Suis lampu automatik dengan sensor inframerah dan akustik

Dasar elektronik asas moden membolehkan anda membuat peranti mudah dalam litar, tetapi mempunyai pelbagai fungsi yang agak luas. Sebelum ini, peranti sedemikian hanya boleh digunakan untuk sistem profesional yang kompleks dan mahal, dan sekarang penggunaannya menjadikan kehidupan seharian kita lebih selesa dan lebih mudah.

Artikel ini akan membincangkan peralatan yang digunakan sensor inframerah. Sebaik sahaja sensor sedemikian digunakan terutamanya dalam sistem keselamatan, dan sekarang tiada siapa yang terkejut dengan pintu yang terbuka di hadapan setiap orang yang masuk atau kemasukan lampu secara automatik di pintu masuk. Dan semua ini sensor inframerah! Selalunya mereka dipanggil sensor pyroelektrik.

Sensor Pyroelektrik. Peranti dan prinsip operasi

Sensor Pyroelektrik adalah bersifat pasif. Ini bermakna bahawa mereka tidak menghasilkan sebarang isyarat elektromagnetik, tetapi semata-mata penerima inframerahOleh itu, bagi manusia, ianya tidak berbahaya.

Setiap item adalah sumber inframerah, dan badan manusia dalam pengertian ini juga tidak terkecuali. Sensor Pyroelektrik direka sedemikian rupa sehingga mereka tidak bertindak balas terhadap radiasi inframerah itu sendiri, nilai mutlaknya, tetapi perubahannya. Oleh itu, walaupun sedikit pergerakan objek, misalnya, seseorang akan dikesan oleh sensor sedemikian.

Sebagai contoh, perhatikan sensor pyroelektrik IRA-E710 dari Murata. Peranti ditunjukkan dalam Rajah 1.

Rajah 1. Peranti sensor pyroelektrik IRA-E710

Dasar sensor pyroelectric adalah fotokel sensitif inframerah yang menghasilkan isyarat elektrik berkadar dengan jumlah radiasi. Untuk memadankan photocell dengan litar dan amplifikasi isyarat awal, transistor kesan medan digunakan.

Jika sensor dibina pada hanya satu fotosel, maka ia akan mencetuskan bukan sahaja dari objek yang bergerak, tetapi juga dari suhu luar, cahaya matahari, dari radiator dan perubahan suhu sensor itu sendiri, atau sebaliknya badannya.

Dengan kata lain, kekebalan bunyi sensor sedemikian terlalu rendah. Untuk meningkatkannya, sensor pyroelektrik dibuat berdasarkan dua fotokel yang termasuk dalam arah yang bertentangan, seperti ditunjukkan dalam gambar, yang membolehkan anda mengimbangi faktor-faktor yang telah disebutkan.

Sensor sedemikian hanya bertindak balas terhadap perubahan jumlah radiasi, yang membolehkannya digunakan sebagai pengesan gerakan. Kebolehpercayaan yang lebih besar dalam operasi sensor disediakan oleh penapis cahaya yang ditala kepada panjang gelombang 5-14 mikron. Sinaran sedemikian adalah ciri-ciri tubuh manusia.

Walau bagaimanapun, orang tidak boleh berfikir bahawa sensor hanya mengambil pergerakan objek yang dipanaskan. Selalu ada latar belakang inframerah tertentu di dalam bilik, jadi menggerakkan sebarang objek, walaupun dengan suhu ambien, menyebabkan perubahan dalam latar belakang umum dan pencetus sensor.

Kelemahan sensor yang diterangkan termasuk hakikat bahawa ia hanya sensitif kepada pergerakan melintang, iaitu, dari satu photocell ke yang lain. Apabila bergerak di sepanjang permukaan kedua-dua photocell, isyarat tidak akan dihasilkan. Oleh itu, apabila memasang sensor tersebut, mereka harus berorientasikan dengan sewajarnya, seperti yang akan dibincangkan di atas.

Untuk menghilangkan kesan berbahaya seperti itu untuk kes-kes kritikal, mereka dikembangkan dan digunakan. sensor berdasarkan empat photocells. Benar, sensor jenis ini lebih rumit dan mahal, yang juga merumitkan skema sambungan dan kawalan mereka.

Sensor boleh didapati untuk pemasangan mounting konvensional dan permukaan (SMD). Penampilan mereka ditunjukkan dalam Rajah 2.

Rajah 2. Sensor IRA-E710. Rupa

Penggunaan sensor gerakan

Pada mulanya sensor gerakan bertujuan untuk mencipta sistem penggera pencuri. Dengan perkembangan asas unsur, sensor pyroelektrik menjadi lebih murah dan lebih murah, yang membolehkan mereka digunakan untuk tujuan domestik.

Ia adalah di atas semua kemasukan automatik pencahayaan, pembukaan pintu, serta pengurusan sistem pengawasan video. Automasi sedemikian membolehkan anda menjimatkan sejumlah besar elektrik atau haba di dalam bilik. Apabila digunakan dalam sistem pengawasan video, ruang disimpan pada cakera keras komputer yang mengawal operasi sistem video.

Algoritma suis lampu automatik

Apabila lampu dimatikan secara automatik, contohnya, di pintu masuk, apabila seseorang muncul dalam bidang paparan peranti, pencahayaan perlu dihidupkan dan dimatikan selepas beberapa waktu. Walaupun seseorang berada dalam bidang paparan peranti, lampu tidak boleh dimatikan, kelajuan pengatup meningkat. Di siang hari, kemasukan cahaya secara automatik tidak sepatutnya berlaku.

Lampu sorot dengan sensor gerakan yang direka untuk pemasangan luaran juga berfungsi dengan tepat: lampu pintu dan halaman berdekatan rumah, tangga di pintu masuk ke kedai dan dalam kes lain. Lampu sorot sedemikian boleh didapati bersempena dengan sensor gerakan, atau sensor gerakan boleh berasingan.

Salah satu litar kawalan pencahayaan automatik ditunjukkan dalam rajah 3.

Rajah 3. Skema kawalan lampu dari sensor gerakan (klik pada gambar untuk melihat skema dalam format yang lebih besar)

Penerangan litar

Sebagai penerima sinaran inframerah dalam litar yang digunakan PIR1 sensor pyroelektrik. Di hadapan fotokelnya, kekisi modulasi yang legap dan legap telus dipasang, yang terletak secara mendatar. Oleh itu, ternyata bagi photodetector, sesuatu objek yang bergerak merentasi giling-giling modulasi sama ada terbuka atau ditutup, yang menyebabkan penampilan voltan berselang-seli pada output sensor.

Yang disebutkan di atas digambarkan dalam Rajah 4, yang menunjukkan lokasi sensor yang betul. Saiz objek yang dikesan oleh peranti ditentukan oleh jalur lebar kisi modulasi. Dengan menukar jalur lebar, anda boleh menyesuaikan kepekaan peranti secara keseluruhan. Lebar julat peranti boleh diselaraskan dengan mengubah saiz kisi modulasi tetingkap.

Rajah 4. Rajah pemasangan sensor gerakan

Kuasa penguat dalaman sensor PIR1 dibekalkan kepada output 1 melalui penapis R1C1. Isyarat keluaran sensor dikeluarkan dari pin 2 dan diberi input kepada input bukan pengaliran penguat operasi 1 cip LM324 jenis DA1. Cip ini adalah empat penguat operasi (op amps) bebas daripada satu sama lain. Satu-satunya perkara yang menyatukan mereka adalah kesimpulan kuasa biasa dan kes itu.

Penguat dengan keuntungan kira-kira 150 dipasang pada OS1, yang sensor PIR1 disambungkan secara langsung. Sekiranya tiada pergerakan di kawasan liputan sensor, maka pada output OS1 voltan malar, kira-kira separuh voltan sumber kuasa dikekalkan.

Apabila objek bergerak dikesan dalam bidang pandangan sensor di terminal 2, satu voltan berselang muncul, yang dikuatkan oleh OS1. Pada output OS1, satu komponen berubah muncul, yang diberi makan melalui kapasitor C2 ke tahap penguatan seterusnya yang dilakukan pada OS2 dengan keuntungan kira-kira 100.

Selepas peringkat ini, isyarat yang dikuatkan ke tahap yang diperlukan tiba kepada input komparator pada OU3 - pin 10 daripada cip DA1. Tahap tindak balas komparator ditentukan oleh nilai resistor R8, R11, R20. Dalam keadaan awal, voltan keluaran komparator rendah.

Sekiranya output IU - output 14 - denyutan segi empat tepat kelihatan melebihi tahap operasi yang ditentukan, pada output komparator IU - output 8 - paras voltan tinggi muncul, lebih tepat lagi, juga denyutan yang mengenakan kapasitor C7. Diod VD5 menghalang pelepasan kapasitor ini melalui output komparator apabila ia rendah. Oleh itu, kapasitor hanya boleh dilepaskan melalui litar bersiri R14 dan R22. Menggunakan resistor yang berubah-ubah R22, masa pelepasan boleh ditetapkan dalam 5 saat ... 5min.

Voltan terkumpul pada kapasitor C7 dibekalkan kepada input bukan penyongsang komparator kedua yang dibuat pada OS4, tahap tindak balas yang ditetapkan oleh pembahagi R9, R13. Isyarat keluaran komparator ini diberikan kepada pangkalan transistor VT1, yang, menggunakan triac VD2 menghubungkan beban.

Masa tindak balas komparator pada OS4 ditentukan oleh masa tuduhan kapasitor C7, yang meningkat oleh masa tindak balas sensor: sehingga gerakan dalam bidang paparan peranti telah dihentikan, kapasitor C7 akan mengecas semula. Oleh itu, semasa seseorang sedang bergerak di dalam bilik, pencahayaan tidak dijamin untuk dimatikan.

Agar pencahayaan tidak disalakan pada waktu siang, peranti ini mengandungi sensor cahaya yang dibuat pada photodiode VD7 jenis FD263, yang dihidupkan dalam arah yang bertentangan. Mod operasi dijalankan oleh pembahagi R15, R23.

Voltan dari enjin perintang variabel R23 dibekalkan ke pangkalan transistor VT2. Walaupun photodiode gelap ditutup di dalam bilik dan voltan di pangkalan transistor VT2 adalah tinggi, oleh itu ia ditutup dan tidak menjejaskan operasi litar.

Dengan peningkatan pencahayaan, fotodioda dibuka, dan voltan pada asas jatuh VT2, yang membawa kepada pembukaannya. Transistor terbuka melalui dioda VD9 menghalakan isyarat dari output op amp 2 ke input komparator pada op amp 3. Oleh itu, kapasitor C7 tidak mengenakan bayaran dan lampu tidak akan dihidupkan sama ada.

Untuk mengelakkan sensor siang hari daripada menyalakan cahaya bahawa hari telah datang, operasinya disekat melalui diod VD8 yang disambungkan ke output pembanding pada OU4. Capacitor C10 menyediakan kelewatan dalam menghidupkan sensor cahaya ambien apabila lampu dihidupkan, dengan itu menghalang penggera palsu sensor.

Kuasa peranti adalah tanpa transformer. Melalui kapasitor pelindapkejutan C9, voltan utama dibekalkan kepada penerus yang dibuat pada diod VD4 dan VD6. Riak voltan yang diperbaiki dilonggarkan oleh kapasitor C8, dan voltannya stabil pada 16V oleh Zener diode VD3. Voltan ini digunakan untuk menggerakkan peringkat utama pada transistor VT1, yang mengawal operasi suis kuasa pada triac VD2.

Pengatur voltan parametrik 9.1V dipasang pada unsur R2, C3, dan VD1, yang digunakan untuk menggerakkan semua nod peranti: sensor PIR, mikrofon DA1, dan sensor foto siang hari pada transistor VT2.

Litar yang dijelaskan dihasilkan sebagai kit oleh Master Kit. Kit mengandungi semua komponen radio yang diperlukan, papan litar siap dan perumahan untuk memasang peranti, ditunjukkan dalam Rajah 5. Kit juga termasuk arahan untuk memasang dan menyusun peranti.

Walaupun pada umumnya litar dianggap mudah, dan dengan perhimpunan bebas ralat dari bahagian-bahagian yang boleh digunakan, ia harus mula berfungsi dengan segera, saya ingin menarik perhatian kepada fakta bahawa ia mempunyai kuasa transformerless. Oleh itu, semasa pemasangan dan pentauliahan, anda perlu berhati-hati, mematuhi peraturan keselamatan, dan lebih baik menggunakan pengubah pengasingan.

Rajah 5. Kes dari Kit Kit Master

Litar sepenuhnya memasuki mod operasi dalam satu setengah hingga dua minit selepas beralih, oleh itu semua tetapan harus dibuat selepas masa ini telah berlalu. Pengaturan mudah dan dikurangkan untuk menetapkan masa kelewatan yang diperlukan oleh R22 perintang, dan dengan bantuan perintang R23 ambang sensor cahaya dipilih.

Ambang sensor gerakan itu sendiri ditentukan oleh nilai perintang R11.Sekiranya peningkatan kepekaan diperlukan, nilainya dapat dikurangkan. Oleh itu, dengan sejumlah besar positif palsu, anda perlu menukar nilai ke arah peningkatan.

Rajah 6 menunjukkan satu lagi rajah sensor gerakan inframerah, yang sangat mirip dengan litar yang ditunjukkan dalam Rajah 3.

Rajah 6. Sensor gerakan inframerah. Pilihan 2 (klik pada gambar untuk membesarkannya)

Skim yang sama dilengkapi dengan lampu sorot dengan lampu halogen dalam bentuk satu peranti, dan dipasang, sebagai peraturan, di pintu masuk rumah tangga persendirian. Tujuannya adalah untuk menghidupkan lampu di halaman apabila pemilik rumah tiba, dan sebagai tambahan untuk memberi amaran kepada pemilik mengenai penembusan tetamu, termasuk yang tidak diundang, ke wilayah itu. Skim itu sendiri sangat serupa dengan yang sebelumnya dan melaksanakan fungsi yang sama, jadi penerangan terperinci tidak diperlukan. Marilah kita hanya tinggal pada nod individu.

Sebagai sensor inframerah, phototransistor PIR D203C digunakan, isyarat dari mana diberi kepada cip DA1, sama seperti pada litar terdahulu. Sensitiviti sensor diselaraskan oleh perintang variabel VR3. Sensor cahaya dibuat pada photoresistor CDS, yang, melalui transistor siang hari VT2, menghalang pengoperasian transistor VT1, yang termasuk relay kontrol beban. Oleh itu, pada siang hari, kemasukan pencahayaan tidak berlaku.

Seperti yang sebelumnya, litar mengandungi kelewatan masa, yang dilakukan pada kapasitor C14, masa pelepasan yang dikawal oleh perintang variabel VR1. Had pelarasan masa ditunjukkan terus pada gambarajah.

Lampu suluh halogen dengan sensor gerakan direka untuk pemasangan di jalanan, jadi kucing, anjing atau haiwan kecil lain boleh jatuh ke dalam kawasan liputan sensor, sebagai tambahan kepada orang ramai. Ini boleh menyebabkan pencetus palsu sensor dan kemasukan cahaya.

Untuk melindungi terhadap penggera palsu itu, disarankan untuk memasang skrin pelindung di hadapan sensor, yang mungkin menghadkan jarak penglihatan peranti dari bawah: cukup cukup untuk melihat tidak seluruh pintu, tetapi hanya separuh atasnya, untuk membezakan orang yang telah datang.

Dalam sensor pergerakan yang lebih kompleks, masalah ini diselesaikan oleh mikropengawal bersepadu, yang cukup mampu menentukan saiz objek: mesin, orang, atau tetikus. Sudah tentu, sensor sedemikian lebih mahal.

Suis lampu automatik dengan sensor akustik

Untuk kawalan cahaya di pintu masuk bangunan apartmen juga digunakan suis akustik optik. Suis mengandungi mikrofon, sensor optik, dan peranti kunci output.

Logik operasi suis tersebut sama dengan inframerah: pada siang hari, mikrofon dimatikan oleh sensor optik, dan dalam gelap lampu akan menyala walaupun dengan bunyi yang tidak ketara di pintu masuk. Masa pendedahan adalah kira-kira 1 minit, selepas itu lampu keluar.

Dengan berlakunya bunyi yang baru, kitaran berulang. Kepekaan mikrofon sedemikian rupa sehingga ia mengambil bunyi pada jarak 5 m, yang cukup untuk keadaan akses. Sudah tentu sensor sedemikian tidak boleh digunakan di jalanan, kerana lampu akan menyala dari sebarang bunyi, contohnya, dari kereta yang lewat.

Secara struktural, suis akustik-optik boleh didapati dalam dua versi: sama ada sebagai unit yang berasingan dipasang pada dinding atau siling, atau terbina dalam kepada luminair pelbagai reka bentuk. Tukar tersebut ditunjukkan dalam angka 7 dan 8.

Rajah 7. Suis penjimatan tenaga optik akustik EV-05

Rajah 8. Lampu ЭВС-01 dengan suis optik akustik bersepadu

Harga suis itu, sebagai peraturan, kurang daripada suis dengan sensor inframerah, jadi ia boleh disyorkan untuk digunakan dalam perkhidmatan perumahan dan komunal, walaupun ini tidak mengecualikan pemasangan sensor inframerah.

Baca juga:Cara memilih, mengkonfigurasi dan menyambungkan geganti foto untuk lampu luaran atau dalaman