Аутоматски прекидачи за осветљење са инфрацрвеним и звучним сензорима

Савремена елементарна база електронике омогућава вам да направите уређаје једноставне у кругу, али који имају прилично широк спектар функција. Раније су такви уређаји били доступни само за употребу у сложеним и скупим професионалним системима, а сада њихова употреба чини нашу свакодневицу удобнијом и лакшом.

Овај чланак ће говорити о коришћењу уређаја инфрацрвени сензори. Некада су се такви сензори користили углавном у безбедносним системима, сада никога не изненађују врата која се отварају испред сваког долазног човека или аутоматско укључивање осветљења у улазу. И све то инфрацрвени сензори! Често их називају пироелектрични сензори.

Пироелектрични сензор. Уређај и принцип рада

Пироелектрични сензори су у принципу пасивни. То значи да они не генеришу никакве електромагнетне сигнале, већ једноставно јесу инфрацрвени пријемникСтога је за људе апсолутно безопасно.

Свака ставка је инфрацрвени извори људско тело у том смислу такође није изузетак. Пироелектрични сензори дизајнирани су на такав начин да не реагују на само инфрацрвено зрачење, његову апсолутну вредност, већ на његову промену. Стога ће чак и незнатно кретање предмета, на пример, особу детектирати такав сензор.

Као пример, узмите у обзир пироелектрични сензор ИРА-Е710 из Мурата. Његов уређај је приказан на слици 1.

Слика 1. ИРА-Е710 пироелектрични сензорски уређај

Основа пироелектричног сензора је инфрацрвена осетљива фотоћелија која производи електрични сигнал пропорционалан количини зрачења. За подударање фотоћелије са кругом и почетним појачањем сигнала користи се пољски транзистор.

Ако је сензор уграђен само на једној фотоћелији, онда ће се активирати не само од покретних објеката, већ и једноставно од спољне температуре, сунчеве светлости, радијатора и температурних промена самог сензора, тачније његовог тела.

Другим речима, отпорност на буку таквог сензора је прениска. Да бисте га повећали, пироелектрични сензори израђени су на основу две фотоћелије укључене у супротном смеру, као што је приказано на слици, што вам омогућава да надокнадите управо поменуте факторе.

Такав сензор реагује само на промене у величини зрачења, што му омогућава да се користи као детектор покрета. Још већу поузданост у раду сензора даје светлосни филтер подешен на таласну дужину од 5-14 микрона. Такво зрачење је најкарактеристичније за људско тело.

Међутим, не треба мислити да сензор примећује само кретање грејних предмета. У соби увек постоји одређена инфрацрвена позадина, па померање било којег предмета, чак и при собној температури, изазива промену опште позадине и активирање сензора.

Слабости описаног сензора могу се приписати чињеници да је осетљив само на кретања преко, односно из једне фотоћелије у другу. Када се крећете по површинама обе фотоћелије, сигнал се неће генерисати. Стога се приликом уградње таквих сензора морају оријентисати према томе, као што ће бити горе речено.

Да би се ослободили таквог штетног утицаја за нарочито критичне случајеве, они се развијају и примењују. сензори засновани на четири фотоћелије. Тачно, сензори ове врсте су сложенији и скупљи, што такође отежава шему њиховог повезивања и управљања.

Сензори су доступни за класичну и површинску монтажу (СМД). Њихов изглед је приказан на слици 2.

Слика 2. Сензори ИРА-Е710. Изглед

Употреба сензора покрета

Првобитно сензори кретања намењен стварању протупровални системи. С развојем базе елемената, пироелектрични сензори постали су много јефтинији и приступачнији, што им је омогућило употребу у домаће сврхе.

То је изнад свега аутоматско укључивање расвете, отварање врата, као и управљање системима за видео надзор. Таква аутоматизација вам омогућава да уштедите значајну количину електричне енергије или топлоте у соби. Када се користи у системима видео надзора, спрема се простор на чврстим дисковима рачунара који контролише рад видео система.

Алгоритам аутоматског прекидача светла

Када се светло аутоматски укључује, на пример, на улазу, када се особа појави у видном пољу уређаја, осветљење би се требало укључити и угасити након неког времена. Док је особа у видном пољу уређаја, осветљење се не сме искључити, брзина затварача се повећава. При дневном светлу не би требало доћи до аутоматског укључивања светлости.

Спот светла са сензором кретања намењена за уградњу на отвореном такође раде тачно: осветљење капије и дворишта у близини куће, степенице на улазу у продавницу и у другим случајевима. Таква рефлектора су доступна заједно са сензором покрета или се сензор кретања може одвојити.

Један од аутоматски управљачки кругови осветљења приказано на слици 3.

Слика 3. Схема контроле осветљења са сензора покрета (кликните на слику да бисте је приказали у већем формату)

Опис круга

Као пријемник инфрацрвеног зрачења у кориштеном кругу пироелектрични сензор ПИР1. Испред његових фотоћелија уграђена је модулациона решетка уских непрозирних и провидних пруга која се налази хоризонтално. Стога се испоставља да је за фотодетектор предмет који се креће преко опсега модулацијске решетке отворен или затворен, што изазива појаву наизменичног напона на излазу сензора.

Претходно је приказано на слици 4, која приказује тачну локацију сензора. Величина објекта који уређај открива одређује се ширином опсега модулацијске решетке. Променом пропусне ширине можете подесити осетљивост уређаја у целини. Ширина распона уређаја може се подесити промјеном величине решетке модулације прозора.

Слика 4. Дијаграм инсталације сензора кретања

Снага унутрашњег појачала ПИР1 сензора доводи се на његов излаз 1 преко филтра Р1Ц1. Излазни сигнал сензора уклања се са игле 2 и доводи се на неинвертирани улаз оперативног појачала 1 чипа типа ЛМ324 типа ДА1. Овај чип су четири оперативна појачала (оп појачала) која су међусобно неовисна. Једино што их уједињује су заједнички закључци власти и случај.

Појачало са појачањем од око 150 је монтирано на ОС1, на који је директно повезан ПИР1 сензор. Ако у подручју покривања сензора нема покрета, на излазу ОС1 одржава се константан напонски ниво, приближно половина напона извора напајања.

Када се објекат који се креће детектира у видном пољу сензора на терминалу 2, појављује се наизменични напон који појачава ОС1. На излазу ОС1 појављује се варијабилна компонента која се преко кондензатора Ц2 доводи до следеће фазе појачања која се изводи на ОС2 са добитком од приближно 100.

Након ових фаза стиже сигнал појачан до потребног нивоа на улаз компаратора на ОУ3 - пин 10 чипа ДА1. Ниво одзива компаратора одређује се вредност отпорника Р8, Р11, Р20. У почетном је стању излазни напон компаратора низак.

Ако се на излазу ОУ2 - излаз 14 - појављују правокутни импулси који прелазе наведени ниво рада, на излазу компаратора ОУ3 - излаз 8 - појавиће се висок напонски ниво, тачније, импулси који напуне кондензатор Ц7. ВД5 диода спречава пражњење овог кондензатора кроз излаз компаратора када је низак. Стога се кондензатор може испразнити само кроз серијски круг Р14 и Р22. Коришћењем променљивог отпорника Р22 може се подесити време пражњења у року од 5 секунди ... 5мин.

Напон акумулиран на кондензатору Ц7 доводи се до инвертирајућег улаза другог компаратора, направљеног на ОС4, чији је ниво одзива постављен разделником Р9, Р13. Излазни сигнал овог компаратора се доводи у базу транзистора ВТ1, који, користећи триац ВД2 повезује оптерећење.

Време одзива компаратора на ОС4 одређује се временом пуњења кондензатора Ц7, које се повећава временом одзива сензора: све док се кретање у видном пољу уређаја не заустави, кондензатор Ц7 ће се поново напунити. Стога, док се неко креће у соби, није загарантовано искључење осветљења.

Да се ​​осветљење не укључује током дневног светла, уређај садржи сензор светлости направљен на ВД7 фотодиоди типа ФД263, који је укључен у супротном смеру. Начини рада постављају се разделником Р15, Р23.

Напон од мотора променљивог отпорника Р23 доводи се у базу транзистора ВТ2. Док је тамни фотодиод затворен у соби и напон на дну транзистора ВТ2 је висок, зато је затворен и не утиче на рад кола.

С повећаним осветљењем, фотодиод се отвара, а напон у дну ВТ2 опада, што доводи до његовог отварања. Отворени транзистор кроз ВД9 диоду активира сигнал са излаза оп амп 2 на улаз компаратора на оп амп 3. Због тога се кондензатор Ц7 не пуни, а неће се укључити ни осветљење.

Како би се спречило да сензор дневне светлости не укључи светло које је дошао дан, његов рад је блокиран преко ВД8 диоде спојене на излаз компаратора на ОУ4. Кондензатор Ц10 омогућава кашњење у укључивању сензора амбијенталне светлости када се лампица укључи, чиме се спречавају лажни аларми сензора.

Снага уређаја је без трансформатора. Кроз кондензатор за гашење Ц9, мрежни напон се доводи у исправљач направљен на диодама ВД4 и ВД6. Ригулација исправљеног напона изглађује се кондензатором Ц8, а напон се стабилизује на 16 В зенер диодом ВД3. Овај напон се користи за напајање кључне фазе на транзистору ВТ1, који контролише рад прекидача за напајање на тријачном ВД2.

На елементе Р2, Ц3 и ВД1 монтира се 9.1В параметрични регулатор напона, који се користи за напајање свих чворова уређаја: ПИР сензора, ДА1 микро круга и фото-сензор за дневно светло на транзистору ВТ2.

Описани круг произведен је у комплету од стране Мастер Кит-а. У комплету се налазе све потребне радио компоненте, готова плочица и кућиште за састављање уређаја, приказано на слици 5. Комплет садржи и упутства за састављање и подешавање уређаја.

Иако се опћенито сматра да је склоп једноставан, а са безгрешним састављањем из дијелова који се могу сервисирати, требао би одмах почети радити, желим скренути пажњу на чињеницу да има трансформаторску снагу. Због тога током монтаже и стављања у погон треба бити веома пажљив, придржавати се сигурносних прописа, а још боље, користити изолациони трансформатор.

Слика 5. Футрола из комплета Мастер Кит

Круг у потпуности прелази у режим рада за једну и по до две минуте након укључивања, па сва подешавања треба извршити након што протекне то време. Подешавања су једноставна и своде се на подешавање потребног времена кашњења од стране отпорника Р22, а уз помоћ отпорника Р23 бира се праг сензора светлости.

Праг самог сензора кретања одређује се вредност отпорника Р11.Ако је потребно повећати осетљивост, његова вредност може се донекле умањити. У складу с тим, са великим бројем лажних позитивних вредности, морат ћете променити вредност у правцу повећања.

На слици 6 приказан је још један дијаграм инфрацрвеног сензора кретања, који је врло сличан кругу приказаном на слици 3.

Слика 6. Инфрацрвени сензор кретања. Опција 2 (кликните на слику за увећање)

Слична схема је опремљена рефлектором са халогеном лампом у облику једног уређаја, а поставља се, по правилу, на улазима приватних домаћинстава. Његова сврха је да упали светло у дворишту када дођу власници куће и да упозори власнике на продор гостију, укључујући и оне који нису позвани, на територију. Сама шема је врло слична претходној и обавља исте функције, па није потребан детаљан опис. Зауставимо се само на појединим чворовима.

Као инфрацрвени сензор користи се ПИР Д203Ц фототрансистор, одакле се сигнал доводи до ДА1 чипа, исти као у претходном кругу. Осетљивост сензора подешава се променљивим отпорником ВР3. Сензор светлости је направљен на ЦДС фоторесистору, који преко дневног транзистора ВТ2 блокира рад транзистора ВТ1, који укључује релеј за контролу оптерећења. Због тога се у току дана не укључује укључивање рефлектора.

Као и претходни, круг садржи временско кашњење, које се изводи на кондензатору Ц14, чије време пражњења регулише променљиви отпорник ВР1. Границе временског прилагођавања су директно приказане на дијаграму.

Халогена рефлектора са сензором покрета дизајнирана су за постављање на улици, тако да мачке, пси или друге мале животиње могу да упадају у подручје покривања сензора, поред људи. То може узроковати лажно активирање сензора и укључивање светлости.

Да бисте се заштитили од таквих лажних аларма, препоручује се постављање заштитног екрана испред сензора, који ће донекле ограничити опсег видљивости уређаја: сасвим је довољно да не видите цела врата, већ само њену горњу половину, како бисте разликовали особу која је дошла.

Код сложенијих сензора покрета овај проблем решава интегрисани микроконтролер, који сасвим може да одреди величину објекта: машине, особе или миша. Наравно, такви су сензори скупљи.

Аутоматски прекидачи за осветљење са звучним сензорима

За контрола светла на улазима стамбених зграда се такође користе оптички акустички прекидачи. Прекидачи садрже микрофон, оптички сензор и уређај за излазни кључ.

Логика рада таквих прекидача је иста као и код инфрацрвене: дању микрофон искључује оптички сензор, а у мраку ће се осветљење укључити чак и уз безначајне звуке на улазу. Време излагања је око 1 минут, након чега се светло угаси.

Са новом појавом звукова, циклус се понавља. Осетљивост микрофона је таква да снима звук на удаљености од 5 м, што је сасвим довољно за услове приступа. Наравно, такав сензор се не може користити на улици, јер ће се светло укључити од било којег звука, на пример, аутомобила који пролази поред.

Конструктивно, звучно-оптички прекидачи доступни су у две верзије: било као посебна јединица монтирана на зид или плафон, или уграђена у светиљке различитих дизајна. Такви прекидачи су приказани на сликама 7 и 8, респективно.

Слика 7. Оптичко-акустички прекидач за уштеду енергије ЕВ-05

Слика 8. Лампа ЕВС-01 са интегрисаним оптичко-акустичким прекидачем

Цијена таквих склопки је по правилу мања од склопки с инфрацрвеним сензором, па се могу препоручити за употребу у стамбено-комуналним услугама, мада то не искључује уградњу инфрацрвених сензора.

Прочитајте и:Како одабрати, конфигурирати и повезати фото релеј за вањску или унутрашњу расвјету