تصميم دارة مفتاح إلكترونيّ يعمل تبعاً للضّوء

تصميم دارة مفتاح إلكترونيّ يعمل تبعاً للضّوء

المحتويات

1-مقدمة

2- مبدأ عمل الدّارة

3- مخطّط الدّارة

4- المكوّنات اللازمة

5- تصميم دارة مفتاح تنشيط الضوء

6- تشغيل الدّارة

 

مقدمة:

سنتعلّم في هذا المقال كيفيّة تنفيذ دارة مفتاح إلكترونيّ مُتحكَّم به بواسطة الضّوء اعتماداً على المقاومة الضوئيّة LDR

تتنّوع استخدامات هذه الدّارة على سبيل المثال: للتحكّم بأيّ جهاز كهربائيّ كالمصباح أو المروحة تبعاً لشدّة الإضاءة في محيط الدّارة.

دارة التحكّم بمفتاح باستخدام LDR (مصدر الصورة: موقع electronicshub)
دارة التحكّم بمفتاح باستخدام LDR (مصدر الصورة: موقع electronicshub)

مبدأ العمل:

يعتمد المبدأ الأساسيّ لهذه الدّارة على عمل المقاومة الضوئيّة LDR (حسّاس الضّوء)؛ للتحكّم بعملية التبديل من حالة الفتح OFF   إلى حالة الإغلاق ON تبعاً لشدّة الضّوء الساقط على هذه المقاومة.

تتميّز المقاومة الضوئيّة بقيمة مقاومة مرتفعة في حالة الظلام، ومنخفضة في حالة توفّر الضّوء، هذه الميزة في LDR تُستخدم مع دارة المقارن.

مخطّط دارة التحكّم تبعاً للضّوء
مخطّط دارة التحكّم تبعاً للضّوء (مصدر الصورة: موقع electronicshub)

العناصر اللازمة:

  • مقارن LM358
  • ريليه
  • مقاومة ضوئيّة LDR
  • مقاومة بقيمة 10KOhm
  • مقاومة متغيّرة potentiometer 20 KOhm
  • مصدر ضوء
  • أسلاك توصيل
  • لوح توصيل
  • مصدر تغذية 5V

تصميم الدّارة:

يلعب المقارِن LM358 والمقاومة الضوئيّة LDR دوراً أساسيّاً في الدّارة ؛ حيث يمتلك المقارِن 8 أقطاب، ويعمل بجهد يتراوح بين 3-32 فولت، ويتكوّن داخلياً من مضخّمَي عمليات معوِّضة للتردّد frequency compensated operational amplifiers سنستخدم في الدّارة مضخّم عمليّات واحداً op-amp لمقارنة قِيم جهود الدخل؛ حيثُ من الأقطاب الثمانية للدّارة المتكاملة LM358 الأقطاب 1،2،3 تستخدم من المضخم الأول و7،6،5 للمضخم الثاني، كِلا القطبَين 4،8 مشتركان فهما يمثّلا الأرضي والتغذية GND، VCC

وطالما سنستخدم مضخّماً واحداً (المضخّم الأوّل) أي سنصمّم الدارة اعتماداً على الأقطاب 1،2،3،4،8.

القطب 3 هو المدخل العاكس للمضخّم op-amp الجهد المطبَّق عليه يتبع قيمة المقاومة الضوئيّة، والمقاومة 10KOhm. القطب 2 هو المدخل غير العاكس، يطبّق عليه جهد من خرج المقاومة المتغيّرة potentiometer.

القطب 8 يتّصل إلى التغذية 5 فولت ، بينما القطب 4 يتّصل إلى نقطة التأريض.

الدّارة بعد نهاية التصميم والتركيب
الدّارة بعد نهاية التصميم والتركيب (مصدر الصورة: موقع electronicshub)

ملاحظات:

المقاومة الضوئيّة تمتلك مقاومة مرتفعة في الظّلام، وتتناقص القيمة تبعاً لشدّة الضوء.

نستخدم في حالتنا مقاومة ضوئيّة لها قيمة 2 ميغا أوم تتراوح قيمتها تبعاً لشدّة الضوء الساقط بين 2 كيلو حتى 2 ميغا أوم.

يتمّ توصيل خرج المضخّم أي القطب 1 إلى قطب الدخل IN  في وحدة الريليه كما نصل طرفي الـ GND  و VCC لوحدة الريليه مع تغذية و أرضي الدّارة ، أمّا المصدر الضوئيّ فهناك ثلاث أقطاب لتوصيل أيّ حمل مع الريليه، وهم NC  و NO و COM؛ حيث في الحالة الابتدائيّة يكون القطب COM متّصل إلى القطب NC ، ولكن عندما نطبق جهداً مناسباً على ملفّ الريليه  يتّصل الـ COM مع الـ NO  ، لذا نصل أحد أطراف المصدر الضوئيّ مع القطب COM للريليه ونصل الطرف الآخر مع أحد أسلاك مصدر التغذية متناوب AC، والسلك الأخر للتغذية يتمّ توصيله إلى القطب NO.

عمل الدّارة:  

آلية عمل هذه الدّارة بسيط جداً، وفي الحقيقة من لديه خبرة في التّعامل مع المقارن، وLDR  قد يكون فهم تماماً طريقة العمل.

يسقط الضّوء على المقاومة الضوئيّة يقوم المقارن بمقارنة الجهد بين المدخل غير العاكس والمدخل العاكس للمضخّم. إذا كان الجهد على المدخل غير العاكس أكبر من الجهد على المدخل العاكس يكون الخرج للمقارن صفر فولت LOW، وبالعكس سوف يكون خرج المقارن له قيمة جهد HIGH.

في حالة ضوء الغرفة العادي سوف يكون خرج المضخّم LOW، ولذلك سيكون مصدر الضوء مطفئاً، وعندما يتمّ تطبيق ضوء على LDR سيكون خرج المضخّم HIGH  فيعمل المصدر الضوئيّ.

مقطع فيديو محاكاة لعمل الدارة:  

كيف يتمّ تشغيل الدارة؟

1- في البداية نقوم بتوصيل مصدر الضوء (مصباح) يعمل بتيار متناوب على التسلسل مع الريليه.

2 – نوصل التغذية إلى الدّارة

3 – الآن نغيّر من الضّوء الساقط على المقاومة الضوئيّة باستخدام مصدر ضوئيّ.

4 – عندما يكون المصدر بعيد عن المقاومة الضوئيّة يكون المصباح في وضع off.

5 – عندما نحرّك الضّوء باتجاه المقاومة الضوئيّة ينتقل المصباح إلى وضع ON.


المصدر: هنا

ترجمة: يوسف طلال حسن, مراجعة: علي العلي, تدقيق لغوي: رنيم العلي, تصميم: علي العلي, تحرير: قحطان غانم.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.