fon2

Датчик инфракрасного излучения.

Любое тело, если оно теплее окружающей среды, можно увидеть в тепловых инфракрасных лучах. По своей природе это тот же свет, только длина волны его в сотни раз больше.
Некоторые змеи различают тела лишь на 0,1°С выше, чем у окружающей среды. В головных частях ракет тоже есть «инфракрасный глаз», наводящий ракету на излучение самолета, который состоит из нескольких десятков фототранзисторов, работающих при минусовых температурах. Охлаждают датчики при запуске с помощью очень простого и остроумного газового устройства.
Делать «глаз» ракеты мы вам не предлагаем, однако построить несложный инфракрасный датчик может оказаться интересно и полезно. Зачем?
Сегодня появилось множество электроприборов, потребляющих солидную мощность, — чайники, печи СВЧ, стиральные машины. Когда электроприборы включаются одновременно, то неисправная электропроводка, как справедливо говорят пожарники, может стать причиной пожара. А нужно ли это вам?
К счастью, неисправные места выдают себя инфракрасным излучением. которые легко обнаружить самодельным датчиком инфракрасного излучения. Но датчик может пригодится не только для этого.
Обычно в лесу мы ориентируемся по солнцу. Если погода пасмурная, то, как предлагается в пособиях, нужно ориентироваться по всевозможным лесным приметам. Попробуйте! Вы сразу же увидите, что мхи, грибы, ветки деревьев пособий не читают и растут как попало. Обучиться искусству ориентации в лесу по приметам удастся примерно с десятого раза, с условием, что вас будет обучать опытный человек. С инфракрасным датчиком вы мгновенно найдете солнце по тепловому излучению, проходящему сквозь любые облака.

Электрическая схема датчика приведена на рис. 1. Его задача — определять не абсолютный уровень излучения, а сам факт его присутствия, что сравнивается с «поведением» соседних мест, где появление ненормального нагрева исключено в принципе. Поэтому прибор не надо калибровать.

datchik ikl1

Собран датчик по балансно-мостовой схеме, в плечах которой имеются резисторы R2, R4 и транзисторы VT1, VT2. В общую эмиттерную цепь поставлен переменный резистор R3. Отпирающее смещение на VT1 поступает от источника питания GB1 через резистор R1, создавая на коллекторе напряжение порядка 2 В.
VT2 имеет регулируемое смещение, которое управляется переменным резистором R6, введенным в базовый делитель транзистора. В диагональ моста включен стрелочный индикатор Р1 уровня записи типа М476/1 от любого старого магнитофона, у которого ток полного отклонения всего 0,11 мА.
Когда степень открытого состояния и уровня коллекторных напряжений транзисторов одинаковы, ток через рамку Р1 не протекает и его стрелка находится в нулевом положении. Нарушение равновесного состояния заставляет стрелку отклоняться в той или иной степени.
«Возмутителем спокойствия» измерительного мостика служит инфракрасный (ИК) нагрев транзистора VT1. В этом случае транзистор действует как болометр — прибор, реагирующий на собственный нагрев. А наше устройство в целом сможет «ощущать» не только инфракрасное излучение во всем его диапазоне, но так же сантиметровые радиоволны. VT1 должен иметь черный корпус, германиевый тип и достаточно высокий коэффициент передачи тока. При таком сочетании характеристик и отсутствии стабилизации рабочей точки транзистора проявляется зависимость коллекторного тока и напряжения от нагрева инфракрасным излучением.
Возникающая «тепловая» добавка этого тока, создавая дополнительное падение напряжения на R3, дополнительно запирает VT2 и увеличивает «перекос» коллекторных напряжений и отклонение стрелки индикатора. Изменяя сопротивление R3, можно в довольно широких пределах регулировать чувствительность датчика.
Если датчик предполагается применять для обнаружения солнца, то целесообразно у VT1 спилить верхушку корпуса. Тогда его p-n переход сможет подвергаться непосредственному падению инфракрасного излучения. При этом повысится чувствительность к коротковолновой части инфракрасного спектра.

datchik ikl2

Возможная компоновка датчика показана на рисунке 2. Транзистор VT1 устанавливается в фокусе рефлектора от крупного электрического фонаря. В самом корпусе фонаря можно разместить всю схему с двумя элементами питания типа LR03.
Для настройки изделия сначала направьте рефлектор на явно пустое место и сбалансируйте измерительный мостик на ноль, подбирая положение ползунка R6. (При первых опытах R3 должен находиться в среднем положении.) Затем рефлектор направьте на розетку или выключатель. Эти места чаще других бывают слегка нагреты, что приведет к отклонению стрелки индикатора. После этого, поняв, как датчик работает, можно проверять участки скрытой проводки. Отклонение стрелки укажет на неблагополучное ее состояние. К этому сигналу следует отнестись со всей серьезностью. Стоит вскрыть проводку и разобраться в причинах нагрева. Разумеется, это дело хлопотное, но если загорится проводка хлопот будет больше.

Заметим, что датчиком легко определять слабые места в теплоизоляции окон и стыков стен. Здесь поступающий холод обнаруживается по ослаблению ИК-излучения окрестных участков стены. С этой целью индикатору задается резистором R6 некоторое отклонение стрелки, которое будет уменьшаться при приближении «инфракрасного глаза» к более холодному участку. Для предохранения Р1 от токовой перегрузки манипуляции с R6 следует проводить потоньше.

datchik ikl3

Но инфракрасный датчик только время от времени исполняет свою функцию, а в промежутках между ревизиями, как и большинство домашних контрольных приборов, пребывает в бездействии.
Понятно стремление каждого любителя расширить функции датчика. Потребуется совсем немного, чтобы сообщить ему новые полезные качества. С этой целью в исходную схему введите трехцепевой, на три положения галетный переключатель SA1.1...SA1.3 (рис. 3). В положении «1» устройство работает в полном соответствии с рис. 1, исследуя инфракрасное излучение. При положении «2» питание ИК-датчика отсоединяется, переключаясь на цепь с токоограничивающим R9, индикатором Р1 и щупами XI — это позволит производить «прозвонку» цепей бытовых приборов для поиска обрывов и коротких замыканий. Третье положение переключателя включает функцию отбраковки «пальчиковых» гальванических элементов типоразмеров АА и AAA. Те из них, что работают в карманных фонарях, электронных фотоаппаратах, CD-плейерах, довольно скоро перестают действовать из-за резкого снижения напряжения. Однако в них сохраняется еще достаточно емкости, чтобы неплохо поработать при небольшой нагрузке в радиоприемниках. Проверка пригодности для облегченного режима состоит в нагружении элемента током порядка 20 мА, при этом стрелка индикатора должна быть вблизи крайнего положения. С такой целью у нас имеется нагрузочный резистор R8, а резистор R7 гасит излишек напряжения на индикаторе.
Для кратковременного присоединения к контрольному узлу испытуемых гальванических элементов на корпусе изделия следует установить две пары контактных лепестков Х2.

Ю. Прокопцев, ЮТ №9 2004г

<< Предыдущая Cледующая >>

Вверх

radionet