Простой инфракрасный барьер

December 18, 2010 by admin Комментировать »

В качестве сигнализатора нарушения шлейфа охраны может успешно послужить описанное ниже устройство, отличающееся от других аналогичных простотой и надежностью в эксплуатации. Стабильность работы данного электронного узла характеризуется целым годом беспрерывной круглосуточной эксплуатации в зимних (от -25°С) и летних (до +30°С) условиях. Весь этот период времени устройство было использовано для охраны лоджии от несанкционированного проникновения извне.

ИК сторож можно питать от стабилизированного источника напряжением от 9 до 15 В. Для стабилизации напряжения вполне подойдут широко распространенные микросхемы КР142ЕН8А—КР142ЕН8В. Потребляемый ток в дежурном режиме (при условии, что приемник и передатчик питаются от одного источника напряжения) — 25…30 мА. В тревожном режиме, когда нарушен шлейф охраны и включено реле, ток потребления составляет 50 мА. Максимальное расстояние от ИК излучателя до приемника — 9 м.

Устройство настолько просто, что повторить его способен радиолюбитель без опыта. Исполнительное устройство тревожной сигнализации не показано намеренно, т.к. недостатка в их описаниях в литературе нет.

В специализированных магазинах радиодеталей имеются в продаже готовые наборы отечественного и импортного производства для сборки подобных устройств. Можно купить систему «Инфракрасный барьер», обеспечивающую удаленность передатчика от приемника на расстояние до 50 м, однако стоимость таких наборов колеблется сегодня от 800 до 1500 руб. При этом следует учитывать, что все равно изготовлять корпус для устройства, производить монтаж и налаживание, собирать блок питания и монтировать кабели придется самому радиолюбителю. Предлагаемое здесь устройство более скромно по своим параметрам, зато затраты на его изготовление значительно ниже (около 100 руб.)

Излучатель и приемник монтируют на противоположных краях охраняемой зоны так, чтобы невидимый луч перекрывал место предполагаемого появления нарушителя. Нормальное состояние устройства — когда ИК луч беспрепятственно достигает чувствительной поверхности фототранзистора. При нарушении невидимого человеческим глазом инфракрасного луча включается устройство тревожной сигнализации. На одной стене лоджии закрепляется узел с излучающим ИК диодом, на противоположной стене — приемная часть устройства. Луч проходит на высоте 45…55 см над уровнем фасадной стены лоджии для того, чтобы исключить ложные срабатывания, например, от домашнего животного. Для уменьшения вредного воздействия внешней освещенности (в том числе от солнца) излучатель передатчика и фототранзистор приемника необходимо поместить в трубки длиной 15…20 см каждая. Для этой цели хорошо подходят отрезки дюралюминиевой лыжной палки. При последующем налаживании нужно будет совместить трубки с датчиками для точного улавливания ИК луча.

Для пояснения работы устройства ИК передатчика обратимся к его схеме на рис. 3.17. На транзисторах VT1 и VT2 собран несимметричный мультивибратор. Времязадающий конденсатор С1 определяет длительность импульсов мультивибратора. При увеличении его емкости частота импульсов уменьшается. Время- задающая цепь R1C1 определяет скважность импульсов. При подаче питания на элементы схемы передатчика транзисторы VT1 и VT2 будут периодически (в противофазе) открываться и закрываться, в соответствии с зарядом и разрядом конденсатора С1. Причем, когда открывается транзистор VT2, через излучающий диод HL1 течет постоянный ток, появляется инфракрасное излучение. Постоянный резистор R2 ограничивает ток через НИ. Существует зависимость импульсного прямого тока от длительности и скважности импульсов. В данном случае импульсы следуют с частотой более 10 кГц. Импульсный прямой ток через излучающий диод НИ примерно равен 18…20 мА. Параметры НИ таковы, что предельный постоянный ток в импульсном режиме не должен

Рис. 3.17. Электрическая схема ИК барьера, передатчик сигналов

превышать 0,8 А, постоянный прямой ток — 100 мА, максимальная мощность излучения рекомендуемого излучающего диода составляет не менее 60 мВт. Резистор R2 обеспечивает рабочий режим работы диода так, чтобы постоянное прямое напряжение, воздействующее на HL1, не превышало 2 В. Излучающий диод ИК спектра можно заменить на АЛ107Б (тогда мощность излучения уменьшится до 10 мВт) или АЛ115А. В последнем варианте ограничительный резистор R2 необходимо увеличить до 560 Ом. Поскольку расстояние между датчиками в данной охраняемой зоне невелико, такие замены оправданы.

Детали. Оксидный конденсатор С2 типа К50-20. Вместо транзистора КТ3102А можно применить КТ315А—Б, КТ375А—Б, КТ3102Б—Е. Транзистор КТ3107Б можно заменить на КТ3107А, КТ361А—Г. В налаживании передающий узел не нуждается.

Приемник (рис. 3.18) собран на основе микросхемы-таймера 555 (отечественный аналог КР1006ВИ1). Инфракрасные импульсы направлены в сторону фотоприемника, роль которого выполняет фототранзистор VT3. Этот транзистор имеет высокий коэффициент усиления по току. Чтобы этот обычный полупроводниковый прибор стал чувствителен к инфракрасным лучам, необходимо аккуратно спилить надфилем верхнюю часть корпуса (так, чтобы был виден кристалл) и расположить переделанный транзистор кристаллом в сторону излучателя ИК лучей. Хорошие результаты получаются, если применить в качестве фотодатчика фотодиод ФД-24К, однако, это достаточно дорогая замена. Чувствительность входа запуска микросхемы DA1 определяется

параметрами фототранзистора VT3 (И21э, ‘к max) и сопротивлением резистора R3 — чем оно выше, тем чувствительнее приемник.

DA1 включена по схеме детектора пропущенных импульсов. С нагрузки фототранзистора (резистора R3) последовательность импульсов проходит на вход запуска микросхемы DA1, на выходе которой — высокий уровень напряжения. Транзистор VT4 открыт, тринистор заперт, реле К1 обесточено. Рабочий цикл таймера (элементы R4R5C3 образуют цепь задержки выключения) постоянно прерывается поступающими на вход сброса (вывод 2) импульсами от ИК передатчика. Изменение частоты или пропуск импульса (что соответствует нарушению луча) вызывает нормальное завершение рабочего цикла таймера, т.е. после заряда конденсатора СЗ до уровня 2/3 ипит при отсутствии импульсов на входе на выходе таймера установится низкий уровень напряжения, о чем будет сигнализировать включение светодиода НИ. Вследствие этого транзистор VT4 закроется, а тринистор VS1 откроется, вызывая срабатывание реле К1. Контакты К1.1 реле К1 включают исполнительное устройство. Для стабильной работы узла необходимо, чтобы время задержки выключения, обусловленное значениями элементов R4R5C3, было немного больше, чем период ИК импульсов. От этого зависит функциональная чувствительность приемника — исполнительное устройство может войти в режим «тревога» после нарушения ИК луча лишь на единицы миллисекунд или только тогда, когда время нарушения превысит несколько секунд. При значениях элементов, показанных на схеме, чувствительность узла такова, что исполнительное устройство переходит в режим «тревога» при пролете в зоне охраны теннисного мячика. Время, необходимое для срабатывания исполнительного устройства при исчезновении входных импульсов можно изменять в широких пределах. Для уменьшения чувствительности сопротивление R6 необходимо увеличить, и, если этого окажется недостаточно, то и емкость конденсатора СЗ также нужно увеличить до 10 мкФ. Тогда СЗ заменяют на оксидный конденсатор типа К50-6. Он подключается плюсовым выводом к объединенным входам 6 и 7 (компаратора и разряда) микросхемы DA1.

После возобновления потока излучения тринистор останется открытым, а исполнительное устройство — в состоянии «тревога». Вернуть сторож в дежурный режим можно, разомкнув цепь питания тринистора VS1 (тумблером SA1) или кратковременно обесточив приемник.

Цепь R6HL2 можно исключить. Транзистор КТ312А можно заменить на КТ312Б—КТ312В, КТ315А—КТ315Б или любым другим маломощным п-р-п транзистором. Реле К1 типа РЭС15 (паспорт РС4.591.004). Его можно заменить на РЭС10 (паспорт РС4.524.302). Тринистор КУ101Б можно заменить на КУ101, КУ201 с любым буквенным индексом. При использовании три- нисторов КУ201 резистор R7 необходимо подобрать точнее. Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25. Переменный резистор типа СПО-1. Оксидные конденсаторы — типа К50-20 на рабочее напряжение не менее 25 В. Конденсаторы С2, С4 сглаживают пульсации напряжения. Это особенно необходимо, если оба устройства удалены от источника питания на несколько метров. Остальные конденсаторы типа КМ5, КМ-6Б или аналогичные. Элементы схемы монтируются на печатной плате. Исполнительное устройство можно установить как снаружи помещения, так и внутри. При первом включении приемника произойдет самозапуск таймера, обусловленный разряженным конденсатором СЗ. Поэтому для нормальной эксплуатации устройства необходимо кратковременно разомкнуть контакты тумблера SA1. В дальнейшем подачу питания на элементы схемы приемника следует производить после включения передающего узла.

3 комментариев(ия)

  1. Иван says:

    Здравствуйте. У меня появились вопросы по данной статье. Вы сами пробовали собирать эту схему? Ведь она не работает! (Я имею ввиду фотоприемник). В спокойном состоянии потанциал на выходе микросхемы не “положительный”, а “отрицательный”. И он ни на что не реагирует. А стоит убрать 4 ногу, то микруха становится послушной, но все одно, не работает в нужном режиме. Может в схеме какая то ошибка?

  2. Алексей says:

    Тоже самое , не работает схема . 4 ногу надо кинуть на + источника , Тогда начинает работать но только при условии что ик диод надо вплотную поставить к фотоприемнику.

  3. Андрей says:

    Надо R3 с фототранзистором местами поменять

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