Инфракрасный датчик присутствия. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Охрана и безопасность

 Комментарии к статье

Предлагаемое устройство предназначено для охраны помещений. Тревожный сигнал зазвучит в том случае, если в охраняемом помещении будет обнаружен движущийся или неподвижный объект, отсутствовавший в момент включения устройства.

Очень часто в охранных системах используют бесконтактные датчики для контроля ближней зоны. Это - пространство около дверей, часть коридора, лестничного марша, стол, сейф и т. п. Обычно такие задачи решают средствами высокочастотной техники. Датчиком могут быть LC-генератор, расстраивающийся при приближении посторонних объектов, теряющий баланс высокочастотный мост и др. Но есть и другие средства.

На рис. 1 показана схема прибора, формирующего короткие инфракрасные (ИК) импульсы и принимающего их отражение от появившегося поблизости объекта. Здесь ВI1 - ИК диод, периодически возбуждаемый импульсами тока, амплитуда которых Iимп=(Uпит-3,5)/R5 может многократно превышать среднее допустимое значение. Длительность этих импульсов tимп=0,7R3C2=10 мкс, а период следования Т=1,4R2C1 =0,2 с.

Отраженный ИК импульс попадает на фотодиод BL1. После усиления и ограничения микросхемой DA1 он поступает на один из входов элемента DD2.1 (выв. 13). Если отраженный импульс совпадаете излученным (импульс, возбуждающий ИК диод, поступает на выв. 12 DD2.1), то на выходе DD2.1 возникает короткий (<tимп) импульс низкого уровня, который запускает одновибратор (DD2.2, DD2.3). На выходе одновибратора возникает импульс длительностью T3B=0,7R8C7=0,1 с. Он поступает на вход звукового генератора (DD2.4, DD1.6). Динамическая головка НА1 издает короткий звуковой сигнал частотой около 1400 Гц.

Так прибор "озвучивает" отраженные ИК импульсы. Серия таких импульсов будет трансформироваться им в тревожно звучащую последовательность, следующую с частотой ИК импульсов.

В табл. 1 показаны дальность обнаружения человека (Dчел) и стены (Dст) в зависимости от тока в ИК диоде (IВI1), т. е. от сопротивления резистора R5. Измерения были проведены при напряжении питания 6 В. Минимальное значение Dчел соответствует человеку в темном халате.

Устройство собрано на печатной плате из двусторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм (рис. 2). Фольга под деталями использована лишь в качестве общего провода. Соединения с ней выводов резисторов, конденсаторов и др. показаны черными квадратами. Черными квадратами со светлой точкой в центре показаны те выводы микросхем и оксидных конденсаторов, которые должны быть соединены с общим проводом и при этом проходить сквозь плату. В фольге в местах пропуска проводников должны быть вытравлены защитные кружки диаметром 2...2,5 мм (на рис. 2 не показаны). Фольга должна быть снята и под транзистором VT1, который крепят к плате винтом М3.

Передняя панель прибора, на которую устанавливают фотодиод и ИК светодиод, имеет размеры 92x32x3 мм. Ее изготавливают из черного ударопрочного полистирола (рис. 3). В местах установки ИК диода и фотодиода она должна иметь утолщения (сверху и снизу на панель наклеивают кольца из того же полистирола), которые должны изолировать их оптически.

Полностью смонтированную плату устанавливают на переднюю панель так, как показано на рис. 3: к трем стойкам высотой 14 мм, приклеенным к панели (на рисунке показана лишь одна), плату крепят винтами М2. Во избежание подсветки фотодиода со стороны выводов "донные" части ИК диода и фотодиода заклеивают кружками черной изоленты.

В микросхему DA1 входит высокочувствительный усилитель, поэтому ее нужно экранировать. Экран сгибают из жести в виде открытой коробки размерами 32x16x10 мм. Ее пропаивают в углах, в "крыше" делают отверстие под фотодиод, низ выравнивают широким напильником с мелкой насечкой и припаивают к фольге платы в положении, показанном на рис. 2 штриховой линией. Если потребуется заэкранировать и фотодиод, его помещают в тонкостенную металлическую трубку подходящего диаметра и длины, которую припаивают непосредственно к коробке-экрану.

Правильно собранное устройство обычно сразу начинает работать в режиме тревоги - потолок, стены, мебель дают вполне достаточный отраженный сигнал. Но если оно продолжает звучать и положенное "лицом" на стол, то потребуется обнаружить и ликвидировать пути проникновения ИК излучения на фотодиод внутри самого прибора. После этого останется определить получившуюся "дальнобойность" и выставить нужную подбором резистора R5.

Иногда столь непосредственная реакция прибора, озвучивающего каждый отраженный импульс, совсем не обязательна. На рис. 4 показана часть схемы устройства, которую нужно изменить, чтобы сигнал тревоги формировался лишь при прохождении компактной группы отраженных сигналов.

Сигнал тревоги прозвучит лишь в том случае, если на вход CP счетчика DD3.1 поступят четыре отраженных импульса. Но произойти это должно на временном интервале длительностью 16Т (3,2 с), поскольку спадом каждого шестнадцатого импульса задающего генератора счетчик DD3.1 возвращается в нулевое состояние (импульс сброса длительностью 20 мкс формируется на выходе элемента DD2.2). То есть, если на одном из таких временных интервалов датчик зафиксирует четыре отраженных импульса, он включит тревожную сигнализацию. Время ее звучания - tTp<2,4 с (12Т). Если объект не выйдет из зоны контроля, сигнал тревоги повторится. Соединение выхода элемента DD2.2 с входом R счетчика DD3.2 необходимо для надежного сброса при включении питания.

Устройство может войти в охранную систему в качестве одного из ее датчиков. Для нее будет представлять интерес лишь сигнал, возникающий на выходе элемента DD2.1.

В табл. 2 показаны зависимости тока, потребляемого ИК сенсором в дежурном режиме (Iдеж), тока, потребляемого им в режиме тревоги (Iтр), а также мощности тревожного сигнала (Ртр) от напряжения источника питания (Uпит) при сопротивлении динамической головки НА1 25 Ом и R5=16 Ом.

Отражения от стен, потолка, мебели и др. при неудачном размещении устройства внутри помещения могут оста вить в построенной защите немалые "дыры", а то и полностью заблокировать его работу. Так, если датчик с R5=16 Ом будет установлен в коридоре шириной 3,2 м в позиции 1 (см. рис. 5, а), то у дальней стены коридора останется неконтролируемый проход шириной не менее 1,6 м. Но если датчик установить в позиции 2, то пройти в дверь незамеченным уже не удастся. А так как здесь он "светит" вдоль коридора, то, не опасаясь отражений, мощность излучения можно увеличить (позиция 3 на рис. 5, а).

Для контроля лестничного прохода (рис. 5, б) резистор R5 подбирают так, чтобы датчик перестал реагировать на отражения от противоположной стены. А поскольку Dчел>0,5Dст (см. табл. 1), человек, проходящий по ближнему маршу лестницы, будет замечен.

В проеме ворот (самих ворот может и не быть) устройство устанавливают так, как показано на рис. 5, в. Для того чтобы предотвратить отражение ИК импульсов от противоположного столба, нужно немного повернуть устройство во двор (таким образом, датчик не будет реагировать на прохожих).

Даже минимальное Dст, указанное в табл. 1, может оказаться чрезмерным, если под контроль ставятся тесный проход, лаз, кабельный коридор, воздуховод и т. п. Но уменьшение Dст (соответственно и Dчел) - не проблема: нужно лишь увеличить сопротивление резистора R5.

При необходимости "дальнобойность" датчика можно увеличить. На рис. 6 показана схема генератора ИК импульсов повышенной мощности. С тем же ИК диодом АЛ 156В Dчел и Dст возрастет в 1,5...2 раза, а с ИК диодом АЛ123А - в 2,5...3 раза.

Диаграмма направленности датчика зависит от диаграммы излучения ИК диода, чувствительности фотодиода и от того, насколько и тот и другой "утоплены" в своих гнездах.

Все составляющие прибора - сам датчик, источник питания и динамическая головка - могут быть объединены в единую конструкцию. Но если сигнал тревоги не должен быть всеобщим, динамическую головку и источник питания выносят в другое помещение и связывают их с платой трехпроводной линией.

Автор: Ю.Виноградов

Смотрите другие статьи раздела Охрана и безопасность.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Серотонин помогает сжигать жир 02.02.2017 Серотонин - так называемый гормон счастья - помогает сжигать жир. Об этом сообщили Исследователи из Института Скриппса (США). Исследователи провели эксперимент с круглыми червями Caenorhabditis elegans, которые часто используются в качестве модельных организмов в биологии. Эти черви имеют более простые метаболические системы, чем у людей, но их мозг производит практически такие же сигнальные молекулы, как и человеческий. Ученые пытались найти ген, который напрямую связан с серотонином и метаболизмом жиров. В итоге был обнаружен ген, который программирует нейропептид FLP-7. Эксперты предположили, что нейропептид оказывает воздействие на уровень гормона счастья в мозгу. Чтобы подтвердить свою теорию, они пометили FLP-7 флуоресцентным белком, а потом отследили движение его по телу червя. Оказалось, что FLP-7 образуется при высоком уровне серотонина. Потом он проходит в кишечник, где начинается процесс сжигания жиров. При этом биологи заметили, что если добавлять в организм серотонин искусственным путем, то это приведет к серьезным сбоям.

Другие интересные новости:

▪ Фотоаппарат Sony Alpha A700

▪ Влияние ягод годжи на повышение холодостойкости организма

▪ Металлический водород

▪ Ультракомпактные источники питания TRACO TMPS

▪ Необразованные мухи живут дольше

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Истории из жизни радиолюбителей. Подборка статей

▪ статья В воздухе пахнет грозой. Крылатое выражение

▪ статья Откуда произошло слово копейка? Подробный ответ

▪ статья Весовщик элеватора. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Трехблочная акустическая система. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Исчезновение сигареты. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025