01.04.21

[Домашняя]

Во многих устройствах бытовой автоматики, в охранных системах, нужны датчики, реагирующие на приближение руки человека, проход человека через «невидимый порог» и т.д. Датчики, реагирующие на появление человека или препятствия, предмета, могут быть акустическими, радиолокационными, емкостными и другими. Но, с точки зрения простоты и стабильности, на мой взгляд, лучшими будут датчики, основанные на посылке и приеме инфракрасного луча. Они могут быть работающими на пересечение луча, или на отражение. На рисунке 1 показана схема простого генератора инфракрасных модулированных лучей.

РИС. 1

Генератор представляет собой инфракрасный светодиод HL1, через который посредством ключа на транзисторе VT1 пропускают импульсы тока, следующие с частотой 36 кГц. Импульсы вырабатывает мультивибратор на микросхеме D1. На первых её двух элементах (D1.1-D1.2) собран собственно мультивибратор, а на двух последних (D1.3-D1.4) - буферный усилитель мощности, согласующий выход мультивиб­ратора с базой транзистора VT1. Мощность излучения (дальность действия датчика) устанавливается подбором сопротивления резистора R3. Схема приемника ИК-луча для датчика, работающего на пересечение луча, показана на рисунке 2.

РИС. 2

Схема выполнена на основе интегрального фотоприемника SFH506-36, применяемого в системах управления телевизоров. Фотоприемник настроен на частоту модуляции 36 кГц (об этом говорит последнее число «36» в его обозначении). При приеме ИК-луча от генератора, схема которого показана на рисунке 1, на выводе 3 фотоприемника HF1 открывается внутренний ключ, который замыкает базовую цепь транзистора VT1 на нуль. Транзистор VT1 закрыт. Соответственно, закрыт и транзистор VT2, и реле К1, обмотка которого включена в его коллекторной цепи, выключено. При перекрывании луча (или выключении генератора ИК-импульсов), выходной ключик фотоприемника HF1 закрывается и больше не шунтирует базовую цепь VT1. Через R1 на базу VT1 поступает открывающее напряжение. Транзисторы VT1 и VT2 последовательно открываются и реле К1 включается. На рисунке 3 приведена схема приемника ИК-луча, работающего на отражение.

Логика его работы обратна логике работы приемника, схема которого показана на рисунке 2. То есть, реле должно включаться при приеме луча. Это достигнуто применением транзисторов противоположной структуры. В отсутствие приема выходной ключик HF1 закрыт, поэтому, базовая   цепь транзистора VT1 шунтируется резисторами R1 и R2. Транзисторы VT1 и VT2 закрыты. Реле К1 выключено. При приеме луча выходной ключ HF1 открывается и через него и резистор R2 на базу VT1 поступает открывающее напряжение. Вслед за VT1 открывается VT2. Реле включается. Схемы приемников и генератора импульсов сделаны на отдельных печатных платах, ломанных на тех же рисунках, что и принципиальные схемы. ИК-светодиод интегральные фотоприемники нужно оборудовать простейшими блендами, снижающими угол обзора. В генераторе ИК-импульсов можно использовать микросхему К561ЛЕ5, К561ЛА7, К176ЛЕ5, К176ЛА7, CD4001, CD4011. А при изменении рисунка печатных дорожек, - любую КМОП-микросхему с числом инверторов не меньше 4-х. HL1 - инфракрасный светодиод для пультов дистанционного управления. Подходит любой ИК-светодиод такого назначения. В приемных блоках (рис.2, 3) можно применить любые интегральные фотоприемники, - такие как используются в системах управления современных телевизоров. Они подходят практически все, но может быть различие в цоколевке и резонансной частоте. Нужно помнить, что мультивибратор генератора должен быть настроен на резонансную частоту интегрального фотоприемника (для SFH-506-36 это 36 кГц). Транзисторы КТ815 можно заменить на КТ817, КТ604. Транзистор КТ814 - на КТ816. Транзисторы КТ315 и КТ361, соответственно, наКТ3102 и КТ3107. Платы рассчитаны под реле BS118-1C. Такие реле (и аналогичные) применяются в импортных автомобильных сигнализациях. Конечно, можно использовать и другие реле, на соответствующее напряжение и ток, но это, в большинстве случае потребует внесения изменений в печатные платы (либо реле можно расположить за пределами платы, и подключить к ней монтажными проводами). Взаимное расположение блоков ИК-генератора и фотоприемника зависит от того как они будут применяться. Например, если нужно что-то включать при поднесении руки, нужно взять ИК-генератор (рис.1) и фотоприемник (рис.3). Расположить их так, чтобы оба были направлены на то место, куда нужно поднести руку, но так чтобы прямой свет от генератора не попадал на фотоприемник (рис.4.).

Проще всего ИК-генератор и фотоприемник расположить рядом, а между ними поместить непрозрачную перегородку. Чувствительность (дальность, с какой он начинает срабатывать) зависит от яркости излучаемого ИК-света, поэтому, при окончательном монтаже и настройке нужно будет подобрать сопротивление R3 (рис.1) так чтобы получить нужную дальность. Если в варианте установки, показанном на рис.4, использовать фотоприемник по рис.2, то реле будет включаться, если убрать отражающую поверхность. А с фотоприемником по рис.3. - реле включится, если отражающая поверхность появится. На рисунке 5 показана схема установки при работе на пересечение луча (прерывистой линией показано прохождение луча, когда нет непрозрачного предмета). В этом  случае, при использовании фотоприемника по рис. 2, реле будет включаться тогда, когда предмет пересекает луч. Если использовать фотоприемник по рис.3. - реле включится, если предмет убрать и он не будет мешать ИК-лучу проходить на фотоприемник.

Радиоконструктор №1 2009г стр. 30