Инфракрасный датчик пересечения луча 2 кгц. Инфракрасный датчик пересечения луча своими руками

Для охраны периметра, а также дверей, окон и незащищенных проходов широко используются активные инфракрасные извещатели, работающие на пересечение луча. Извещатель состоит из двух основных компонентов: передатчика и приемника, которые должны находиться в зоне прямой взаимной видимости. Датчик формирует тревожное извещение при прерывании нарушителем луча, попадающего в приемное устройство. Практически все ИК-лучевые охранные извещатели объединяют в одном корпусе несколько лучей в синхронную систему. Может быть два, четыре и более луча. Это делается для увеличения высоты лучевого барьера, а также для повышения надежности работы, так как ложные срабатывания – одна из основных проблем использования подобных датчиков. Многолучевая система помогает решить проблему ложных срабатываний при попадании в зону луча прежде всего относительно мелких посторонних объектов, таких как птицы, падающие листья и т. п. Также большая проблема лучевых ИК-охранных датчиков – ложные срабатывания при неблагоприятных атмосферных условиях (дождь, снегопад, туман), уменьшающих прозрачность среды. Надежность в таких случаях обеспечивают за счет многократного превышения энергии луча над минимальным пороговым значением, необходимым для срабатывания датчика. Источником помех может быть также прямая засветка приемника солнечными лучами. Чаще всего это случается на закате или рассвете, когда солнце стоит низко над горизонтом. Согласно российским стандартам датчик должен сохранять работоспособность при естественной освещенности не менее 10000 лк и не менее 500 лк – от электрических осветительных приборов. Большинство современных лучевых извещателей имеют специальные средства фильтрации фонового излучения и с засветкой, в общем-то, справляются. Однако для обеспечения высокой помехозащищенности от фоновой засветки очень важно правильно юстировать датчик при его настройке. Что касается нашей задачи, то использование ИК-лучевых охранных извещателей может быть затруднено в силу конструктивных особенностей монтажа на объекте. Передатчик и приемник необходимо крепить на стенах внутри шлюза. Соответственно, оборудование будет работать в условиях постоянной высокой влажности. Кроме того, не исключен физический контакт находящегося в шлюзе судна со стенами. Понятно, что датчик при этом будет попросту раздавлен. Занявшись поисками подходящего конструктивного исполнения, мы обратили внимания на аналогичные устройства, применяемые в автоматизации производства.

Бесконтактные датчики положения объекта. Мир автоматизации гораздо богаче и разнообразнее систем безопасности, если сравнивать их по номенклатуре всевозможных датчиков и исполнительных устройств. Наш выбор пал на оптические датчики положения. Они предназначены для бесконтактного определения наличия/отсутствия объекта в контролируемом пространстве.
Используются для автоматизации любых промышленных процессов, в робототехнике, системах контроля, обработки и монтажа. Фотоэлектрический датчик может быть использован для обнаружения объектов на расстоянии от нескольких миллиметров до нескольких десятков или даже сотен метров. Регистрация любых объектов и большая дальность действия отличает фотодатчик от других типов подобных устройств: например, индуктивных, емкостных или ультразвуковых. Оптический датчик состоит из источника (излучателя) и приемника оптического излучения, которые могут располагаться в одном корпусе (моноблочные датчики) или в разных корпусах (двухблочные датчики). Источник датчика создает оптическое излучение в заданном пространстве, приемник реагирует на отраженный от объекта световой поток или на прерывание его.

!
В данной статье автор канала "Make Your OWN Creation" покажет Вам как сделать активный инфракрасный датчик, реагирующий на пересечение условной линии. Например при проходе через дверной проем или на небольшом расстоянии от него.

Данный датчик будет полезен например для хозяев магазинов, он позволит вовремя услышать о пересечении определенной зоны покупателем. Он является беспроводным и автономным. Может быть установлен в любом нужном месте. Так же не требует установки зеркал, как лазерные системы. Принцип работы заключается в излучении и приеме контроллером отраженного сигнала от объекта. Для этого у него на плате установлены передающий инфракрасный светодиод и принимающий фотодиод.

Дальность действия луча регулируется.
Прочитав эту статью, практически любой самоделкин, который хоть немного умеет пользоваться паяльником сможет повторить это устройство.

Количество необходимых деталей минимально.

1. Инфракрасный модуль ссылочка на него .

2. Buzzer, или пищалка, напряжением 5В .

3. Резистор 4,7Ом.

4. Транзистор BC558.

5. Батарейный разъем.

6. Аккумуляторная сборка напряжением 5В, такую можно взять от радиотелефона. Так же ее можно заменить любой другой батареей, например, самой популярной 18650.

7. Кнопка включения питания (автор ее не использовал, вероятно каждый раз ему придется отключать разъем от батареи).
P.S. все компоненты можно приобрести на радиорынке или магазине электронных компонентов.

Из инструментов и расходников будут нужны:
1. Паяльник и припой.
2. Бокорезы.
3. Отвертка крестовая, небольшой саморез.
4. Двусторонний скотч.
5. Небольшой кусочек вспененного пластика.

Итак, процесс сборки .
Укорачивает ножку резистора, припаивает его к контакту OUT (выход) на плате, так же обрезает лишнее.

Теперь, укоротив среднюю ножку транзистора, базу, припаивает ее к резистору.

Правую, или третью ножку, эмиттер, (ВНИМАНИЕ на положение транзистора!) припаивает к минусовому контакту платы GND.

Плюсовой контакт пищалки паяет к положительному контакту на плате VCC.

Отрицательный контакт пищалки - к коллектору транзистора, первая, левая ножка.

Теперь очередь разъема питания. Плюсовой провод - соответственно к VCC платы, минусовой - к GND платы.

Подключает батарею и настраивает чувствительность при помощи подстроечного резистора, рукой изменяя дальность.

Проковыряв отверткой небольшое отверстие в пластике, вкручивает саморез, фиксируя плату.

Далее, к пластику клеит двусторонний скотч и соединяет с аккумулятором, проверяет работоспособность.

И снова при помощи скотча монтирует устройство на стену.

Датчики на инфракрасных лучах широко применяются во многих охранныхустройствах, в автоматике, их преимущества по сравнению с оптическими реагирующими на видимый свет и емкостными очевидны.

Инфракрасные лучи невидимы, они ни кому и ничему не мешают, а в случае с охранной системой, обеспечивают необходимую скрытность размещения датчика. Важный фактор и высокая стабильность, почти независящая от состояния окружающей среды (ИК-излучение хорошо проходит и через воду). На сайте сайт уже не раз публиковались подобные схемы ИК-датчиков, эта схема отличается простотой и не большим количеством деталей.

На рисунке приведена схема ИК-датчика, который может работать на отражение или на пересечение луча. Благодаря использованию модуляции излучения и частотной селекции принимаемого излучения датчик хорошо защищен от помех инфракрасного излучения различных тепловых приборов и пультов дистанционного управления аппаратурой.

Схема датчика

В основе схемы микросхема тонального декодера LM567 (Л.1). В ней есть мультивибратор, частота которого зависит от RC-цепи на выводах 5 и 6, и селективный усилитель с ФАПЧ (в составе которого работает этот мультивибратор).

Рис. 1. Принципиальная схема датчика пересеяения на инфракрасных лучах.

Если частоту с выхода мультивибратора подать на ИК-светодиод, а на входе микросхемы включить фототранзистор, то микросхема будет реагировать (логическим нулем на выходе) исключительно на свет этого светодиода.

Ключ на транзисторах VТ1 и VТ2 усиливает по мощности импульсы, поступающие с вывода 5 А1, так чтобы яркость ИК-светодиода HL1 была достаточной для приема его излучения фототранзистором FT1 с расстояния в несколько метров. Чувствительность фототранзистора устанавливается подстроечным резистором R1 так чтобы получилась необходимая дальность.

Как только препятствие, расположенное перед датчиком данной платы (датчик состоит из фототранзистора FT1 и ИК-светодиода HL1) оказывается на достаточном расстоянии, ИК-свет, излученный ИК-светодиодом HL1 от него отражается и попадает на светочувствительную поверхность фототранзистора FT 1. Это приводит к тому, что на выводе 8 микросхемы А1 возникает логический ноль. На базу транзистора VТЗ через резистор R7 поступает открывающий ток.

Транзистор VТЗ открывается, и открывает транзистор VТ4, в коллекторной цепи которого включена обмотка реле К1. Обмотка данного реле рассчитана на напряжение 5V. Диод VD1 защищает транзистор от повреждения выбросами ЭДС самоиндукции обмотки реле.

Детали и печатная плата

Если препятствие отдаляется на расстояние больше предела чувствительности, то реле выключается. Фототранзистор взят от неисправной механической компьютерной мыши. Он обладает достаточной чувствительностью. Его можно заменить любым другим фототранзистором.

Но использовать интегральные фотоприемники от систем дистанционного управления нельзя, так как они настроены на определенную частоту и имеют встроенный формирователь логических импульсов.

Рис. 2. Печатная плата для схемы датчика.

ИК-светодиод, - любой инфракрасный светодиод, применяемый в пультах дистанционного управления. На рисунке приводится разводка печатной платы для датчика, работающего на отражение.

ИК-светодиод на плате расположен со стороны печатных проводников, а плата служит светонепроницаемой перегородкой исключающей прямое попадание света от него на фототранзистор. Для обеспечения непрозрачности платы в этом месте есть большой непротравленный участок фольги.

Этот участок желательно закрасить черным маркером, чтобы он был черного цвета. Для работы на пересечение луча ИК-светодиод располагают далеко за пределами платы, и устанавливают его напротив, нацелив на фототранзистор.

Практическое применение датчика, -охранные системы, устройства бытовой и производственной автоматики, а так же, в качестве пожарного датчика задымления. В этом случае, при возникновении задымления окружающая датчик среда становится малопрозрачной из-за частиц дыма и оптическая связь нарушается.

Наумов А. И. РК-2017-01.

Литература:

1. Справочник. - Тональный декодер LM567. РК-06-2006.
2. Наумов А.И. - Инфракрасный датчик. РК-09-2006.