Людське тіло є джерелом інфрачервоного випромінювання. Ця властивість використовується для створення пасивних датчиків руху в системах автоматичного включення освітлення і охорони приміщень. Такі датчики реагують на найменші зміни теплового випромінювання, викликані переміщенням предметів в приміщенні, що охороняється. Пристрої називаються піроелектричними датчиками і складаються з інфрачервоного приймача теплового випромінювання та попереднього підсилювача на польовому транзисторі. Для зниження рівня перешкод перед фотоприймачем зазвичай встановлюється світлофільтр, що пропускає випромінювання тільки в діапазоні довжин хвиль 5-14 мкм, найбільш характерному для випромінювання людського тіла.
Щоб забезпечити захист від помилкових спрацьовувань, в більш складних датчиках інфрачервоний приймач виконується у вигляді двох однакових приймачів, включених назустріч один одному. При такому включенні напруги, що генеруються в фотоприймачах від зовнішнього засвічення і зміни температури корпусу датчика, віднімаються і практично повністю компенсуються. Таким чином, пристрої реагують тільки на зміни інфрачервоного випромінювання і є датчиками рухомих об'єктів. Не варто думати, що такий датчик реагує на переміщення тільки нагрітих об'єктів. Так як в приміщенні завжди присутній нерівномірний теплової фон, то переміщення навіть не нагрітого об'єкта призводить до зміни теплового фону і спрацьовування датчика руху. Прикладом такого датчика є піроелектричний датчик IRA-E710 виробництва компанії Murata. Його схематичне пристрій показано на рис. 1.
Мал. 1. Пристрій піроелектричного датчика IRAE710
Як виконавчий елемент використаний симистор. До складу пристрою входить також датчик зовнішньої освітленості, його можна налаштувати таким чином, що додаткове освітлення включається тільки при недоліку природного. Час, на яке вмикається освітлення, можна регулювати в широких межах.
Технічні характеристики пристрою:
- Напруга живлення 220 В ± 10%;
- Максимальна потужність лампи 500 Вт;
- Час включеного стану від 5 с до 5 хв;
- Дальність спрацьовування: 3 ... 5м;
- Розмір друкованої плати: 82х40 мм;
- Габарити корпусу: 85х50х35 мм.
Час включеного стану вимірюється від останнього зареєстрованого руху в зоні виявлення датчика.
Принципова електрична схема пристрою показана на рис. 2, а перелік елементів показаний на принциповій схемі.
Мал. 2. Схема електрична принципова
Схема працює в такий спосіб. Інфрачервоне випромінювання приймається піроелектричні приймачем PIR1. Так як такий приймач реагує тільки на зміну рівня інфрачервоного випромінювання між майданчиками приймача, то перед ним встановлюється модуляційна решітка, що складається з вузьких горизонтальних прозорих і непрозорих смужок. Тепловий об'єкт, переміщаючись поперек них, виявляється по черзі закритий / відкритий для фотоприймача. Це викликає появу на виході фотоприймача змінної напруги, яке є ознакою, що рухається. Підбираючи ширину модулирующих смужок, можна домогтися максимальної чутливості приладу для об'єктів заданого розміру, а змінюючи розмір вікна модуляционной решітки, можна оптимально сформувати зону обслуговування приладу.
Харчування на вбудований підсилювач піроелектричного приймача подається через згладжує фільтр R1, C1. Вихідний сигнал знімається з виведення 2. Резистор R19 є зовнішнім навантаженням вбудованого польового транзистора. Далі сигнал надходить на підсилювач з коефіцієнтом посилення приблизно 150, зібраний на DA1 (висновки 1, 2, 3). При відсутності руху в зоні дії датчика напруга на виході ОУ буде незмінним. При появі рухомих об'єктів на виході ОУ з'являється змінна складова, яка через конденсатор С2 надходить на другий каскад посилення на DA1 (висновки 12, 13, 14). Цей каскад має посилення близько 100. Далі сигнал подається на компаратор, зібраний на DA1 (висновки 8, 9, 10) і має поріг спрацьовування, задається резистивним дільником R8, R11, R20. У початковому стані напруга на виході компаратора близько до 0, і конденсатор С7 розряджений. Якщо змінна складова сигналу від датчика руху перевищує поріг спрацьовування компаратора, то на його виході з'являється сигнал високого рівня, який швидко заряджає времязадающій конденсатор С7. Діод VD5 не дає розрядитися конденсатору С7 через низький вихідний опір компаратора. Розряд конденсатора відбувається через послідовно з'єднані резистори R14, R22. За допомогою змінного резистора R22 час розряду можна змінювати від 5 с до 5 хв. Конденсатор С7 підключений до неінвертуючий вхід другого компаратора, зібраного на DA1 (висновки 5, 6, 7). Поріг спрацьовування цього компаратора задається резистивним дільником R9, R13. Сигнал з виходу цього компаратора надходить на підсилювач на транзисторі VT1 і далі на керуючий висновок напівпровідникового симистора, який подає напругу на навантаження. Час включеного стану навантаження визначається сумою тривалості дії сигналу з датчика руху і постійної часу розряду ланцюга С7, R14, R22.
Крім інфрачервоного датчика руху, в пристрої встановлений фотоприймач видимого світла - фотодіод типу ФД263. На фотодіод, включений у зворотному напрямку, через резистори R15, R23 подається напруга живлення. Напруга з утворився подільника надходить через резистор R23 на базу транзистора VT2. Поки зовнішня освітленість мала, напруга на базі транзистора високе, і він не робить ніякого впливу на роботу схеми. При досягненні порогового рівня освітленості напруга на базі транзистора падає, знижується напруга на його емітер, і через діод VD9 він блокує проходження сигналу з датчика руху. Зовнішня освітленість, при якій відбувається блокування включення лампи по датчику руху, регулюється змінним резистором R23.
Якщо відбулося включення лампи по датчику руху, то робота схеми контролю зовнішнього освітлення блокується за допомогою діода VD8. При виключенні лампи конденсатор С10 забезпечує затримку включення схеми контролю зовнішнього освітлення на 2-3 с, що допомагає запобігти помилкові перемикання під час перехідних процесів при виключенні навантаження.
Пристрій живиться від бестрансформаторного блоку живлення, що складається з випрямляча на R21, R18, C9, VD4, VD6, C8 і двоступеневого стабілізатора на VD3, R2, C3, VD1.
Пристрій зібрано на друкованій платі розміром 82х40 мм, яка встановлюється в пластиковий корпус з поворотним кронштейном, який дозволяє зорієнтувати необхідним чином положення приймального вікна приладу після його установки.
Зовнішній вигляд пристрою показано на рис. 3. Піроелектричний датчик показаний на рис. 4.
Мал. 3. Зовнішній вигляд пристрою
Мал. 4. Зовнішній вигляд піроелектричного датчика
Прямокутне вікно ІК-приймача розташовується вертикально. В процесі експлуатації необхідно буде встановити бажаний час роботи освітлення (резистором R22) (див. Рис. 5) і поріг зовнішньої освітленості (рис. 6), при якому світло не включається (резистором R23). Потрібно мати на увазі, що час роботи освітлення відраховується від моменту останнього виявленого руху в зоні роботи датчика. Також потрібно враховувати, що пристрій повністю виходить на режим тільки через 0,5-1 хв після подачі на нього живлення. Тому все установки можна робити тільки після закінчення цього часу.
Мал. 5. Регулювання бажаного часу освітлення
Мал. 6. Регулювання порога зовнішньої освітленості
Поріг спрацьовування датчика руху визначається номіналом резистора R11. Тому при підвищеному рівні помилкових спрацьовувань пристрою значення номіналу цього резистора рекомендується збільшити, а при необхідності підвищення чутливості пристрою його можна дещо зменшити.
Варіант установки приладу над коридорній дверима поруч з освітлювальної лампою показаний на рис. 7.
Мал. 7. Типовий варіант установки приладу (Двері квартири закрита, лампа не горить)
Мал. 8. Двері квартири відкривається, спрацьовує датчик руху і лампа загоряється
Прилад реагує на перетин рухається ліній модуляционной решітки, тому він повинен встановлюватися таким чином, щоб об'єкт, що рухається перетинав її. Тому прилад краще ставити зверху на стіні або стелі, так, щоб він ґратчастим віконцем «дивився» на зону виявлення, а рухомі об'єкти переміщалися переважно поперек решітки. Якщо необхідно, щоб прилад спрацьовував при перетині людиною певної межі, то його можна встановити вертикально, щоб приймальне вікно дивилося поперек цієї межі.
Як «рухомого об'єкту» автор застосував відкривається вхідні двері в квартиру.
Аналогічно спрацьовує датчик і на рух людини в коридорі квартири. Ходити по коридору стає комфортніше.
Щоб заощадити час і позбавити вас від рутинної роботи з пошуку необхідних компонентів і виготовлення друкованих плат, МАЙСТЕР КИТ пропонує набір NM6013. Набір складається з заводської друкованої плати, всіх необхідних компонентів і інструкції по збірці і експлуатації.
Більш детально ознайомитися з асортиментом нашої продукції можна за допомогою CD-каталогу «МАЙСТЕР КИТ-2007» і на сайті http://www.masterkit.ru, де представлено багато корисної інформації по електронним наборам і модулів МАЙСТЕР КИТ, наведені адреси магазинів, де їх можна купити.
Набори МАЙСТЕР КИТ можна придбати в магазинах радіодеталей Вашого міста.
Додаткова інформація за тел .: (495) 234-7766;
e-mail: [email protected] ;
поштова адреса: Росія, 109044 Москва, МАЙСТЕР КИТ, А / Я 19.
Бажаємо Вам приємних покупок!
Создание сайтов Донецк
