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 (ИК) 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 он 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 индикатор не протекает и он показывает нулевое значение. Нарушение равновесного состояния заставляет стрелку отклоняться в той или иной степени.
«Возмутителем спокойствия» измерительного мостика служит инфракрасный нагрев 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 Р1. 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 ИК 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 ползунок R3 должен находиться посередине.) 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 потенциометром 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 ИК 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-плеерах, 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 Р1 должна быть около края шкалы. 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