O detector de escuridão é simplesmente um gerador de onda quadrada com interface LDR (Light Dependent Resistor). Neste projeto, o gerador de onda quadrada é desenvolvido como um MULTIVIBRADOR ASTABLE baseado em 555 Timer IC. Como este circuito é baseado principalmente no princípio de funcionamento do LDR, antes de prosseguirmos para entender este circuito LDR, devemos obter os detalhes básicos do LDR. A figura abaixo mostra uma imagem de vários tipos de LDR.
O que é LDR?
LDRs são feitos de materiais semicondutores para permitir que tenham suas propriedades sensíveis à luz. Existem muitos tipos, mas um material é popular e é o sulfeto de cádmio (CdS). Esses LDRs ou FOTO REISTORES funcionam com base no princípio de “Foto Condutividade”. Agora o que este princípio diz é, sempre que a luz incide na superfície do LDR (neste caso) a condutância do elemento aumenta ou em outras palavras, a resistência do LDR cai quando a luz incide na superfície do LDR. Esta propriedade de diminuição da resistência para o LDR é alcançada porque é uma propriedade do material semicondutor usado na superfície.
Aqui neste circuito detector de escuridão, o LDR é configurado com 555 ASTABLE de tal forma que 555 ASTABLE gera uma onda quadrada quando a intensidade da luz cai abaixo de um certo nível.
Componentes de Circuito
- +5 a +10 tensão de alimentação
- 555 IC
- Resistor 100KΩ
- Resistor 22KΩ
- Resistor de 10KΩ
- Potenciômetro de 1MΩ ou resistor variável
- 104 (100nF) capacitor
- Transistor 2N3906
- LDR (qualquer tamanho)
- Alto-falante (25Ω, 0,5WATT) ou qualquer outro alto-falante.
Diagrama de circuito
A figura acima mostra o diagrama do circuito do alarme do detector de escuridão. Após algumas observações o circuito deve parecer muito semelhante ao MULTIVIBRADOR ASTAVEL, isso porque o circuito é um MULTIVIBRADOR ASTAVEL com apenas uma modificação. Esta modificação é feita no pino RESET (PIN4). Em um vibrador ASTABLE normal, este pino é conectado a + 5V, mas como neste caso devemos gerar pulso na condição de ausência de luz, ele não está conectado diretamente a + 5v. A rede de resistores fornecida no pino RESET fornece um aterramento virtual para continuar reiniciando o IC e assim a saída de onda quadrada é interrompida na presença de luz.
O transistor aqui dirige o alto-falante porque o alto-falante acionado por IC não é uma boa ideia. O alto-falante aqui pode ser substituído por LEDs para criar uma resposta de saída de iluminação. Assim que os LEDs forem colocados e a escuridão cair, teremos uma luz de reserva de emergência.
O transistor aqui não precisa ser um PNP obrigatório, mas pode-se substituí-lo por um NPN e as conexões de pinos devem ser conectadas de acordo.
Trabalhando
Antes de prosseguir com a explicação, o circuito deve ser assumido como LIGADO e não zumbindo na presença de luz. Esta condição de não zumbido na presença de luz pode ser alcançada ajustando o potenciômetro de 1MΩ. Já no circuito pode-se observar um divisor de tensão com 1M, 100K de um lado e LDR do outro, o pino de reset é conectado no meio. Diz-se que o potenciômetro do aparador é ajustado para criar resistência suficiente no ramo superior do divisor de tensão para reduzir quase todo o potencial (+ 5v) no próprio ramo superior. Isso deixa um terreno virtual no meio do divisor (pino de reinicialização). Uma vez que o pino RESET de 555 é acionado por LOW LEVEL, o IC do temporizador será reiniciado continuamente e, portanto, não haverá saída de onda quadrada como deveria.Disto podemos concluir que na presença de luz o 555 IC estará em reset completo e não fornecerá saída.
Agora, quando a escuridão cai sobre o LDR, a resistência do LDR aumenta drasticamente como explicado na introdução, este aumento de resistência no segundo ramo (um com LDR) do divisor de tensão será suficiente para mudar a razão de compartilhamento de tensão entre os dois ramos da seção do divisor de tensão. Assim que isso acontecer, o potencial na junção do circuito divisor de tensão aumenta de 0 V para 2 V (aproximadamente). E da mesma forma, a tensão no pino RESET aumenta. Este aumento de tensão será suficiente para tirar o 555IC do modo de reinicialização. Uma vez que este modo de reset é levantado, o temporizador gera saída de onda quadrada. Portanto, conclui-se que assim que a escuridão cair sobre o LDR, a saída de onda quadrada é gerada pelo temporizador.
A onda quadrada gerada pelo temporizador é enviada ao transistor PNP para acionar o alto-falante. Portanto, o alto-falante emite som em resposta à onda quadrada.
Erros comuns
Mesmo depois de ajustar o potenciômetro, o zumbido não pára.
- O LDR pode ter resistência suficiente para colocar um potencial no pino de reinicialização. Coloque outro resistor de 100KΩ em série com pot de 1MΩ.
- Verifique se o pino RESET (PIN4) está acidentalmente conectado ao trilho de + 5V de alguma forma.
Não há zumbido, mesmo no escuro.
- O LDR pode não estar desenvolvendo potencial suficiente no pino de reinicialização. Coloque um pote em série com o LDR e ajuste-o para obter zumbido.
O transistor está esquentando.
- Direcione o sinal de 555 através do resistor de 100Ω para a base do transistor.