電子眼球回路–セキュリティ制御にLDRとIC4049を使用

セキュリティ制御システム用の電子眼球回路

この電子機器の時代では、ワークフローを大幅に簡素化するために優れた動作をしているいくつかの電子機器や機械に常に遭遇します。間違いなく、電子機器は多くの人的資源と不必要な労力を節約しています。この記事では、一般にマジックアイとして知られている「電子アイ」回路について説明します。この回路は、光の存在を自動的に検出し、それに応じて回路を操作するデバイスで使用できます。また、電子アイの動作をより明確に理解できるように、回路で使用される主要コンポーネントの機能についても説明しました。

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電子眼球回路は、光の存在を検出するために光検出器を使用します。次に、光の強さに応じて、このデバイスは暗くなるとライトをオンにし、その逆も同様です。

デバイスは自動的に機能するため、デバイスを手動で切り替える必要がなくなり、人員を節約できます。私たちの電子眼球回路では、光依存抵抗器（LDR）を使用して、回路に当たる光の存在を検出しました。

電子アイ回路の設計プロセスを開始する前に、回路の2つの主要コンポーネントであるLDRとIC 4049（ゲートバッファではない）の動作と機能について説明しましょう。

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光依存抵抗（LDR）

LDRは、光の有無を示すために使用されます。光の強度が非常に低い（暗い）場合、LDRの抵抗は非常に高くなります。 LDRが露光されるとすぐに、抵抗は光の強度に大きく依存して低下します。ただし、LDRの抵抗は光の強度に反比例します。したがって、光の強度が高いほど、電圧降下は大きくなります。材料に基づいて、LDRには2つのタイプがあります。すなわち、内因性フォトレジスターと外因性フォトレジスターです。

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LDRの特徴

波長：LDRは特定の波長範囲では感度が高くありません。フォトレジスターの感度は、光の波長によって異なります。外因性LDRは通常、より長い波長の光用に設計されています

感度：LDRは、光伝導体やフォトダイオードよりも感度が低くなります。光の感度を一定に保っても、温度変化によりデバイスの抵抗が変化する場合があります。これが、LDRが正確な光強度測定に適していない理由です。

レイテンシ ：LDRでは、照明の変化と抵抗の変化の間に時間の待ち時間があります。この現象を抵抗回復率と呼びます。完全に暗くなってから光を当てると、通常、抵抗が完全に落ちるまでに少し時間がかかります。ライトを取り外した後、LDRの抵抗が完全に低下するのに約10ミリ秒かかり、抵抗が元の値に戻るのに最大1秒かかります。

光に依存する抵抗器の構造： 硫化カドミウムLDRの製造には、高度に精製された硫化カドミウム粉末と不活性結合材料が使用されます。 LDRのディスクは、表面の汚染を防ぐためにガラスの封筒に取り付けられています。

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LDRのアプリケーション

光に依存する抵抗器は、主にLDRを使用してコースの変更を決定するラインフォローロボットで使用されます。
LDRは写真用露出計で使用されます
光に依存する抵抗器は、一般的に常夜灯で使用されます
センシングアプリケーション以外に、LDRはオーディオコンプレッサーでも使用されます

これで、電子アイでLDRを使用するための十分な知識が得られました。回路で使用される2番目の主要コンポーネントはIC4049です。ICとその動作について簡単に説明しましょう。

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IC 4049（Hexインバーターバッファ）

IC 4049は、16進インバータバッファICとも呼ばれ、高論理レベルから低論理レベルへの変換に使用されます。 4049 ICは、定格電流1mAで入力電源電圧が高いため、2つのTTL負荷を処理できます。 IC 4049の主な用途は、倍率器回路の作成です。方形波発振器にも使用できます。

この16進バッファICは、低論理レベルを高論理レベルに、またはその逆に変換します。シンプルなLEDトーチライト、街灯の自動化、水位インジケーターなど、多くの愛好家のプロジェクトを設計できます。

ピン配置

以下の表に目を通し、IC4049のピン配置とその動作を理解してください。

VDD グラウンド出力入力出力入力私出力入力入力出力入力出力入力出力

ピン番号	ピン名	入力/出力
1	–
2
3	A
4	H
5	B
6
7	C
8	VSS	–
9	D
10	J
11	E
12	K
13	NC	–
14	F
15	L
16	NC	–

IC4049の技術仕様

入力電圧範囲：3v-18v
供給電流– 50 mA
入力容量-22.5 pf

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六角形インバーターIC4049のアプリケーション

倍率器回路で使用できます
ハイロジックからローロジックへのコンバーター
CMOSヘキサバッファで使用できます
ソースドライバーとして

これで、IC4049とLDRの両方のコンポーネントの動作を十分に理解できました。次に、簡単に入手できるいくつかの電子部品を使用して、電子アイの設計プロセスを開始します。以下のコンポーネントを集めて、電子アイの回路の設計を開始します。

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必要なコンポーネント

IC 4049
光依存抵抗（LDR）
220Kオームの抵抗器
LED
ブザー
バッテリー– 9V
切り替え

電子目の回路図

以下の回路図に示すようにコンポーネントを組み立てます。 LDRをIC4049に接続します。以下に示すように、ブザーとIC4049を接続します。 4049 ICのピン1は電源に接続され、ピン8は接地されています。

電子眼球回路の動作

出力には主にHighとLowの2つのステージがあり、他の中間ステージにはできません。回路は9V電池で駆動され、ポータブルになっています。ただし、IC 4049は6つの独立したNOTゲートで構成されていますが、この回路設計では1つのNOTゲートのみを使用しています。

LDRと220kオームの抵抗を直列に接続して分圧回路を作成しました。電圧はコンダクタンスに正比例するため、LDRが光にさらされると、分周回路の出力でより多くの電圧が生成されます。その逆も同様です。

次に、分圧器の出力電圧が、Hexインバーター4049ICのNOTゲートの入力に供給されます。したがって、LDR全体で光の強度が低い場合（つまり暗い場合）、分周器の出力は低くなります。その結果、NOTゲートICのピン2がハイになり、出力に接続されたLEDがアクティブになります。簡単に言うと、LDRが光線にさらされると、LDRの抵抗が増加し、HexインバーターIC4049がブザーで音を出します。

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エレクトロニックアイのアプリケーション

電子アイは通常、暗くなるとライトをオンにするフォトレジスターです。暗くて光がないときにデバイスを操作する必要がある場所に電子アイを使用して、光線がLDRの表面に当たると自動的にオフになります。この機能は、日常生活のさまざまなアプリケーションで非常に役立ちます。

オフィス、学校、大学、アパートのドアの自動ゲストインジケーターとして使用できます。
セキュリティ制御されたシステムで使用できます。
これは、高速道路で車両カウンターとして使用して、車両の数を数えることができます
産業や工場の自動包装機で、製造された材料を包装するために使用できます
カメラで使用して、適切な絞りと姿勢を自動的に決定できます

ボトムライン

電子アイ回路は非常に便利で、費用効果の高い電子部品を使用して組み立てることができます。回路の設計には、いくつかの単純な電子部品を使用しました。プロジェクトでは、LDRと16進インバータIC4049という2つの主要コンポーネントを使用しました。両方のコンポーネントの動作と機能は、電子アイ回路プロジェクトの両方のコンポーネントの動作を理解できるように、記事で詳しく説明されています。上記の説明で提供された情報を使用して、「電子アイ」回路を自分で設計できるようになることを願っています。