้น ที่จริงแล้ว คุณสามารถใช้วงจรนี้เพื่อติดตั้งไฟกลางคืนอัตโนมัติประเภทใดก็ได้

เมื่อโฟโตรีซีสเตอร์ (R1) สว่างขึ้น ความต้านทานจะลดลง แรงดันตกคร่อมตัวต้านทานผันแปร R2 จะสูง ซึ่งส่งผลให้ทรานซิสเตอร์ VT1 เปิดขึ้น ตัวสะสม VT1 (BC107) เชื่อมต่อกับฐานของทรานซิสเตอร์ VT2 (SL100) ทรานซิสเตอร์ VT2 ปิดอยู่ และรีเลย์ถูกตัดพลังงาน เมื่อตกกลางคืน ความต้านทานของ LDR จะเพิ่มขึ้น แรงดันไฟฟ้าที่ตกคร่อมตัวต้านทานผันแปร R2 จะลดลง และทรานซิสเตอร์ VT1 จะปิด ในทางกลับกัน ทรานซิสเตอร์ VT2 จะเปิดขึ้นและจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับรีเลย์ซึ่งจะเปิดหลอดไฟ

องค์ประกอบหลักของเซนเซอร์คือโฟโตรีซีสเตอร์ โฟโตทรานซิสเตอร์ และโฟโตไดโอด

การกำหนดโฟโตรีซีสเตอร์
การกำหนดโฟโตรีซีสเตอร์

โฟโตรีซีสเตอร์เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ที่เปลี่ยนค่าความต้านทานเมื่อถูกฉายรังสีด้วยแสง เช่นเดียวกับโฟโตเซลล์อื่นๆ ที่มีหน้าต่างสำหรับ "จับ" แสง ยิ่งแสงตกกระทบกับโฟโตรีซีสเตอร์มากเท่าไร ความต้านทานก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น

วงจรง่ายๆ เหล่านี้เป็นเซ็นเซอร์วัดแสงที่ใช้โฟโตรีซีสเตอร์เป็นองค์ประกอบการตรวจจับ วงจรแรกคือเซ็นเซอร์ลดแสง วงจรที่สองคือเซ็นเซอร์วัดแสง

เมื่อแสงตกกระทบกับโฟโตรีซีสเตอร์ ความต้านทานก็จะเปลี่ยนไป ยิ่งมีแสงมาก ความต้านทานก็จะยิ่งต่ำลงและแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมก็จะมากขึ้นตามไปด้วย เมื่อแรงดันตกคร่อมเพิ่มขึ้น ทรานซิสเตอร์จะเปิดขึ้นและรีเลย์จะทำงาน เกณฑ์การตอบสนองของรีเลย์สามารถปรับได้โดยใช้ตัวต้านทานแบบปรับค่าได้ 50 kOhm

โฟโตรีซีสเตอร์จะมีช่วงความต้านทานต่างกัน ตัวอย่างเช่น:

• VT83N1 - 12-100 กิโลโอห์ม;
• VT93N2 - 48-500kOhm.

ซึ่งหมายความว่าในความมืดความต้านทานของโฟโตรีซีสเตอร์คือ 12 kOhm และภายใต้การทดสอบการส่องสว่างบางอย่าง - 100 kOhm โดยเฉพาะในกรณีของ LED เหล่านี้ ไฟทดสอบมีพารามิเตอร์ต่อไปนี้: การส่องสว่าง -10 Lux และความอบอุ่นของสี - 2856K

นอกจากโฟโตรีซีสเตอร์แล้ว เซนเซอร์แสงยังใช้โฟโตไดโอดและโฟโตทรานซิสเตอร์อีกด้วย ทั้งสองดูเหมือนไฟ LED ทั่วไป

ตัวอย่างการเชื่อมต่อโฟโตรีซีสเตอร์กับ Arduino

ที่เอาต์พุตของวงจรโฟโตรีซิสเตอร์เราจะได้รับแรงดันไฟฟ้าในช่วง 0 ถึง 5 โวลต์ซึ่งเราจะต้องเปลี่ยนเป็นตัวเลขเฉพาะที่โปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์จะทำงานอยู่แล้ว

การเชื่อมต่อโฟโตรีซิสเตอร์ Arduino - แผนภาพ
นี่คือลักษณะของโมเดล Arduino ที่ประกอบพร้อมโฟโตรีซีสเตอร์:

ส่วนประกอบที่จำเป็นสำหรับการเชื่อมต่อโฟโตรีซีสเตอร์กับ Arduino

นี่คือลักษณะของโมเดล Arduino ที่ประกอบพร้อมโฟโตรีซีสเตอร์:

สิ่งที่ง่ายที่สุดที่เราสามารถทำได้คือการเปิดไฟ LED มาตรฐาน #13 บน Arduino ผลลัพธ์ที่ได้คือภาพร่าง:

const int pinPhoto = A0;

const int นำ = 13;

pinMode(pinPhoto, อินพุต);

pinMode (นำ, เอาต์พุต);

raw = analogRead (pinPhoto);

ถ้า(ดิบ< 600)

digitalWrite (นำ, สูง);

digitalWrite (นำ, ต่ำ);

เซ็นเซอร์วัดแสง - การเชื่อมต่อ Arduino

BH1750FVI โมดูลไฟดิจิตอลสำหรับ Arduino

เซ็นเซอร์ Gy-30 และ Gy-302 ที่ใช้เซ็นเซอร์ BH1750 นั้นดีเยี่ยมสำหรับการวัดความสว่าง

ข้อมูลจำเพาะของโมดูลไฟดิจิตอล BH1750FVI สำหรับ Arduino:

• เซ็นเซอร์วัดแสงดิจิตอลแบบดิจิตอล 16 บิต
• ไวต่อแสงที่มองเห็นและไม่ได้รับผลกระทบจากรังสีอินฟราเรด
• สร้างขึ้นบนชิป BH1750FVI
• แรงดันไฟจ่าย: +3..+5 V DC
• อินเทอร์เฟซ: I2C
• ช่วงความสว่างที่วัดได้: (1 - 65535 ลักซ์)
• ขนาด: 3.3 ซม. x 1.5 ซม. x 1.1 ซม
• น้ำหนัก: 5 กรัม

// เชื่อมต่อไลบรารี I2C:

#รวม

// เชื่อมต่อไลบรารีเซ็นเซอร์ BH1750:

#รวม

// ประกาศวัตถุ lightMeter:

BH1750 เครื่องวัดแสง;

เป็นโมฆะการตั้งค่า() {

อนุกรมเริ่มต้น(9600); // การเริ่มต้นครั้งสุดท้าย ท่าเรือ

lightMeter.begin(); // เริ่มต้นเซ็นเซอร์ BH1750

เป็นโมฆะวนซ้ำ() {

// อ่านการอ่านจาก BH1750:

uint16_t lux = lightMeter.readLightLevel();

// แสดงการอ่านในช่วงสุดท้าย ท่าเรือ:

Serial.println(สตริง(ลักซ์) + "lx");

ล่าช้า(100); //ดีเลย์ 100 ms

ในภาพร่าง เราอ่านค่าความสว่างในหน่วยลักซ์จากเซ็นเซอร์ BH1750 ทุกๆ 100 มิลลิวินาที และส่งออกข้อมูลนี้ไปยังพอร์ตอนุกรม

เราตรวจสอบงาน ในการดำเนินการนี้ ให้เชื่อมต่อ Arduino เข้ากับพีซี เราเปิดตัวสภาพแวดล้อมการพัฒนา Arduino IDE และเปิดมอนิเตอร์อนุกรมผ่านเมนูเครื่องมือ (Ctrl+Shift+M) มาดูกันว่าค่าที่อ่านได้จะเปลี่ยนไปอย่างไรหากคุณให้แสงส่องไปที่เซ็นเซอร์โดยตรงหรืออยู่ในที่ร่ม

ระบบจ่ายไฟส่องสว่างอัตโนมัติในอพาร์ทเมนต์ บ้าน หรือถนนทำได้โดยการใช้รีเลย์ภาพถ่าย หากกำหนดค่าอย่างถูกต้อง ไฟจะเปิดเมื่อมืดและปิดในช่วงเวลากลางวัน อุปกรณ์สมัยใหม่มีการตั้งค่าที่ให้คุณตั้งค่าทริกเกอร์โดยขึ้นอยู่กับระดับแสง พวกเขาเป็นส่วนสำคัญของระบบ "บ้านอัจฉริยะ" โดยถือเป็นส่วนสำคัญของความรับผิดชอบของเจ้าของ ประการแรกวงจรรีเลย์ภาพถ่ายประกอบด้วยตัวต้านทานที่เปลี่ยนความต้านทานภายใต้อิทธิพลของแสง ง่ายต่อการประกอบและกำหนดค่าด้วยมือของคุณเอง

หลักการทำงาน

แผนภาพการเชื่อมต่อสำหรับรีเลย์ภาพถ่ายประกอบด้วยเซ็นเซอร์ แอมพลิฟายเออร์ และโฟโตคอนดักเตอร์ PR1 จะเปลี่ยนความต้านทานภายใต้อิทธิพลของแสง ในเวลาเดียวกันขนาดของกระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านจะเปลี่ยนไป สัญญาณถูกขยายโดยทรานซิสเตอร์คอมโพสิต VT1, VT2 (วงจรดาร์ลิงตัน) จากนั้นไปที่แอคชูเอเตอร์ซึ่งก็คือ K1

ในความมืด ความต้านทานของโฟโตเซ็นเซอร์จะอยู่ที่หลาย mOhms ภายใต้อิทธิพลของแสงจะลดลงเหลือหลาย kOhms ในกรณีนี้ทรานซิสเตอร์ VT1, VT2 จะเปิดขึ้นโดยเปิดรีเลย์ K1 ซึ่งควบคุมวงจรโหลดผ่านหน้าสัมผัส K1.1 ไดโอด VD1 ไม่อนุญาตให้กระแสเหนี่ยวนำตัวเองผ่านเมื่อปิดรีเลย์

แม้จะมีความเรียบง่าย แต่วงจรรีเลย์ภาพถ่ายก็มีความไวสูง หากต้องการตั้งค่าให้เป็นระดับที่ต้องการ จะใช้ตัวต้านทาน R1

แรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายถูกเลือกตามพารามิเตอร์รีเลย์และเป็น 5-15 V กระแสคดเคี้ยวไม่เกิน 50 mA หากจำเป็นต้องเพิ่มขึ้นก็สามารถใช้ทรานซิสเตอร์และรีเลย์ที่ทรงพลังยิ่งขึ้นได้ ความไวของโฟโต้รีเลย์จะเพิ่มขึ้นตามแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้น

แทนที่จะติดตั้งโฟโตรีซีสเตอร์ คุณสามารถติดตั้งโฟโตไดโอดได้ หากจำเป็นต้องใช้เซ็นเซอร์ที่มีความไวเพิ่มขึ้น จะใช้วงจรที่มีโฟโตทรานซิสเตอร์ แนะนำให้ใช้เพื่อประหยัดพลังงานไฟฟ้า เนื่องจากขีดจำกัดการตอบสนองขั้นต่ำของอุปกรณ์ทั่วไปคือ 5 ลักซ์ เมื่อยังคงแยกแยะวัตถุโดยรอบได้ เกณฑ์ที่ 2 ลักซ์สอดคล้องกับพลบค่ำลึก หลังจากนั้นความมืดจะมาเยือนในอีก 10 นาทีต่อมา

ขอแนะนำให้ใช้รีเลย์ภาพถ่ายแม้จะควบคุมแสงแบบแมนนวลเนื่องจากคุณสามารถลืมปิดไฟได้และเซ็นเซอร์จะ "ดูแล" สิ่งนี้ด้วยตัวเอง ติดตั้งง่ายและราคาก็ค่อนข้างแพง

ลักษณะของโฟโตเซลล์

การเลือกรีเลย์ภาพถ่ายจะขึ้นอยู่กับปัจจัยต่อไปนี้:

• ความไวของตาแมว;
• แรงดันไฟฟ้า;
• สวิตช์ไฟ;
• สภาพแวดล้อมภายนอก

ความไวถูกกำหนดลักษณะเป็นอัตราส่วนของโฟโตกระแสที่สร้างขึ้นต่อฟลักซ์แสงภายนอก และวัดเป็น μA/lm ขึ้นอยู่กับความถี่ (สเปกตรัม) และความเข้มของแสง (อินทิกรัล) ในการควบคุมแสงสว่างในชีวิตประจำวัน ลักษณะสุดท้ายมีความสำคัญ ขึ้นอยู่กับฟลักซ์การส่องสว่างทั้งหมด

สามารถดูแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดได้ที่ตัวเครื่องหรือในเอกสารประกอบ อุปกรณ์ที่ผลิตในต่างประเทศอาจมีมาตรฐานแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน

โหลดบนหน้าสัมผัสขึ้นอยู่กับกำลังของหลอดไฟที่เชื่อมต่อรีเลย์ภาพถ่าย วงจรรีเลย์ภาพถ่ายระบบแสงสว่างสามารถจัดให้มีการสลับหลอดไฟได้โดยตรงผ่านหน้าสัมผัสเซ็นเซอร์หรือผ่านสตาร์ทเตอร์เมื่อมีโหลดสูง

กลางแจ้ง สวิตช์พลบค่ำจะอยู่ใต้ฝาปิดโปร่งใสที่ปิดสนิท ช่วยป้องกันความชื้นและการตกตะกอน เมื่อทำงานในช่วงเย็นจะใช้ระบบทำความร้อน

โมเดลที่ผลิตจากโรงงาน

ก่อนหน้านี้วงจรรีเลย์ภาพถ่ายประกอบด้วยมือ ตอนนี้ไม่จำเป็น เนื่องจากอุปกรณ์มีราคาถูกลงและมีการขยายฟังก์ชันการทำงาน ไม่เพียงแต่ใช้สำหรับแสงสว่างภายนอกหรือภายในเท่านั้น แต่ยังใช้สำหรับควบคุมการรดน้ำต้นไม้ ระบบระบายอากาศ ฯลฯ

1. โฟโต้รีเลย์ FR-2

โมเดลที่ผลิตจากโรงงานมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อัตโนมัติ เช่น เพื่อควบคุมไฟถนน คุณมักจะเห็นแสงไฟลุกไหม้ในระหว่างวันจนลืมปิด ด้วยเซนเซอร์ภาพ จึงไม่จำเป็นต้องมีการควบคุมแสงแบบแมนนวล

วงจรรีเลย์ภาพถ่ายที่ผลิตในอุตสาหกรรม fr-2 ใช้สำหรับการควบคุมไฟถนนโดยอัตโนมัติ รีเลย์ K1 ก็มาครับ โฟโตรีซีสเตอร์ FSK-G1 พร้อมตัวต้านทาน R4 และ R5 เชื่อมต่อกับฐานของทรานซิสเตอร์ VT1

กำลังไฟจ่ายจากเครือข่าย 220 โวลต์เฟสเดียว เมื่อแสงสว่างต่ำ ความต้านทานของ FSK-G1 จะมีขนาดใหญ่ และสัญญาณที่ใช้ VT1 จะไม่เพียงพอที่จะเปิด ดังนั้นทรานซิสเตอร์ VT2 ก็ถูกปิดเช่นกัน รีเลย์ K1 ได้รับการจ่ายไฟและหน้าสัมผัสการทำงานปิดอยู่ ทำให้หลอดไฟสว่างอยู่

เมื่อไฟส่องสว่างเพิ่มขึ้นถึงเกณฑ์การทำงาน ความต้านทานของโฟโตรีซีสเตอร์จะลดลงและเปิดขึ้น หลังจากนั้นรีเลย์ K1 จะดับลง โดยจะเปิดวงจรจ่ายไฟสำหรับหลอดไฟ

2. ประเภทของการถ่ายทอดภาพถ่าย

ทางเลือกของรุ่นมีขนาดใหญ่พอที่จะให้คุณเลือกรุ่นที่ต้องการได้:

• ด้วยเซ็นเซอร์ระยะไกลที่อยู่ด้านนอกตัวเครื่องซึ่งมีการเชื่อมต่อสายไฟ 2 เส้น
• Lux 2 - อุปกรณ์ที่มีความน่าเชื่อถือและระดับคุณภาพสูง
• รีเลย์ภาพถ่ายพร้อมแหล่งจ่ายไฟ 12 V และโหลดไม่สูงกว่า
• โมดูลที่มีตัวจับเวลาติดตั้งอยู่บนราง DIN
• อุปกรณ์ IEC จากผู้ผลิตในประเทศที่มีคุณภาพและฟังก์ชันการทำงานสูง
• AZ 112 - เครื่องจักรอัตโนมัติที่มีความไวสูง
• ABB, LPX เป็นผู้ผลิตอุปกรณ์คุณภาพยุโรปที่เชื่อถือได้

วิธีการเชื่อมต่อรีเลย์ภาพถ่าย

ก่อนที่จะซื้อเซ็นเซอร์คุณต้องคำนวณพลังงานที่หลอดไฟใช้และนำไปใช้โดยมีระยะขอบ 20% ด้วยภาระที่สำคัญ วงจรรีเลย์ภาพถ่ายกลางแจ้ง จัดให้มีการติดตั้งสตาร์ทแม่เหล็กไฟฟ้าเพิ่มเติม ซึ่งจะต้องเปิดขดลวดผ่านหน้าสัมผัสรีเลย์ภาพถ่ายและสลับโหลดด้วยหน้าสัมผัสกำลัง

วิธีนี้ไม่ค่อยได้ใช้ที่บ้าน

ก่อนการติดตั้ง จะมีการตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าของแหล่งจ่ายไฟที่ ~220 V การเชื่อมต่อทำจากเซอร์กิตเบรกเกอร์ มีการติดตั้งเซ็นเซอร์ภาพในลักษณะที่แสงจากไฟฉายไม่ตกกระทบ

อุปกรณ์ใช้ขั้วต่อเพื่อเชื่อมต่อสายไฟ ซึ่งทำให้การติดตั้งง่ายขึ้น หากขาดหายไป จะใช้กล่องรวมสัญญาณ

ด้วยการใช้ไมโครโปรเซสเซอร์ แผนภาพการเชื่อมต่อของรีเลย์ภาพถ่ายกับองค์ประกอบอื่น ๆ จึงได้รับฟังก์ชันใหม่ มีการเพิ่มตัวจับเวลาและเซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวในอัลกอริธึมการดำเนินการ

สะดวกเมื่อหลอดไฟเปิดโดยอัตโนมัติเมื่อมีคนผ่านไปตามทางลงจอดหรือตามทางเดินในสวน นอกจากนี้การดำเนินการจะเกิดขึ้นในความมืดเท่านั้น เนื่องจากมีการใช้ตัวจับเวลา รีเลย์รูปถ่ายจึงไม่ตอบสนองต่อไฟหน้าจากรถที่วิ่งผ่าน

แผนภาพการเชื่อมต่อที่ง่ายที่สุดสำหรับตัวจับเวลาที่มีเซ็นเซอร์ตรวจจับความเคลื่อนไหวเป็นแบบอนุกรม สำหรับรุ่นที่มีราคาแพง วงจรตั้งโปรแกรมพิเศษได้รับการพัฒนาโดยคำนึงถึงสภาวะการทำงานต่างๆ

รีเลย์ภาพถ่ายสำหรับไฟถนน

ในการเชื่อมต่อโฟโต้รีเลย์ วงจรจะถูกนำไปใช้กับตัวเครื่อง สามารถพบได้ในเอกสารประกอบของอุปกรณ์

มีสายไฟสามเส้นออกมาจากอุปกรณ์

1. ตัวนำที่เป็นกลาง - ทั่วไปสำหรับหลอดไฟและรีเลย์ภาพถ่าย (สีแดง)
2. เฟส - เชื่อมต่อกับอินพุตอุปกรณ์ (สีน้ำตาล)
3. ตัวนำไฟฟ้าที่มีศักยภาพในการจ่ายแรงดันไฟฟ้าจากรีเลย์ภาพถ่ายไปยังหลอดไฟ (สีน้ำเงิน)

อุปกรณ์ทำงานบนหลักการของการหยุดชะงักของเฟสหรือการสลับเฟส เครื่องหมายสีอาจแตกต่างกันไปในแต่ละผู้ผลิต หากมีตัวนำกราวด์ในเครือข่าย แสดงว่าไม่ได้เชื่อมต่อกับอุปกรณ์

ในรุ่นที่มีเซ็นเซอร์ในตัวซึ่งอยู่ภายในกล่องโปร่งใส ไฟถนนจะทำงานโดยอัตโนมัติ คุณเพียงแค่ต้องจ่ายพลังงานให้กับมัน

ตัวเลือกที่มีเซ็นเซอร์ระยะไกลจะถูกใช้เมื่อมีการวางเนื้อหาอิเล็กทรอนิกส์ของรีเลย์ภาพถ่ายไว้ในแผงควบคุมร่วมกับอุปกรณ์อื่นๆ อย่างสะดวก ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องติดตั้งแบบสแตนด์อโลน การเดินสายไฟ และการบำรุงรักษาบนที่สูง หน่วยอิเล็กทรอนิกส์ถูกวางไว้ในอาคาร และนำเซ็นเซอร์ออกไปข้างนอก

คุณสมบัติของรีเลย์ภาพถ่ายสำหรับไฟถนน: แผนภาพ

เมื่อติดตั้งรีเลย์ภาพถ่ายกลางแจ้ง คุณต้องคำนึงถึงปัจจัยบางประการด้วย

1. ความพร้อมใช้งานของแรงดันไฟฟ้าและกำลังไฟฟ้าที่ตรงกันของหน้าสัมผัสและโหลด
2. ไม่อนุญาตให้ติดตั้งอุปกรณ์ใกล้กับวัสดุไวไฟและในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
3. ฐานตัวเครื่องอยู่ที่ด้านล่าง
4. ไม่ควรมีวัตถุเคลื่อนที่อยู่หน้าเซ็นเซอร์ เช่น กิ่งไม้

สายไฟเชื่อมต่อผ่านกล่องรวมสัญญาณกลางแจ้ง ได้รับการแก้ไขแล้วถัดจากรีเลย์ภาพถ่าย

การเลือกรีเลย์ภาพถ่าย

1. ความสามารถในการปรับเกณฑ์การตอบสนองช่วยให้คุณปรับความไวของเซ็นเซอร์ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปีหรือในสภาพอากาศที่มีเมฆมาก ผลลัพธ์ที่ได้คือการประหยัดพลังงาน
2. จำเป็นต้องมีค่าแรงขั้นต่ำเมื่อติดตั้งรีเลย์ภาพถ่ายที่มีองค์ประกอบละเอียดอ่อนในตัว สิ่งนี้ไม่จำเป็นต้องมีทักษะพิเศษใด ๆ
3. รีเลย์ตัวจับเวลาสามารถตั้งโปรแกรมได้ดีตามความต้องการและการทำงานในโหมดตั้งค่า คุณสามารถตั้งค่าเครื่องให้ปิดในเวลากลางคืนได้ การแสดงบนตัวเครื่องและการควบคุมด้วยปุ่มกดทำให้การตั้งค่าทำได้ง่าย

บทสรุป

การใช้รีเลย์ภาพถ่ายช่วยให้คุณควบคุมระยะเวลาการเปิดหลอดไฟได้โดยอัตโนมัติ ตอนนี้ไม่จำเป็นต้องเป็นผู้จุดโคมอีกต่อไป วงจรถ่ายทอดภาพถ่ายจะเปิดไฟบนถนนในตอนเย็นและปิดในตอนเช้าโดยไม่ต้องมีการแทรกแซงของมนุษย์ อุปกรณ์สามารถควบคุมระบบไฟส่องสว่าง ซึ่งจะเพิ่มทรัพยากรและทำให้การทำงานง่ายขึ้น

สำหรับโปรเจ็กต์ต่อไป เราจะใช้โฟโตรีซีสเตอร์ และเราจะพิจารณาการใช้งานไฟกลางคืนสำหรับห้องนอนซึ่งจะเปิดโดยอัตโนมัติเมื่อมืดและปิดเมื่อมีแสงสว่าง

ความต้านทานของโฟโตรีซีสเตอร์ขึ้นอยู่กับแสงที่ตกกระทบ เมื่อใช้โฟโตรีซีสเตอร์ร่วมกับตัวต้านทาน 4.7 kOhm ทั่วไป เราจะได้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าซึ่งแรงดันไฟฟ้าที่ผ่านโฟโตรีซีสเตอร์จะเปลี่ยนไปตามระดับแสง

เราใช้แรงดันไฟฟ้าจากตัวแบ่งกับอินพุตของ Arduino ADC ที่นั่นเราเปรียบเทียบค่าผลลัพธ์กับเกณฑ์ที่กำหนดแล้วเปิดหรือปิดหลอดไฟ

แผนภาพวงจรของตัวแบ่งแสดงอยู่ด้านล่าง เมื่อแสงสว่างเพิ่มขึ้น ความต้านทานของโฟโตรีซีสเตอร์จะลดลง และแรงดันไฟฟ้าที่เอาท์พุตของตัวแบ่ง (และอินพุต ADC) จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย เมื่อแสงสว่างลดลง สิ่งตรงกันข้ามจะเกิดขึ้น

ภาพด้านล่างแสดงวงจรที่ประกอบบนเขียงหั่นขนม แรงดันไฟฟ้า 0V และ 5V นำมาจาก Arduino Pin A0 ใช้เป็นอินพุต ADC

ด้านล่างเป็นภาพร่าง Arduino ในบทช่วยสอนนี้ เราเพียงแค่เปิดและปิด LED ที่ติดตั้งอยู่ในบอร์ด Arduino คุณสามารถเชื่อมต่อ LED ที่สว่างกว่าเข้ากับขา 13 ได้ (ผ่านตัวต้านทาน ~ 220 โอห์ม) หากคุณเชื่อมต่อโหลดที่ทรงพลังกว่าเช่นหลอดไส้ก็ควรเชื่อมต่อผ่านรีเลย์หรือไทริสเตอร์

มีส่วนแสดงความคิดเห็นในโค้ดโปรแกรม ซึ่งใช้สำหรับการดีบัก จะสามารถควบคุมค่า ADC ได้ (ตั้งแต่ 0 ถึง 1,024) นอกจากนี้ คุณต้องเปลี่ยนค่า 500 (เกณฑ์เปิดและปิด) ในโค้ดเป็นค่าที่คุณเลือกทดลองโดยการเปลี่ยนความสว่าง

/* ** ไฟกลางคืน ** ** www.hobbytronics.co.uk */ int sensorPin = A0; // ตั้งค่าขาอินพุตสำหรับ ADC int sensorValue ที่ไม่ได้ลงนาม = 0; // ค่าดิจิทัลของการตั้งค่าโมฆะของโฟโตรีซีสเตอร์ () ( pinMode (13, OUTPUT); Serial.begin (9600); // เริ่มเอาต์พุตข้อมูลอนุกรม (สำหรับการทดสอบ) void loop () ( sensorValue = analogRead (sensorPin); // อ่านค่าจากโฟโตรีซีสเตอร์ if(sensorValue<500) digitalWrite(13, HIGH); // включаем else digitalWrite(13, LOW); // выключаем // Для отладки раскомментируйте нижеследующие строки //Serial.print(sensorValue, DEC); // вывод данных с фоторезистора (0-1024) //Serial.println(""); // возврат каретки //delay(500); }