Russian Arabic English French German Hungarian Japanese Romanian Turkish Ukrainian

Включатель из датчика движения

 

       В приборах охраны нередко можно встретить бесконтактные датчики, реагирующие на тепловое излучение. Внешне они выглядят как коробочки с выпуклым матовым стеклом, обращенным к зоне охраны. «Матовое стекло» неоднородно, а разграничено на секторы с разным углом наклона и плотности относительно поверхности. Это линзы Френеля.
    Известный французский изобретатель знаменит тем, что в начале XX в. предложил и воплотил в реальность проект оборудования маяков специальными выпуклыми стеклами неоднородного состава.  Свет, пропущенный через такие линзы, проникает сквозь туман на многие морские мили.
    В зависимости от типа применяемой линзы можно получать территорию перекрытия (охраны) датчика вертикальную - типа «занавес», широкую по глубине, сфокусированную или размытую. Когда в зоне защиты появляется излучатель тепла - человек или животное, изменение теплового излучения в инфракрасном спектре улавливается датчиком, усиливается и управляет оконечным силовым каскадом.
    Оконечное устройство - реле - может управлять сиреной либо любой другой нагрузкой. Таким образом, удалось создать автоматический выключатель освещения, который в активное состояние приводит появление человека в комнате.
    Пироэлектрический детектор - основа прибора реагирует на изменение ИК-фона, поэтому недвижимый объект (даже излучающий тепло) не вызывает изменения состояния датчика. В связи с этим в схему введен узел задержки выключения, для того чтобы эффективно использовать прибор как автоматический включатель света в комнате.
    Чувствительность прибора регулируется изменением угла наклона и приближения к линзе самого датчика и электронным способом - регулировкой усиления первого каскада схемы. В схемах охраны такие датчики получили название инфракрасных датчиков движения, или «датчиков движения». Инфракрасный датчик - это пироэлектрический детектор, состоящий из чувствительных керамических поверхностей, закрытых кварцевым окном, пропускающим только ИК-лучи. В корпусе типа ТО-5 реализован полевой транзистор, усиливающий сигнал с чувствительной поверхности. На рис. 1 показана электрическая схема устройства.

Рис. 1 Электрическая схема промышленного датчика движения

    Она состоит из инфракрасного датчика PRI1, двухкаскадного усилителя и схемы задержки выключения. Кроме того, на одном элементе D1.3 собрано фотореле, реагирующее на общую освещенность площади перекрытия. Регулируемая задержка выключения необходима автомату для плавного выключения света после возможного резкого выхода человека из помещения. Фотореле также необходимо для того, чтобы свет включался только во время явно недостаточной освещенности комнаты, например вечером, а не каждый раз, когда входит человек. Оба второстепенных устройства можно без последствий из схемы исключить или дополнить. Если оставить только датчик движения, элементы DA1.1, DA1.4, R18, R19, R20, фоторезистор PR1, R6, R7, R8, Rl, R3, R9, R12, R21, С8 из схемы нужно исключить; между выводами 1 и 3 DA1.3 включить компенсационную цепь обратной связи, аналогичную C5R14 в первом каскаде. Ограничительный резистор R22 в таком варианте подключать к точке соединения катодов VD1, VD2.
    Датчик (в авторском варианте) без сбоев работает на кухне в режиме 24 ч уже более года, обеспечивая управление освещением. Самая дорогостоящая деталь схемы - сам датчик - пироэлектрический детектор, который пришлось взять из схем охраны, его марка RE46. Однако стоимость его стала невелика из-за массового производства несколько лет назад датчиков движения, а эффективность предлагаемой схемы превосходит на практике распространенные среди радиолюбителей устройства типа емкостных, индуктивных датчиков и инфракрасных барьеров.
    Схема работает следующим образом.
    Быстрое изменение теплового поля в зоне активности датчика приводит к небольшим, до 50 мВ скачкам напряжения на выходе детектора. Этот сигнал усиливается первым каскадом на полосовом усилителе DA1.2. Сигнал подается на неинвертирующий вход элемента ОУ DA1.2 с той же полярностью. В составе микросхемы DA1 КР1401УД2А четыре независимых однотипных операционных усилителя, объединенных по питанию, и реализованные на полевых транзисторах технологии КМОП. Следующий усилительный каскад
собран на втором ОУ. Конденсатор С1 ослабляет помехи, вызываемые искусственным освещением, когда свет уже зажжен. Если увеличить его емкость, усилится помехоподавление, но снизится чувствительность - медленные во времени перемещения останутся без реакции прибора, что недопустимо.
 
Чувствительность датчика можно незначительно изменить резистором R5, R4 и конденсатором С2. Делитель напряжения R10R15R17 задает смещение ОУ около 8 В. На компараторе DA1.1 собрано по базовой схеме фотореле, порог срабатывания которого регулируется подстроечным резистором R7. Фоторезистор чувствительной поверхностью должен быть закреплен на раме и обращен к окну.   При затемненности фоторезистора R2 (СФЗ-1) на выходе ОУ DA1.1 присутствует положительный потенциал, корректирующий режим усиления второго каскада.
    Конденсатор С4 не пропускает постоянную составляющую двух каскадов усиления, а конденсатор СЗ стабилизирует напряжение смещения DA1.2. Коэффициент усиления первых двух ОУ регулируется резистором R16. На элементе DA1.4 реализовано реле времени, запускаемое выпрямленным диодами VD1, VD2 положительным сигналом, приходящим с выхода DA1.3. Время задержки выключения зависит от номиналов элементов C8R18R19 и может достигать десятков минут. Чем больше время задержки, тем меньше точность временного интервала. Цепь R18R19 при нахождении оптимальной задержки разумно заменить на один постоянный резистор.
    С выхода DA1.4 импульс включения поступает на транзисторный ключ, который коммутирует реле К1. Реле своими контактами на замыкание включает лампу освещения кухни. Слаботочное электромагнитное реле К1 - любое маломощное, на напряжение срабатывания 10-12 В и коммутируемый ток до 2 А, например автомобильное реле на 12 В. Схема источника питания показана на рис. 2.

Рис. 2. Электрическая схема источника питания
    Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,125. Оксидные конденсаторы К50-29. Остальные конденсаторы типа KM, H70. Переменные Резисторы - СП5-1ВБ. Частая регулировка устройства не нужна, поэтому они «прячутся» на монтажной плате. Транзистор VT1 можно заменить на КТ815 с индексами А-Г, КТ817 с индексами А-Б, КТ940А-КТ940Б. Реле К1 можно заменить на РЭС 10, РЭС 15, РЭС 48А, а также на реле зарубежного производства, например фирмы Pasi 12V, ЗА, типа BV2091-112DM.
    Понижающий трансформатор Т1 в блоке питания может быть любым с выходным переменным напряжением на вторичной обмотке 13-16 В. При использовании указанного на схеме трансформатора необходимо соединить перемычками обмотки 4-5, 11-12, 13-14. Выпрямительный диодный мост КЦ405, КЦ402 с любым буквенным индексом. Устройство не критично к напряжению питания и стабильно работает в интервале 10-16 В.  В качестве источника питания можно использовать также бестрансформаторный источник. Полезный ток этого устройства составляет 100 мА.


    Рис.3. Электрическая схема бестрансформаторного источника питания для датчика движения

    На рис. 4 представлена электрическая схема датчика движения с использованием пироэлектрического датчика - детектора RE46 (и аналогичных), а также показана цоколевка выводов пироэлектрического детектора RE46.
    Эта схема с использованием операционного усилителя позволяет применять датчик как составную часть более сложных конструкций, например охранных систем.
Рис. 4. Электрическая схема усилителя сигналов к датчику движения и цоколевка выводов пироэлектрического датчика RE46
    Элементы схемы крепятся на монтажной плате и закрываются пластмассовым корпусом. При монтаже необходимо быть осторожным.
    Паять датчик BL1 нужно аккуратно, желательно с антистатическим заземленным браслетом, не перегревая выводов датчика - пайка каждого вывода не более 1 с. Перегрев может вывести прибор из строя или ухудшить чувствительные характеристики. Линза Френеля СЕ 12 заимствована из охранной системы, так как дает наибольший эффект, изготовить ее самостоятельно не удалось.
    Датчик ВЫ чувствительной стороной обращен к контролируемой зоне на расстоянии 1,7-2,5 см от поверхности линзы Френеля. Это расстояние фокусировки (оптимальной чувствительности) находится опытным путем. Линза Френеля аккуратно приклеивается к корпусу. Клей не должен попадать на защитное кварцевое окно Датчика. Линза типа СЕ12 создает 24 сектора (зоны контроля) и обеспечивает стабильную реакцию на излучатель тепла в зоне 1,5-5 м от датчика. Края линзы перед установкой в пластмассовый корпус Необходимо проложить прорезиненной прокладкой. При отсутствии промышленной линзы можно использовать обычное плоское матовое оргстекло
    Размерами 40x60 мм. Тогда чувствительность заметно ухудшится, но обеспечит контроль территории на глубину 0,5-1,5 м от поверхности датчика.
    Проверять работоспособность устройства можно и без линз и стекол, проводя перед чувствительной поверхностью датчика BL1 рукой.
    Датчики движения редко дают сбои, связанные с ложными срабатываниями. Однако исключить их совсем нельзя. Чаще всего причиной ложных срабатываний датчиков движения являются насекомые, в частности пауки, плетущие паутину под потолком помещения, в углах - местах расположения пироэлектрических детекторов. Выхода из положения два: скомбинировать датчик движения с другим, например емкостным, датчиком или использовать для монтажа корпусов датчиков движения стойки из каштанового дерева (пауки избегают его), периодически распылять инсектициды вокруг корпусов пироэлектрических детекторов.
    Кроме того, не желательно размещать датчики движения вблизи нагревательных приборов (камин, вентилятор, кондиционер и другие сами по себе являются источником излучения тепловых сигналов ИК-спектра). В комнате необходимы шторы, прикрывающие рабочую поверхность датчика от попадания прямых солнечных лучей от окна по причине, рассмотренной выше. Совершенно недопустимо фотографировать в анфас датчик BL1 - от фотовспышки он выходит из строя.
   Устройство не требует настройки. Перед первым включением установите движки подстроечных резисторов в среднее положение.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика