Пироэлектрический датчики для автоматического освещения коридора

 

 

Выполнил ст.

гр. РРБВ-1-12

Богородицкий Р И

 

Проверил

Бартенев В. Г

 

 

Москва 2012

 

Принципиальная электрическая схема устройства.

 

Поэтапный технологический процесс изготовления датчика движения:

1) Компоновка элементов на печатной плате с помощью Sprint-Layout 6

 

 

2)Нанесение схемы на текстолит.

 

3)Травление печатной платы.

 

4) Лужение печатной платы с помощью жидкого олово.

 

5)Монтаж электронных компонентов, рисунок в корпус.

 

6)Готовое изделие.

 

 

Схема работает следующим образом. Инфракрасное излучение принимается пироэлектрическим приемником PIR1. Так как такой приемник реагирует только на изменение уровня ИК излучения между площадками приемника, то перед ним устанавливается модуляционная решетка, состоящая из узких горизонтальных прозрачных и непрозрачных полосок. Тепловой объект, перемещаясь поперек них, оказывается поочередно закрыт/открыт для фотоприемника. Это вызывает появление на выходе фотоприемника переменного напряжения, которое является признаком движущегося объекта. Подбирая ширину модулирующих полосок можно добиться максимальной чувствительности прибора для объектов заданного размера, а изменяя размер окна модуляционной решетки можно оптимально сформировать зону обслуживания прибора.

 

Питание на встроенный усилитель пироэлектрического приемника подается через сглаживающий фильтр R1, C1. Выходной сигнал снимается с вывода 2. Резистор R19 является внешней нагрузкой встроенного полевого транзистора. Далее сигнал поступает на усилитель, собранный на DA1 (выводы 1, 2, 3). При отсутствии движения в зоне действия датчика напряжение на выходе ОУ будет неизменным, при появлении движущихся объектов, на выходе ОУ появляется переменная составляющая. Эта переменная составляющая через конденсатор С2 поступает на второй каскад усиления на DA1 (выводы 12, 13, 14).. Далее сигнал подается на компаратор, собранный на DA1 (выводы 8, 9, 10). Порог срабатывания компаратора задается резистивным делителем R8, R11, R20. В исходном состоянии напряжение на выходе компаратора близко к 0, и конденсатор С7 разряжен. Если переменная составляющая сигнала от датчика движения превышает порог срабатывания компаратора, то на его выходе появляется сигнал высокого уровня, который быстро заряжает времязадающий конденсатор С7. Диод VD5 не дает разрядиться конденсатору С7 через низкое выходное сопротивление компаратора. Разряд конденсатора происходит через последовательно соединенные резисторы R14, R22. При помощи переменного резистора R22 время разряда можно изменять от 5 с. до 5 мин. Конденсатор С7 подключен к неинвертирующему входу второго компаратора, собранного на DA1 (выводы 5, 6, 7). Порог срабатывания этого компаратора задается резистивным делителем R9, R13. Сигнал с выхода этого компаратора, поступает на усилитель на транзисторе VT1 и далее на управляющий вывод реле, который подает напряжение на нагрузку. Время включенного состояния нагрузки определяется суммой продолжительности действия сигнала с датчика движения и постоянной времени разряда цепи С7, R14, R22.

 

Кроме инфракрасного датчика движения в устройстве установлен фотоприемник видимого света - фотодиод типа ФД263. На фотодиод, включенный в обратном направлении, через резисторы R15, R23 подается напряжение питания. Напряжение с образовавшегося делителя поступает через резистор R23 на базу транзистора VT2. Пока внешняя освещенность мала, напряжение на базе транзистора высокое и он не оказывает никакого влияния на работу схемы. При достижении порогового уровня освещенности, напряжение на базе транзистора падает, падает напряжение на его эмиттере и через диод VD9 он блокирует прохождение сигнала с датчика движения. Внешняя освещенность, при которой происходит блокировка включения лампы по датчику движения, регулируется переменным резистором R23.

 

Если произошло включение лампы по датчику движения, то работа схемы контроля внешнего освещения блокируется при помощи диода VD8. При выключении лампы, конденсатор С10 обеспечивает задержку включения схемы контроля внешнего освещения на 2…3 с. Этим обеспечивается отсутствие ложных переключений во время переходных процессов при выключении нагрузки.

 

Питание устройство получает от бестрансформаторного блока питания, состоящего из выпрямителя на R21, R18, C9, VD4, VD6, C8 и двухступенчатого стабилизатора на VD3, R2, C3, VD1.

 

В процессе эксплуатации необходимо будет установить желаемое время работы освещения (резистором R22) и порог внешней освещенности, при котором свет не включается (резистором R23). Нужно иметь в виду, что время работы освещения отсчитывается от момента последнего обнаруженного движения в зоне работы датчика. Также нужно учитывать, что устройство полностью выходит на режим только через 0,5…1 мин после подачи на него питания. Поэтому все установки можно делать только по истечении этого времени.

 

Прибор реагирует на пересечение движущимся объектом линий модуляционной решетки, поэтому он должен устанавливаться таким образом, чтобы движущийся объект пересекал ее. Поэтому прибор лучше ставить сверху на стене или потолке, так, чтобы он решетчатым окошком “смотрел” на зону обнаружения, а движущиеся объекты перемещались преимущественно поперек решетки. Если необходимо, чтобы прибор срабатывал при пересечении человеком определенной границы, то его можно установить вертикально, чтобы приемное окно смотрело поперек этой границы.

 

Вывод:

В данной работе был описан пироэлектрический датчик. Пироэлектрические датчики, построенные на базе простого одиночного инфракрасного приемника, не обеспечивают защиты от ложных срабатываний. Такие датчики реагируют на изменение внешней температуры, тепловые потоки от батарей отопления, солнечную засветку. Чтобы обеспечить защиту от ложных срабатываний, в более сложных датчиках, инфракрасный приемник выполняется в виде двух одинаковых приемников, включенных навстречу друг другу. При таком включении напряжения, генерируемые в фотоприемниках от внешней засветки и изменения температуры корпуса датчика, вычитаются и практически полностью компенсируются. Такие датчики реагируют только на изменения инфракрасного излучения и, таким образом, являются датчиками движущихся объектов.

Список литературы:

1)http://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=30943

2) С.Б.Шмаков Энциклопедия радиолюбителя. Современная элементная база

3) http://vprl.ru/index/trans_drosseli/0-97