دائرة تمييز النور من الظلام

وصف المشروع

سوف نستخدم المقاومة الضوئية والتى تقوم بدور حساس لوجود الضوء من عدمه، وعند وجود ضوء يُضاء led أصفر كدليل على النهار، وعند زوال الضوء يُضاء led آخر أخضر كدليل على الليل.

الهدف من المشروع

استخدام LDR أو المقاومة الضوئية وتكبير إشارة الخرج منها واستعمالها فى إرسال إشارة لتشغيل led.

المكونات

توصيل الدائرة

شرح المكونات

• مقاومة 150 أوم Resistor 150 ohm

المقاومة هى عنصر الكتروني فائدته إعاقة مرور التيار بقدر معين يتناسب مع قيمة المقاومة، فالتيار المار فى مقاومة 100 أوم يكون أكبر من التيار المار فى مقاومة 10 كيلو أوم عند تطبيق نفس قيمة الجهد عليهما.
تقاس المقاومة بوحدة الأوم (ohm) ويرمز له بهذا الرمز: وشكل المقاومة فى الدوائر كالتالي:

أو

وللمقاومة ألوان يتم من خلال ترتيب الألوان هذه تحديد قيمة كل مقاومة، والجدول التالى يوضح القيم الخاصة بكل لون:

من خلال هذا الرابط يمكنك حساب قيمة المقاومة بالألوان أو من هذا الرابط، وللمزيد من الشرح فى هذا الرابط.

• المقاومة المتغيرة 10 كيلو أوم Potentiometer  10 K ohm

وتعرف بالإنجليزية Potentiometer  أي أنها تقسم الجهد الداخل إلى جهد أصغر، لذلك تختلف المقاومة المتغيرة عن المقاومة العادية في أنه يمكن تغيير قيمتها فى مدى معين مثلاً من 1 كيلو أوم وحتى 10 كيلو أوم، وهذه بعض أشكالها فى الطبيعة:

ولها 3 أطراف يوصل طرفان منها بمصدر الجهد والطرف الثالث يكون الخرج عليه قيمة الجهد المتغيرة حسب تحريك المفتاح وتكون بالطبع أقل من قيمة الجهد الكلي على طرفي المقاومة، والصور التالية توضح شكل المقاومة فى الدوائر:

يرجى زيارة الرابط التالي للمزيد حول مجزئ الجهد من هنا.

• المقاومة الضوئية (Photo Resistor (LDR

والحروف LDR هي اختصار لـ Light Dependent Resistor وهي أيضاً مقاومة متغيرة لكن ليست تتغير مثل السابقة إنما تتغير حسب كمية الضوء الساقط عليها، أي أن قيمتها عند وجود ضوء ساقط عليها تختلف عن قيمتها عند وجود ظلام، ويمكنك تجربتها باستخدام جهاز multi-meter وضبطه على وضع أوم ohm وتسليط الضوء على المقاومة ثم حجبه ولاحظ قراءة جهاز القياس بنفسك.

ولها طرفان كما هو موضح فى الصورة، وشكلها فى دوائر كالتالي:

• الدائرة المتكاملة رقم LM358

تستخدم كمكبر عمليات Operational amplifier ومقارن جهد، لتكبير إشارة الجهد على طرفي المقاومة الضوئية والمقارنة بينهما والأكبر يتم إرسال إشارته إلى الليد المقابل لإضاءته.

التركيب من الداخل:

أطراف الدائرة:
1- 1 OUT الخرج الأول
2- 1 IN – الدخل الأول السالب
3- 1 IN + الدخل الأول الموجب
4- GND يوصل بالأرضى
5- 2 IN + الدخل الثاني الموجب
6- 2 IN – الدخل الثانى السالب
7- 2 OUT الخرج الثانى
8- Vcc تغذية الدائرة ويوصل بمصدر الجهد

وتحتوى الدائرة IC على عدد 2 مكبر داخلى كل واحد منهما له دخلان ( موجب + و سالب – ) أي أن هناك:
– دخل أول موجب
– دخل أول سالب
– خرج أول
و
– دخل ثاني موجب
– دخل ثاني سالب
– خرج ثاني

لذا ستجد فى الرسم عدد 2 مكبر ولكن في الحقيقة هما بداخل IC واحد وموضع على الرسم أرقام أطراف الـ IC.

لتحميل ورقة البيانات datasheet الخاصة بالدائرة المتكاملة رقم LM358  (منتج إحدى الشركات كمثال) من هنا.

• مصباح الليد LED

المصباح الليد LED وهى اختصار لـ (Light Emitting Diode) وهو من الداخل دايود ولكن باعث للإضاءة، ولها طرفان ولها اتجاه واحد لسريان التيار بداخلها كي تضئ والطرف الأكبر هو الطرف الموجب الذى يوصل بالجهد الموجب والآخر يوصل بالإرضي مثل الشكل التالي:

ويفضل فى الدوائر أن توصل مقاومة 150 أوم أو أعلى قليلاً 330 أوم بالتوالى مع الليد للحفاظ عليه من الاحتراق، وإذا أردت تجربة الليد لمعرفة إن كان يعمل أم لا يمكنك باستخدام بطارية صغيرة مع مراعاة اتجاه الأطراف كما هو موضح بالشكل التالي:

ويوجد ألوان متعددة لليلد منها الأبيض والأحمر والأخضر والأزرق والأصفر وتعطى أشكالاً جميلة عند اللعب بإضاءتها كما سنرى فى دوائر أخرى.

وللمزيد حول LED اضغط هنا.

• البطارية 9 فولت Battery

وهى مصدر الجهد أو مصدر تغذية الدائرة بالتيار اللازم للعمل، وهى منتشرة بكثرة فى الأسواق بالشكل التالي:

وتستخدم هذه التوصيلة وتوضع على البطارية لتوصيل أطرافها بالدائرة.

وللمزيد عن البطاريات وأنواعها اضغط هنا.

• لوحة اختبار الدوائر Bread board

هذه اللوحة مفيدة جداً في التجارب، يمكنك توصيل عناصر دائرتك عليه للتأكد من عملها بالشكل السليم وعمل التعديلات عليها قبل صناعتها على لوحة نحاسية مطبوعة، أو لمجرد التجربة فقط وذلك لسهولة التوصيلات كما سنرى.

تحتوي معظم اللوحات هذه على صفين على الجوانب أحدهما أحمر والآخر أزرق كما بالصورة بالأسفل (A  و D)، وكل النقاط في طول هذا الصف متصلة ببعض.

باقي النقاط في المنتصف يمين ويسار الفراغ المنتصف (B و C) مقسمة طولياً وليس أفقياً كما بالأحمر والأزرق، والصورة التالية توضح لك النقاط المتصلة ببعضها:

ويتم تركيب العناصر بإدخال الأطراف المعدنية في الفراغات، والعناصر المراد توصيلها معاً يتم إدخال الأطراف في نفس العمود (حيث كل 4 نقاط رأسية متصلة ببعض).

ملحوظة: الصفين الموجب يمين ويسار اللوحة غير متصلين ببعض، والصفين الأرضي أيضاً لذا عليك توصيلهم بهذا الشكل:

يمكنك تتبع الصورة في بداية الشرح لإتمام توصيل العناصر ببعضها، وللمزيد عن كيفية استخدام لوح التجارب (Breadboard) اضغط هنا.

• مجموعة أسلاك التوصيل Connecting wires

ينصح بالحصول على مجموعة أسلاك للتوصيل مثل التي بالصورة وتستخدم في توصيل العناصر ببعضها أو التوصيل بأجزاء خارجية مثل لوحة الأردوينو والحساسات وغيرها.

وللمزيد عن استخدام الأسلاك (wires) اضغط هنا.

تجربة وتشغيل الدائرة

يمكنك تجربة محاكاة الدائرة من هنا، وفى هذا الرابط ستجد الدائرة مرسومة كما هو مُوضح بالأعلى، للتشغيل اضغط على زر Start Simulation لبدء المحاكاة، ثم اضغط على المقاومة الضوئية وستجد مسار يترك يمين ويسار قم بتحريكه لضبط كمية الضوء الساقط على المقاومة الضوئية واجعله نهار مرة وظلام مرة ولاحظ الفرق فى إضاءة الليد.

يمكنكم تحميل رسم وتصميم الدائرة ببرنامج Fritzing من هنا.

ولتحميل برنامج Fritzing المجاني من خلال الموقع الخاص اضغط هنا.

ويمكنك أيضاً البحث في الموقع عن تصميمات ورسومات لدوائر مختلفة واسعة المجال وتطبيقات متنوعة ورائعة (جربها الآن).

أتمنى أن يكون الدرس مفيداً لكم.