ИК автомат управления освещением. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Освещение

 Комментарии к статье

Чтобы автоматически включать свет в помещении при входе туда человека, необходимо каким-то образом "почувствовать" его присутствие. Один из возможных признаков - естественное излучение человека в ИК диапазоне электромагнитного спектра. Так как человек, находясь в помещении, почти никогда не остается неподвижным, интенсивность ИК облучения датчика непрерывно меняется, что и положено в основу принципа действия предлагаемого автомата. Изготовленный автором прибор более года безотказно работает на кухне в круглосуточном режиме.

Устройства, реагирующие на естественное ИК излучение человека, часто применяют в системах охраны помещений. Внешне они выглядят, как небольшие коробки с выпуклым матовым стеклом, обращенным в сторону возможного появления нарушителя. При ближайшем рассмотрении видно, что "матовое стекло" неоднородно разделено на сегменты с разным углом наклона и кривизной поверхности. Это - линза Френеля, прототип которой предложен в начале XX века для оборудования морских навигационных маяков. Она направляет свет одного источника в несколько узких лучей, ориентированных в пространстве необходимым образом.

Работая "на прием", аналогичная линза придает чувствительной зоне приемника ИК излучения многолучевой характер. В результате интенсивность сфокусированного на поверхности чувствительного элемента теплового излучения движущегося объекта (человека) достигает максимума, когда он находится в одном из лучей, и минимума в промежутке между лучами.

Приемниками ИК излучения в подобных приборах обычно служат пироэлектрические датчики - сравнительно дешевые и достаточно чувствительные изделия, реагирующие лишь на изменение интенсивности облучения. Внешне такой датчик похож на обычный транзистор, в корпусе которого предусмотрено прозрачное для ИК лучей окно. Обычно он содержит несколько чувствительных пироэлектрических элементов, подключенных между затвором встроенного полевого транзистора и внешним выводом. Еще два вывода - исток и сток транзистора. Расположение и назначение выводов датчика RE46, примененного в описываемом ниже автомате, показано на рис. 1 (вид со стороны выводов).

На рис. 2 показана схема автомата управления освещением. Амплитуда полезного сигнала на нагрузочном резисторе R4 в цепи стока датчика В1 достигает 50 мВ. На ОУ DA1.2 собран полосовой усилитель, а на DA1.3 - усилитель-ограничитель, превращающий сигнал датчика в прямоугольные импульсы постоянной амплитуды. Одновибратор с перезапуском на ОУ DA1.4 необходим, чтобы поддерживать свет включенным в паузах между импульсами, в интервалах времени, когда человек в комнате сохраняет неподвижность, и некоторое время после того, как он покинул помещение. Длительность выдержки регулируют подстроечным резистором R19.

(нажмите для увеличения)

В исходном состоянии (при низком уровне напряжения на выходе ОУ DA1.3) напряжение на выходе ОУ DA1.4 низкое, конденсатор С8 разряжен, транзистор VT1 закрыт, обмотка реле К1 обесточена, освещение выключено. При появлении на выходе ОУ DA1.3 импульса высокого уровня такой же уровень установится и на выходе ОУ DA1.4, что приведет к открыванию транзистора VT1 и срабатыванию реле К1, включающего освещение.

По окончании импульса диод VD1 закроется, но благодаря конденсатору С8 состояние ОУ DA1.4 не изменится. Освещение останется включенным, пока идет зарядка этого конденсатора через резисторы R18 и R19. Положительные импульсы на выходе ОУ DA1.3, появляющиеся до окончания зарядки конденсатора С8, разряжают последний, в результате чего отсчет выдержки начинается заново.

Если в течение заданного времени импульсов не было и напряжение на неинвертирующем выходе ОУ DA1.4 опустилось ниже приложенного к его инвертирующему входу, одновибратор возвратится в исходное состояние, выключив освещение, а конденсатор С8 разрядится через выходную цепь ОУ DA1.4 и диод VD2.

На ОУ DA1.1 собрано фотореле, реагирующее на общую освещенность помещения. Ее датчиком служит фоторезистор R2. Оно необходимо, чтобы искусственное освещение включалось автоматически только при недостаточном естественном, а не всякий раз, когда в комнату (даже в дневное время) входит человек.

При большой освещенности сопротивление фоторезистора мало и напряжение на инвертирующем входе ОУ DA1 1 превышает пороговое, установленное на его неинвертирующем входе с помощью подстроенного резистора R7. Уровень напряжения на выходе ОУ низкий. Поступая через резистор R12 на вход ОУ DA1.3, оно удерживает автомат в состоянии, соответствующем выключенному освещению, независимо от ИК сигналов, принимаемых пироэлектрическим датчиком В1.

С уменьшением освещенности сопротивление фоторезистора растет, напряжение на входе ОУ уменьшается, и как только оно опустится ниже порога, состояние ОУ DA1.1 изменится, снимая блокировку с датчика. Когда подан сигнал включения искусственного освещения, высокий уровень напряжения на нижнем по схеме выводе резистора R8 (он подключен к выходу ОУ DA1.4) приводит к значительному возрастанию порога срабатывания фотореле, фактически выключая его.

Автомат можно питать от любого источника постоянного напряжения 10... 16 В. Потребляемый ток не превышает 10 мА в дежурном режиме, а при срабатывании увеличивается на значение, потребляемое реле К1.

Прибор собран навесным монтажом на стеклотекстолитовой плате, помещенной в корпус от охранного сигнализатора ("датчика движения"). Из этого же сигнализатора взяты пироэлектрический датчик RE46 и линза Френеля СЕ12, формирующая 24-лучевую чувствительную зону, простирающуюся на расстояние 1,5... 5 м отдатчика. Взаимное положение датчика и линзы, имевшееся в исходной конструкции, необходимо сохранить. Вместо линзы Френеля можно установить плоское или выпуклое матовое органическое стекло подходящего размера. Однако дальность обнаружения движущегося человека при этом уменьшится.

При пайке выводов пироэлектрического датчика необходимо избегать его перегрева и соблюдать меры предосторожности, исключающие повреждение прибора зарядами статического электричества. Нередко поврежденный датчик значительно теряет чувствительность, не утрачивая работоспособность полностью.

Реле К1 - автомобильное 3747.06, его можно заменить другим с напряжением срабатывания 8...11 В и контактами, способными коммутировать ток не менее 2 А при напряжении 220 В, например, BV2091-112DM (фирмы Pasi).

Прибор устанавливают таким образом, чтобы входящий в помещение и движущийся в нем человек пересекал максимальное число лучей чувствительной зоны. Обычно оптимальное положение удается найти экспериментально за несколько попыток. Регулировка автомата сводится к установке резистором R19 желаемой задержки выключения света, а резистором R7 порога срабатывания фотореле.

Всем подобным устройствам присущи ложные срабатывания, вероятность которых можно уменьшить, но нельзя исключить полностью. Нередко причиной срабатываний бывают насекомые, ползающие по поверхности линзы, или пауки, плетущие паутину в непосредственной близости от нее. Поэтому место установки прибора нужно содержать в чистоте и периодически опрыскивать инсектицидами.

Нежелательно, чтобы в чувствительной зоне находились мощные источники ИК излучения, например, нагревательные и другие бытовые приборы, выделяющие при работе много тепла. Необходимо защищать чувствительную поверхность датчика от прямых солнечных лучей.

Автор: А.Кашкаров, г.Санкт-Петербург

Смотрите другие статьи раздела Освещение.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Особенности почек помогают легче переносить высоту 18.01.2025

Высокогорные регионы всегда привлекали внимание исследователей, изучающих, как человек адаптируется к жизни в условиях разреженного воздуха. Недавнее исследование группы ученых из Университета Маунт-Ройал в Канаде, возглавляемое доктором Тревором Деем, проливает свет на важную роль почек в акклиматизации к большим высотам. Работы канадских ученых объясняют, почему представители народности шерпа, которые веками живут в высокогорных районах Тибета, значительно лучше переносят высокогорье. В своем исследовании ученые наблюдали за дыханием и составом крови участников во время их подъема на высоту 4300 метров в Гималаях, в Непале. Эксперимент проводился с участием двух групп: одна состояла из жителей низменностей, не привыкших к горной среде, а другая - из шерпов, чей организм приспособлен к жизни на большой высоте. Основное различие между этими группами было в том, как их организмы реагировали на дефицит кислорода в воздухе. У шерпов наблюдалась более быстрая и масштабная адаптация к ...>>

Производство электричества с помощью термоядерного синтеза 18.01.2025

Американская компания Commonwealth Fusion Systems (CFS) нацелена на создание первой в мире термоядерной электростанции, способной подключаться к электрической сети. Этот амбициозный проект, известный как ARC (Affordable, Robust, Compact), будет построен вблизи города Ричмонд, штат Вирджиния. В соответствии с планами, новая электростанция сможет производить до 400 мегаватт чистой энергии, что вполне хватит для обеспечения электричеством 150 тысяч домохозяйств. Прогнозируется, что станция начнет работу в 2030-х годах. Принцип работы термоядерной электростанции основан на процессе термоядерного синтеза, который происходит в ядре звезд. В отличие от традиционной атомной энергетики, где используется деление ядер атомов с образованием радиоактивных отходов, термоядерный синтез создает в качестве побочного продукта безопасный гелий. Для того чтобы удерживать плазму с температурой свыше 100 миллионов градусов Цельсия, установка будет использовать мощные магнитные поля. Тем не менее, н ...>>

Экологическая защита для овощей и фруктов 17.01.2025

Исследователи из женского колледжа Шри Нараяна в Колламе, Керала, Индия, разработали инновационный способ продления свежести фруктов и овощей. Группа под руководством Пурнимы Виджаян предложила использовать съедобное покрытие, созданное на основе целлюлозных нановолокон (CNF), полученных из луковой шелухи. Этот подход не только продлевает срок хранения продуктов, но и способствует их безопасности благодаря включению нанокуркумина, известного своими антимикробными свойствами. Основным компонентом покрытия являются CNF, полученные из переработанных отходов лука. Эти нановолокна соединяются с синтетическим биополимером, который улучшает структуру покрытия, устраняя проблемы с водостойкостью и термической стабильностью, ранее свойственные материалам на основе CNF. Кроме того, добавление нанокуркумина усиливает антимикробные свойства покрытия, делая его особенно эффективным для предотвращения порчи. Для проверки эффективности этой разработки ученые провели эксперимент с апельсинами. П ...>>

Случайная новость из Архива Дисплей для создания 3D-голограмм в воздухе 04.05.2014 Опубликованный "Бюро по регистрации патентов и торговых марок США" патент Apple сможет, в случае его реализации, продемонстрировать обладателю устройства с данной технологией самую реалистичную визуализацию трёхмерного виртуального мира, а также позволит взаимодействовать с ним при помощи различных жестов. Разработка, получившая название "Интерактивная трёхмерная система отображения", предоставит возможность, как уже было отмечено выше, не только визуально воспринимать 3D-картинку, но и прикасаться к ней. Согласно технической документации, данный патент описывает не что иное, как голографическую проекцию. Зарегистрированная оптическая система "воздушного дисплея" будет нуждаться в параболических зеркалах или линзах, которые являются ключевыми деталями для проецирования изображения. Также ответственность за создание голограммы возьмёт на себя инфракрасная лазерная система со встроенными датчиками, которые смогут распознавать и сохранять в памяти некоторые ваши жесты, чтобы в дальнейшем руководствоваться данными командами для обновления изображений. Подобное взаимодействие спроецированной картинки и человека реализует механизм тактильного управления и открывает новый этап интерактивности, позволяющий зрителю вращать, масштабировать и контролировать создаваемые лазерной системой 3D-объекты. Благодаря инновационному "дисплею" полученные изображения вы сможете видеть парящими прямо в воздухе без необходимости использовать специальные очки. Apple не первая в мире компания, которая задумалась над вопросом реализации подобных 3D-голограмм. В 2011 году проект Microsoft Research под названием Vermeer позволял воссоздать оптическую иллюзию, которая представлялась зрителю в виде пространственной модели. Концепцию удалось воплотить в жизнь при помощи параболических зеркал и света проектора, поэтому демонстрационные объекты также обладали интерактивностью, реагируя на определённые движения.

Другие интересные новости:

▪ Реактивный двигатель гасит пожары

▪ Тачка с ногами

▪ Названа причина бытрого роста черных дыр

▪ Беззеркальный фотоаппарат Canon EOS M10

▪ Способ хранить воду жидкой при минусовой температуре

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Видеотехника. Подборка статей

▪ статья Шарль Луи Монтескье. Знаменитые афоризмы

▪ статья Какого цвета изначально была пирамида Хеопса? Подробный ответ

▪ статья Чебрец ползучий. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Термостабилизатор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Катушка-ползушка. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025