電子信箱

項(xiàng)目介紹 

在本項(xiàng)目中，我將向您展示一個(gè)簡(jiǎn)單的電子信箱，它是一種可用于指示何時(shí)收到郵件（物理郵件，如信件）的電路。在這個(gè)電子信箱項(xiàng)目中，LED 被用作指示燈。

通常，LED 會(huì)保持亮起狀態(tài)。 但是，當(dāng)有人將信件投入信箱時(shí)，LED 指示燈就會(huì)停止發(fā)光，即熄滅。這表明信箱里有一封信。

電路原理

電路原理非常簡(jiǎn)單。為了識(shí)別信箱中是否有信件，我連接了一個(gè) LDR 和光源。LDR 是 Light Dependent Resistor（光敏電阻器）的簡(jiǎn)稱，是一種特殊的電阻器，其電阻值根據(jù)落在其上的光照強(qiáng)度而變化。

在弱光或黑暗條件下，LDR 的電阻約為 200 萬(wàn)歐姆，而在強(qiáng)光下，其電阻會(huì)下降到幾十歐姆。在這一電路中，光源（使用 LED 作為光源）與 LDR 配合使用，使 LED 發(fā)出的光直接落在 LDR 上，而當(dāng)在信箱內(nèi)放置任何信件時(shí)，它將阻礙光線落在 LDR 上。

這種變化可借助由 741 運(yùn)算放大器和 CD4001（四 NOR 門集成電路）組成的輔助電路進(jìn)行檢測(cè)，并使用 LED 指示字母的存在。

電子信箱電路圖

電子信箱項(xiàng)目的電路圖如下圖所示。

如果與 Quad NOR Gate IC CD4001 的連接不清楚，下圖可能有用。

所需元件

LM741 - 1

CD4001 - 1

電阻器

10KΩ - 5

1KΩ - 2

電容器

0.1μF - 2

C1、C2（.1uF） - 2

發(fā)光二極管 - 2

LDR

5V 電源

迷你面包板

連接導(dǎo)線

元件說明

LDR - 這種器件的靈敏度取決于傾斜光線的強(qiáng)度。隨著光線強(qiáng)度的增加，LDR 的電阻會(huì)減小，反之亦然。在無(wú)光或黑暗環(huán)境下，LDR 的電阻會(huì)顯示在百萬(wàn)歐姆的范圍內(nèi)，而在有光的環(huán)境下，它的電阻會(huì)下降到幾百歐姆。

發(fā)光二極管（LED）--它由半導(dǎo)體組成，輸出各種顏色的光。發(fā)光二極管在正向偏置狀態(tài)的 p-n 結(jié)中產(chǎn)生窄光譜光。當(dāng)它處于開啟模式時(shí)，電子與空穴結(jié)合，以光能的形式釋放出來。

LM741 - 基本上是一種通用運(yùn)算放大器，主要用于提高電路性能，使其超過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在許多應(yīng)用中，它們是 709C、LM210、MC1439 和 748 等集成電路的直接插件替代品。在許多應(yīng)用中，它幾乎是萬(wàn)無(wú)一失的。其一是輸入和輸出的過載保護(hù)。另一個(gè)是在超出共模范圍時(shí)不會(huì)出現(xiàn)閂鎖（latch-up），并且與振蕩無(wú)關(guān)。

電阻器 - 電阻器安裝在任何電路中，用于限制電流的流動(dòng)。電阻器有以下兩種。

固定電阻器 - 其阻值是固定的。

可變電阻器 - 其阻值可以變化。假設(shè)我們有一個(gè) 5K 電阻器，那么它的阻值就會(huì)在 0-5K 歐姆之間變化。

電子信箱電路說明

當(dāng)有人將信投入信箱時(shí)，該電路將發(fā)出視覺警報(bào)。運(yùn)算放大器 LM741、Quad NOR Gate IC CD4001 和 LDR 是電路的基本組成部分。

該電路的操作非常簡(jiǎn)單。您需要將 LDR 和 LED 安裝在盒子的不同角落，這樣 LED 發(fā)出的光就會(huì)有規(guī)律地落在 LDR 上。這樣，OP-Amp LM741 的輸出將為高電平。 

這個(gè)高電平信號(hào)被送到 CD4001 的引腳 1，它基本上是一個(gè) NOR 門，當(dāng)所有輸入都處于低電平狀態(tài)時(shí)，它的輸出為 1（您可以在真值表中找到）。因此，LED 會(huì)持續(xù)發(fā)光，表明投信箱中沒有信件。

一旦有人將信投入信箱，落在 LDR 上的光就會(huì)被阻斷，其電阻達(dá)到高電平。因此，運(yùn)算放大器的輸出變?yōu)榈碗娖?。這個(gè)低電平信號(hào)被送到 CD4001 的引腳 1。因此，輸出引腳 3 將得到邏輯 0。

這是因?yàn)榈诙€(gè)柵極的輸入端來自引腳 3，而第二個(gè)柵極的兩個(gè)輸入端都接收到邏輯 0，因此引腳 4 的輸出將為高電平。

繼續(xù)以同樣的方式運(yùn)行，最后，引腳 11 的輸出將變?yōu)楦唠娖?，LED 指示燈停止發(fā)光，表明字母盒中有一個(gè)字母。

LED 一直處于熄滅狀態(tài)，直到所有信件都被取出，一旦所有信件都被取出，LED 就會(huì)再次開始發(fā)光。