Выключатель из датчика охранной сигнализации

December 24, 2010 by admin Комментировать »

В приборах охраны нередко можно встретить бесконтактные датчики, реагирующие на тепловое излучение. Внешне они выглядят как коробочки с выпуклым матовым стеклом, обращенным к зоне охраны. «Матовое стекло» не однородно, а разграничено на секторы с разным углом наклона и плотности относительно поверхности. Это линзы Френеля. Известный французский изобретатель знаменит тем, что в начале XX века предложил и воплотил в реальность проект оборудования маяков специальными выпуклыми стеклами неоднородного состава.

Свет, пропущенный через такие линзы, проникает сквозь туман на много морских миль.

В зависимости от типа применяемой линзы можно получать различную территорию перекрытия (охраны) датчиков: вертикальную — типа «занавес», широкую по глубине, сфокусированную или размытую. Когда в зоне защиты появляется излучатель тепла — человек или животное, — изменение теплового излучения в инфракрасном спектре улавливается датчиком, усиливается и управляет оконечным силовым каскадом. Пироэлектрический детектор — основа прибора — реагирует на изменение ИК фона, поэтому подвижный объект (даже излучающий тепло) не вызывает изменения состояния датчика. В связи с этим в схему введен узел задержки выключения, чтобы эффективно использовать прибор как автоматический включатель света в комнате. Чувствительность прибора регулируется изменением угла наклона и приближением к линзе самого датчика, а также электронным способом — регулировкой усиления первого каскада схемы. В схемах охраны такие датчики получили название инфракрасных датчиков движения или «датчиков движения». Инфракрасный датчик — это пироэлектрический детектор, состоящий из чувствительных керамических поверхностей, закрытых кварцевым окном, пропускающим только ИК лучи.

На рис. 3.12 показана электрическая схема устройства. Она состоит из инфракрасного датчика BL1, двухкаскадного усилителя и схемы задержки выключения.

Автомат без сбоев работает круглосуточно, обеспечивая управление освещением. Самая дорогостоящая деталь схемы — сам датчик — пироэлектрический детектор, его марка RE46. Однако в настоящее время его стоимость заметно уменьшилась , а эффективность предлагаемой схемы превосходит на практике распространенные среди радиолюбителей устройства типа емкостных, индуктивных датчиков и инфракрасных барьеров.

Устройство работает следующим образом. Быстрое изменение теплового поля в зоне активности датчика приводит к небольшим (до 50 мВ) скачкам напряжения на выходе детектора; этот сигнал усиливается первым каскадом на усилителе DA1.2. Сигнал подается на неинвертирующий вход DA1.2. В составе микросхемы DA1 КР1401УД2А имеются четыре независимых однотипных операционных усилителя, объединенных по питанию, реализованные

Рис. 3.12.

на полевых транзисторах по технологии КМОП. Следующий усилительный каскад собран на втором ОУ. Конденсатор С1 ослабляет помехи, вызываемые искусственным освещением. Если увеличить его емкость, усилится помехоподавление, но снизится чувствительность — прибор не будет реагировать на медленные во времени перемещения, что недопустимо. Чувствительность датчика можно незначительно изменить резисторами R4, R3 и конденсатором С2. Делитель напряжения R10R14R16 задает смещение ОУ, равное примерно 1,8 В. На компараторе DA1.1 собрано по базовой схеме фотореле, порог срабатывания которого регулируется подстроенным резистором R6. Фоторезистор чувствительной поверхностью должен быть закреплен на раме и обращен к окну. При затемнении фоторезистора PR1 (СФЗ-1) на выходе ОУ DA1.1 появится положительный потенциал, корректирующий режим усиления второго каскада. Конденсатор С4 не пропускает постоянную составляющую двух каскадов усиления, а конденсатор СЗ стабилизирует напряжение смещения DA1.2. Коэффициент усиления первых двух ОУ регулируется резистором R15. На элементе DA1.4 реализовано репе времени, запускаемое положительным сигналом, выпрямленным диодами VD1, VD2 и приходящим с выхода DA1.3. Время задержки выключения зависит от номиналов элементов C8R17R18 и может достигать десятков минут. Чем больше время задержки — тем меньше точность временного интервала. Регулируемая задержка выключения необходима автомату для плавного выключения света после возможного 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, когда входит человек. Оба второстепенных устройства можно без последствий из схемы исключить. Если оставить только датчик движения, то элементы DA1.1, DA1.4, R17, R18, R19, R20, фоторезистор PR1, постоянные резисторы R1, R2, R5, R6, R7, R8, R11, С8 из схемы нужно исключить; между выводами 1 и 3 DA1.3 включить компенсационную цепь обратной связи, аналогичную C5R13 в первом каскаде. Ограничительный резистор R21 в таком варианте необходимо подключать к точке соединения катодов VD1, VD2.

Цепь R17R18 при нахождении оптимальной задержки разумно заменить на один постоянный резистор. С выхода DA1.4 импульс включения поступает на транзисторный ключ, который коммутирует реле К1. Реле своими контактами на замыкание включает лампу освещения кухни (на схеме не показана). К1 — любое маломощное реле на напряжение срабатывания 10…12 В и коммутируемый ток до 2 А. Автор применяет автомобильное реле на 12 В (позиция 3747.06. в каталоге запчастей для ВА32106).

Рис. 3.13. Трансформаторный источник питания

Рис. 3.14. Бестрансформаторный источник питания

Схема подходящего варианта источника питания с использованием понижающего трансформатора показана на рис. 3.13. Кроме того, этот электронный узел может быть запитан от бестрансформаторного источника питания, его схема приведена на рис. 3.14.

О деталях. Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,125. Оксидные электролитические конденсаторы К50-12 на рабочее напряжение не ниже 16 В, остальные конденсаторы типа КМ, группы ТКЕ Н70. Переменные резисторы — СП5-1ВБ. Транзистор VT1 можно заменить на КТ815 А—Г, КТ817 А—Б, КТ940А, Б. Автомобильное реле К1 можно заменить на РЭС10, РЭС15, РЭС48А, а также на реле зарубежного производства, например, фирмы Pasi типа BV2091-112DM (напряжение срабатывания 12 В, коммутируемый ток — до 3 А). Понижающий трансформатор Т1 в блоке питания (рис. 3.13) может быть любым, например ТВК-110Л с выходным переменным напряжением на вторичной обмотке 13…16 В. Выпрямительный диодный мост — КЦ405, КЦ402 с любым буквенным индексом. Устройство не критично к напряжению питания и стабильно работает в интервале +10…16 В. На рис. 3.13 внизу слева показана цоколевка выводов пироэлектрического детектора RE46. Устройство не требует настройки. Перед первым включением установите движки подстроенных резисторов R6 и R18 в среднее положение. Включение-отключение реле контролируется на слух по щелчку реле.

Рис. 3.15. Вариант подключения охранного датчика RE46

Элементы схемы крепятся на монтажной плате и закрываются пластмассовым корпусом. При монтаже необходимо соблюдать осторожность. Паять датчик BL1 нужно аккуратно, желательно с антистатическим заземленным браслетом, не перегревая выводов датчика — пайка каждого вывода не более 1 секунды. Перегрев может вывести прибор из строя или ухудшить его чувствительность. Линза Френеля заимствована из датчика охранной системы, т.к. только она дает наибольший эффект, изготовить же ее самостоятельно не удалось. Датчик BL1 чувствительной стороной обращен к контролируемой зоне и размещен на расстоянии 1,7…2,5 см от поверхности линзы Френеля. Это расстояние фокусировки (для обеспечения оптимальной чувствительности) находится опытным путем. Линза

Френеля аккуратно приклеивается к корпусу. Клей не должен попадать на защитное кварцевое окно датчика. Линза СЕ12 создает 24 сектора (зоны контроля) и обеспечивает стабильную реакцию на излучатель тепла в зоне от 1,5 до 5 метров от датчика. Края линзы перед установкой в пластмассовый корпус необходимо проложить прорезиненной прокладкой, например, кембриком от электрического кабеля. При отсутствии промышленной линзы можно использовать обычное плоское матовое оргстекло, размерами 40 х 60 мм. Тогда чувствительность заметно ухудшится, но обеспечит контроль территории на глубину 0,5…2 м от поверхности датчика. Проверять работоспособность устройства можно и без линз и стекол, проводя перед чувствительной поверхностью BL1 рукой.

Немного об особенностях установки. Датчики движения редко дают сбои, связанные с ложными срабатываниями. Однако исключить их совсем нельзя. Чаще всего причиной ложных срабатываний датчиков движения являются насекомые, в частности пауки, плетущие паутину под потолком помещения, в углах — местах расположения пироэлектрических детекторов. Выходов из положения два: скомбинировать датчик движения с другим, например, емкостным 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, вентилятор, 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 от окна по причине, рассмотренной выше. Совершенно недопустимо фотографировать в анфас датчик BL1 — от фотовспышки он выходит из строя.

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