18 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Инфракрасный датчик пересечения луча своими руками

Схема инфракрасного приемника — датчика пересечения луча (К561ЛП2)

Самодельный датчик пересечения или отражения ИК луча на микросхеме К561ЛП2. Во многих радиолюбительских схемах автоматики используются инфракрасные датчики на отражение или пересечение луча, построенные на основе элементной базы системдистанционного управления бытовой радиоэлектронной аппаратуры.

Обычно такой датчик состоит из передатчика, излучающего ИК-свет, модулированный частотой в пределах 27-50 кГц (в зависимости от параметров интегрального фотоприемника) и фотоприемника, состояние которого зависит от того попадает на него ИК-свет передатчика или нет. Естественно, логика

работы датчика на отражение отличается от логики на пресечение луча, и необходимо вносить какие-то изменения в схему, устанавливать перемычки, чтобы выбрать на отражение или пересечение датчик будет работать.

Описываемый здесь датчик отличается тем, что он одинаково работает как на отражение, так и на пересечение луча и не требует никаких действий для выбора типа работы. Практически, он в течение первых нескольких секунд после включения питания сам определяет на отражение или пересечение нужно работать.

Схема очень проста, не требует никакого программирования, а весь «интеллект» основан на алгоритме действия логического элемента «Исключающее ИЛИ», то есть, если на входах уровни одинаковы, -на выходе ноль, если на входах уровни разные, — на выходе единица. Уровень с выхода интегрального фотоприемника поступает сразу на оба входа логического элемента, но на один из входов со значительной задержкой.

Рис. 1. Принципиальная схема датчика пересечения или отражения ИК луча.

Таким образом, при длительном присутствии любого логического уровня на выходе фотоприем ника, на выходе элемента устанавливается ноль. А при изменении уровня на выходе фотоприемника, благодаря RC-цепи задержки, это изменение на одном входе элемента «Исключающее ИЛИ» происходит быстрее, чем на другом, и в течение постоянной времени этой RC-цепи уровни на входах элемента оказываются разными, — на выходе появляется единица.

Генератор инфракрасных импульсов выполнен на элементах D1.2, D1.3, включенных в режиме инвертора (по одному из их входов соединено с положительной шиной питания), транзисторном ключе VT1-VT2 и инфракрасном светодиоде Н1 (светодиод для пультов дистанционного управления). Мультивибратор генерирует импульсы частотой около 38 кГц (это соответствует настройке фильтра интегрального фотоприемникаSFH506-38).

Яркость излучаемого им света (дальность или чувствительность датчика) зависит от сопротивления R6, величину которого нужно подобрать индивидуально (но не ниже 3 Ом). В схеме, показанной на рисунке, оба входа элемента D1.1 подключены к выходу интегрального фотоприемника F1, но один из них подключен через линию задержки на элементах R2-С2.

Когда схема находится в состоянии покоя длительное время на оба входа элемента D1.1 поступают логические уровни, такие как на выходе фотоприемника F1. То есть, если есть оптическая связь с ИК-светодиодом Н1, то — логический ноль, а если оптической связи нет, — единица. Так как на обоих входах D1.1 уровни одинаковы, то на его выходе — логический ноль.

Читать еще:  Как собрать антенны для связи, телевидения, Wi-Fi своими руками

Если происходит какое-либо изменение в оптической связи, например, она прекращается (если была) или появляется (если в спокойном состоянии её не было), то, соответственно изменяется логический уровень на выходе фотоприемника F1. Изменяются уровни и на входах D1.1, но на выводе 2 D1.1 изменение происходит с задержкой, созданной цепью R2-C2.

Поэтому, при изменении уровня на выходе фотоприемника, на выходе элемента D1.1 формируется импульс, длительность которого равна временной постоянной цепи R2-C2. Этот импульс поступает на выход датчика и используется для сообщения об изменении состояния на объекте.

Конструктивное исполнение зависит от того на отражение или пересечение луча должен работать датчик. В первом случае, ИК-светодиод удобнее расположить в отдельном выносном блоке.

В случае схемы «на отражение» ИК-светодиод и фотоприемник расположены в общем блоке, с перегородкой между ними, или блендой, защищающей фотоприемник от прямого попадания на него света от светодиода. Нужно у светодиода оставить выводы подлиннее, чтобы можно было их подгибанием выбрать оптимальное направление света от светодиода.

Инфракрасный барьер своими руками

Представляем несложный проект по созданию ИК барьера дальнего действия — до 5 метров. Устройство также может быть использовано как датчик приближения или пересечения. Инфракрасный барьер имеет выход на реле, что позволяет подключить его к любому устройству с электрическим питанием (лампа, мотор, сигналка и т.д.). Высокая мощность передатчика и чувствительность приемника позволяют покрыть расстояния до 4 метров, а также использования в качестве датчика отражатель до дистанции 1 метр.

Схема передатчика ИК

Барьер имеет два модуля: один передатчик, а другой — приемник. Передатчик использует классический, на микросхеме 555, который работает как генератор импульсов. Эти импульсы транзистор BC327 усиливает и подаёт на инфракрасные светодиоды.

Передача импульсов имеет два преимущества. Первое: приемник, с помощью фильтров, может выделить сигнал передатчика на фоне помех. Второе: если импульсы краткие, то можно применить большую мощность светодиодов в излучателях, без риска сжечь их, и таким образом, получая больший радиус действия. Со значениями деталей, указанными на схеме, частота передачи будет 1,3 кГц и импульсы будут иметь длительность 25 мкс. А периоды молчания будут 750 мкс. Соотношение 1 к 30.

В печатной плате предусмотрена возможность подключить сразу 3 светодиода ИК-порт. Но можно подключить только один светодиод, два или три. Если не подключать все светодиоды — нужно паять перемычки из куска провода вместо светодиодов. Сопротивление токоограничения светодиодов 10 ом. Можно его повысить, если требуется уменьшить выходную мощность излучения.

Схема приёмника ИК

Схема приемника более сложная по сравнению с передатчиком и использует в основе ОУ LM324 — это операционный усилитель. Слабый ИК сигнал, который поступает на фототранзистор, усилит и отфильтрует первый элемент операционного усилителя, а затем вновь усилится и скорректируется через второй элемент ОУ и диоды 1N914.

Дальность работы охранного барьера зависит от мощности и концентрации инфракрасного света, производимого светодиодами, и может варьироваться от 1 метра до 5. Для получения большей мощности света необходимо установить все три инфракрасных светодиода и использовать модели с очень узким углом излучения, например, SFH4511. Если нет возможности, могут быть использовать более распространенные СД, как, например LD271, LD274 или любой другой ИК-светодиод для пульта от ТВ. Фототранзистор тут использован типа SFH309, но и другие типы подойдут.

Инфракрасный датчик пересечения луча своими руками

В управление ик диодом, транзистор Т2 можно не устанавливать, он служит для повышения мощности ИК сигнала. В архиве прилагаются две прошивки с зуммером за десять секунд перед выключением, и без зуммера, других отличий нет. При изготовлении ИК датчика (в режиме отражения) инфракрасный излучатель и ИК-приёмник надо изолировать друг от друга, если будет засветка — трудно настроить. Рисунок печатной платы показан тут, а сам файл LAY находится в архиве.

Читать еще:  Автоматическая кормушка своими руками


Описание работы устройства

На выводе RB3 (pin 9) каждые 0,5 сек присутствуют пачки импульсов (10 штук) промодулированные частотой 36 кГц для работы TSOP. Эти импульсы должны подаваться на инфракрасный светодиод (от ДУ). Фотоприемник (подключается к выводу RB1, pin 7) принимает сигнал, считает импульсы.

Кнопка PRESENS только для отладки в Proteus. Ее просто не устанавливать, никаких перемычек не надо. Если кнопка BARRIER разомкнута, выбран режим на отражение. При этом, если количество принятых импульсов совпало с переданным, то включается свет (RA0, pin 17). Если кнопка BARRIER замкнута, выбран режим барьер. Свет в этом случае включается, если количество принятых импульсов равно 0.

Время включенного света выставляется джамперами на выводах МК (pin 4-7). Отсчет времени ведется после того, как перестанет срабатывать датчик присутствия. Время рассчитывается по следующей формуле:

Delay = (1 + RB4 + RB5 × 2 + RB6 × 4 + RB7 × 8) × 10, сек.

Таким образом, минимальное время (все джамперы замкнуты на общий провод, RB4, RB5, RB6, RB7 = 0) составляет 10 сек. С дискретностью 10 сек установкой перемычек можно получить максимальное время (1 + 1 + 1×2 + 1×4 + 1×8) × 10 = 160 сек.

Если установлен датчик день/ночь (Day), то при замкнутых контактах датчика устройство блокируется.

Датчик день/ночь должен иметь сопротивление не менее 50 кОм ночью и не более 10 кОм днем. Или где-то в таких пределах, определите экспериментально. Лучше конечно дискретный, включено-выключено. К датчику не будет лишним тоже прицепить конденсатор, можно побольше.

Принцип работы, сборка и схема инфракрасного датчика для пересечения луча

Среди конструкций инфракрасных датчиков широко распространены приборы, работающие по схеме пересечения луча (другое название – датчики с перекрестным ходом). Схема инфракрасного датчика для пересечения луча универсальна, эффективна, доступна для изготовления своими руками.

Принцип функционирования

Рассматриваемый тип детекторов движения предназначен для обнаружения местонахождения движущегося объекта, не имеющего точной траектории перемещения.

Прибор действует так. Излучатель посылает ненаправленный инфракрасный сигнал, который не распознается объектом слежения, попадает на приемник, размещенный в противоположной стороне контролируемого объема и, отражаясь от него, вновь направляется к излучателю.

Для точного контроля координат местонахождения контролируемого объекта на пути его возможного перемещения устанавливают второй аналогичный комплект аппаратуры, действующий по тому же принципу. Таким образом, захват производится по двум векторам, которые в плане напоминают букву «Х» (почему детекторы и получили такое название). Описанный датчик пересечения луча своими руками сделать под силу любому пользователю, будь то фотолюбитель, фермер или просто домашний мастер.

Преимуществами инфракрасных датчиков, которые работают по схеме пересечения луча, являются:

  • Быстрота фиксации движения: если луч «натыкается на препятствие, непреодолеваемое в инфракрасном диапазоне волн (рука или нога человека, животное), приемник мгновенно это устанавливает;
  • Точность показаний, что обусловлено сравнительно узким диапазоном волны инфракрасного сигнала;
  • Дешевизна компонентов, из которых возможно изготовить детектор.

Важно! Такие самодельные датчики абсолютно безопасны для окружающих, поскольку требуют для питания напряжения, не превышающего 5 В.

Читать еще:  Регулируемая подставка для планшета своими руками

Собираем набор комплектующих элементов

Установка датчиков данного типа предпочтительнее для закрытых помещений; в открытых пространствах свойства атмосферы могут меняться, и это скажется на точности срабатывания аппаратуры.

Чтобы изготовить схему самодельного инфракрасного датчика для пересечения, потребуется:

  • Питающая батарейка или аккумулятор с рабочим напряжением не менее 3,5 В.
  • Низковольтный транзистор с открытым коллектором.
  • Корректирующий резистор, который обеспечит приём цифрового сигнала.
  • Микроконтроллер (есть конструкции с подтягивающим сопротивлением, в этом случае корректирующий резистор не потребуется).
  • Исполнительное устройство: фото- или светодиод.

Совет: для решения более сложных задач – например, не просто фиксирования перемещения, а и использования этого факта для включения какого-то своего прибора или аппаратуры — понадобится соответствующее реле. Устройство датчика перекрестного хода предусматривает соединительные провода разного цвета, экранированные от внешних помех.

Исходные требования и ограничения

Перед разработкой самодельного устройства необходимо верно задать исходные параметры комплекта датчиков перекрёстного хода:

  • Минимальное и максимальное расстояния до контролируемого объекта (по техническим соображениям этот размер не может быть меньше 250 мм).
  • Угол захвата инфракрасного луча (от 100 и более).
  • Номинальное напряжение питания (с ростом напряжения контролируемое расстояние увеличивается).
  • Обязательность логического элемента: если он имеется, то комплект сможет работать по схеме «И-ИЛИ».
  • Время срабатывания (не менее 2 мс).

Важно! Ограничения при сборке заключаются в том, что описываемые детекторы нельзя размещать в зонах активного солнечного излучения, а приёмники инфракрасного сигнала потребуют периодической очистки от пыли.

В то же время вода и прочие прозрачные жидкости не являются препятствием для действия прибора.

Необходимо правильно выбрать типоразмер контроллера. Функциональнее те модели, которые позволяют обеспечить работу инфракрасного датчика в следующих режимах:

  • Блокировка сигналов с одновременной активацией выхода;
  • Фиксация луча с одновременной активацией выхода;
  • Фиксация луча с логической задержкой.

Все варианты датчиков должны монтироваться на ПВХ-пластине или трубке для облегчения конструирования нестандартных кронштейнов. При нестационарном креплении (например, на штативе фотоаппарата) это поможет снизить общий вес конструкции.

Последовательность сборки

Оптическая часть схемы состоит из двух инфракрасных светодиодов и двух оптических излучателей типа IS471FE, имеющих встроенные светодиодные модуляторы и синхронные детекторы. Выходы от излучателя подключаются к 8-контактному микроконтроллеру, который обрабатывает входные сигналы и управляет реле, а также имеет видимый светодиод, который показывает режим работы.

Контроллер имеет простой пользовательский интерфейс, состоящий из кнопочного переключателя и светодиода.

При включении питания, если лучи пересечения правильно выравнены и постоянны, светодиод горит непрерывно в течение секунды, затем гаснет, указывая на то, что устройство готово к работе в непрерывном режиме. В этом режиме реле замкнется, а светодиод будет гореть до прерывания обоих инфракрасных лучей.

Однократное нажатие кнопки выбора режима выводит контроллер из непрерывного режима и переводит его в импульсный режим. Светодиод будет мигать, указывая на то, что реле замыкается, например, раз в секунду. Повторное нажатие кнопки увеличивает скорость замыкания, на что указывает частота мигания светодиода. Удерживание кнопки в течение 2…3 с приводит к сбросу настроек схемы и переводу ее в непрерывный режим.

Оптимальные условия работы датчика обеспечит пятичиповая схема типа 10F206 с 8-контактными DIP-адаптерами, которая находится в компактном корпусе SOT23. Корпус можно изготовить и самостоятельно, разместив на нем реле, питающий аккумулятор/батарею, транзистор обратного хода и резистор.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector