Усовершенствованный автомат освещения на пиродетекторе

June 14, 2010 by admin Комментировать »

Принцип работы датчика движения таков, что он реагирует именно на движение предмета. Например, если установить устрой­ство на кухне, то для поддержания освещения включенным необ­ходимо все время двигаться в зоне контроля датчика, а если спо­койно сесть за стол и почитать газету или покушать – прибор нали­чие объекта не воспринимает. Нами был выбран другой путь: из

промышленного прибора взят самый важный и чувствительный элемент – датчик RE46 и собрана простая схема в корпусе про­мышленного прибора, так как линзу Френеля СЕ-01 нет возможно­сти изготовить в домашней лаборатории. Новая доступная схема, адаптированная для управления светом на кухне или в любом по­мещении, предлагается читателям для повторения (рис. 1.21).

Схема состоит из инфракрасного датчика PR1, усилителя сла­бых сигналов D1 на ОУ К140УД7, фотореле, управляющего опера­ционным усилителем, и схемы задержки выключения. На транзи­сторе VT1 выполнено фотореле, реагирующее на общую освещен­ность площади перекрытия. Два фоторезисторы СФЗ-1, подкпю-ченные параллельно для улучшения чувствительности, выведены замаскированным двухжильным неэкранированным проводом к оконному стеклу и обращены к улице. Это сделано для того, что­бы фотодатчики не реагировали на освещение, когда загорится лампа Л1 в самом помещении.

При затемненности фоторезистора R7 (2хСФЗ-1) на коллекторе транзистора VT1 почти нулевой потенциал. Когда фоторезисторы освещены (день), транзистор VT1 открыт и на его коллекторе име­ется положительный потенциал. Транзистор VT2, включенный по схеме с общей базой, является простым аналоговым ключом. Когда на резистор R8 поступает напряжение амплитудой больше 2 В, транзистор насыщается и заземляет резистор R10, в результа­те чего сигнал в точке соединения резисторов R4, R5 ослабляется.

При открытом транзисторе потенциал на неинвертирующем входе (выв. 3 D1) ОУ становится равным примерно 0,6 В, вызывая

clip_image002

рис. 1.21

соответственно на выходе D1 постоянное напряжение 0,6 В. Для развязки между каскадами по постоянному току требуется пере­ходный конденсатор С4. При отсутствии положительного сигнала (амплитуда напряжения с коллектора транзистора VT1 близка к нулю) транзистор VT2 выключается, в результате чего неинвер-тирующий вход ОУ (выв. 3 D1) оказывается незаземленным, и беспорядочные импульсы, вырабатываемые пироэлектрическим детектором PR1 во время движения в контролируем пространстве, проходят через усилитель. Если напряжение сигнала на коллекто­ре VT1 будет иметь амплитуду до 5В (это соответствует насыщен­ному освещению фоторезисторов, например, когда солнечная ак­тивность высока), додтаточную для открывания перехода база-коллектор, то в выходной сигнал просачиваются положительные выбросы. Но это не влияет на работу схемы. Чувствительность фотореле на транзисторе VT1 можно регулировать перемещением движка переменного резистора R6, а если ее надо уменьшить, то можно отключить один из фоторезисторов. Амплитуда входного сигнала на выводе S PR1 не более 1,2 В (корректируется измене­нием сопротивления резистора R1). Фотореле необходимо для то­го, чтобы свет включался только во время явно недостаточной ос­вещенности комнаты, например, вечером, а не каждый раз, когда входит человек.

Быстрое изменение теплового поля в зоне контроля датчика приводит к скачкам напряжения (до 200 мВ) на его выходе (S). Этот сигнал усиливается при наличии разрешающего сигнала от фото­ключа (точка А схемы) операционным усилителем D1. Конденсатор 03 ослабляет помехи, вызываемые искусственным освещением, когда свет уже зажжен. Если увеличить его емкость, то усилится помехоподавление, но снизится чувствительность – медленные во времени перемещения останутся без реакции прибора, что недо­пустимо.

Чувствительность датчика можно незначительно изменить под­бором сопротивления резистора R3 или регулировкой резистором R11 обратной связи D1, т. е. изменяя коэффициент усиления ОУ. Коэффициент усиления ОУ также можно регулировать, изменяя соотношение между сигналами, поступающими на его входы. В случае равенства сигналов на входах они подавляются как син­фазная помеха, и выходное напряжение равно нулю. Когда сигнал на одном входе больше, чем на другом, он усиливается. Для ней­трализации наводок и помех по питанию необходимы конденсато­ры-фильтры. Их роль выполняют конденсаторы 01, 02.

На транзисторе VT3 реализовано реле времени, запускаемое сигналом, приходящим с выхода D1 (выв. 6). Резистор R12 задает смещение на базе транзистора VT4. Время задержки выключения зависит от номиналов элементов R12, С5, R13. Хаотичная после­довательность импульсов открывает транзистор VT3, позволяя за­ряжаться конденсатору С5. Когда он зарядится в состояние насы­щения, то через ограничивающий резистор R13 напряжение посту­пает на транзисторный ключ, который коммутирует реле К1. Реле своими контактами на замыкание включает лампу Л1 освещения кухни. При отсутствии импульсов от ОУ транзисторный ключ на VT4 будет открыт до тех пор, пока не разрядится конденсатор 05. Его разрядка через цепь R13VT4 обуславливает выдержку време­ни. Диод VD1 препятствует броскам напряжения в момент включе­ния реле. При указанных на схеме значениях RC-цепи 05R13 за­держка времени выключения составит около 70 с. Задержка вы­ключения необходима квартирному автомату для плавного выклю­чения света после возможного быстрого выхода человека из по­мещения.

Охему можно питать постоянным стабилизированным напряже­нием +11…+14 В, полученным от стабилизатора с понижающим трансформатором Т1 типа ТВЗ-1-12  или от сетевого бестрансформаторного источника.

Печатная плата не разрабатывалась. Элементы схемы крепятся на монтажной плате и закрываются пластмассовым корпусом. Про­вода питания от фотодатчиков и к лампе Л1 соединяются со схе­мой через разъем РП10-6 или подобный ему. При монтаже необхо­димо соблюдать осторожность. Паять датчик PR1 нужно аккуратно, желательно с антистатическим заземленным браслетом, не пере­гревая выводов датчика – пайка каждого вывода не более 1 с. Перегрев может вывести прибор из строя или (что также подтвер­ждено практикой) ухудшить его чувствительные характеристики. Датчик чувствительной стороной аккуратно приклеивают к линзе микрокаплей моментального клея типа «Супермомент-гель». Клей не должен попадать на защитное кварцевое окно. Линза СЕ-01 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.

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 линзу Френеля от попадания прямых солнечных лу­чей из окна. Во время молнии, как показала практика, не защищен­ный шторами датчик срабатывает произвольно.

Детали и настройка. Распайка пироэлектрического датчика RE46 приведена на рис. 1.2^. Переменный резистор R6 желатель­но применить многооборотистый, типа СП-5-2В, К1 – реле на на­пряжение срабатывания 10…12 В, для управления нагрузкой до 2 А. В качестве К1 подходит автомобильное реле для 12-вольтовых бор­товых сетей 3710-04. Элементы схемы С7, С8, R14 эффективно за­щищают контакты реле и лампу в моменты вкпючения/выкпючения реле, обеспечивая длительную эксплуатацию реле и осветитель­ных ламп мощностью до 75 Вт.

Транзисторы VT1, VT3 можно заменить на КТ501(А-М), КТ502(А-Е), КТ3107(А"В). Транзистор VT2 – на любой из серий КТ312, КТ315, КТ503, КТ504, КТ505, транзистор VT4 – на КТ601, КТ602, КТ603 с любым буквенным индексом. При использовании в качестве К1 маломощного реле РЭС15 транзистор VT4 можно за­менить любым из серии КТ312, КТ315.

Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,125, резистор R14 -МЛТ-0,5. Оксидные конденсаторы – К50-6, К50-12 или аналогичные импортные аналоги. Операционный усилитель D1 можно заменить

clip_image004

Рис.1.22

на К140УД6 или тА741 производства зарубежных фирм. Настройка схемы сводится к регулировке порога включения фотореле рези­стором R6. В верхнем (по схеме) положении движка R6 чувстви­тельность схемы анализа освещенности минимальная.

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