Датчик движения для охранных систем

June 14, 2010 by admin Комментировать »

В последнее время в устройствах охраны нередко можно встре­тить бесконтактные датчики, реагирующие на тепловое излучение. Внешне они выглядят как некие коробочки с матовым стеклом, об­ращенным к зоне охраны. «Матовое стекло» неоднородно: оно раз­граничено на сектора с разным углом наклона и разной плотностью относительно поверхности. Это линзы Френеля. В зависимости от типа применяемой линзы можно получать территорию перекрытия (охраны) такого датчика вертикальную – типа «занавес», широкую по глубине, сфокусированную или размытую. Когда в зоне защиты появляется излучатель тепла – человек или животное, – тепловое излучение 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 приводится при появлении человека 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 названия инфракрасных датчиков движения или просто «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.

Электрическая схема устройства (рис. 1,17) состоит из инфра­красного датчика PR2, двухкаскадного усилителя и схемы задержки выключения. Кроме того, на одном элементе D1.3 выполнено фо­тореле, реагирующее на общую освещенность площади перекры­тия. Задержка выключения 30…60 с необходима квартирному ав­томату для плавного выключения света после возможного быстро­го 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

clip_image002

Рис. 1.17

когда входит человек. Оба второстепенные устройства можно без Последствий из схемы исключить или дополнить. Если оставить %олько датчик движения, то элементы D1.3, D1,4, R17, R18, R19, fR20, PR1, R6, R7, R11, R12, R13,R14, R15, 06, 08 из схемы нужно 15^сключить, а между выв. 1 и 3 D1.2 включить компенсационную г-депь обратной связи, аналогичную C3R2 в первом каскаде. Огра-"ричительный резистор R16 в таком варианте следует подключать к точке соединения катодов VD1, VD2.

Наш полный вариант прибора без сбоев работает на кухне, обеспечивая управление освещением. Самая дорогостоящая де­таль схемы – сам датчик – пироэлектрический детектор марки RE46, который взят из схем охраны. Однако ввиду массового про­изводства датчиков движения стоимость его стала невелика, а эффективность предлагаемой схемы превосходит распространен­ные на практике среди радиолюбителей устройства типа емкост­ных и 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 его выходе. Этот сигнал усиливает­ся первым каскадом на полосовом усилителе D1.1 подается на не­инвертирующий вход элемента ОУ D1.1 с той же полярностью. Микросхема D1 КР1401УД2А состоит из четырых независимых од­нотипных операционных усилителей, объединенных по питанию, и реализованных на полевых транзисторах по КМОП-технологии. Следующий усилительный каскад выполнен на втором ОУ. Кон­денсатор С2 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 R4 и конденсатором С1. Делитель напряжения R8 R5 R9 задает смещение ОУ около 8В, т. е. 2/3 U^. На компараторе D1.3 реализовано фотореле, порог срабатывания которого регулируется переменным резистором R14. Фоторезистор чувствительной по­верхностью должен быть закреплен на раме и обращен к стеклу окна. При затемненности фоторезистора PR1 (ОФЗ-1) на выходе ОУ D1.3 имеется положительный потенциал, корректирующий ре­жим усиления второго каскада. Конденсатор 04 не пропускает по­стоянную составляющую двух каскадов усиления, а конденсатор 05 стабилизирует напряжение смещения D1.2. Коэффициент уси­ления первых двух ОУ регулируется резистором R4. На элементе D1.4 реализовано реле времени, запускаемое выпрямленным по­ложительным сигналом, приходящим с выхода D1.2. Время за­держки выключения зависит от номиналов элементов С6, R6, R7. Цепь R6 R7 при нахождении оптимальной задержки целесообразно заменить на один постоянный резистор. Диод VD1 препятствует току утечки конденсатора 06. С выхода D1.4 импульс включения поступает на транзисторный ключ, который коммутирует реле К1. Реле своими контактами на замыкание включает лампу освещения кухни. К1 – реле на напряжение срабатывания 10…12 В с контакта­ми управления нагрузкой до 2 А. В качестве К1 подходит автомо­бильное реле. Эксперименты со схемой показали, что есть еще один, альтернативный, вариант подключения инфракрасного дат­чика RE46 (рис. 1,18) где показан первый каскад усиления. Регули­руется усиление переменным резистором R6.

Схему можно питать постоянным стабилизированным напряже­нием +12…+14 В, полученным от стабилизатора с понижающим трансформатором Т1 типа ТВЗ-1-12(рис. 1.19) или от сетевого бес­трансформаторного источника (рис, 1.20).

Печатная плата не разрабатывалась. Элементы схемы крепятся на монтажной плате и закрываются пластмассовым корпусом типа ОПК-10. При монтаже необходимо быть осторожным. Паять датчик

clip_image004

Рис. 1.18

PR2 нужно аккуратно, желательно с антистатическим заземленным браслетом, не перегревая его выводов – пайка каждого вывода не более 1 с.

clip_image006

Рис. 1.19

Перегрев может вывести прибор из строя или (что также под­тверждено практикой) ухудшить его чувствительные характеристики.

clip_image008

Рис. 1.20

Линза Френеля заимствована из охранной системы, так как дает наибольший эффект, а изготовить ее самостоятельно не пред­ставляется возможным. Датчик PR2 чувствительной стороной ак­куратно приклеивают к линзе микрокаплей моментального клея типа «Супермомент-гель». Клей не должен попадать на защитное кварцевое окно. Линза СЕ12 создает 24 сектора (зоны контроля) и обеспечивает стабильную реакцию на излучатель тепла в зоне от 1,5 до 7 м от датчика. Края линзы перед установкой в пластмассо­вый корпус необходимо проложить прорезиненной прокладкой, на­пример, кембриком от электрического кабеля. При отсутствии про­мышленной линзы можно использовать выпуклое или плоское ма­товое оргстекло размерами 40×60 мм. Тогда чувствительность ухудшится, но будет обеспечен контроль территории на глубину 2…3 м от поверхности датчика.

Немного об особенностях установки. Датчики движения редко дают сбои, связанные с ложными срабатываниями, однако совсем исключить их нельзя. Чаще всего причиной ложных срабатываний датчиков движения являются насекомые, в частности пауки, пле­тущие паутину под потолком в углах помещения – местах располо­жения пироэлектрических детекторов. Выйти из положения можно двояко: 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, нежелательно размещать дат­чики движения вблизи нагревательных приборов (камин, электро­вентилятор, 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 из окна по причине, рассмотрен­ной выше.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты