Fotorezistrdan kelayotgan qiymatni kamayishini zisoblash yordamida Avtomat uzib ulagichdan foydalanib xonodon chiroqlarini avtomatlashtirish dasturi va loyixasini yaratish

Mavzu:Fotorezistrdan kelayotgan qiymatni kamayishini zisoblash yordamida Avtomat uzib ulagichdan foydalanib xonodon chiroqlarini avtomatlashtirish dasturi va loyixasini yaratish.

Mundarija:
KIRISH 5
I - BOB. TIZIMLI TAHLIL VA MASALANING QO’YILISHI 8
1.1 Fotorezistor haqida nazariy ma’lumot…………………………………………….8
1.2 Avtomatlashtirish tushunchasi………………...................................................13
1.3 Masalaning qo’yilishi 19
II - BOB. ASOSIY QISIM 20
2.1 Fotorezistor yordamida xonadon chiroqlarini avtomatlashtirish 20
2.2 Fotorezistordan kelayotgan qiymatni kamayishini xisoblash yordamida avtomat uzib ulagichdan ( reladan) foydalanish Error: Reference source not found24
2.3 Xonadon chiroqlarini avtomotlashtish dasturi va loyixasini yaratish.………...29
XULOSA 33
FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR RO’YXATI…………………………….34
Kirish
Avtomatlashtirish tizimlari qo'lda ishlaydigan tizimlarga nisbatan afzalliklarga ega, chunki u samaradorlik, samaradorlik va ishonchlilikni oshiradi, energiyani tejash va operatsion xarajatlarni kamaytirish uchun resurslardan foydalanishni kamaytiradi va hokazo. Bu avtomatlashtirish tizimlari muhim rol o'ynaydi. "aqlli uy" atamasi kundalik hayotimizni yanada qulay qilish va ship ventilyatoridan tortib pechka va boshqa ilovalarda foydalanuvchilarga qulaylik yaratish. Barcha qiziqarli ilovalar orasida xonadon chiroqlari bizning muhitimizda muhim rol o'ynaydi va tungi sayohat paytida xavfsizlikni ta'minlashda muhim rol o'ynaydi. Ushbu stsenariyda xonadon chiroqlari tun bo'yi ish holatida bo'lganda, bu ko'p energiya sarflaydi va yorug'lik chiqaradigan diod (LED) chiroq, cho'g'lanma lampochka, gaz deşarj chiroqi va elektr jihozlarining ishlash muddatini qisqartiradi. yuqori quvvatli deşarj lampalari. Ayniqsa, shaharlar xonadon chiroqlarida, bu jiddiy quvvat sarflaydigan omil va shahar uchun eng muhim energiya xarajatlaridir. Shu munosabat bilan, ehtiyojlarga ko'ra chiroqlarni boshqarish uchun avtomatlashtirish tizimi talab qilinadi.

1. 
   Fotorezistor haqida nazariy ma’lumot.
   

Fotorezistor (shuningdek, fotosel yoki yorug'likk bog'liq rezistor , LDR yoki foto o'tkazuvchan hujayra sifatida ham tanilgan ) komponentning sezgir yuzasida yorug'lik (yorug'lik) qabul qilinishiga nisbatan qarshilikni kamaytiradigan passiv komponentdir. Fotorezistorning qarshiligi yorug'lik intensivligining oshishi bilan kamayadi; boshqacha qilib aytganda, u foto o'tkazuvchanlikni ko'rsatadi. Fotorezistor yorug'likka sezgir bo'lgan detektor davrlarida va qarshilik yarimo'tkazgich sifatida ishlaydigan yorug'lik bilan faollashtirilgan va qorong'i faollashtirilgan kommutatsiya davrlarida qo'llanilishi mumkin . Qorong'ida fotorezistor bir necha megaohmgacha qarshilikka ega bo'lishi mumkin(MOh), yorug'likda fotorezistor bir necha yuz ohmgacha qarshilikka ega bo'lishi mumkin. Agar fotorezistorga tushgan yorug'lik ma'lum bir chastotadan oshsa, yarimo'tkazgich tomonidan so'rilgan fotonlar bog'langan elektronlarga o'tkazuvchanlik bandiga o'tish uchun etarli energiya beradi . Olingan erkin elektronlar (va ularning teshik sheriklari) elektr tokini o'tkazadi va shu bilan qarshilikni pasaytiradi . Fotorezistorning qarshilik diapazoni va sezgirligi turli xil qurilmalarda sezilarli darajada farq qilishi mumkin. Bundan tashqari, noyob fotorezistorlar ma'lum to'lqin uzunligi diapazonlaridagi fotonlarga sezilarli darajada boshqacha ta'sir ko'rsatishi mumkin.
Fotoelektrik qurilma ichki yoki tashqi bo'lishi mumkin. Ichki yarimo'tkazgich o'zining zaryad tashuvchisiga ega va samarali yarimo'tkazgich emas, masalan, kremniy. Ichki qurilmalarda mavjud elektronlarning aksariyati valentlik zonasida bo'ladi va shuning uchun foton elektronni butun tarmoqli oralig'ida qo'zg'atish uchun etarli energiyaga ega bo'lishi kerak . Tashqi qurilmalarda qo'shimcha moddalar deb ham ataladigan aralashmalar mavjud, asosiy holat energiyasi o'tkazuvchanlik zonasiga yaqinroq bo'lgan qo'shilgan; elektronlar sakrash uchun uzoq masofaga ega bo'lmagani uchun qurilmani ishga tushirish uchun past energiyali fotonlar (ya'ni uzunroq to'lqin uzunliklari va past chastotalar) etarli. Agar kremniy namunasida uning ba'zi atomlari fosfor atomlari bilan almashtirilgan bo'lsa, o'tkazuvchanlik uchun qo'shimcha elektronlar mavjud bo'ladi. Bu tashqi yarimo'tkazgichning namunasidi
Fotorezistor fotodiod yoki fototransistorga qaraganda yorug'likka kamroq sezgir . Oxirgi ikkita komponent haqiqiy yarimo'tkazgich qurilmalari , fotorezistor esa PN-birikmasi bo'lmagan passiv komponentdir . Har qanday fotorezistorning fotorezistentligi atrof-muhit haroratiga qarab juda katta farq qilishi mumkin, bu ularni yorug'lik fotonlarini aniq o'lchash yoki sezgirlikni talab qiladigan ilovalar uchun yaroqsiz qiladi.
Fotorezistorlar, shuningdek , yorug'lik ta'siri va qarshilikning keyingi pasayishi o'rtasida ma'lum bir kechikish darajasini ko'rsatadi, odatda taxminan 10 millisekund. Yorug'likdan qorong'i muhitga o'tishda kechikish vaqti ko'proq, ko'pincha bir soniya davom etadi. Bu xususiyat ularni tez miltillovchi chiroqlarni sezish uchun yaroqsiz qiladi, lekin ba'zida audio signalni siqish javobini yumshatish uchun ishlatiladi
Fotorezistorlar ko'p turlarga ega. Arzon kadmiy sulfid (CdS) xujayralari ko'plab iste'molchi buyumlarida bo'lishi mumkin, masalan, kamera yorug'lik o'lchagichlari, soatli radiolar, signalizatsiya moslamalari (yorug'lik nuri uchun detektor sifatida), tungi chiroqlar , tashqi soatlar, quyoshli xonadon chiroqlari va quyosh yo'l tirgaklari va boshqalar. .
Fotorezistorlar yorug'lik yoqilgan vaqtni nazorat qilish uchun xonadon chiroqlariga joylashtirilishi mumkin. Fotorezistorga tushgan atrof-muhit yorug'ligi xonadon chiroqining o'chirilishiga olib keladi. Shunday qilib, yorug'lik faqat qorong'u soatlarda yoqilganligini ta'minlash orqali energiya tejaladi.
Fotorezistorlar yoki LDR'lar lazerga asoslangan xavfsizlik tizimlarida, shuningdek, odam/ob'ekt lazer nuridan o'tganda yorug'lik intensivligining o'zgarishini aniqlash uchun ishlatiladi.
Ular, shuningdek, ba'zi dinamik kompressorlarda kichik cho'g'lanma yoki neon chiroq yoki yorug'lik chiqaradigan diod bilan birgalikda daromadni kamaytirishni nazorat qilish uchun ishlatiladi. Ushbu ilovadan keng tarqalgan foydalanishni bortdagi tremolo effektini o'z ichiga olgan ko'plab gitara kuchaytirgichlarida topish mumkin, chunki tebranuvchi yorug'lik naqshlari kuchaytirgich pallasida ishlaydigan signal darajasini nazorat qiladi. Yevropada CdS va CdSe   fotorezistorlaridan foydalanish RoHS tomonidan  kadmiyga nisbatan taqiqlanganligi sababli qattiq cheklangan .
O'rta infraqizil spektr mintaqasi uchun qo'rg'oshin sulfid (PbS) va indiy antimonid (InSb) LDR (yorug'likka bog'liq rezistorlar) ishlatiladi. Ge : Cu fotoo'tkazgichlari eng yaxshi uzoq infraqizil detektorlar qatoriga kiradi va infraqizil astronomiya va infraqizil spektroskopiya uchun ishlatiladi .
Fotorezistorning sezgirligi yorug'lik to'lqin uzunligiga qarab o'zgaradi. Agar to'lqin uzunligi ma'lum bir diapazondan tashqarida bo'lsa, u qurilmaning qarshiligiga umuman ta'sir qilmaydi. Aytish mumkinki, LDR yorug'lik to'lqin uzunliklari oralig'ida sezgir emas. Turli materiallar sezgirlikka nisbatan to'lqin uzunligining turli xil noyob spektral javob egri chiziqlariga ega. Tashqi yorug'likka bog'liq bo'lgan rezistorlar odatda infraqizil (IR) tomon moyil bo'lgan uzunroq to'lqin uzunliklari uchun mo'ljallangan. IQ diapazonida ishlayotganda, issiqlik ta'siri tufayli qurilmaning qarshiligini o'zgartirib, o'lchovlarga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan issiqlik paydo bo'lishining oldini olish uchun ehtiyot bo'lish kerak.. Bu erda ko'rsatilgan rasm turli materiallardan tayyorlangan fotoo'tkazuvchan detektorlarning spektral javobini ifodalaydi, ish harorati K bilan ifodalangan va qavs ichida yozilgan.

Nurga bog'liq bo'lgan rezistorlar fotodiodlar va foto tranzistorlarga qaraganda past sezgirlikka ega. Fotodiodlar va fototranzistorlar haqiqiy yarimo'tkazgichli qurilmalar bo'lib, ular PN ulanishlari bo'ylab elektronlar va teshiklar oqimini boshqarish uchun yorug'likdan foydalanadilar, yorug'likka bog'liq rezistorlar esa passiv komponentlar bo'lib, ularda PN ulanishi yo'q. Agar yorug'lik intensivligi doimiy bo'lsa, qarshilik harorat o'zgarishi tufayli hali ham sezilarli darajada farq qilishi mumkin, shuning uchun ular harorat o'zgarishiga ham sezgir. Bu xususiyat LDRlarni yorug'lik intensivligini aniq o'lchash uchun yaroqsiz qiladi.
Fotorezistorlarning yana bir qiziqarli xususiyati shundaki, yorug'lik o'zgarishi va qarshilikning o'zgarishi o'rtasida vaqt kechikishi mavjud. Ushbu hodisa qarshilikni tiklash tezligi deb ataladi. To'liq qorong'ilikdan keyin yorug'lik qo'llanilganda qarshilikning to'liq tushishi uchun odatda taxminan 10 ms kerak bo'ladi, yorug'lik to'liq olib tashlanganidan keyin qarshilikning boshlang'ich qiymatiga qaytishi uchun 1 soniyagacha vaqt ketishi mumkin. Shu sababli, yorug'likning tez tebranishlarini qayd qilish yoki nazorat qilish uskunasini ishga tushirish uchun LDRdan foydalanish mumkin emas. Shu bilan birga, kechikish xususiyati boshqa ba'zi qurilmalarda, masalan, audio kompressorlarda qo'llaniladi, bu erda yorug'likka bog'liq rezistorning vazifasi javobni yumshatishdir.
Selenda fotoo'tkazuvchanlik kashf qilingandan beri yorug'likka bog'liq bo'lgan ko'plab boshqa materiallar topildi. 1930—1940-yillarda kremniy va germaniydan tayyorlangan fotooʻtkazgichlarni ishlab chiqish natijasida PbS, PbSe va PbTe oʻrganildi. Zamonaviy nurga bog'liq rezistorlar qo'rg'oshin sulfid, qo'rg'oshin selenid, indiy antimonid va ko'pincha kadmiy sulfid va kadmiy seleniddan tayyorlanadi. Mashhur kadmiy sulfid turlari ko'pincha CdS fotorezistorlari sifatida ko'rsatiladi. Kadmiy sulfid LDR ishlab chiqarish uchun yuqori darajada tozalangan kadmiy sulfid kukuni va inert bog'lovchi materiallar aralashtiriladi. Keyin bu aralash presslanadi va sinterlanadi. Elektrodlar vakuum bilan bir tomonning yuzasiga bug'lanadi, ular bir-biriga qo'shiladigan taroqlarni hosil qiladi va ulanish simlari ulanadi. Keyin disk shisha konvertga o'rnatiladi yoki sirt ifloslanishini oldini olish uchun shaffof plastik bilan qoplangan. Kadmiy sulfidning spektral javob egri chizig'i inson ko'ziga mos keladi. Eng yuqori sezuvchanlik to'lqin uzunligi taxminan 560-600 nm ni tashkil qiladi, bu spektrning ko'rinadigan qismida joylashgan. Shuni ta'kidlash kerakki, qo'rg'oshin yoki kadmiy o'z ichiga olgan qurilmalar RoHSga mos kelmaydi va RoHS qonunlariga rioya qiladigan mamlakatlarda foydalanish taqiqlanadi.

1.2 Avtomatlashtirish haqida tushuncha

Avtomatlashtirish tizimlari qo'lda ishlaydigan tizimlarga nisbatan afzalliklarga ega, chunki u samaradorlik, samaradorlik va ishonchlilikni oshiradi, energiyani tejash va operatsion xarajatlarni kamaytirish uchun resurslardan foydalanishni kamaytiradi va hokazo. Bu avtomatlashtirish tizimlari muhim rol o'ynaydi. "aqlli uy" atamasi kundalik hayotimizni yanada qulay qilish va ship ventilyatoridan tortib pechka va boshqa ilovalarda foydalanuvchilarga qulaylik yaratish. Barcha qiziqarli ilovalar orasida xonadon chiroqlari bizning muhitimizda muhim rol o'ynaydi va tungi sayohat paytida xavfsizlikni ta'minlashda muhim rol o'ynaydi. Ushbu stsenariyda xonadon chiroqlari tun bo'yi ish holatida bo'lganda, bu ko'p energiya sarflaydi va yorug'lik chiqaradigan diod (LED) chiroq, cho'g'lanma lampochka, gaz deşarj chiroqi va elektr jihozlarining ishlash muddatini qisqartiradi. yuqori quvvatli deşarj lampalari. Ayniqsa, shaharlar xonadon chiroqlarida, bu jiddiy quvvat sarflaydigan omil va shahar uchun eng muhim energiya xarajatlaridir. Shu munosabat bilan, ehtiyojlarga ko'ra chiroqlarni boshqarish uchun avtomatlashtirish tizimi talab qilinadi.
An'anaviy yorug'lik tizimi ikkita variant bilan cheklangan: faqat ON va OFF, ular samarali emas, chunki bunday operatsiyalar maksimal kuchlanishda ishlashni davom ettirish tufayli quvvat yo'qolishini anglatadi. Operatorning e'tiborsizligi yoki boshqa texnik nosozliklar tufayli xonadonlarda yorug'lik talab etilmagan taqdirda ham xonadon chiroqlari doimiy ravishda "ON" holatida turadi va bu elektr energiyasining isrof qilinishiga olib keladi. Demak, xonadon chiroqlaridan quvvatni isrof qilish sezilarli quvvat yo'qotishlaridan biridir, ammo avtomatlashtirishdan foydalanish energiya va pulni tejashning ko'plab yangi usullariga olib keladi. Shu munosabat bilan yorug'likka bog'liq qarshilik (LDR) infraqizil nurlanish (IR) to'siqlardan qochish sensori va Arduino bilan birga o'tmishda taklif qilingan, . Oldingi adabiyotlarda xonadon chiroqlari tizimlari LDR va ularning aksariyati taymerlar va analog sxemalar bilan boshqariladigan passiv infraqizil qabul qiluvchiga asoslangan tizimlardir. Quyoshni kuzatish datchiklari quyosh nuri yorqinligini aniqlash orqali xonadon chiroqlarini o'chirish uchun ham ishlatiladi. Bundan tashqari, quyosh energiyasidan foydalanish bilan xonadon chiroqlarini boshqarish va xonadon chiroqlarini boshqarish uchun ZigBee asosidagi tizim ham amalga oshirildi. Elektrni yoqish/o'chirishdan farqli o'laroq, yorug'likning DIM (maksimal yorqinligining yarmi) ga boshqa yondashuv kiritilgan transport kam bo'lgan soatlarda, bu quvvat sarfini kamaytirish uchun foydali bo'lishi mumkin, lekin doimiy foydalanish sharoitida elektr lampalar bilan.
An'anaviy uy avtomatizatsiyasidan tashqari, "narsalar interneti" (IoT) atamasi elektr jihozlarini internetga ulashda ham muhim ahamiyatga ega Bu istalgan joydan va istalgan vaqtda narsalarni masofadan boshqarish imkonini berdi. IoT joriy etilgandan so'ng, simsiz tizimlar bulutli tarmoqlar va Wi-Fi va hokazolardan foydalangan holda avtomatlashtirish tizimlariga katta yordam berdi. Xuddi shunday, ko'plab simsiz tizimlar Bluetooth va smartfon ulanishlari yordamida amalga oshiriladi bu faqat ma'lum bir shaxs tomonidan ishlatilishi mumkin, chunki mobil telefon har doim uyda bo'lmaydi. Bundan tashqari, Bluetooth-ning so'nggi versiyasi kam quvvatli uy avtomatizatsiya qurilmalari uchun yaxshi kelishuv ostida ko'rinadi. Shu bilan birga, yangi avtomatlashtirish tizimi joriy etildi, unda smartfonlar o'rniga ikkala Bluetooth past energiya (BLE) qurilmalari ham cheklangan miqdordagi texnik xususiyatlarga ega, lekin yaxshi va xavfsiz uzatish tezligiga ega. Aniqrog'i, simsiz ulanishning juda past diapazoni tufayli ushbu tizimlarning tanlovini haqiqiy yo'llar va haqiqiy xonadon chiroqlari bilan real holatda amalga oshirish qiyin. Bizning ma'lumotlarimizga ko'ra, DIM yorug'lik kontseptsiyasini qo'llab-quvvatlaydigan, quvvatni yoqish/o'chirishni ob'ektlarni aniqlash bilan bog'laydigan, yo'ldan o'tayotgan ob'ektlarni kuzatish va kirishni nazorat qiluvchi quyosh nuriga asoslangan tizimni loyihalashga ehtiyoj hali ham mavjud. eshik.
Ushbu loyixada biz obyektlarni tungi vaqtda aniqlashga asoslangan avtomatlashtirish tizimini qurish loyihasini taklif qilamiz va eksperimental ravishda namoyish qilamiz. Taklif etilayotgan avtomatlashtirish tizimida xonadon chiroqlari kunduzi avtomatik ravishda o'chadi, aks holda yorug'lik kechasi KIRISH bo'lib qoladi va ob'ekt aniqlanganda yonadi (maksimal yorqinlik). Bu ish Arduino Uno mikrokontrolleri, IR to'siqlardan qochish sensori, LDR va rezistorlarning to'g'ri o'rnatilishi bilan amalga oshiriladi. Ta'kidlanishicha, tavsiya etilgan dizayndagi DIM holati butun tun davomida elektr jihozlarining uzluksiz ishlashini ham anglatadi. Ushbu muammoni bartaraf etish uchun avval ishlab chiqilgan tizim faqat ob'ektlarni aniqlashga asoslangan tizimni qurish uchun kengaytirilgan. Ushbu munosabatda, xonadon chiroqlari ob'ektlarni aniqlash asosida avtomatik ravishda yonadi, aks holda xonadon chiroqlari O'CHIQ qoladi. Shu bilan birga, ushbu ob'ektga bog'liq dizaynda dvigatel va IR to'siqlardan qochish sensori bilan ishlaydigan avtomatik eshik tizimi ham joriy etilgan. IQ to'siqlardan qochish sensori eshik oldidagi narsalarni aniqlasa, vosita avtomatik ravishda eshikni ochadi va hech qanday ob'ekt aniqlanmasa, uni yopadi. Bundan tashqari, Arduino IDE seriyali monitorida ko'rsatiladigan yo'ldan o'tadigan ob'ektlar sonini hisoblash uchun hisoblagich o'rnatilgan. IQ to'siqlardan qochish sensori eshik oldidagi narsalarni aniqlasa, vosita avtomatik ravishda eshikni ochadi va hech qanday ob'ekt aniqlanmasa, uni yopadi. Bundan tashqari, Arduino IDE seriyali monitorida ko'rsatiladigan yo'ldan o'tadigan ob'ektlar sonini hisoblash uchun hisoblagich o'rnatilgan. IQ to'siqlardan qochish sensori eshik oldidagi narsalarni aniqlasa, vosita avtomatik ravishda eshikni ochadi va hech qanday ob'ekt aniqlanmasa, uni yopadi. Bundan tashqari, Arduino IDE seriyali monitorida ko'rsatiladigan yo'ldan o'tadigan ob'ektlar sonini hisoblash uchun hisoblagich o'rnatilgan.12 , 13 ]. Shunday qilib, tavsiya etilgan tizimlar (ham tunda, ham ob'ektlarni aniqlash; ob'ektga bog'liq) laboratoriya miqyosidagi prototip yordamida loyihalashtirilgan va namoyish etilgan bo'lib, tavsiya etilgan dizaynlarni yaqin kelajakda keng miqyosda osongina amalga oshirish mumkinligini ko'rsatadi.
Ushbu maqolaning qolgan qismi quyidagicha tuzilgan. 2 - bo'limda quyosh nuriga asoslangan avtomatlashtirish tizimining kontseptsiyasi tavsiya etilgan avtomatlashtirish tizimida qo'llaniladigan elektron komponentlarning batafsil tavsifi bilan taqdim etilgan, ob'ektlarni tungi vaqtda aniqlashga asoslangan va faqat ob'ektlarni aniqlashga asoslangan avtomatlashtirish tizimi. Bundan tashqari, laboratoriya miqyosidagi prototip uchun eksperimental natijalar taqdim etiladi