Fotorelè

Materie:Altro
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Testo

Sommario
Prefazione 3
Schema a blocchi 4
Schema funzionale 5
Master (scala 1:1) 6
Schema master 7
Foto del circuito 8
Materiale usato 12
Lettera per la richiesta del catologo 13
Lettera per la richiesta del materiale 14
Fonti 15
Datasheet 16
BC547 16
Relè 18
TL082 19
Fotoresistenza 21
Prefazione
Il progetto realizzato in quest'esperienza è in grado di valutare la quantità di luce presente in un ambiente e di far accendere una lampadina nel caso in cui essa non sia sufficiente. Quando la fotoresistenza viene oscurata, il relè si diseccita e la luce si accende; quando, invece, la luce torna a colpire la superficie della fotoresistenza, il relè torna ad essere diseccitato e la luce si spegne.
Questo circuito può essere usato per automatizzare l'accensione delle luci in un giardino; tuttavia la presenza del relè ci permette di adattare il circuito alla risoluzione di diversi problemi: il carico può essere un motore, un altoparlante, una lampada ad incandescenza o al neon. Il sensore di luminosità, invece, può essere sostituito con un trasduttore di tipo differente. Un esempio: sostituendo FR1 con un sensore di calore, il circuito potrà essere usato come allarme antincendio.

Funzionamento circuitale
Osservando lo schema elettrico di figura 3, analizziamo in maniera molto rapida i blocchi che lo costituiscono.
• A sinistra troviamo il partitore che comprende la resistenza R1, R2 e la foto resistenza FR1. Quando questa fotoresistenza è oscurata, presenta un valore ohmico di circa 2-3 megaohm, mentre quando viene colpita da una luce molto intensa il suo valore scende ai soli 200-300 ohm.
Avendo questi valori di resistività possiamo approssimativamente affermare che se la FR1 è totalmente oscurata, nel nodo in cui R1 ed FR1 si incontrano, la tensione sarà di 3,5 V; se la FR1 è colpita dalla massima luce, la tensione sarà di 0,2 V; se la luminosità è media, la tensione raggiungerà circa 1V.
• Il secondo blocco comprende un amplificatore operazionale in configurazione differenziale; la tensione di riferimento è posta sul pin 5 e varia in base alla R4, un semplice trimmer da tarare in base alle proprie esigenze: conoscendo la tensione presente sul piedino 6, calcolata nel blocco precedente, possiamo aumentare o diminuire il valore di R4 mirando ad una maggiore o minore sensibilità del circuito alla luce. Se la tensione sul pin 6 è maggiore di quella presente sul pin 5, all'uscita dell'operazionale (pin 7) la tensione sarà negativa; altrimenti essa sarà positiva.
• Il diodo DZ1 ha il compito di stabilizzare la tensione di alimentazione in modo da portarla a 9,1 indipendentemente dall'influenza degli altri componenti (si fa soprattutto riferimento all'abbassamento di tensione provocato dall'attivazione del relè).
• Il blocco “Trigger di Shmitt” consente di trasformare un segnale analogico in un segnale che varia soltanto tra due valori di tensione a seconda che l'ingresso superi una certa soglia o sia inferiore ad una seconda soglia (più bassa).
In ingresso, quindi, troviamo due soglie, una alta e una bassa non coincidenti: quando l'entrata è al di sotto della soglia bassa, l'uscita assume il valore basso; quando l'entrata si trova al di sopra della soglia alta (più elevata), l'uscita assume il valore alto. Quando il valore in ingresso si trova compreso tra le due soglie, l'uscita conserva il valore precedente finché l'entrata non sia variata sufficientemente da farne scattare il cambio (azione di trigger).
L'amplificatore operazionale funge da comparatore fornendo in uscita una tensione di saturazione +Vs quando il suo terminale V+ (fornita dal partitore di tensione R7,R8) è ad un potenziale superiore a quello del suo terminale V- e lo commuta in una tensione di saturazione -Vs quando si verifica l'opposto.
Le resistenze R7 ed R8 possono quindi essere usate per regolare l'ampiezza di tale banda (isteresi); se R7 è nulla (cortocircuito) o R8 è infinita (circuito aperto), la banda collassa a larghezza zero, ovvero il trigger si comporta come un normale comparatore.

Nel nostro caso la R7-R8 sono regolate in modo tale da fissare la tensione di alimentazione del piedino 3 ad una tensione di 4,5 V. L’isteresi è di 0,5V.
➢ Quando sul piedino 2 è presente una tensione < 4,5 V, sull'uscita di IC1/B troveremo un livello logico alto, vale a dire 8 V circa;
➢ Quando invece la tensione sul piedino due risulta > 4,5 V, sull'uscita di IC1/B troveremo un livello logico basso equivalente ad una tensione di circa 2 V.
• L'ultimo blocco prevede l'inserimento di un transistor.
Se IC1/B presenterà un'uscita a livello alto, la corrente di base del transistor sarà diversa da zero e quindi collettore ed emettitore saranno in saturazione: la bobina del relè verrà attraversata dal corrente provocando l'eccitazione del relè. A questo punto, il circuito esterno risulta chiuso.
Nel momento in cui il relè risulterà diseccitato, il contatto verrà nuovamente commutato e il circuito esterno nuovamente aperto.
Collaudo. Risultati ottenuti:
1
2
3
4
5
6
7
8
B
C
LUCE
1,2
8,01
4,1
0,0
4,7
4,1
8,0
8,7
0,2
10,4
BUIO
7,56
2,5
4,6
0,0
4,7
4,7
2,4
8,6
0,8
0,6
Materiale usato:
* R1 = Resistore 330 kΩ, ±5%, 1/2watt
* R2 = Resistore 470 kΩ, ±5%, 1/2watt
* R3 = Resistore 39 KΩ, ±5%, 1/2watt
* R4 = Resistore 50 kΩ, ±5%, 1/2watt
* R5 = Resistore 27 kΩ, ±5%, 1/2watt
* R6 = Resistore 470 KΩ, ±5%, 1/2watt
* R7 = Resistore 180 kΩ, ±5%, 1/2watt
* R8 = Resistore 180 kΩ, ±5%, 1/2watt
* R9 = Resistore 330 Ω, ±5%, 1/2watt
* R10 = Resistore 1 MΩ, ±5%, 1/2watt
* R11 = Resistore 4,7 kΩ, ±5%, 1/2watt
* R12 = Resistore 1 KΩ, ±5%, 1/2watt
* R13 = Resistore 680 Ω, ±5%, 1/4watt
* C1 = Condensatore elettrolitico 220 uF, 25V
* C2 = Condensatore poliestere 100’000 pF
* C3 = Condensatore elettrolitico 10 uF, 63V
* FR1 = Fotoresistenza
* DS1 = Diodo 1N4007
* DZ1 = Diodo zener, 9,1V, 1/2W
* TR1 = Transistor NPN BC547
* IC1A – IC1B = TL082 (coppia di amplificatori operazionali)
* Relè = Relè 12V, uno scambio
* Conn1 – Conn2 = Connettore 2pin
* Conn3 = Connettore 3pin
* Conn4 = Connettore 5pin
* Conn5 = Connettore 8pin
Lettera per la richiesta del Catalogo
Lettera per l’ordinazione del materiale
Fonti
Libro “Nuova Elettronica” (Periodico di elettronica) anno 26 n.171
Sito http://it.wikipedia.org/wiki/Trigger_di_Schmitt

Esempio