در این پروژه با نحوه کار با سنسورهای PIR آشنا می شو ید.این سنسور در بهینه سازی انرژی در ساختمان ، دزد گیرها و موارد دیگر کاربرد دارد.
سنسور PIR به هر جسم متحرکی که داری حرارت باشد.واکنش نشان می دهد.این جسم متحرک می تواند انسان یا حیوان باشد.حتی شما می توانید برای تست این مدار یک لیوان آب جوش را در بالای این سنسور حرکت داده و شاهد روشن و خاموش شدن LED به کار رفته در این مدار باشید.به جای LED می توانید بیزر(Buzzer) استفاده کنید .در صورت استفاده از بیزر به جای LED به جای روشن و خاموش شدن LED در صورت حرکت جسم متحرک صدای بوق را خواهید شنید.
قطعات مورد نیاز
- 1 عدد سنسور PIR
- 1 عدد آیسی LM324
- 1 عدد آیسی CD4538
- 5 عدد دیود 1N914
- 5 عدد مقاومت 1 مگا اهم
- 4 عدد مقاومت 10 کیلو اهم
- 1 عدد مقاومت 100 اهم
- 2 عدد خازن 10 میکرو فاراد
- 1 عدد خازن 1 میکرو فاراد
- 1 عدد خارن 103
- 1 عدد خازن 105
- سیم تلفنی
- برد بورد
- 1 عدد ترانزیستور 2N3904
- 1عدد LED
- منبع تغذیه 6 تا 9 ولت
- 1 عدد بیزر 9 ولت
- رله 6 ولتی یک کنتاکت
نقشه مدار
اگر به سنسور PIR دقت کنید.داری سه پایه است.درنزدیکی یکی از پایه های زایده ای وجود دارد.این پایه،پایه شماره 1 است.حال اگر درجهت عقربه های ساعت به پایه ها نگاه کنید.پایه بعدی شماره 2 و بعد از آن شماره 3 یا گراند را خواهیم داشت.
پایه یک را با یک مقاومت 10 کیلو اهم به مثبت منبع تغذیه وصل کنید.پایه 2 و 3 را توسط یک مقاومت 100 کیلو اهم به یکدیگر و پایه 3 را نیز به منفی منبع تغذیه که در اینجا همان زمان است،وصل کنید.از پایه 2 این سنسور به پایه 3 آیسی LM324 متصل کنید.پایه 2 این آیسی را با یک مقاومت 10 کیلواهم و خازن 10 میکروفاراد به زمین متصل نمایید.این خازن الکترولیت است.بنابراین در هنگام اتصال به مدار به سر مثبت و منفی آن توجه کنید.سر مثبت را به مقاومت 10 کیلواهم و سر منفی را به زمین متصل کنید.
پایه یک و دو آیسی LM324 را توسط مقاومت 1 مگا اهم وخازن 103 را که با یکدیگر موازی شده اند.به یکدیگر متصل کنید.
حال پایه یک آیسی LM324 را با یک مقاومت 10 کیلو اهم وخازن 10 میکروفاراد به پایه 6 آیسی LM324 متصل کنید.توجه داشته باشید که سر مثبت خازن را به پایه 6 آیسیLM324 متصل شود.
پایه 5 آیسی LM324 را از طریق یک دیود به پایه 12 همین آیسی متصل کنید.توجه داشته باشید که آند آن در پایه 5 و کاتد آن در پایه 12 باشد.سپس پایه 12 را با یک مقاومت 1 مگا اهم به زمین اتصال دهید.دوباره پایه 5 را با یک دیود به پایه 9 وصل کنید با این تفاوت که این بار کاتد دیود در پایه 5 باشد و آند آن در پایه 9 ، سپس پایه 9 را با یک مقاومت 1 مگا اهم به مثبت منبع تغذیه وصل کنید.
پایه های 6 و 7 را نیز مانند پایه 1و2 همین آیسی به ترکیب موازی مقاومت 1 مگا اهم و خازن105 متصل کنید.پایه 7 آیسی LM324 را به طور مشترک به پایه های 13 و 10 آیسی LM324 متصل کنید.پایه های 8 آیسی LM324 را از طریق دیود1N914 به پایه 4 آیسی 4538 متصل کنید.همین کار را برای پایه 14 آیسیLM324 تکرا کنید،و آنرا نیز به پایه 4 آیسی 4538 به صورت مشترک وصل کنید.توجه داشته داشته باشید که آند دیودها در پایه های 8 و 14 و سر کاتد این دیودها به صورت مشترک به پایه 4 آیسی 4538 وصل شود.سپس پایه 4 آیسی 4538 را با یک مقاومت 1 مگااهم به زمین متصل کنید.پایه های 3 و 5 آیسی 4538 را با یک سیم به هم متصل کنید.وهر دوی آنها را به مثبت منبع تغذیه اتصال دهید.پایه های 1 و 8 را نیز به زمین متصل نمایید.
پایه 2 آیسی 4538 را با یک مقاومت 1 مگا اهم به مثبت منبع تغذیه و از همین پایه با یک خازن 1 میکروفاراد الکترولیت به پایه 8 آیسی 4538 متصل کنید،به گونه اییکه سمت منفی آنرا به زمین متصل کنید.
پایه خروجی آیسی 4538 را که پایه 6 می باشد با یک مقاومت 100 اهم به مثبت یا آند LED وصل کنیدو سمت کاتد LED را نیز به زمین مدار وصل کنید.
پایه 7 نیز خروجی این آیسی است با این تفاوت که این خروجی NOT یا برعکس پایه 6 است.برای کار با این پایه ،منفی LED یا کاتد آنرا به این پایه متصل کنید.ومثبت آنرا به مثبت منبع تغذیه متصل نمایید.تمامی موارد فوق در نقشه کاملا مشخص است.
آیسی LM324 حاوی 4 عدد آپ امپ است.که جهت تقویت و مقایسه در این مدار به کار می رود.
بلوک دیاگرام مدار
همانطور که در بلوک دیاگرام زیر مشاهده می کنید.این مدار از چهار قسمت تشکیل شده است.
- سنسور PIR
- قسمت تقویت کننده
- مقایسه کننده
- خروجی
آی سی LM324
این آیسی متشکل از 4 تقویت کننده مستقل است.که از لحاظ عملکردی سریع می باشند.این آیسی در انتقال انرژی وتقویت آن مثلا در سنسورها کاربرد دارد.پایه 4 تغذیه مثبت و پایه 11 تغذیه صفر یا منفی منبع تغذیه است.
آی سی CD 4538
این آیسی یک نوسان ساز مونو استابل (monostable)دقیق است.منظور از مونو استابل نوسان سازی است که از جایی تحریک می شود .و خودش به خودی خود تولید پالس در خروجی نمی کند.این آیسی نوسان ساز بر خلاف آیسی 55 فاقد پایه های RESET ,TRIGER است.
پایه 4 و 5 آیسی 4538 پایه ورودی پالس است.همانطور که در این مدار ملاحظه می کنید.تنها از پایه 4 به عنوان ورودی استفاده شده است.پایه 4 آیسی تحت عنوان ورودی A است.وخروجی آن پایه های 6و 7 است.6 خروجی مستقیم و 7 خروجی معکوس آن است.پایه 5 ورودی تحت عنوان B است.و خروجی مربوط به این پایه 10و 9 است.9 خروجی مستقیم و10 خروجی معکوس است.
پایه 8 تغذیه منفی وپایه 16 تغذیه مثبت است.به شکل سنسور PIR در زیر دقت کنید.
در نقشه مدار همانطور که ملاحظه می کنید، پایه 5 مربوط به ورودی B به همرا پایه 3 به مثبت منبع تغذیه متصل شده است. وضعیت این دو پایه،واکنش مدار به نوع پالس ورودی را مشخص می کند.زمانیکه این دو پایه مثبت یا HIGH باشند،و ورودی 4 این آیسی لبه با لا رونده پالس را سنس کند در خروجی یک پالس HIGH خواهیم داشت.
منظور از یک پالس HIGH ،پالس به شکل زیر است.پالس LOW عکس پالس HIGH است.
جدول عملکرد آی سی 4538
همانطور که در این جدول ملاحظه می کنید.زمانیکه پایه 3 یا Clear به مثبت منبع تغذیه متصل باشد.یا به عبارتی high باشدو پایه 5 که ورودی B می باشد،به مثبت یا در اینجا نیز به اصطلاح high باشد،خروجی در صورت سنس لبه بالا رونده پالس در پایه 4 یک پالس مثبت خواهد بود.با اتصالات مختلف این پایه ها بر اساس جدول زیر می توانید عملکردهای متفاوتی را مشاهده کنید.
درایو کردن یک سوییچ
اگر بخواهید از طریق این مدار یک سوییچ را درایو کنید در قسمت نقشه مدار، LED را حذف کنید.و خروجی پایه 6 آیسی 4538 را به شکل زیر ببندید.در این قسمت شما احتیاج به رله دارید.این رله، رله 5 ولت 1 کنتاکت است.در رله دو پایه مربوط به اینرجایز شدن است.یک پایه نیز مشترک بین دو پایه دیگر است.زمانیکه ولتاژ مثبت ومنفی در پایه های مربوط به اینر جایز ایجاد می شود.شما صدای تقی را در این المان خواهید شنید.این صدا بیانگر عوض شدن جهت کلید درونی رله است.در شکل زیر دو پایه مربوط به اینر جایز مشخص شده است یکی از این پایه ها به طور مستقیم به مثبت منبع تغذیه وصل می شود.و پایه دیگر این قسمت همانطور که در نقشه ملاحظه می کنید.به کلکتور ترانزیستور 3904 2N متصل می شو د.زمانیکه ولتاژ در بیس این ترانزیستور ایجاد شود.خروجی آن صفر می شود، و ولتاژ صفر پایه دیگر مربوط به اینرجایزشدن رله به این صورت ایجاد می شود.واین اختلاف پتانسیل باعث عکس العمل در رله می شود.در زیر شما پایه مشترک رله بین دو پایه دیگر را نیز مشاهده می کنید.زمانیکه رله توسط ترانزیستور اینرجایز شود.جهت این کلید عوض می شود.حال می توانید این پایه مشترک را به مداری دیگر وصل کنیدواز این طریق آن مدار را کنترل کنید.البته تمامی این موارد مستلزم حرکت جسم دارای حرارت از مقابل سنسور PIR است.
در رابطه با این مدار می توانید به بحث ارایه شده در انجمن خلاقیت و فن آوری نیز مراجه کنید.نحوه حرکت انسان از جلوی این سنسور و نحوه سیگنال ایجاد شده نیز در شکل زیر دقت کنید. به مقاومت های 1 مگا اهمی که یکی در پایه 12 آیسی LM324 و دیگری در پایه 4 آیسی CD4538 قرار دارنددقت کنید.علت استفاده از این مقاومت ها به دو دلیل است. این آیسی ها از نوع CMOS هستند که دارای مقاومت ورودی بالایی هستند.موازی شدن این مقاومت ها با مقاومت درونی این پایه ها باعث کم شدن مقاومت ورودی و مشخص شدن تکلیف این پایه ها در زمانی که دیود ها خاموش هستند.می باشد.در ضمن این مقاومت ها باعث درایو دیود ها نیز می شوند.اگر به نقشه ملاحظه کنید می بینید،که قسمت کاتد دیودها با این مقاومتهای 1 مگا اهم به زمین متصل شده است.که این نوع بستن مدار به درایو شدن دیودها نیز در هنگام روشن شدن آن ها کمک می کند.می شود.
در ضمن این سنسور دارای درایوری به صورت آیسی است.که هم دقت آن بالاست.و هم این آیسی شما را از مدارات اضافی که در این نقشه بالا ملاحظه می کنید نجات می دهد.datasheet مربوط به آیسی درایور این سنسور را در لینک زیر می توانید ببینید.جالب اینکه در datasheet مربوط به این آیسی می توانید.انواع مدارت مختلفی را که با این آیسی و سنسور PIR وجود دارد مشاهده کنید.در ضمن برای مشاهده اطلاعات مربوط به این آیسی بایست برنامه ACROBAT READER را در سیستم خود داشته باشید.این مطلب را بگویم که شما اگر برای خرید این آیسی به جمهوری بروید شاید به شما یکی از آیسی های سری 74LS را بدهند،بایست بگویم این آیسی هیچ ارتباطی به آیسی های سری ندارد.من زیاد در بازار دنبال این آیسی نگشتم شاید شما اگر بیشتر از من بگردید این آیسی را پیدا کنید.
