555 타이머를 이용한 레이저 경보기 실험

555 타이머를 이용한 레이저 경보기를 만들어 보았다. 

555 타이머는 본래 리트리거가 되지 않지만, 약간의 편법을 사용해서 리트리거가 되는 형태로 동작하도록 구성했다. 

레이저 모듈은 레이저 볼펜에서 추출하였는데, 4.5V 에서 동작하도록 되어 있어서 5V 에 바로 연결했다. 

레이저를 수신하는 수광부는 CDS 로 되어 있는데, 밝은 곳에서는 레이저가 차단되어도 외부 빛 때문에 오작동을 할 수 있으므로 작은 원통 등을 이용해서 CDS 를 감싸주는 것이 좋다. 

아래는 이 장치의 회로도이다. PPT 를 이용하여 그려 보았다. 

5V 를 이용해서 레이저 모듈과 경보회로에 전원을 공급해 준다. 

일반적인 555 타이머 발진회로에서 Discharge 단자의 연결을 제거하고, 이 기능을 C1815 를 통해서 이루어지도록 변경한 것이다. 

초기에 전원을 가하면 100㎌ 커패시터가 충전되어있지 않으므로 100kΩ 저항을 통해서 커패시터가 충전된다. 이 때, 2번 단자에 가해지는 전압이 전원 전압의 2/3 미만이면 3번 단자에서 출력이 나와서 버저가 울린다. 

커패시터의 (+) 단자는 100Ω 저항을 통해서 C1815 의 컬렉터에 연결되어 있다. 

CDS 에 레이저 빔이 비춰지면 CDS 의 저항은 낮아지게 되어, 직렬로 연결된 2.4kΩ 저항에 비해서 훨씬 낮은 값이 된다. 그렇게 되면 전류는 CDS 를 통해서 (-) 로 빠져나가게 되므로 C1815 로는 전류가 흐르지 않는다. 

레이저 빔이 가려지면 CDS 의 저항은 커지게 되고, CDS 에 걸린 전압도 높아진다. 따라서 C1815의 베이스 단자로 전류가 유입되므로 컬렉터와 이미터 사이가 통전상태가 되어 100㎌ 커패시터에 충전된 전하가 방전된다. 

이 전하가 방전되어 커패시터의 단자전압이 전원 전압의 1/3 미만이 되면 555 타이머가 활성화되어 경보가 울린다. 

레이저가 복구되기 전 까지는 100㎌ 커패시터가 항상 방전되는 상태가 되므로 레이저가 복구된 후, 전원 전압의 2/3 까지 충전될 시간동안 경보가 울리는 방식으로 동작한다. 

경보시간은 100㎌ 커패시터와 100kΩ 저항값을 변경하여 조절할 수 있다. 

100Ω 저항은 100㎌ 커패시터가 방전될 때, C1815에 과전류가 흐르지 않도록 해 준다. 

리셋 스위치는 100㎌ 커패시터를 곧바로 충전하는 역할을 한다. 100㎌ 커패시터가 충전되어 단자전압이 전원전압의 2/3 보다 높으면 알람이 멈춘다. 

스위치가 눌려진 상태에서는 레이저가 차단되어도 경보가 울리지 않는다. 특정인이 통과할 때 소리가 나지 않도록 하는 등의 목적으로도 활용이 가능하다. 

시정수 값은 전원 전압의 0.63 배 까지 충전되는 시간인데, 555 타이머를 이용하였으므로 전원 전압의 0.66 배 까지 충전되는 시간동안 경보가 울리게 되어 시정수의 1.2배 시간동안 경보가 울리는 듯 하다. 

http://youtu.be/ONdbKc0p6ks

위 영상은 여기에 소개된 회로를 브레드보드에 조립하는 과정이다. 

비교적 간단한 방식으로 실용적인 레이저 경보기 회로를 만드는 방법이라고 할 수 있다.