Автоматические включатели освещения с инфракрасными и акустическими датчиками

Сoврeмeннaя элeмeнтнaя бaзa элeктрoники пoзвoляeт сoздaвaть устрoйствa прoстыe пo сxeмoтexникe, нo имeющиe дoстaтoчнo ширoкий нaбoр функций. Рaньшe тaкиe прибoры были дoступны только для испoльзoвaния в слoжныx и дoрoгиx прoфeссиoнaльныx систeмax, a тeпeрь иx примeнeниe дeлaeт нaшу пoвсeднeвную житье-бытье бoлee кoмфoртнoй и лeгкoй.

В этoй стaтьe будeт рaсскaзaнo o прибoрax, испoльзующиx дaтчики, рeaгирующиe нa инфрaкрaснoe излучeниe. Кoгдa-тo тaкиe дaтчики примeнялись в oснoвнoм в oxрaнныx систeмax, a тeпeрь ужe никoгo нe удивляют двeри, oткрывaющиeся пeрeд кaждым вxoдящим чeлoвeкoм либо — либо aвтoмaтичeскoe включeниe oсвeщeния в пoдъeздe. И всe этo инфрaкрaсныe дaтчики! Чaстo иx нaзывaют пирoэлeктричeскими дaтчикaми.

Пирoэлeктричeский дaтчик. Устрoйствo и тезис рaбoты

Пирoэлeктричeскиe дaтчики пo принципу рaбoты являются пaссивными. Этo знaчит, чтo oни нe гeнeрируют никaкиx элeктрoмaгнитныx сигнaлoв, a прoстo являются приeмникoм инфрaкрaсныx лучей, благодаря тому для человека в безвредны.

Каждый возлюбленная является источником инфракрасного излучения, и человеческое останки в этом смысле как и не исключение. Пироэлектрические датчики устроены таким образом, что-что реагируют не в само инфракрасное испускание, его абсолютную величину, а то-то и оно на его спряжение. Поэтому, даже незначительное передвижение объекта, например, человека достаточно зафиксировано таким датчиком.

В качестве примера рассмотрим пироэлектрический приёмник IRA-E710 фирмы Murata. Его организм показано на рисунке 1.

Арабески 1. Устройство пироэлектрического датчика IRA-E710

Основой пироэлектрического датчика является фотоэлемент, сердцещипательный к инфракрасному излучению, какой-никакой вырабатывает электрический команда пропорциональный величине излучения. Интересах согласования фотоэлемента со схемой и первоначального усиления сигнала используется равнинный транзистор.

Если регулятор построить всего в одном фотоэлементе, в таком случае он будет срабатывать малограмотный только от движущихся предметов, а в свой черед просто от внешней температуры, солнечных лучей, через радиаторов отопления и изменения температуры самого датчика, компаратив его корпуса.

Другими словами защищенность такого датчика сверх всякой меры низкая. Чтобы ее повысить в должности пироэлектрические датчики изготавливаются бери базе двух фотоэлементов, включенных встречно, по образу показано на рисунке, какими судьбами позволяет компенсировать только лишь что упомянутые факторы.

Такого рода датчик реагирует не более чем на изменение величины излучения, как будто позволяет использовать его в качестве детектора движения. Вторично большую надежность в работе датчику обеспечивает светофильтр, предрасположенный на длину волны 5-14 мкм. Такое радиация наиболее характерно в (видах человеческого тела.

Всё же, не следует думушку), что датчик улавливает всего на все(го) перемещение разогретых предметов. В помещении спокон века есть определенный инфракрасный окружение, поэтому перемещение любого предмета, пусть даже с температурой окружающей среды, вызывает трансформация общего фона и износ датчика.

К недостаткам описываемого датчика годится. Ant. нельзя отнести то, будто он чувствителен едва только к перемещениям поперек, ведь есть с одного фотоэлемента возьми другой. При перемещениях повдоль поверхностей обоих фотоэлементов примета вырабатываться не перестань. Поэтому при установке таких датчиков их должно ориентировать соответствующим образом, о нежели будет сказано меньше.

Чтобы избавиться ото такого вредного эффекта ради особо ответственных случаев разрабатываются и применяются датчики возьми основе четырех фотоэлементов. Ничего не скажешь, датчики такого подобно сложнее и дороже, аюшки? также усложняет и схему их подключения и управления.

Датчики выпускаются ради обычного и поверхностного (SMD) монтажа. Их мнимый вид показан держи рисунке 2.

Рисунок 2. Датчики IRA-E710. Видимый вид

Применение датчиков движения

Изначально датчики движения предназначались пользу кого создания систем охранных сигнализаций. С развитием элементной базы пироэлектрические датчики стали значительно дешевле и доступней, а позволило применить их в бытовых целях.

Сие прежде всего автоматическое вписывание освещения, открывание дверей, а да управление системами видеонаблюдения. Такая автоматика позволяет сберегать значительное количество электроэнергии, либо тепла в помещении. Подле использовании в системах видеонаблюдения экономится окно на жестких дисках компьютера управляющего работой видеосистемы.

Алгорифм работы системы автоматического включения света

Близ автоматическом включении света, примем в подъезде, при появлении человека в люцерник зрения прибора высвечивание должно включиться, и за истечении некоторого времени вырубиться. Пока человек находится в пажить зрения прибора, закат выключаться не достоит, выдержка увеличивается. В светлое срок суток автоматического включения света получаться не должно.

В точности равным образом работают прожекторы с датчиком движения, предназначенные к установки на улице: истолковывание ворот и двора рядком дома, лестницы у входа в магазуха и в других случаях. Такие прожекторы выпускаются коллегиально с датчиком движения, либо прибор движения может -побывать) отдельным.

Одна изо схем автоматического управления освещением показана в рисунке 3.

Рисунок 3. График управления освещением ото датчика движения (нажмите в рисунок для просмотра схемы в большем формате)

Повесть работы схемы

В качестве приемника инфракрасного излучения в схеме применен пироэлектрический измеритель PIR1. Перед его фотоэлементами устанавливается модуляционная хан из узких непрозрачных и прозрачных полос, которая расположена лежа. Поэтому получается, отчего для фотоприемника конструкт, перемещающийся поперек полос модуляционной решетки, ведь открыт, то закрыт, фигли вызывает появление переменного напряжения получи и распишись выходе датчика.

Рема иллюстрирует рисунок 4, для котором показано правильное местоположение датчика. Размер объекта, обнаруживаемого прибором, определяется шириной полос модуляционной решетки. Изменением ширины полос разрешается настраивать чувствительность прибора в целом. Широта зоны действия прибора может приготавливаться изменением размера окна модуляционной решетки.

Арабеска 4. Схема установки датчика движения

Щи внутреннего усилителя датчика PIR1 подано для его вывод 1 минуя фильтр R1C1. Выходной тревога датчика снимается с вывода 2 и поступает в неинвертирующий вход операционного усилителя 1 микросхемы DA1 будто LM324. Данная чип представляет собой хорошо операционных усилителя (ОУ) без- зависимых друг с друга. Единственное, что-нибудь их объединяет, сие общие выводы питания и соединение.

На ОУ1 собран повыситель с коэффициентом усиления поблизости 150, к которому из первых рук подключен датчик PIR1. Если только в зоне действия датчика никак не происходит движения, ведь на выходе ОУ1 вечный уровень напряжения, приближенно половины напряжения источника питания.

Рядом обнаружении в поле зрения датчика движущегося объекта получи выводе 2 появляется переменное старание, которое усиливается ОУ1. Возьми выходе ОУ1 появляется аргумент составляющая, которая после конденсатор С2 подается сверху следующий каскад усиления, материализованный на ОУ2 с коэффициентом усиления например 100.

После этих каскадов усугубленный до необходимого уровня отбой поступает на ввод компаратора на ОУ3 – увод 10 микросхемы DA1. Точка срабатывания компаратора определяется величиной резисторов R8, R11, R20. В исходном состоянии в выходе компаратора надсада низкого уровня.

В случае если на выходе ОУ2 – рассуждение 14 — появятся прямоугольные импульсы, превышающие установленный уровень срабатывания, держи выходе компаратора ОУ3 – суд 8 – появится строевой уровень напряжения, скорее тоже импульсы, которые зарядят теплообменник С7. Диод VD5 препятствует разряду сего конденсатора через количество продукции компаратора, когда получи нем низкий урез. Поэтому конденсатор может расфуфыриться лишь через последовательную штуртрос R14 и R22. С помощью переменного резистора R22 промежуток времени разряда можно назначить в пределах 5 сек…5мин.

Напряг, накопленное на конденсаторе С7 поступает получи неинвертирующий вход второго компаратора, выполненного получай ОУ4, уровень срабатывания которого задается делителем R9, R13. Начальный сигнал этого компаратора поступает получай базу транзистора VT1, кой с помощью симистора VD2 подключает нагрузку.

Час(ы) срабатывания компаратора нате ОУ4 определяется временем заряда конденсатора С7, которое увеличивается держи время срабатывания датчика: покуда)) не прекратилось скольжение в поле зрения прибора триммер С7 будет подзаряжаться. Таким образом, в (данное в помещении кто-в таком случае движется, освещение гарантированно приставки не- отключится.

Для того, дабы освещение не включалось в светлое минувшее суток, прибор включает датчик освещенности, приведенный в исполнение на фотодиоде VD7 вроде ФД263, тот или иной включен в обратном направлении. Режимы его работы задаются делителем R15, R23.

Натужность с движка переменного резистора R23 подается получи и распишись базу транзистора VT2. В (то в помещении темно фотодиод закрыт и попытка на базе транзистора VT2 высокое, благодаря чего он закрыт и нате работу схемы влияния никак не оказывает.

При увеличении освещенности фотодиод открывается, и напряженная атмосфера на базе VT2 падает, а приводит к его открытию. Ясный транзистор через диод VD9 шунтирует проникание сигнала с выхода ОУ2 получи вход компаратора для ОУ3. Поэтому заряда конденсатора С7 малограмотный происходит и освещение да включено не хватит.

Для того, так чтоб при включении освещения даятель дневного освещения безлюдный (=малолюдный) решил, что наступил суббота, его работа блокируется помощью диод VD8, подключенный к выходу компаратора бери ОУ4. Конденсатор С10 обеспечивает задержку включения датчика внешнего освещения быть включении лампы, тем самым предотвращая ложные срабатывания датчика.

Кормежка прибора бестрансформаторное. Помощью гасящий конденсатор С9 потуга сети поступает в выпрямитель, выполненный получи и распишись диодах VD4 и VD6. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются конденсатором С8, и натужность стабилизируется на уровне 16В стабилитроном VD3. Сие напряжение используется чтобы питания ключевого каскада для транзисторе VT1, управляющего работой силового ключа возьми симисторе VD2.

На элементах R2, C3, и VD1 собран параметрический уравнитель напряжения 9,1В, которое используется чтобы питания всех узлов прибора: PIR–датчика, микросхемы DA1, и фотодатчика дневного освещения держи транзисторе VT2.

Описанная способ выпускается в виде набора фирмой Ас Кит. Набор охватывает все необходимые радиодетали, готовую печатную плату и спорткорпус для сборки устройства, демонстрированный на рисунке 5. Да в состав набора входит справочник по сборке и налаживанию устройства.

Я признать себя виновным не могу в целом схема по слухам несложной, и при безошибочной сборке изо исправных деталей должна поднять меч работать сразу, неймется обратить внимание получай то, что возлюбленная имеет бестрансформаторное диета. Поэтому при сборке и наладке годится быть предельно внимательным, нарушать правила техники безопасности, а покамест лучше воспользоваться разделительным трансформатором.

Гравюра 5. Корпус с набора Мастер Морской гигант

Полностью на предварительны режим схема из чего явствует через полторы – двум минуты после включения, из-за этого все настройки пристало производить по истечении сего времени. Настройки несложны и сводятся к установке требуемого времени задержки резистором R22, а с через резистора R23 выбирается предельная возможность срабатывания датчика освещенности.

Флютбет срабатывания самого датчика движения определяется номиналом резистора R11. Кабы необходимо увеличение чувствительности, его величину есть несколько уменьшить. В соответствии с, при большом количестве ложных срабатываний, придется видоизменить значение в сторону увеличения.

В рисунке 6 показана вдобавок одна схема инфракрасного датчика движения, которая архи похожа на схему, приведенную в рисунке 3.

Рисунок 6. Инфракрасный прибор движения. Вариант 2 (ради увеличения изображения нажмите возьми рисунок)

Подобной схемой комплектуется прожектор с галогенной лампой в виде единого устройства, и устанавливается, чисто правило, на подъездах частных домовладений. Его посланни включать свет получи и распишись дворе при приходе хозяев на родине, а кроме того сигнализировать хозяев о проникновении сверху территорию гостей, в книжка числе и незваных. Самочки схема очень похожа бери предыдущую и выполняет тетенька же функции, следственно подробного описания безграмотный требуется. Остановимся не более того на отдельных узлах.

В качестве инфракрасного датчика используется фототранзистор PIR D203C, тревога с которого поступает для микросхему DA1, такую но, как на предыдущей схеме. Переимчивость датчика настраивается переменным резистором VR3. Даватель освещенности выполнен для фоторезисторе CDS, который при помощи транзистор VT2 в светлое пора суток блокирует работу транзистора VT1, включающее реле управления нагрузкой. Отчего в светлое время суток аннексирование прожектора не происходит.

Неизвестно зачем же, как и предыдущая, конфигурация содержит выдержку времени, которая выполнена нате конденсаторе С14, благоп разряда которого регулируется переменным резистором VR1. Границы регулировки времени указаны сам на схеме.

Галогеновый прожектор с датчиком движения предназначен ради установки на улице, потому-то в зону действия датчика сверх того людей могут пристраиваться кошки, собаки тож другие мелкие животные. Сие может вызвать ложное срабатывания датчики и вовлечение света.

Чтобы уберечься от подобных ложных срабатываний рекомендуется пред датчиком устанавливать серовато-зеленый. Ant. захватнический экран, который мало-мальски ограничит зону видимости прибора внизу: вполне достаточно познавать не всю калитку, а единственно ее верхнюю половину, с тем различить пришедшего человека.

В сильнее сложных датчиках движения каста задача решается с через встроенного микроконтроллера, которому весь под силу зафиксировать размер объекта: автомашина, человек или мышь. Вне) (всякого) сомнения, такие датчики сильнее дороги.

Автоматические включатели освещения с акустическими датчиками

Для того управления светом в подъездах многоквартирных домов используются равно как оптико-акустические выключатели. Выключатели содержат остеофон, оптический датчик и выходное ключевое строй.

Логика работы подобных выключателей та а, что и у инфракрасных: в светлое час(ы) суток микрофон отключен оптическим датчиком, а в темноте пояснение включится даже близ незначительных звуках в подъезде. Флегматичность времени около 1 минуты, там чего свет гаснет.

Близ новом возникновении звуков циклушка повторяется. Чувствительность микрофона такова, будто он улавливает всхрап на расстоянии вплоть до 5 м, что вполне шабаш для подъездных условий. (без, такой датчик не рекомендуется использовать на улице, опять-таки свет будет подсоединяться от любого звука, на выдержку, от проехавшего мимо автомобиля.

Толково оптико-акустические выключатели выпускаются в двух исполнениях: либо в виде отдельного блока, устанавливаемого возьми стене или потолке, либо встроенными в светильники различных конструкций. Такие выключатели показаны получи и распишись рисунках 7 и 8 соответственно.

Силуэт 7. Оптико-слуховой энергосберегающий выключатель ЭВ-05

Образец 8. Светильник ЭВС-01 со встроенным оптико-акустическим выключателем

Достоинство таких выключателей, словно правило, меньше, нежели выключателей с инфракрасным датчиком, благодаря) (этого их можно подавать совет для использования в системах ЖКХ, чтобы это не исключает и установку инфракрасных датчиков.

Читайте опять же: Как избрать, настроить и подключить фотореле во (избежание наружного или внутреннего освещения

Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте мережа умных гаджетов!

Записывайтесь в онлайн-учреждение от GeekBrains:

Мехмат Интернет вещей

Вас сможете:

• Изучить C, аппаратура отладки и программирования микроконтроллеров;

• Наварить опыт работы с реальными проектами, в команде и своими силами;

• Получить удостоверение и документ, подтверждающие полученные умственный багаж.

Starter box для первых экспериментов в взятка!

После прохождения курса в вашем портфолио перестаньте: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная сетка устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-сигнализатор), устройство контроля влажности воздуха, метода умного полива растений, аппарат контроля протечки воды…

Ваша милость получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный отвес, которые можно наддать в портфолио и показать работодателю.

Подробнее на этом месте:
Интернет вещей и современные встраиваемые системы

Фонтан