Схема. ИК-датчик на отражение луча

      Во многих системах автоматики и сигнализации применяются датчики на инфракрасных лучах. Обычно это датчики движения, а так же, датчики на отражение и пересечение луча. Здесь описывается очень несложный, но эффективный датчик на отражение луча от находящегося перед ним объекта.
      Используется модулированный ИК-канал. Частота модуляции зависит от типа фотоприемника, именно здесь она равна 36 кГц.

      Датчик состоит из логического узла и выносной головки, состоящей из ИК-светодиода и ИК-фотоприемника. ИК-светодиод соединяется с логическим. Головка соединяется с платой ленточным кабелем. В головке светодиод и фотоприемник устанавливаются рядом, направленными в одну сторону, — к объекту, на наличие которого нужно реагировать, но между ними должна быть светонепроницаемая перегородка, исключающая прямое попадание света от ИК-светодиода на фотоприемник. В ждущем режиме на выходе логического узла высокий логический уровень. При появлении перед головкой в зоне контроля отражающей поверхности на выходе логического узла появляется отрицательный импульс длительностью около 20 секунд. Этот импульс можно подать на управляющий вход системы автоматики, которая должна отреагировать на наличие предмета перед датчиком или на сигнальное устройство.

      В логическом узле есть индикаторный светодиод. Он горит, когда луч от ИК-светодиода не попадает на фотоприемник, то есть, тогда когда перед датчиком отражающего объекта нет. А гаснет с появлением такового. Индикаторный светодиод помогает настроить датчик, -точно навести луч, установить его необходимую яркость (дальность), а также является индикатором работы схемы в ждущем режиме. Излучение индикаторного светодиода никак не влияет на работу датчика, поэтому его можно установить даже в головке, если это необходимо.
Схема ИК-датчик на отражение луча 1
      Дальность (максимальное расстояние от головки датчика до отражающей поверхности) зависит от тока через ИК-светодиод. Этот ток при настройке можно изменять пятью ступенями, переставляя перемычку.
      Принципиальная схема ИК-датчика показана на рисунке. Схема ИК-датчика выполнена на одной микросхеме К561ЛА7. Эта микросхема содержит четыре элемента «2И-НЕ».
      ИК-канал модулированный, поэтому, ИК-светодиод HL1 излучает не непрерывный поток света, а вспышки, следующие с частотой 36 кГц. Модулирующие импульсы генерирует мультивибратор на элементах D1.1 и D1.2. Частота зависит от цепи R1-С1 при использовании другого фото-приемника (на другую частоту) нужно и этот мультивибратор настроить на такую частоту.

      Выходной каскад сделан по схеме, сходной с аналогичным выходным каскадом пульта дистанционного управления телевизором, — на ИК светодиоде АЛ164Б5 и полевом транзисторе КП505Г.
      Яркость вспышек светодиода устанавливается изменением максимального тока через него, посредством изменения включенного последовательно ему сопротивления.

      Это сопротивление состоит из последовательно включенных резисторов R3-R7. Его величину можно изменять перестановкой перемычки S1. Величины сопротивлений резисторов R3-R7 можно выбрать и другими, — все зависит от эффективности конкретного ИК-светодиода, чувствительности конкретного фотоприемника, и тех пределов регулировки дальности, которые требуются в конкретном случае. Заменять цепь R3-R7-S1 подстроенным или переменным резистором не рекомендую, так как из-за значительности протекающего тока контакт ползунка переменного резистора может подгорать, и установленное сопротивление будет произвольно изменяться (особенно при дальности, близкой к максимальной).

      Приемная схема ИК-датчика выполнена на двух оставшихся элементах D1 HF1 -интегральный фотоприемник, такой как во многих телевизорах В его схеме есть полосовой фильтр настроенный на частоту 36_кГц и формирователь импульсов с выходным транзисторным ключом. При приеме ИК-излучения, частота которого совпадает или близка 36 кГц, этот ключ открывается и на выходе (выв. 3) появляется логический ноль. Резистор R8 подтягивает данный ключ к единице, чтобы в отсутствие приема на выв. 3 была единица. Конденсатор С2 подавляет различные помехи.
      В ждущем состоянии сигнал от HL1 не поступает на HF1. На выходе HF1 — единица. Это значит, что луч не отражается.
Схема ИК-датчик на отражение луча 2
      При отражении луча от поверхности появившейся перед головкой датчика начинается поступление отраженных ИК-вспышек от HL1 на HF1 В момент отражения луча уровень на выходе фотоприемника изменяется Возникший логический ноль (или импульс, если отражающий предмет переместился перед головкой датчика) запускает ждущий одновибратор на элементах D1.3 и D1.4 Этот одновибратор формирует на своем выходе (выход D1.4) отрицательный импульс, длительность которого зависит от параметров цепи C4-R12. В данном случае, длительность положительного перепада будет около 20 секунд. То есть, даже после кратковременного отражения луча на выходе D1.4 возникает логический ноль, и держится около 20 секунд. Продолжительность генерируемого импульса можно изменить в очень широких пределах, подбирая значения R12 и С4.

      Питается вся схема ИК-датчика от источника напряжением 5V. Цепь VD1-R10-C3 позволяет получить наибольшую развязку по питанию от цепи питания ИК-светодиода.
      Индикаторный светодиод HL2 подключен через ключ на транзисторе VT2. На затвор этого транзистора поступает напряжение с выхода фотоприемника. Поэтому, по свечению HL2 можно определить поступает свет от HL1 на фотоприемник SF1 или нет.
      Схема ИК-датчика смонтирована на печатной плате, рисунок и монтажная схема которой показаны на втором рисунке. Размеры платы соответствуют реальным.

      Источник питания должен быть стабилизированным. Напряжение 5V выбрано потому, что это номинальное напряжение питания фотоприемника SFH506-36.
      Детали. Микросхему К561ЛА7 можно заменить любым аналогом, например, К176ЛА7 или CD4011.
      Инфракрасный светодиод подойдет любой из тех, что применяются в пультах дистанционного управления телевизоров и другой аппаратуры. При отсутствии полевого транзистора выходной каскад можно сделать и по другой схеме, например, на транзисторе КТ972 или на двух транзисторах, например, КТ315 и КТ815, включенных по схеме Дарлингтона.

      Светодиод HL2 — любой индикаторный. В принципе, в нем нет категорической необходимости, он нужен только для визуальной проверки системы. Можно от него, а так же и от транзистора VT2 отказаться. А контролировать работу схемы мультиметром или логическим пробником по напряжению на выводе 3 HF1.
      В процессе предварительного налаживания может потребоваться настройка мультивибратора D1.1-D1.2 на паспортную частоту фотоприемника. Это можно выполнить подбором R1, контролируя частоту на выходе D1.2 по частотомеру.
      Вместо SFH506-36 можно применить SFH506-38, SFH506-32 или другие аналогичные фотоприемники от телевидео-аудиоаппаратуры.

Похожие статьи:
Передатчик с умножением частоты

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *