المنحدرات 

مخطط توصيل المقاوم الضوئي والمرحل إلى Arduino. مخطط ترحيل الصور وقواعد الاتصال. نماذج مصنوعة في المصنع

يتيح لك ADC المدمج في وحدة التحكم الدقيقة، والتي تمت مناقشتها في الجزء السابق من المراجعة، توصيل أجهزة استشعار تناظرية مختلفة بسهولة بلوحة Arduino، والتي تحول المعلمات الفيزيائية المقاسة إلى جهد كهربائي.

مثال على المستشعر التناظري البسيط هو المقاوم المتغير المتصل باللوحة، كما هو موضح في الشكل. 1. يمكن أن يكون من أي نوع، على سبيل المثال SP3-33-32 (الشكل 2). يشار إلى قيمة المقاوم في الرسم البياني تقريبًا ويمكن أن تكون أقل أو أكثر. ومع ذلك، يجب أن نتذكر أنه كلما انخفضت مقاومة المقاوم المتغير، كلما زاد التيار الذي يستهلكه من مصدر طاقة المتحكم الدقيق. وعندما تكون مقاومة مصدر الإشارة (في هذه الحالة، مقاومة متغيرة) أكثر من 10 كيلو أوم، فإن ADC الخاص بالمتحكم الدقيق يعمل بأخطاء كبيرة. يرجى ملاحظة أن مقاومة المقاوم المتغير كمصدر للإشارة تعتمد على موضع شريط التمرير الخاص به. وهي صفر في أقصى موضعيها والحد الأقصى (يساوي ربع المقاومة الاسمية) في الموضع الأوسط.

أرز. 1. مخطط توصيل المقاوم المتغير باللوحة

أرز. 2. SP3-33-32

من الملائم استخدام المقاوم المتغير عندما تريد تغيير المعلمة بسلاسة وليس في خطوات (منفصلة). على سبيل المثال، النظر في العمل الوارد في الجدول. 1 برنامج يقوم بتغيير سطوع LED اعتمادًا على موضع شريط تمرير المقاومة المتغيرة. السطر U = U/4 مطلوب في البرنامج لتحويل الرقم الثنائي ذو العشرة بتات الذي يتم إرجاعه بواسطة ADC إلى رقم ذو ثمانية بتات، ويتم قبوله باعتباره المعامل الثاني بواسطة الدالة AnalogWrite(). في هذه الحالة، يتم ذلك عن طريق قسمة الرقم الأصلي على أربعة، وهو ما يعادل التخلص من الرقمين الثنائيين الأقل أهمية.

الجدول 1.

يمكن أن يكون المقاوم المتغير ذو التصميم المناسب بمثابة مستشعر زاوية الدوران أو مستشعر الإزاحة الخطية. وبالمثل، يمكنك توصيل العديد من العناصر الراديوية: المقاومات الضوئية، والثرمستورات، والثنائيات الضوئية، والترانزستورات الضوئية. باختصار، الأجهزة التي تعتمد مقاومتها الكهربائية على عوامل بيئية معينة.

في التين. يوضح الشكل 3 رسمًا تخطيطيًا لتوصيل المقاومة الضوئية بالاردوينو. عندما تتغير الإضاءة، تتغير مقاومتها الكهربائية، وبالتالي يتغير الجهد عند الإدخال التناظري للوحة Arduino. يمكن استبدال المقاوم الضوئي FSK-1 المشار إليه في الرسم التخطيطي بأي مقاوم آخر، على سبيل المثال SF2-1.

أرز. 3. مخطط اتصال المقاوم الضوئي بالاردوينو

في الجدول يوضح الشكل 2 برنامجًا يحول لوحة Arduino المزودة بمقاوم ضوئي متصل بها إلى مقياس ضوء بسيط. أثناء العمل، يقوم بشكل دوري بقياس انخفاض الجهد عبر المقاوم المتصل على التوالي مع المقاوم الضوئي، وينقل النتيجة في الوحدات التقليدية من خلال المنفذ التسلسلي إلى الكمبيوتر. سيتم عرضها على شاشة محطة تصحيح أخطاء Arduino، كما هو موضح في الشكل. 4. كما نرى، في لحظة معينة انخفض الجهد المقاس بشكل حاد. حدث هذا عندما تم حجب الصمام الثنائي الضوئي ذو الإضاءة الساطعة بواسطة شاشة غير شفافة.

الجدول 2.

أرز. 4. صورة على شاشة محطة تصحيح أخطاء Arduino

للحصول على قيم الإضاءة باللوكس (وحدات SI القياسية)، تحتاج إلى مضاعفة النتائج بعامل تصحيح، ولكن سيتعين عليك تحديده تجريبيًا وبشكل فردي لكل مقاوم ضوئي. لهذا سوف تحتاج إلى مقياس لوكس قياسي.

يتم توصيل الترانزستور الضوئي أو الثنائي الضوئي (الشكل 5) بالاردوينو بطريقة مماثلة. باستخدام العديد من الأجهزة الحساسة للضوء، من الممكن بناء نظام رؤية بسيط للروبوت. من الممكن تنفيذ العديد من التصميمات الكلاسيكية المعروفة لمجموعة واسعة من هواة الراديو على مستوى تقني جديد - نموذج إلكتروني لفراشة ليلية أو نموذج دبابة تتحرك نحو الضوء.

أرز. 5. مخطط اتصال الثنائي الضوئي بالاردوينو

على غرار المقاوم الضوئي، يتم توصيل الثرمستور بالاردوينو (الشكل 6)، والذي يغير مقاومته الكهربائية حسب درجة الحرارة. بدلاً من الثرمستور MMT-4 المشار إليه في الرسم التخطيطي، والميزة الرئيسية له هي غلافه المحكم، يمكنك استخدام أي مقاوم آخر تقريبًا، على سبيل المثال، MMT-1 أو المستورد.

أرز. 6. مخطط توصيل الثرمستور بالاردوينو

بعد المعايرة المناسبة، يمكن استخدام هذا الجهاز لقياس درجة الحرارة في جميع أنواع محطات الطقس المنزلية وأجهزة تنظيم الحرارة والهياكل المماثلة.

من المعروف أن جميع مصابيح LED تقريبًا لا يمكن استخدامها كمصادر للضوء فحسب، بل أيضًا كمستقبلات للضوء - الثنائيات الضوئية. الحقيقة هي أن بلورة LED موجودة في غلاف شفاف وبالتالي فإن وصلة p-n الخاصة بها يمكن الوصول إليها للضوء من مصادر خارجية. بالإضافة إلى ذلك، عادةً ما يكون غلاف LED على شكل عدسة، والتي تركز الإشعاع الخارجي على هذه الوصلة. تحت تأثيره، على سبيل المثال، تتغير المقاومة العكسية للوصلة pn.

من خلال توصيل مؤشر LED بلوحة الاردوينو حسب المخطط الموضح في الشكل. 7، يمكنك استخدام نفس مؤشر LED للغرض المقصود منه وكجهاز استشعار للضوء. ويرد في الجدول برنامج يوضح هذا الوضع. 3. فكرتها هي أنه يتم أولاً تطبيق جهد عكسي على الوصلة pn الخاصة بـ LED، لشحن سعتها. يتم بعد ذلك عزل كاثود LED عن طريق تكوين طرف Arduino المتصل به كمدخل. بعد ذلك، يقيس البرنامج مدة تفريغ سعة وصلة p-n الخاصة بمصباح LED مع التيار العكسي الخاص به إلى مستوى الصفر المنطقي، اعتمادًا على الإضاءة الخارجية.

أرز. 7. مخطط اتصال LED بلوحة Arduino

الجدول 3

في البرنامج أعلاه، تم وصف المتغير t بأنه unsigned int - وهو عدد صحيح غير موقّع. متغير من هذا النوع، على عكس int العادي، الذي يأخذ القيم من -32768 إلى +32767، لا يستخدم الرقم الثنائي الأكثر أهمية لتخزين الإشارة ويمكن أن يأخذ القيم من 0 إلى 65535.

يقوم البرنامج بحساب وقت التفريغ في حلقة while(digitalRead (K)!=0)t++. يتم تنفيذ هذه الحلقة، في كل مرة تزيد قيمة t بمقدار واحد، حتى تصبح الحالة بين قوسين صحيحة، أي حتى ينخفض ​​الجهد عند كاثود LED إلى مستوى منطقي منخفض.

في بعض الأحيان، يُطلب من الروبوت ألا يتلقى معلومات حول إضاءة السطح الذي يتحرك عليه فحسب، بل يكون قادرًا أيضًا على تحديد لونه. يقومون بتطبيق مستشعر لون للسطح الأساسي، وإضاءته بالتناوب باستخدام مصابيح LED ذات ألوان تألق مختلفة واستخدام الثنائي الضوئي لمقارنة مستويات الإشارات المنعكسة منه في ظل ظروف الإضاءة المختلفة. يظهر الرسم التخطيطي لتوصيل عناصر مستشعر الألوان بلوحة Arduino في الشكل. 8، والبرنامج الذي يخدمه موجود في الجدول. 4.

أرز. 8. مخطط توصيل عناصر مستشعر الألوان مع لوحة الاردوينو

الجدول 4

يتم تكرار إجراء قياس الإشارات التي يستقبلها الثنائي الضوئي تحت إضاءة مختلفة للسطح عدة مرات، ويتم تجميع النتائج التي تم الحصول عليها لإزالة الأخطاء العشوائية. ثم يقوم البرنامج باختيار أكبر القيم المتراكمة. هذا يسمح لك بالحكم تقريبًا على لون السطح. لتحديد اللون بشكل أكثر دقة، من الضروري تعقيد معالجة النتائج، مع الأخذ في الاعتبار ليس فقط أكبرها، ولكن أيضا علاقتها مع الأصغر. من الضروري أيضًا مراعاة السطوع الحقيقي لمصابيح LED ذات الألوان المتوهجة المختلفة، بالإضافة إلى الخصائص الطيفية للثنائي الضوئي المستخدم.

يظهر في الشكل مثال لتصميم مستشعر الألوان الذي يتكون من أربعة مصابيح LED وصمام ثنائي ضوئي. 9. يجب أن تتقارب المحاور البصرية لمصابيح LED والصمام الضوئي عند نقطة واحدة على السطح قيد الدراسة، وتقع الأجهزة نفسها في أقرب وقت ممكن من أجل تقليل تأثير الإضاءة الخارجية.

أرز. 9. مثال لتصميم مستشعر الألوان الذي يتكون من أربعة مصابيح LED وصمام ضوئي

يتطلب المستشعر المجمع معايرة فردية دقيقة على الأسطح ذات الألوان المختلفة. يتعلق الأمر بمجموعة مختارة من المعاملات التي يجب من خلالها مضاعفة نتائج القياس التي تم الحصول عليها في ظل ظروف الإضاءة المختلفة قبل المقارنة. يمكن تعليم الروبوت المجهز بمثل هذا المستشعر أداء خوارزميات الحركة المثيرة للاهتمام. على سبيل المثال، سيكون قادرا على التحرك في مجال العمل بلون واحد دون انتهاك حدود المناطق "المحظورة" المطلية بلون مختلف.

  1. مقاوم الضوء: http://ali.ski/5GDvP7
  2. الثنائيات والمقاومات: http://fas.st/KK7DwjyF
  3. مجلس التطوير: http://ali.ski/rq8wz8
  4. اردوينو أونو: http://ali.ski/gC_mOa

في هذا البرنامج التعليمي سنقوم بتوصيل مقاومة ضوئية إلى Arduino. والتي سوف تتحكم في LED المدمج.

المقاومة الضوئية: تقل مقاومة المقاومات الضوئية عند تعرضها للضوء وتزداد في الظلام. من السهل استخدام المقاومات الضوئية، ولكنها تتفاعل ببطء مع التغيرات في مستويات الضوء وتكون كفاءتها منخفضة جدًا. دقة. عادة، يمكن أن تتراوح مقاومة المقاومات الضوئية من 50 أوم في وضح النهار إلى أكثر من 10 ميغا أوم في الظلام.

سنقوم بتوصيل المقاوم الضوئي نفسه بالأرض من خلال مقاومة 10 كيلو أوم وسنقوم بتوصيل نفس الساق بمنفذ Arduino التناظري A0، وسيتم توصيل الطرف الثاني من المقاوم الضوئي بـ Arduino 5 فولت. كل هذا يظهر بوضوح في الرسم البياني في بداية المقال.

بعد توصيل المقاومة الضوئية بـ Arduino بشكل صحيح، تحتاج إلى نسخ الكود أدناه ولصقه في برنامج Arduino ide وتحميل كل كود البرنامج هذا إلى Arduino.

Int PhotosensorPin = A0; // أشر إلى الدبوس الذي يتصل به Photoresistor unsigned int SensorValue = 0; // قم بتعريف متغير لتخزين القيم. إعداد باطلة () ( pinMode (13، OUTPUT)؛ Serial.begin (9600)؛) حلقة باطلة () (sensorValue = AnalogRead (PhotosensorPin)؛ // قراءة القيم من المقاوم الضوئي if (sensorValue)<700) digitalWrite(13, HIGH); //Включаем else digitalWrite(13, LOW); // Выключаем Serial.print(sensorValue, DEC); //Вывод данных с фоторезистора (0-1024) Serial.println(""); delay(500); }

بعد تحميل كود البرنامج في Arduino، تحتاج إلى فتح شاشة المنفذ.

الآن، إذا سقط الضوء على المقاوم الضوئي وتم إيقاف تشغيل مؤشر LED المدمج، قم بتغطية المقاوم الضوئي بيدك وسترى أنه في مرحلة ما سيتم تشغيل مؤشر LED! يمكنك أيضًا رؤية التغييرات في القيمة من المقاوم الضوئي في شاشة المنفذ.

يمكن مشاهدة عرض توضيحي لكيفية عمل المقاوم الضوئي في الفيديو أدناه.

فيديو:

أجهزة الاستشعار مختلفة تماما. وهي تختلف في مبدأ العمل ومنطق عملها والظواهر الفيزيائية والكميات التي يمكنها التفاعل معها. لا تُستخدم أجهزة استشعار الضوء في معدات التحكم التلقائي في الإضاءة فحسب، بل تُستخدم في عدد كبير من الأجهزة، بدءًا من مصادر الطاقة ووصولاً إلى أجهزة الإنذار وأنظمة الأمان.

الأنواع الرئيسية للأجهزة الإلكترونية الضوئية. معلومات عامة

الكاشف الضوئي بالمعنى العام هو جهاز إلكتروني يستجيب للتغيرات في حادث تدفق الضوء على الجزء الحساس منه. قد تختلف في هيكلها ومبدأ التشغيل. دعونا ننظر إليهم.

المقاومات الضوئية - تغير المقاومة عند الإضاءة

المقاوم الضوئي هو جهاز ضوئي يغير الموصلية (المقاومة) اعتمادًا على كمية الضوء الساقط على سطحه. كلما كانت المنطقة الحساسة أكثر كثافة، كلما قلت المقاومة. هنا تمثيل تخطيطي لذلك.

وهو يتألف من قطبين كهربائيين معدنيين، بينهما مادة شبه موصلة. عندما يسقط الضوء على أشباه الموصلات، يتم إطلاق ناقلات الشحنة فيه، مما يعزز مرور التيار بين الأقطاب الكهربائية المعدنية.

يتم إنفاق طاقة تدفق الضوء على الإلكترونات للتغلب على فجوة النطاق وانتقالها إلى نطاق التوصيل. كمادة شبه موصلة للمقاومات الضوئية، يتم استخدام مواد مثل: كبريتيد الكادميوم، كبريتيد الرصاص، سيلينيت الكادميوم وغيرها. تعتمد الخصائص الطيفية للمقاوم الضوئي على نوع المادة.

مثير للاهتمام:

تحتوي الخاصية الطيفية على معلومات حول الأطوال الموجية (الألوان) لتدفق الضوء التي تكون المقاومة الضوئية أكثر حساسية لها. بالنسبة لبعض العينات، من الضروري اختيار باعث ضوء ذو طول موجي مناسب بعناية من أجل تحقيق أكبر قدر من الحساسية وكفاءة التشغيل.

ليس المقصود من المقاومة الضوئية قياس الإضاءة بدقة، بل تحديد وجود الضوء، ومن خلال قراءاتها يمكنك تحديد ما إذا كانت البيئة أصبحت أفتح أم أغمق. خاصية الجهد الحالي للمقاوم الضوئي هي كما يلي.

يُظهر اعتماد التيار على الجهد عند قيم مختلفة للتدفق الضوئي: F هو الظلام، وF3 هو الضوء الساطع. انها خطية. خاصية أخرى مهمة هي الحساسية، ويتم قياسها بوحدة مللي أمبير (μA)/(Lm*V). وهو ما يعكس مقدار التيار الذي يتدفق عبر المقاومة، مع وجود تدفق ضوئي معين وجهد مطبق.

مقاومة الظلام هي مقاومة نشطة في حالة الغياب التام للإضاءة، ويرمز لها بـ Rt، والخاصية Rt/Rsv هي عامل تغير المقاومة من حالة المقاوم الضوئي في حالة الغياب التام للإضاءة إلى أقصى حالة مضيئة وأقل ما يمكن. المقاومة على التوالي.

لدى المقاومات الضوئية عيب كبير - تردد القطع. تصف هذه القيمة الحد الأقصى لتردد الإشارة الجيبية التي تصمم بها تدفق الضوء، حيث تنخفض الحساسية بمقدار 1.41 مرة. وينعكس ذلك في الكتب المرجعية إما بقيمة التكرار أو من خلال الثابت الزمني. إنه يعكس سرعة الأجهزة، والتي عادة ما تستغرق عشرات الميكروثانية - 10^(-5) ثانية. هذا لا يسمح باستخدامه عند الحاجة إلى الأداء العالي.

الثنائي الضوئي - يحول الضوء إلى شحنة كهربائية

الثنائي الضوئي هو عنصر يحول الضوء الساقط على منطقة حساسة إلى شحنة كهربائية. يحدث هذا لأنه أثناء التشعيع، تحدث عمليات مختلفة مرتبطة بحركة حاملات الشحنة في تقاطع p-n.

إذا تغيرت موصلية المقاوم الضوئي بسبب حركة حاملات الشحنة في شبه الموصل، فسيتم تشكيل شحنة عند حدود الوصلة p-n. يمكن أن تعمل في وضع محول الصور ومولد الصور.

هيكله هو نفس الصمام الثنائي العادي، ولكن جسمه لديه نافذة ليمر الضوء من خلالها. خارجيا، أنها تأتي في تصاميم مختلفة.

تستقبل الثنائيات الضوئية ذات الجسم الأسود الأشعة تحت الحمراء فقط. الطلاء الأسود يشبه الصبغ. يقوم بتصفية طيف الأشعة تحت الحمراء لاستبعاد إمكانية إثارة إشعاع الأطياف الأخرى.

تحتوي الثنائيات الضوئية، مثل المقاومات الضوئية، على تردد قطع، وهنا فقط يكون حجمها أعلى ويصل إلى 10 ميجاهرتز، مما يسمح بأداء جيد. تتميز الثنائيات الضوئية P-i-N بسرعة عالية - 100 ميجا هرتز -1 جيجا هرتز، مثل الثنائيات القائمة على حاجز شوتكي. الثنائيات الانهيارية لها تردد قطع حوالي 1-10 جيجا هرتز.

في وضع المحول الضوئي، يعمل هذا الصمام الثنائي كمفتاح يتم التحكم فيه بالضوء، ولهذا فهو متصل بالدائرة في اتجاه أمامي. أي أن الكاثود يتجه إلى نقطة ذات جهد أكثر إيجابية (باتجاه الموجب)، والأنود إلى نقطة ذات جهد أكثر سلبية (باتجاه ناقص).

عندما لا يضيء الصمام الثنائي بالضوء، يتدفق فقط التيار المظلم العكسي Irev في الدائرة (وحدات وعشرات μA)، وعندما يضيء الصمام الثنائي، يضاف إليه تيار ضوئي، والذي يعتمد فقط على درجة الإضاءة (عشرات من مللي أمبير). كلما زاد الضوء، كلما زاد التيار.

التيار الضوئي إذا كان يساوي:

حيث Sint هي الحساسية المتكاملة، Ф هو التدفق الضوئي.

دائرة نموذجية لتشغيل الثنائي الضوئي في وضع المحول الضوئي. انتبه إلى كيفية توصيله - في الاتجاه المعاكس لمصدر الطاقة.

وضع آخر هو المولد. عندما يضرب الضوء الديود الضوئي، يتولد جهد عند أطرافه، وتكون تيارات الدائرة القصيرة في هذا الوضع مساوية لعشرات الأمبيرات. هذا يشبه، ولكن لديه طاقة منخفضة.

الترانزستورات الضوئية - مفتوحة اعتمادًا على كمية الضوء الساقط

الترانزستور الضوئي هو في الأساس واحد يوجد فيه نافذة في الجسم لدخول الضوء بدلاً من المخرج الأساسي. مبدأ التشغيل وأسباب هذا التأثير مشابه للأجهزة السابقة. يتم التحكم في الترانزستورات ثنائية القطب من خلال كمية التيار المتدفق عبر القاعدة، كما يتم التحكم في الترانزستورات الضوئية بالمثل من خلال كمية الضوء.

في بعض الأحيان يعرض UGO أيضًا مخرجات القاعدة. بشكل عام، يتم تطبيق الجهد على الترانزستور الضوئي بنفس الطريقة التي يتم بها تطبيق الجهد على الترانزستور الضوئي العادي، ويكون خيار الاتصال الثاني بقاعدة عائمة، عندما يظل الدبوس الأساسي غير مستخدم.

يتم تضمين الترانزستورات الضوئية في الدائرة بطريقة مماثلة.

أو قم بتبديل الترانزستور والمقاوم، حسب ما تحتاجه بالضبط. في حالة عدم وجود ضوء، يتدفق عبر الترانزستور تيار مظلم، والذي يتكون من التيار الأساسي، والذي يمكنك ضبطه بنفسك.

بعد ضبط التيار الأساسي المطلوب، يمكنك ضبط حساسية الترانزستور الضوئي عن طريق تحديد المقاوم الأساسي الخاص به. بهذه الطريقة، يمكن التقاط حتى الضوء الخافت.

في العهد السوفييتي، صنع هواة الراديو ترانزستورات ضوئية بأيديهم - لقد صنعوا نافذة للضوء عن طريق قطع جزء من جسم الترانزستور العادي. تعتبر الترانزستورات مثل MP14-MP42 ممتازة لهذا الغرض.

من خاصية الجهد الحالي، يكون اعتماد التيار الكهروضوئي على الإضاءة مرئيًا، في حين أنه مستقل عمليا عن جهد المجمع والباعث.

بالإضافة إلى الترانزستورات الضوئية ثنائية القطب، هناك أيضًا ترانزستورات ذات تأثير ميداني. تعمل القطبين بترددات تتراوح بين 10-100 كيلو هرتز، بينما تكون الترددات الميدانية أكثر حساسية. تصل حساسيتها إلى عدة أمبير لكل لومن، وتصل "الأسرع" إلى 100 ميجاهرتز. تتمتع ترانزستورات التأثير الميداني بميزة مثيرة للاهتمام: عند قيم التدفق الضوئي القصوى، لا يكون لجهد البوابة أي تأثير تقريبًا على تيار التصريف.

مجالات تطبيق الأجهزة الكهروضوئية

بادئ ذي بدء، يجب عليك النظر في المزيد من الخيارات المألوفة لاستخدامها، على سبيل المثال، تشغيل الضوء تلقائيا.

الدائرة الموضحة أعلاه هي أبسط جهاز لتشغيل وإيقاف الحمل عند مستوى إضاءة معين. الدايود الضوئي FD320 عندما يضربه الضوء ينفتح وينخفض ​​جهد معين عبر R1، عندما تكون قيمته كافية لفتح الترانزستور VT1 – يفتح ويفتح ترانزستور آخر – VT2. هذين الترانزستورين عبارة عن مضخم تيار ثنائي المرحلتين، وهو ضروري لتشغيل ملف التتابع K1.

هناك حاجة إلى الصمام الثنائي VD2 لتثبيط الحث الذاتي للمجال الكهرومغناطيسي الذي يتشكل عند تبديل الملف. يتم توصيل أحد الأسلاك من الحمل بجهة اتصال إمداد المرحل، وهو الجزء العلوي في الرسم التخطيطي (للتيار المتردد - الطور أو الصفر).

لدينا عادة جهات اتصال مغلقة ومفتوحة، وهي ضرورية إما لتحديد الدائرة المراد تشغيلها، أو لتحديد ما إذا كان سيتم تشغيل أو إيقاف الحمل من الشبكة عند تحقيق الإضاءة المطلوبة. هناك حاجة إلى مقياس الجهد R1 لضبط الجهاز ليعمل مع كمية الضوء المطلوبة. كلما زادت المقاومة، قلت الحاجة إلى الضوء لتشغيل الدائرة.

يتم استخدام أشكال مختلفة من هذه الدائرة في معظم الأجهزة المشابهة، مع إضافة مجموعة معينة من الوظائف إذا لزم الأمر.

بالإضافة إلى تشغيل الحمل الخفيف، يتم استخدام أجهزة الكشف الضوئي هذه في أنظمة التحكم المختلفة، على سبيل المثال، في بوابات المترو، غالبًا ما تستخدم المقاومات الضوئية للكشف عن العبور غير المصرح به (الأرنب) للباب الدوار.

في دار الطباعة، عندما ينكسر شريط من الورق، يضرب الضوء الكاشف الضوئي وبالتالي يعطي إشارة للمشغل حول هذا الموضوع. يوجد الباعث على جانب واحد من الورقة والكاشف الضوئي على الجانب الآخر. عندما تتمزق الورقة، يصل الضوء الصادر من الباعث إلى الكاشف الضوئي.

في بعض أنواع أنظمة الإنذار، يتم استخدام باعث وكاشف ضوئي كأجهزة استشعار لدخول الغرفة، بينما يتم استخدام أجهزة الأشعة تحت الحمراء لمنع ظهور الإشعاع.

فيما يتعلق بطيف الأشعة تحت الحمراء، لا يوجد ذكر لجهاز الاستقبال التلفزيوني، الذي يستقبل الإشارات من مؤشر LED IR الموجود في جهاز التحكم عن بعد عند تغيير القنوات. يتم تشفير المعلومات بطريقة خاصة ويفهم التلفزيون ما تحتاجه.

تم نقل المعلومات سابقًا بهذه الطريقة عبر منافذ الأشعة تحت الحمراء للهواتف المحمولة. سرعة النقل محدودة بطريقة النقل التسلسلي وبمبدأ تشغيل الجهاز نفسه.

تستخدم فئران الكمبيوتر أيضًا التكنولوجيا المتعلقة بالأجهزة الإلكترونية الضوئية.

تطبيقات لنقل الإشارات في الدوائر الإلكترونية

الأجهزة الإلكترونية الضوئية هي أجهزة تجمع بين باعث وكاشف ضوئي في مبيت واحد، مثل تلك الموصوفة أعلاه. إنها ضرورية لتوصيل دائرتين من الدائرة الكهربائية.

يعد ذلك ضروريًا للعزل الجلفاني، ونقل الإشارات بسرعة، وكذلك لتوصيل دوائر التيار المستمر والتيار المتردد، كما في حالة التحكم في الترياك في دائرة 220 فولت 5 فولت بإشارة من متحكم دقيق.

لديهم تسمية رسومية تقليدية تحتوي على معلومات حول نوع العناصر المستخدمة داخل optocoupler.

دعونا نلقي نظرة على بعض الأمثلة لاستخدام هذه الأجهزة.

إذا كنت تقوم بتصميم محول الثايرستور أو التيرستورات فسوف تواجه مشكلة. أولاً، إذا انقطع الانتقال عند مخرج التحكم، فسوف تصل إمكانات عالية وسيفشل الأخير. ولهذا الغرض، تم تطوير برامج تشغيل خاصة باستخدام عنصر يسمى optosimistor، على سبيل المثال MOC3041.

يتطلب تبديل مصادر الطاقة المستقرة تعليقات. إذا استبعدنا العزلة الكلفانية في هذه الدائرة، فإذا فشلت بعض المكونات في دائرة نظام التشغيل، فستنشأ إمكانات عالية في دائرة الخرج وستفشل المعدات المتصلة، وأنا لا أتحدث عن حقيقة أنه يمكنك الحصول على صدمة كهربائية .

في مثال محدد، ترى تنفيذ نظام التشغيل هذا من دائرة الإخراج إلى ملف التغذية المرتدة (التحكم) للترانزستور باستخدام optocoupler مع التعيين التسلسلي U1.

الاستنتاجات

تعد الإلكترونيات الضوئية والضوئية أقسامًا مهمة جدًا في مجال الإلكترونيات، مما أدى إلى تحسين جودة المعدات وتكلفتها وموثوقيتها بشكل كبير. باستخدام optocoupler، من الممكن التخلص من استخدام محول العزل في مثل هذه الدوائر، مما يقلل من معلمات الوزن والحجم. بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن تنفيذ بعض الأجهزة ببساطة بدون هذه العناصر.

مثال على توصيل مقاوم ضوئي للتحكم في مصباح LED

يوضح هذا المثال توصيل مقاوم ضوئي للتحكم في مصباح LED لإنشاء نظير للضوء الليلي. تعتمد مقاومة المقاوم الضوئي على شدة الضوء الساقط عليه، لذلك عندما ينخفض ​​الضوء، سوف يحترق مؤشر LED بشكل ساطع، وعندما يكون هناك ضوء ساطع، ينطفئ.

المكونات المطلوبة

  • لوح الخبز
  • المقاوم على 220 أوم;
  • المقاوم على 10 كيلو أوم;
  • Photoresistor مع المقاومة الاسمية 200 كيلو أوم;
  • مصباح LED أحمر واحد؛
  • أسلاك العبور

مخطط

يتصل 9 -الطرف الرقمي للاردوينو مع أحد الأطراف 220 أومالمقاوم، قم بتوصيل الطرف الآخر من هذا المقاوم بأنود LED (الساق الطويلة)، وكاثود LED بالأرض (جهة الاتصال أرضعلى لوحة اردوينو). اتصال 5 فولتقم بتوصيل لوحة Arduino بأحد أطراف المقاومة الضوئية، ثم قم بتوصيل الطرف الآخر بها 0 الدبوس التناظري لاردوينو ومع أحد المسامير 10 كيلو أومالمقاوم، قم بتوصيل الطرف الآخر للمقاوم بالأرض (جهة الاتصال أرضعلى لوحة اردوينو).

يتكون مجزئ الجهد المقاوم من مقاومتين، ويعتمد جهد الخرج على نسبة المقاومات. في هذا المثال، تكون إحدى المقاومات متغيرة (مقاومة ضوئية، بمقاومة مقدرة تبلغ 200 كيلو أومأي أنه في الظلام الدامس ستكون مقاومة المقاوم الضوئي مساوية للقيمة الاسمية، وفي الضوء الساطع ستنخفض إلى الصفر تقريبًا)، حتى نتمكن من الحصول على تغيير في الجهد. مقاوم آخر يحدد الحساسية. إذا كنت تستخدم مقاوم القطع، فيمكنك إجراء حساسية قابلة للتعديل.

يعتمد حجم ودقة القراءات على مكان وجود المقاوم الضوئي وقيمة المقاوم الثابت في دائرة مقسم الجهد. قم بتغيير الدائرة وانظر من خلال شاشة المنفذ (لهذا يمكنك تنزيل الكود من القسم ""رمز ضبط المعلمات""، الموجود أدناه) مع تغير القراءات.

في شاشة المنفذ، في الحالتين الأولى والثانية، سترى أنك لن تحصل على نطاق القيم بالكامل (من 0 إلى 1023)، لأن مقاومة المقاوم الضوئي لن تكون صفرًا أبدًا. ولكن يمكنك تحديد الحد الأدنى (MIN_LIGHT) والحد الأقصى (MAX_LIGHT) لقيم الإضاءة (تعتمد القيم على ظروف الإضاءة وقيمة المقاوم الثابت وخصائص المقاوم الضوئي) لبناء "الضوء الليلي" الخاص بنا.

شفرة

قم بتحميل المخطط الموضح أدناه على لوحة Arduino الخاصة بك.

    #define RLED 9 // قم بتوصيل مؤشر LED الأحمر بالدبوس الرقمي التاسع بدعم PWM

  1. إنت فال = 0 ; // متغير لتخزين قيمة القراءة من المستشعر

  2. الإعداد باطل()

    pinMode (RLED، OUTPUT) ؛ // قم بتعيين الدبوس 9 كمخرج

  3. حلقة فارغة()

    فال = التناظرية القراءة (LIGHT)؛ // اقرأ القيمة من المدخلات التناظرية

    فال = خريطة (فال، MIN_LIGHT، MAX_LIGHT، 255، 0) ؛ // تحويل نطاق قيم القراءة

    فال = قيد(val, 0, 255) ؛ //"تحديد" نطاق القيم المقبولة

    التناظرية (RLED، فال) ؛ // التحكم في الصمام

  • ملحوظة:يستخدم هذا المثال مقاومًا ضوئيًا بمقاومة اسمية قدرها 200 كيلو أوم. إذا كان لديك مقاومة ضوئية ذات قيمة مختلفة، فقد يتعين عليك تغيير الحد الأدنى لقيم الإضاءة (MIN_LIGHT) والحد الأقصى (MAX_LIGHT).

كود لضبط المعلمات

إذا كان لديك مقاوم ضوئي بتصنيف مختلف، فقد يتعين عليك ضبط قيم الإضاءة الدنيا (MIN_LIGHT) والحد الأقصى (MAX_LIGHT). للقيام بذلك، قم بإضافة سطرين من التعليمات البرمجية (مميز). وحدد الحد الأدنى (MIN_LIGHT) والحد الأقصى (MAX_LIGHT) لقيم الإضاءة عن طريق منع (والعكس فتح) الوصول إلى الضوء للمقاوم الضوئي بيدك ومراقبة التغيرات في القيم باستخدام شاشة المنفذ التسلسلي. بعد إجراء التعديلات، يمكنك التعليق على أسطر التعليمات البرمجية المضافة.

    #define RLED 9 // قم بتوصيل مؤشر LED الأحمر بالدبوس الرقمي التاسع بدعم PWM

    #define LIGHT 0 // قم بتوصيل المقاوم الضوئي بالدبوس التناظري رقم 0

    #define MIN_LIGHT 200 //الحد الأدنى لقيمة الضوء

    #define MAX_LIGHT 900 //الحد الأقصى لقيمة الضوء

  1. مقاوم الضوء: http://ali.ski/5GDvP7
  2. الثنائيات والمقاومات: http://fas.st/KK7DwjyF
  3. مجلس التطوير: http://ali.ski/rq8wz8
  4. اردوينو أونو: http://ali.ski/gC_mOa

في هذا البرنامج التعليمي سنقوم بتوصيل مقاومة ضوئية إلى Arduino. والتي سوف تتحكم في LED المدمج.

المقاومة الضوئية: تقل مقاومة المقاومات الضوئية عند تعرضها للضوء وتزداد في الظلام. من السهل استخدام المقاومات الضوئية، ولكنها تتفاعل ببطء مع التغيرات في مستويات الضوء وتكون كفاءتها منخفضة جدًا. دقة. عادة، يمكن أن تتراوح مقاومة المقاومات الضوئية من 50 أوم في وضح النهار إلى أكثر من 10 ميغا أوم في الظلام.

سنقوم بتوصيل المقاوم الضوئي نفسه بالأرض من خلال مقاومة 10 كيلو أوم وسنقوم بتوصيل نفس الساق بمنفذ Arduino التناظري A0، وسيتم توصيل الطرف الثاني من المقاوم الضوئي بـ Arduino 5 فولت. كل هذا يظهر بوضوح في الرسم البياني في بداية المقال.

بعد توصيل المقاومة الضوئية بـ Arduino بشكل صحيح، تحتاج إلى نسخ الكود أدناه ولصقه في برنامج Arduino ide وتحميل كل كود البرنامج هذا إلى Arduino.

Int PhotosensorPin = A0; // أشر إلى الدبوس الذي يتصل به Photoresistor unsigned int SensorValue = 0; // قم بتعريف متغير لتخزين القيم. إعداد باطلة () ( pinMode (13، OUTPUT)؛ Serial.begin (9600)؛) حلقة باطلة () (sensorValue = AnalogRead (PhotosensorPin)؛ // قراءة القيم من المقاوم الضوئي if (sensorValue)<700) digitalWrite(13, HIGH); //Включаем else digitalWrite(13, LOW); // Выключаем Serial.print(sensorValue, DEC); //Вывод данных с фоторезистора (0-1024) Serial.println(""); delay(500); }

بعد تحميل كود البرنامج في Arduino، تحتاج إلى فتح شاشة المنفذ.

الآن، إذا سقط الضوء على المقاوم الضوئي وتم إيقاف تشغيل مؤشر LED المدمج، قم بتغطية المقاوم الضوئي بيدك وسترى أنه في مرحلة ما سيتم تشغيل مؤشر LED! يمكنك أيضًا رؤية التغييرات في القيمة من المقاوم الضوئي في شاشة المنفذ.

يمكن مشاهدة عرض توضيحي لكيفية عمل المقاوم الضوئي في الفيديو أدناه.

فيديو: