Тема сегодняшнего урока — датчик движения на основе пироэлектрического эффекта (PIR, passive infrared motion sensor). Такие датчики часто используются в охранных системах и в быту для обнаружения движения в помещении. Например, на принципе детектирования движения основано автоматическое включение света в подъезде или в ванной. Пироэлектрические датчики достаточно простого устроены, недороги и неприхотливы в установке и обслуживании.
Кстати сказать, существуют и другие способы детектирования движения. Сегодня всё чаще используют системы компьютерного зрения для распознавания объектов и траектории их перемещения. В тех же охранных системах применяются лазерные детекторы, которые дают тревожный сигнал при пересечении луча. Также используются тепловизионные датчики, способные определить движение только живых существ.
Пиродатчик из датчика движения.Как работает и что внутри.Простая схема проверки.
Принцип действия пироэлектрических датчиков движения
Пироэлектрики — это диэлектрики, которые создают электрическое поле при изменении их температуры. На основе пироэлектриков делают датчики измерения температуры, например, LHI778 или IRA-E700. Каждый такой датчик содержит два чувствительных элемента размером 1×2 мм, подключенных с противоположной полярностью. И как мы увидим далее, наличие именно двух элементов поможет нам детектировать движение.
Вот так выглядит датчик IRA-E700 компании Murata.
На этом уроке мы будем работать с датчиком движения HC-SR501, в котором установлен один такой пироэлектрический датчик. Сверху пироэлектрик окружен полусферой, разбитой на несколько сегментов. Каждый сегмент этой сферы представляет собой линзу, которая фокусирует тепловое излучение на разные участки ПИР-датчика. Часто в качестве линзы используют линзу Френеля.
Принцип работы датчик движения следующий. Предположим, что датчик установлен в пустой комнате. Каждый чувствительный элемент получает постоянную дозу излучения, а значит и напряжение на них имеет постоянное значение (левый рисунок).
Как только в комнату заходит человек, он попадает сначала в зону обзора первого элемента, что приводит к появлению положительного электрического импульса на нем (центральный рисунок).
Человек движется, и его тепловое излучение через линзы попадает уже на второй PIR-элемент, который генерирует отрицательный импульс. Электронная схема датчика движения регистрирует эти разнонаправленные импульсы и делает выводы о том, что в поле зрения датчика попал человек. На выходе датчика генерируется положительный импульс (правый рисунок).
Настройка HC-SR501
На этом уроке мы будем использовать модуль HC-SR501. Этот модуль очень распространен и применяется во множестве DIY проектов в силу своей дешевизны.
У датчика имеется два переменных резистора и перемычка для настройки режима. Один из потенциометров регулирует чувствительность прибора. Чем она больше, тем дальше «видит» датчик. Также чувствительность влияет на размер детектируемого объекта. К примеру, можно исключить из срабатывания собаку или кошку.
Второй потенциометр регулирует время срабатывания T. Если датчик обнаружил движение, он генерирует на выходе положительный импульс длиной T.
Наконец, третий элемент управления — перемычка, которая переключает режим датчика. В положении L датчик ведет отсчет Т от самого первого срабатывания. Допустим, мы хотим управлять светом в ванной комнате. Зайдя в комнату, человек вызовет срабатывание датчика, и свет включится ровно на время Т. По окончании периода, сигнал на выходе вернется в исходное состояние, и датчик будет дать следующего срабатывания.
В положении H датчик начинает отсчет времени T каждый раз после обнаружения движения. Другими словами, любое шевеление человека вызовет обнуление таймера отсчета Т. По-умолчанию, перемычка находится в состоянии H.
Подключение HC-SR501 к Ардуино Уно
Для соединения с микроконтроллером или напрямую с реле у HC-SR501 имеется три вывода. Подключаем их к Ардуино по следующей схеме:
| HC-SR501 | GND | VCC | OUT |
| Ардуино Уно | GND | +5V | 2 |
Принципиальная схема
Внешний вид макета
Программа
Как уже было сказано, цифровой выход датчика HC-SR501 генерирует высокий уровень сигнала при срабатывании. Напишем простую программу, которая будет отправлять в последовательный порт «1» если датчик увидел движение, и «0» в противном случае.
const int movPin = 2 void setup() < Serial.begin(9600); pinMode(movPin, INPUT); >void loop()
Загружаем программу на Ардуино и проверяем работу датчика. Можно покрутить настройки датчика и посмотреть как это отразится на его работе.
Управление светом при помощи датчика движения
Следующий шаг — система автоматического включения света. Для того, чтобы управлять освещением в помещении, нам потребуется добавить в цепь реле.
Будем использовать модуль реле с защитой на основе опторазвязки, о котором мы уже писали в одном и уроков ( урок про реле ).
Внимание! Данная схема зажигает лампу от сети 220 Вольт. Рекомендуется семь раз проверить все соединения, прежде чем соединять схему с бытовой электросетью.
Принципиальная схема
Внешний вид макета
Программа
Теперь напишем программу, которая будет при срабатывании датчика включать реле, а следовательно и освещение в комнате.
const int movPin = 2; const int relPin = 3; void setup() < Serial.begin(9600); pinMode(movPin, INPUT); pinMode(relPin, OUTPUT); >void loop()
Загружаем программу на Ардуино, аккуратно подключаем схему к бытовой сети и проверяем работу датчика.
Заключение
Датчики движения окружают нас повсюду. Благодаря охранным системам, их можно встретить практически в каждом помещении. Как мы выяснили, они очень просты в использовании и могут быть легко интегрированы в любой проект на Ардуино или Raspberry Pi.
Вот несколько ситуаций и мест, где может пригодиться датчик движения:
- автоматическое включение света в подъезде дома, в ванной комнате и туалете, перед входной дверью в помещение;
- сигнализация в помещении и во дворе;
- автоматическое открывание дверей;
- автоматическое включение охранной видеокамеры.
Как уже говорилось в самом начале, существуют и другие способы детектирования движения. О них мы поговорим на следующих уроках!
Источник: robotclass.ru
Обзор инфракрасного датчика движения HC-SR501
В этой статье расскажу как работать с датчиком HC-SR501 (PIR сенсор). Датчик является недорогим и универсальным, его можно использовать как отдельно или со вместо с микрокомпьютером для создание различных проектах (системах охранной сигнализации или автоматизированных системах освещения)
Технические характеристики
► Напряжение питания: 4.8В … 20В
► Статический ток: 50 мА
► Уровня выходного сигнала: 3.3 В / низкий 0 В
► Время задержки: 0.5 — 200с (регулируемая)
► Время блокировки: 2.5 с
► Угол работы: < 100
► Рабочая температура: -15С … + 70C
► Определение объектов: 23 мм
► Габариты: 33мм x 25мм x 24мм
Общие сведения
Любой человек или животное с температурой выше нуля испускает тепловую энергию в виде излучения. Это излучение не видно человеческому глазу, потому что оно излучается на инфракрасных волн, ниже спектра, который люди могут видеть. Измерение этой энергии, не то же самое, что измерять температуру. Так как температура зависит от теплопроводности, поэтому, когда человек входит в комнату, он не может мгновенно изменить температуру в помещении. Однако есть уникальная инфракрасное излучение из-за температуры тела и которую ищет PIR датчик.
Принцип работы инфракрасного датчика движения HC-SR501 прост, при включении, датчик настраивается на «Нормальную» инфракрасное излучение в пределах своей зоны обнаружения. Затем он ищет изменения, например человек прошел или переместился в пределах контролируемой зоны. Для определения инфракрасного излечение детектор использует пироэлектрический датчик.
Это устройство, которое генерирует электрический ток в ответ на прием инфракрасного излучения. Поскольку датчик не излучает сигнал (например, ранее упомянутый ультразвуковой датчик), его наказывают «пассивным». Когда обнаружено изменение, датчик HC-SR501 изменяет выходной сигнал.
Для повышения чувствительности и эффективности датчика HC-SR501 используется метод фокусировки инфракрасного излечения на устройство, достигается, это с помощью «Линзы Френеля». Линза выполнен из пластика и выполнена в виде купола и фактически состоит из нескольких небольших линз Френеля. Хоть пластик и полупрозрачен для человека, но на самом деле полностью прозрачен для инфракрасного света, поэтому он также служит в качестве фильтра.
HC-SR501 — недорогой датчик PIR, который полностью автономный, способный работать сам по себе или в сопряжении с микроконтроллером. Датчик имеет регулировку чувствительности, которая позволяет определять движение от 3 до 7 метров, а его выход можно настроить так, чтобы он оставался высоким в течение времени от 3 секунд до 5 минут. Так же, датчике имеет встроенный стабилизатор напряжения, поэтому он может питаться от постоянного напряжения от 4,5 до 20 вольт и потребляет небольшое количество тока. HC-SR501 имеет 3-контактный разъем, назначение следующие:
Назначение выводов
► VCC — положительное напряжение постоянного тока от 4,5 до 20 В постоянного тока.
► OUTPUT — логический выход на 3,3 вольта. LOW не указывает на обнаружение, HIGH означает, что кто-то был обнаружен.
► GND — заземление.
На плате также установлены два потенциометра для настройки нескольких параметров:
► SENSITIVITY — устанавливает максимальное и минимальное расстояние (от 3 метров до 7 метров).
► TIME (ВРЕМЯ) — время, в течение которого выход будет оставаться HIGH после обнаружения. Как минимум, 3 секунды, максимум 300 секунд или 5 минут.
Назначение перемычек:
► H — это настройка Hold или Repeat. В этом положении HC-SR501 будет продолжать выдавать сигнал HIGH, пока он продолжает обнаруживать движение.
► L — Это параметр прерывания или без повтора. В этом положении выход будет оставаться HIGH в течение периода, установленного настройкой потенциометра TIME.
На плате HC-SR501 имеются дополнительные отверстия для двух компонентов, рядом расположена маркировка, посмотреть на нее можно сняв линзу Френеля.
Назначение дополнительных отверстий:
► RT — это предназначено для термистора или чувствительного к температуре резистора. Добавление этого позволяет использовать HC-SR501 в экстремальных температурах, а также в некоторой степени повышает точность работы детектора.
► RL — это соединение для светозависимого резистора или фоторезистора. Добавляя компонент, HC-SR501 будет работать только в темноте, что является общим приложением для чувствительных к движению систем освещения.
Пример №1: HC-SR501 как самостоятельное устройство.
Необходимые детали:
► Датчика движения HC-SR501 x 1 шт.
► Модуль реле (1-но канальный) x 1 шт.
► Транзистор 2SC1213 x 1 шт.
► Лампа на 220V (75W) с патроном x 1 шт.
► Источник питания на 5V x 1 шт.
► Провод DuPont, 2,54 мм, 20 см, F-M (Female — Male) x 1 шт.
Подключение:
При включение HC-SR501 требуется калибровка, занимает от 30 до 60 секунд, так-же датчик имеет период «перезагрузки» около 6 секунд (после срабатывания), за это время он не реагирует на движения. В этом примере используем HC-SR501 и модуль реле (1-но канальный), а так же NPN транзистор (в примере используется 2SC1213). Питание датчика HC-SR501 осуществляется от 5 В, поскольку, это же питание требуется и реле, а в качестве нагрузки используется лампа на 220В. Так-как выходной сигнал HC-SR501 слабый (на практике хватает только чтобы зажечь светодиод), один из вариантов, можно применить любой биполярный NPN транзистор.
Внимание! Соблюдайте технику безопасность и будьте аккуратно!
Работа этой схемы очень проста, после включения и калибровка, датчик начинает считывать показания. При обнаружении движения, датчик меняет значение на выводе «OUT».
Пример №2: HC-SR501 добавление фоторезистора
Необходимые детали:
► Датчика движения HC-SR501 x 1 шт.
► Модуль реле (1-но канальный) x 1 шт.
► Транзистор 2SC1213 x 1 шт.
► Лампа на 220V (75W) с патроном x 1 шт.
► Источник питания на 5V x 1 шт.
► Фоторезистор x 1 шт.
► Провод DuPont, 2,54 мм, 20 см, F-M (Female — Male) x 1 шт.
Подключение:
В следующим примере используем туже схему, что и примере №1, только добавили фоторезистор. Место для установки фоторезистора расположено рядом с выходным разъемом, обозначение на плате как «RL». Можно припаять напрямую на плату или воспользоватся штыревым разъемом, для удобного подключения Dupont провода. Главное, чтобы фоторезистор не был закрыт от естественного освещения комнаты, а так же был защищен от света лампы, которую используем как нагрузку. На рисунке ниже показано, куда устанавливать фоторезистор.
Как только установили фоторезистор, включите схему и немного подождите, пока датчик HC-SR501 от калибруется. Если все правильно подключено (и в помещении включен свет), ничего не произойдет, фоторезистор предотвращает запуск HC-SR501 при освещенной комнаты. Теперь выключим свет и HC-SR501 будет запускаться всякий раз, когда он замечает активность.
Пример №3: HC-SR501 и Arduino
Необходимые детали:
► Arduino UNO R3 x 1 шт.
► Датчика движения HC-SR501 x 1 шт.
► Светодиоды 5 мм x 3 шт.
► Резистор 0,125W, 320Om x 3 шт.
► Провод DuPont, 2,54 мм, 20 см, F-M (Female — Male) x 1 шт.
Подключение:
Хотя датчик HC-SR501 и самостоятельное устройство, его можно подключить к выводу микроконтроллера. В примере используем контроллер Arduino UNO R3, в котором можем учесть время включения и период сброса. Таким образом, устройство может быть более точным, так как вы не будете пытаться воспринимать движение вперед, когда датчик не готов. Так же, можно подключить несколько датчиков HC-SR501 к Arduino, что позволит позволит отслеживать движение в разных местах.
В следующем примере, мы подключим один HC-SR501 к Arduino в качестве индикации воспользуемся тремя светодиодами, каждый из который отображения состояния датчика :
- Красный светодиод — этот светодиод указывает, что датчик не готов.
- Желтый светодиод — этот светодиод указывает, что датчик готов к обнаружению движения.
- Зеленый светодиод — этот светодиод горит в течение 3 секунд при срабатывании датчика. Вместо светодиода, можно управлять внешним выходом (например, модулем реле, который мы использовали ранее).
Схема подключения:
Перемычка на HC-SR501 необходимо установить в положение «L», а так-же необходимо установить время на минимум (5 секунд), для этого поверните потенциометр в лева до упора. Теперь, когда вы все подключились, необходимо загрузить скетч.
Источник: robotchip.ru
Датчик движения: что это такое и как работает?
Главная страница » Датчик движения: что это такое и как работает?
Электронный датчик движения что такое? Ответ очевиден – чувствительный прибор, как правило, из класса устройств систем безопасности. Правда, есть также конструкции, предназначенные, к примеру, для управления источниками освещения и другими устройствами.
Работа датчика движения строится по принципу генерации сигнала в случае обнаружения какого-либо движения в границах контролируемой зоны. Приборы делаются на базе разных технологий. Применение таких чувствительных сенсоров становится всё более востребованным и не только в хозяйственно-промышленной сфере, но также в сфере бытовой. Рассмотрим, какие выпускаются устройства, а также примеры использования.
- 1 Типичное исполнение детекторов движения
- 1.1 Детекторы активного действия
- 1.2 Детекторы пассивного действия (PIR – passive infrared)
- 1.3 Сенсоры гибридной (комбинированной) конструкции
- 2.1 Пассивные инфракрасные конструкции (PIR) — пример
- 2.2 Активные инфракрасные датчики — пример
- 2.3 Ультразвуковой детектор — пример
- 3.1 Контроллер уровня жидкости на ультразвуковых датчиках
- 3.2 Датчик движения и автоматическое открывание дверей на PIR
Типичное исполнение детекторов движения
Рассматриваемые датчики классифицируются в зависимости от способа обнаружения движения объекта. Существуют две классификации приборов:
Детекторы активного действия
Детекторы активного действия являются устройствами, функционирующими по принципу радарной схемы. Этот тип приборов излучает радиоволны (микроволны) в границах контролируемой зоны. Микроволны отражаются от существующих объектов и принимаются сенсором датчика движения.
Если в зоне контроля обнаруживается движение в момент трансляции датчиком микро-излучения, создаётся эффект — доплеровский (частотный) сдвиг волны, который воспринимается вместе с отражённым сигналом.
Этот фактор сдвига указывает на то, что волна отразилась от движущегося объекта. Будучи электронным устройством, датчик сканирования движения способен вычислить такие изменения и отправить электрический сигнал:
- в систему сигнализации,
- на переключатель света,
- на другие устройства,
схематично подключенные к датчику обнаружения движения.
Активные микроволновые датчики сканирования движения, в основном используются, к примеру, на автоматически работающих дверях торговых центров. Но вместе с тем этот тип приборов удачно подходит для домашних охранных систем или коммутации внутреннего освещения.
Этот вид электроники не подходит для коммутации наружного освещения или аналогичных применений. Обусловлено это массовостью активных объектов в условиях улицы, которые постоянно двигаются.
Например, движение ветвей деревьев от ветра, перемещение мелких животных, птиц и даже крупных насекомых, фиксируются активным сенсором, что приводит к ошибке срабатывания.
Детекторы пассивного действия (PIR – passive infrared)
Пассивные датчики движения – полная противоположность активным сенсорам. Пассивные системы ничего не посылают. Попросту обнаруживают инфракрасную энергию.
Инфракрасные (тепловые) уровни энергии воспринимаются пассивными детекторами, непрерывно сканирующими область контроля или объект.
Учитывая, что инфракрасное тепло излучается не только от живых организмов, но также от любого объекта с температурой выше абсолютного нуля, можно сделать выводы о пригодности применения.
Эти датчики обнаружения движения не были бы эффективными, если бы их можно было активировать маленьким животным или насекомым, которое перемещается в диапазоне обнаружения.
Однако большинство существующих пассивных датчиков допустимо настроить на восприятие движение так, чтобы контролировать объекты с определенным уровнем испускаемого тепла. Например, прибор вполне можно настроить только на восприятие людей.
Сенсоры гибридной (комбинированной) конструкции
Комбинированный (гибридный) технологический датчик сканирования движения представляет собой систему комбинации активной и пассивной схемы. Такая электроника активирует действие только в случае обнаружения движения и той и другой схемой.
Комбинированные системы видятся полезными под применение в модулях сигнализации, так как уменьшают вероятность срабатывания на ложных тревогах.
Вместе с тем, эта технология обладает своими недостатками. Комбинированный прибор не в состоянии обеспечить такой же уровень безопасности, как отдельно взятые PIR и СВЧ-датчики.
Это очевидно, поскольку сигнал тревоги срабатывает только при обнаружении движения активным и пассивным датчиками одновременно.
Допустим, если злоумышленнику удастся каким-то способом предотвратить обнаружение одним из датчиков комбинированного прибора, движение останется незамеченным.
Соответственно, сигнал тревоги не будет отправлен на микропроцессор центральной системы сигнализации. На сегодня самым популярным типом комбинированных датчиков считается конструкция, где объединяются схемы PIR и микроволнового датчика.
Исполнение датчиков движения
Датчики сканирования на движение, разработанные и выпускаемые на текущий момент времени, обладают различными формами и габаритными размерами. Ниже приводятся несколько примеров исполнения устройств.
Пассивные инфракрасные конструкции (PIR) — пример
Одна из широко используемых конструкций, которые применяются в составе схем домашних системах безопасности.
Пассивные инфракрасные детекторы нацелены на отслеживание изменения уровня инфракрасной энергии, вызванного движением объектов (человека, домашних животных и т. п.).
Сканеры пассивного действия изменчивостью источников тепла и солнечного света, поэтому детектор движения PIR более подходит для обнаружения движения внутри помещений или в иной закрытой среде.
Активные инфракрасные датчики — пример
Активные инфракрасные детекторы используют структуру двунаправленной передачи. Одна сторона – передатчик, используется для испускания инфракрасного луча.
Другая сторона – приемник, используется для приема инфракрасного сигнала. Действие тревоги происходит при обнаружении прерывания луча, связывающего две точки.
Активные датчики сканирования движения типа «Infra Red Beam» в основном устанавливаются снаружи (в условиях улицы).
Обнаружение происходит благодаря использованию теории передатчика и приемника. Важно, чтобы инфракрасный луч проходил через зону сканирования и доходил до приемника.
Ультразвуковой детектор — пример
Датчики сканирования движения с помощью ультразвука выпускаются конструкциями, способными работать как в активном, так и в пассивном режиме. Теоретически ультразвуковой детектор действует по принципу передачи-приёма.
Посылаются высокочастотные звуковые волны, которые отражаются от предметов и воспринимаются сканирующим приёмным устройством прибора. Если последовательность звуковых волн прерывается, активный ультразвуковой датчик подаёт сигнал тревоги.
Применение датчиков обнаружения движения
Некоторые из ключевых применений детекторов, когда необходимо отслеживать движение:
- аварийные сигналы вторжения
- управление автоматическими воротами,
- переключение освещения на входе,
- аварийное освещение безопасности,
- туалетные сушилки рук,
- автоматическое открывание дверей и др.
Ультразвуковые датчики используются для управления камерой слежения жилой недвижимости или, например, для съемки живой природы.
Инфракрасные сенсоры применяются для подтверждения наличия продуктов на конвейерных лентах
Ниже приведён практический пример использования датчиков активного и пассивного обнаружения движения.
Контроллер уровня жидкости на ультразвуковых датчиках
На приведенной ниже схеме показано, как контроллер (из набора Arduino) управляет уровнем жидкости, используя ультразвуковой датчик движения. Система работает, обеспечивая точные уровни жидкости в баке, управляя двигателем, определяя заданные пределы жидкости.
Когда жидкость в резервуаре достигает нижнего и верхнего пределов, ультразвуковой датчик движения обнаруживает эти пределы и посылает сигналы на микроконтроллер. Микроконтроллер запрограммирован таким образом, чтобы управлять реле, которым в свою очередь управляется двигатель насоса. За основу берутся сигналы предельных условий, заданных на ультразвуковом датчике движения.
Датчик движения и автоматическое открывание дверей на PIR
Как и в приведенной выше системе, автоматическая система открывания дверей с использованием датчика движения PIR. В этом случае обнаруживается присутствие людей и выполняется операция с дверьми (открытие или закрытие).
Детектором PIR обнаруживается присутствие людей, после чего отправляется сигнал обнаружения движения микроконтроллеру. В зависимости от сигналов от датчика PIR, микроконтроллер управляет двигателем дверей в режимах прямого и обратного хода с помощью IC-драйвера.
КРАТКИЙ БРИФИНГ
Z-Сила — публикации материалов интересных полезных для социума. Новости технологий, исследований, экспериментов мирового масштаба. Социальная мульти-тематическая информация — СМИ .
Источник: zetsila.ru
Датчик движения своими руками
В статье рассказано о пиромодулях или датчиках движения (PIR Motion Sensor) и приведён пример их включения и использования в любительской конструкции.
Самые интересные ролики на Youtube
Пролог
Выражаю благодарность Сергею Соколову за помощь в приобретении пиромодулей!
В связи с попыткой перейти от растворимого кофе к натуральному продукту – кофе в зёрнах, решил модернизировать электрокофеварку «ЭК-0,3».
Дело в том, что данная допотопная модель кофеварки не умела автоматически выключаться по окончании приготовления ароматного напитка. А, памятуя о нескольких взорвавшихся электрочайниках без такой же автоматизации, предположил, что жизнь этой кофеварки тоже будет недолгой, если не предпринять никаких мер.
Сначала хотел было ограничиться термо-выключателем, который мог бы отключить кофеварку, когда температура корпуса превысит 110-120°С или, проще говоря, когда резервуар окажется обезвоженным. Но, это бы привело к перерасходу электроэнергии и перегреву корпуса кофеварки. Так что, решил использовать датчик движения, который бы отслеживал момент, когда кофе начнёт выливаться в кофейник.
Должен заметить, что мне очень понравились опыты с пиромодулями, и один из моих будущих проектов будет посвящён антивандальному датчику движения, который я собираюсь установить на лестничной клетке.
Что такое пиромодуль или PIR (motion) Sensor?
Аббревиатура ПИР или PIR расшифровывается, как Passive Infra-Red или Пассивный Инфракрасный.
Пиромодуль, или PIR-sensor, это устройство преобразующее изменение интенсивности инфракрасного излучения в электрический ток. Работа пиромодуля основана на пиростатическом эффекте, который возникает в некоторых кристаллических материалах при изменении температуры. Изменение же температуры сенсора может быть вызвано инфракрасным излучением.
Так как изменение электрического поля кристаллических диэлектриков компенсируется полем свободных электрических зарядов, то зарегистрировать поле можно только при его изменении. Это замечательное свойство датчиков, построенных на основе пироэлектриков, позволяет отслеживать мизерные изменения интенсивности излучения, произошедшие за сравнительно короткие промежутки времени, тогда как плавно меняющаяся температура самого пиромодуля не оказывает влияние на результаты измерений.
Для защиты от помех и других вредных воздействий, пиро-сенсор заключён в герметичный металлический корпус, который снабжён окошком. Окошко закрыто инфракрасным режекторным фильтром, пропускающим свет в узком диапазоне излучения, горб спeктральной характеристики которого находится в районе 10мкм (1*10 4 нм). На картинке изображены пиромодули: советский «ПМ-4» и импортный «D203S».
В импортных пиромодулях за инфракрасным фильтром расположен не только сам пиро-сенсор, но и усилитель на малошумящем униполярном (полевом) транзисторе. На картинке схема включения и цоколёвка пиромодуля иностранного производства «PIR D203S».
Для подключения пиромодулей советского производства, полевой транзистор требовалось устанавливать дополнительно. На картинке схема включения и распиновка пиромодуля «ПМ-4» советского производства.
Когда-то пиромодули были секретной разработкой военно-промышленного комплекса и устанавливались в ТГС Тепловые Головки Самонаведения (Heatseeker) ракет и другие боевые устройства.
Но сейчас пиромодули широко используются и в гражданской технике. В основном, они применяются в качестве детекторов движения систем сигнализации и управления освещением. На картинке один из таких датчиков «Feron LX20/SEN5», предназначенный для управления освещением.
Техническое задание для блока управления кофеваркой
Техническое задание состоит всего из двух пунктов.
1. Полное обесточивание кофеварки сразу после того, как кофе начнёт вытекать в кофейник. Тепловой энергии, накопленной корпусом достаточно, чтобы процесс был успешно завершён.
2. Аварийное отключение кофеварки при превышении температуры 120°С. Это, чтобы кофеварка не перегорела, если в резервуаре включённой кофеварки не окажется воды.
Схема блока управления кофеваркой
Конструирование блока управления кофеваркой начал с того, что нарисовал вот такую блок-схему.
Как видите, сигналы от датчика движения и температуры поступают в «Блок управления», который в нужный момент отключает электромагнитное реле. Последнее отключает от сети не только нагревательный элемент, но и блок питания, то есть, всю кофеварку.
А это уже электрическая схема блока управления. Назначение элементов схемы следующее.
ПМ-4 пиромодуль (не содержит встроенного усилителя).
VT1 усиливает сигнал пиромодуля.
DA1-1-DA1-2 корректирующий усилитель сигнала пиромодуля.
VD1 датчик температуры на основе германиевого диода.
DA1-3 усилитель сигнала датчика температуры.
DA1-4 стабилизатор виртуальной земли.
VS1 пороговый элемент, блокирующий питание реле Р1.
VT2 реле задержки. Предотвращает отключение кофеварки во время переходных процессов, возникающих в схеме усилителя датчика движения, после подачи питания.
Z1 стабилизатор напряжения 12 Вольт.
Z2 стабилизатор напряжения 8 Вольт.
Конструкция и детали
Все детали конструкции, кроме датчика температуры, собраны на печатной плате размером 45х85мм.
Печатная плата блока управления кофеваркой в сборе.
Датчик температуры выполнен на основе германиевого диода, который вставлен в крепление, изготовленное из жести от консервной банки.
Закреплён термодатчик на корпусе кофеварки с помощью силиконового герметика. Между жестяным кронштейном и корпусом нанесена небольшая капля термопасты КПТ-8. Подключение датчика осуществлено с помощью провода МГТФ во фторопластовой изоляции.
Вся слесарная доработка свелась к сверлению всего двух отверстий в подставке кофеварки.
Через эти отверстия были проложены два провода питания, один провод управления нагрузкой и два провода термодатчика. Как видите, ремонтопригодность блока управления обеспечена.
Для защиты глазка пиромодуля была использована пластинка полипропилена, которую я отрезал от поршня одноразового шприца.
Интересно, что узкий спектр инфракрасного излучения, в котором работает пиромодуль, блокируется обычным стеклом и плексигласом, хотя пропускается многими типами пластмасс, включая капрон (полиэтилен), полипропилен и др.
А вот как это работает. Видеоролик в разрешении HD (1280x720px).
Дополнительные материалы
Электрическая схема и перечень элементов советского датчика движения для систем сигнализации типа «Извещатель ИОП 409-1» или «Фотон-1».
Скачать электрическую схему датчика «Извещатель ИОП 409-1» («Фотон-1»).
Скачать перечень элементов датчика «Извещатель ИОП 409-1» («Фотон-1»).
Скачать схему и перечень элементов блока питания «ИОП 409-1» («Фотон-1»).
Скачать схему импортного датчика движения.
12 Январь, 2014 (22:50) в Ремонт техники, Сделай сам
Ссылки ниже могут оказаться не в теме, и скорее всего так и будет, но они не испортят вам настроение, если Вы загляните по этим адресам. Я их проверял. Если Вы решили покинуть сайт, то имейте в виду, что этого спонсора сюда никто не звал, он сам навязался. 🙂
Нашли ошибку в тексте? Выделите ошибочный текст мышкой и нажмите Ctrl + Enter
Спасибо за помощь!
Комментарии (32)
Страниц: « 1 2 3 [4] Показать все
admin Октябрь 6th, 2016 at 17:33
Сергей, теперь понял. Я думал, что вы нашли датчик, у которого в одном корпусе два независимых датчика и напряжения которых можно сравнивать. Я не видел таких датчиков и такого схемного решения.
Для данной же схемы, количество датчиков непринципиально. На выходе, мы всё равно будем иметь некоторую постоянную составляющую, которую придётся отсекать, чтобы можно было работать с переменной составляющей, причём в определённом диапазоне частот, генерируемых движущимся человеком. То есть, что внутри «чёрного ящика», большого значения не имеет. Датчик будет работать даже с несфокусированным ИК светом, что я и использовал в «антивандальном датчике». Или, говоря иначе, достаточно изменить температуру объекта перед датчиком с некоторой скоростью и он отреагирует, хотя на оба датчика внутри корпуса будет попадать один и тот же уровень ИК излучения.
Глубоко в физику работы этих датчиков я не вдавался. Но, смею предположить, что два сенсора внутри датчика используются для какой-нибудь компенсации дрейфа или других флуктуаций.
Сергей Октябрь 8th, 2016 at 01:44
там один датчик дает положительный полупериод, а второй — отрицательный. Но суть не в этом, импортные датчики действительно, черные ящики. Я думал что советский тоже имеет несколько кристаллов пироелектриков и каждый имеет вывод на ноги.
Страниц: « 1 2 3 [4] Показать все
Оставить комментарий
Вы должны войти для отправки комментария.
Источник: oldoctober.com