fon2

ИК-выключатель при взмахе руки.

Предлагаемое устройство ИК-выключателя можно применить для включения и выключения освещения там, где не желательно прикосновение руками к выключателю.
Например, на рабочем месте, где руки работников постоянно мокрые, или еще хуже, - работы производятся с различными солевыми растворами или другими токо - проводящими жидкостями. В таком помещении желательно вообще не прикасаться ни к каким выключателям, даже сенсорным. А этим ИК-выключателем можно управлять только поднесением к нему руки, причем при налаживании дальность поднесения можно выставить от нескольких сантиметров до одного метра. При всем ИК-выключатель не реагирует на изменение электрической емкости или других электрических параметров, которые могут быть в помещении с меняющейся влажностью, температурой. Он реагирует на отражение инфракрасного луча от поверхности, в данном случае от ладони руки. При каждом поднесении к нему руки на рабочее расстояние меняется состояние ИК-выключателя на противоположное (если был выключен - включается, или наоборот).
Датчик ИК-выключателя представляет собой пару из инфракрасного светодиода и интегрального фотоприемника, разделенных между собой непрозрачной перегородкой, исключающей прямое попадание луча от светодиода на фотоприемник.
Используется модулированный инфракрасный канал. Частота модуляции зависит от типа фотоприемника, здесь она равна 36 кГц.
Датчик состоит из логического узла на микросхеме D1 и двух оптических элементов, – светодиода и фотоприемника. Светодиод и фотоприемник устанавливаются так чтобы они были направлены в одну сторону, - под прямым углом от поверхности ИК-выключателя, если он устанавливается на стене. Поскольку между ними есть непрозрачная перегородка луч от светодиода попасть на фотоприемник может только при отражении от какой-то поверхности. При отражении этого луча на выходе логического узла появляется положительный импульс длительностью около 3 секунд.
Дальность срабатывания ИК-выключателя зависит от тока через светодиод, который можно регулировать переменным резистором R4.
Принципиальная схема датчика ИК-выключателя выполнена на одной микросхеме К561ЛА7 (D1). Эта микросхема содержит четыре элемента «2И-НЕ».
Инфракрасный канал модулированный, поэтому, светодиод HL1 излучает не непрерывный поток света, а вспышки следующие с частотой 36 кГц. Модулирующие импульсы генерирует мультивибратор на элементах D1.1 и D1.2. Частота зависит от цепи R1- C1, при использовании другого фотоприемника (на другую частоту) нужно и этот мультивибратор настроить на эту частоту.
Так как система ИК-выключателя работает на небольшое расстояние нет никакой необходимости в пропускании через светодиод значительного тока, - здесь он подключается прямо к выходу элемента D1.2 через подстроечный резистор R4, регулирующий через него ток и ограничительный резистор R3, не позволяющий установить ток, опасный для выхода элемента D1.2 из строя микросхемы D1.

Приемная схема датчика ИК-выключателя выполнена на двух оставшихся элементах микросхемы D1. HF1 – интегральный фотоприемник, такой как во многих телевизорах. В нем есть полосовой фильтр, настроенный на частоту 36 кГц и формирователь импульсов с выходным транзисторным ключом. При приеме инфракрасного излучения, частота которого равная 36 кГц (или близка к 36 кГц), этот ключ открывается и выводе 3 появляется логический ноль. Резистор R5 подтягивает его к единице, чтобы в отсутствие приема на выв. 3 была единица. Конденсатор С2 подавляет различные помехи.
ik vyklyuchatel В ждущем состоянии сигнал от HL1 не поступает на HF1, так как перед ними нет отражающей поверхности.
При отражении луча начинается поступление инфракрасных вспышек от HL1 на HF1. В этот момент уровень на выв. 3 фотоприемника изменяется. Возникший логический ноль (или импульс, если отражение было кратковременным) запускает ждущий одновибратор на элементах D1.3 и D1.4. Этот одновибратор формирует на D1.3 выходной положительный импульс, длительность которого зависит от параметров цепи C4-R6. В данном случае, длительность положительного перепада будет около 2-3 секунд. То есть, даже после кратковременного отражения луча на выходе D1.3 возникает единица, и держится около 2-3 секунд.
Этот импульс поступает на исполнительную часть схемы, которая выполнена на D-триггере D2 и ключевом каскаде на основе тиристора VS1.
Цепь С6-R7 предназначена для принудительной установки триггера в нулевое состояние на инверсном выходе сразу после подачи питания. После подачи питания заряд С6 формирует импульс произвольной формы, который поступает на вход S триггера D2. Это устанавливает триггер в единицу (на инверсном выходе ноль) и ключ VT1-VS1 оказывается закрытым. Нагрузка выключена. Данная цепь (C6-R7) исключает возможность самопроизвольного включения нагрузки после перерыва в подаче электричества.
При поднесении руки к датчику ИК-выключателя на необходимое расстояние формирователь импульсов на элементах D1.3-D1.4 формирует импульсный сигнал, который поступает на вход С триггера. Триггер переключается в противоположное установившемуся состоянию, так как на его вход D поступает уровень с его инверсного выхода.
Цепь С5-R8 защищает триггер от ложных многократных переключений, - между переключениями должно пройти время на зарядку - разрядку конденсатора С5 через резистор R8.
Выходной ключ сделан по транзисторно - тиристорной схеме. Высоковольтный транзистор VT1 управляет тиристором. Мост на диодах VD1-VD4 служит для выпрямления тока, протекающего через тиристор. Благодаря ему в нагрузку поступает переменное напряжение, а не пульсирующее постоянное.

Данную схему ИК-выключателя несложно переделать для работы на пересечение луча. Например, чтобы какая-то нагрузка включалась при проходе человека в помещение и выключалась при его выходе. Или не человека, а перемещения какого-то предмета. В этом случае микросхему К561ЛА7 нужно заменить на К561ЛЕ5 (по цоколевке совпадает); резистор R6 отпаять от минуса питания и припаять к плюсу. Импульс на вход С триггера подавать не с вывода 10 D1.3, а с вывода 11 D1.4.

Галышев А.Н.

РК 2013/06

<< Предыдущая Cледующая >>

Вверх

radionet