קטגוריות: אלקטרוניקה מעשית, חדשות חשמליות מעניינות, אוטומציה ביתית
מספר צפיות: 108781
הערות לכתבה: 3
מתגי תאורה אוטומטיים עם חיישני אינפרא אדום ואקוסטי
בסיס האלקטרוניקה האלמנטרי המודרני מאפשר לכם ליצור מכשירים פשוטים במעגלים, אך בעלי מגוון רחב של פונקציות. בעבר מכשירים כאלה היו זמינים לשימוש רק במערכות מקצועיות מורכבות ויקרות, וכעת השימוש בהן הופך את חיי היומיום שלנו לנוחים וקלים יותר.
מאמר זה ידבר על מכשירים משתמשים חיישני אינפרא אדום. פעם נעשה שימוש בחיישנים כאלה בעיקר במערכות אבטחה, וכעת אף אחד לא מופתע מהדלתות שנפתחות לפני כל אדם נכנס או מהכללה אוטומטית של תאורה בכניסה. וכל זה חיישני אינפרא אדום! לעתים קרובות הם נקראים חיישנים פירואלקטריים.
חיישן פירואלקטרי. מכשיר ועקרון הפעולה
חיישנים פירואלקטריים הם פסיביים באופן עקרוני. המשמעות היא שהם לא מפיקים אותות אלקטרומגנטיים כלשהם, אלא הם פשוט כן מקלט אינפרא אדוםלכן עבור בני אדם זה לא מזיק לחלוטין.
כל פריט הוא מקור אינפרא אדוםוגם גוף האדם במובן זה אינו יוצא מן הכלל. חיישנים פירואלקטריים מעוצבים בצורה כזו שהם לא מגיבים לקרינה האינפרא אדום עצמה, לערכה המוחלט, אלא לשינוי שלה. לכן, אפילו תנועה קלה של חפץ, למשל, אדם יתגלה על ידי חיישן כזה.
כדוגמה, שקול את החיישן הפירואלקטרי IRA-E710 ממוראטה. המכשיר שלה מוצג באיור 1.
איור 1. איור 1. מכשיר חיישן פירואלקטרי IRA-E710
הבסיס לחיישן הפירואלקטרי הוא תא צילום רגיש לאינפרא אדום המייצר אות חשמלי ביחס לכמות הקרינה. כדי להתאים את תא התאורה למעגל ולהגברת האות הראשונית, משתמשים בטרנזיסטור אפקט שדה.
אם החיישן בנוי רק על תא צילום אחד, אז הוא יפעיל לא רק מחפצים נעים, אלא גם פשוט מטמפרטורה חיצונית, אור שמש, מרדיאטורים ושינויי טמפרטורה של החיישן עצמו, או יותר נכון גופו.
במילים אחרות, חסינות הרעש של חיישן כזה נמוכה מדי. כדי להגדיל אותו, חיישנים פירואלקטריים מיוצרים על בסיס שני תאים פוטואליים הכלולים בכיוון ההפוך, כפי שמוצג באיור, המאפשר לכם לפצות על הגורמים שזה עתה הוזכרו.
חיישן כזה מגיב רק לשינויים בעוצמת הקרינה, המאפשרים להשתמש בו כגלאי תנועה. אמינות גדולה עוד יותר בפעולת החיישן ניתנת על ידי פילטר אור מכוון לאורך גל של 5-14 מיקרון. קרינה כזו אופיינית ביותר לגוף האדם.
עם זאת, אין לחשוב שהחיישן מרים רק את התנועה של חפצים מחוממים. תמיד יש רקע אינפרא אדום מסוים, כך שהנעה של כל אובייקט, אפילו עם טמפרטורת הסביבה, גורמת לשינוי ברקע הכללי והחיישן מפעיל.
החסרונות של החיישן המתואר כוללים את העובדה שהוא רגיש רק לתנועות רוחביות, כלומר מצילום אחד למשנהו. בעת מעבר לאורך המשטחים של שני תאי הצילום, האות לא יופק. לכן, בעת התקנת חיישנים כאלה, עליהם להיות מכוונים בהתאם, כפי שנדון לעיל.
על מנת להיפטר מהשפעה מזיקה כזו במקרים קריטיים במיוחד, הם מפותחים ומיישמים. חיישנים המבוססים על ארבעה תאי פוטו. נכון, חיישנים מסוג זה מורכבים ויקרים יותר, מה שמסבך גם את תכנית החיבור והשליטה שלהם.
ניתן לקבל חיישנים להתקנה רגילה ולהרכבה על גבי משטח (SMD). המראה שלהם מוצג באיור 2.
איור 2. חיישני IRA-E710. מראה
השימוש בחיישני תנועה
במקור חיישני תנועה שנועד ליצור מערכות פורץ. עם התפתחות בסיס האלמנטים, חיישנים פירואלקטריים הפכו זולים יותר וזולים בהרבה, מה שאיפשר להשתמש בהם למטרות ביתיות.
זה מעל לכל הכללה אוטומטית של תאורה, פתיחת דלתות, כמו גם ניהול מערכות מעקב וידאו. אוטומציה כזו מאפשרת לכם לחסוך כמות משמעותית של חשמל או חום בחדר. כאשר משתמשים במערכות מעקב וידאו נשמר מקום בכוננים הקשיחים של המחשב השולט על פעולת מערכת הווידיאו.
האלגוריתם של מתג האור האוטומטי
כאשר האור נדלק אוטומטית, למשל בכניסה, כשאדם מופיע בשדה הראייה של המכשיר, התאורה צריכה להידלק ולכבות לאחר זמן מה. בזמן שאדם נמצא בשדה הראייה של המכשיר, התאורה לא אמורה לכבות, מהירות התריס עולה. באור יום, ההכללה האוטומטית של האור לא צריכה להתרחש.
זרקורים עם חיישן תנועה המיועדים להתקנה חיצונית עובדים גם הם בדיוק: הדלקת השערים והחצר הסמוכה לבית, מדרגות בכניסה לחנות ובמקרים אחרים. זרקורים כאלה זמינים בשילוב עם חיישן תנועה, או שחיישן התנועה יכול להיות נפרד.
אחד מ מעגלי בקרת תאורה אוטומטיים מוצג באיור 3.
איור 3. סכמת בקרת תאורה מחיישן תנועה (לחץ על התמונה כדי להציג את הסכימה בפורמט גדול יותר)
תיאור המעגל
כמקלט של קרינת אינפרא אדום במעגל המשמש חיישן פירואלקטרי PIR1. מול תאי הצילום שלה, מותקן סריג אפנון של פסים צרים אטומים ושקופים, הממוקם אופקית. לפיכך, מסתבר שעבור פוטו-גלאי, אובייקט הנע על פני רצועות סורג האפנון פתוח או סגור, מה שגורם להופעת מתח מתח לסירוגין ביציאת החיישן.
האמור לעיל מודגם באיור 4, המציג את המיקום הנכון של החיישן. גודל האובייקט שאותר על ידי המכשיר נקבע על ידי רוחב הפס של סורג האפנון. על ידי שינוי רוחב הפס, באפשרותך להתאים את הרגישות של המכשיר בכללותו. ניתן להתאים את רוחב טווח ההתקן על ידי שינוי גודל סריג אפנון החלון.
איור 4. תרשים התקנת חיישן תנועה
כוחו של המגבר הפנימי של חיישן PIR1 מועבר לפלט שלו 1 דרך המסנן R1C1. אות הפלט של החיישן מוסר מהסיכה 2 ומוזן לכניסה הלא הפיכה של המגבר התפעולי 1 של שבב ה- DA1 מסוג L1324. שבב זה הוא ארבעה מגברים תפעוליים (מגברי אופציה) שאינם תלויים זה בזה. הדבר היחיד שמאחד אותם הוא מסקנות הכוח המשותפות והמקרה.
מגבר בעל רווח של כ -150 מורכב ב- OS1, אליו מחובר חיישן PIR1 ישירות. אם אין תנועה באזור כיסוי החיישן, אז ביציאה של ОУ1 יש רמת מתח קבועה, כמחצית מהמתח של מקור הכוח.
כאשר מתגלה אובייקט נע בשדה הראיה של החיישן בטרמינל 2, מופיע מתח לסירוגין המוגבר על ידי OS1. ביציאה של OS1 מופיע רכיב משתנה המוזן דרך קבל C2 לשלב ההגברה הבא המבוצע ב- OS2 עם רווח של כמאה בערך.
לאחר שלבים אלה, האות המוגבר לרמה הנדרשת מגיע לכניסת המשווה ב- OU3 - סיכה 10 של שבב DA1. רמת התגובה של המשווה נקבעת על פי ערך הנגדים R8, R11, R20. במצב ההתחלתי, מתח היציאה של המשווה נמוך.
אם בפלט של ОУ2 - פלט 14 - מופיעים פולסים מלבניים החורגים מרמת הפעולה שצוינה, בפלט של המשווה ОУ3 - פלט 8 - יופיע רמת מתח גבוהה, ליתר דיוק, הפולסים שמטעינים את הקבל C7. דיודת VD5 מונעת פריקה של קבל זה דרך פלט המשווה כאשר הוא נמוך. לכן ניתן לקבל את הקבל רק דרך המעגל הסידורי R14 ו- R22. בעזרת נגן R22 משתנה ניתן להגדיר את זמן הפריקה תוך 5 שניות ... 5 דקות.
המתח שנצבר על הקבל C7 מועבר לכניסה הלא הפיכה של המשווה השני, שנעשה ב- OS4, שרמת התגובה שלו נקבעת על ידי המחלק R9, R13. אות הפלט של משווה זה מוזן לבסיס הטרנזיסטור VT1, אשר באמצעות טריאק VD2 מחבר את העומס.
זמן התגובה של המשווה במערכת OS4 נקבע על ידי זמן הטעינה של הקבל C7, אשר גדל על ידי זמן התגובה של החיישן: עד שהתנועה בשדה הראיה של המכשיר תיפסק, הקבל C7 יטען. כך, בזמן שמישהו נע בחדר, התאורה לא מובטחת לכבות.
בכדי שהתאורה לא תדליק בשעות אור היום, המכשיר מכיל חיישן אור המיוצר על פוטודיוד VD7 מסוג FD263, המופעל בכיוון ההפוך. מצבי הפעולה נקבעים על ידי המחלק R15, R23.
המתח ממנוע הנגד המשתנה R23 מועבר לבסיס הטרנזיסטור VT2. בעוד שהפוטודיוד הכהה סגור בחדר והמתח בבסיס הטרנזיסטור VT2 גבוה, ולכן הוא סגור ואינו משפיע על פעולת המעגל.
עם תאורה הולכת וגוברת, הפוטודיוד נפתח, והמתח בבסיס VT2 יורד, מה שמוביל לפתיחתו. טרנזיסטור פתוח דרך דיודה VD9 מכבה את האות מהפלט של מגבר ה- OP 2 לכניסה של המשווה במגבר ה- OP 3. לכן הקבל C7 אינו נטען והתאורה גם לא תידלק.
על מנת למנוע מחיישן האור להדליק את האור שהגיע היום, פעולתו נחסמת דרך דיודת VD8 המחוברת לפלט המשווה ב- OU4. קבל C10 מספק עיכוב בהפעלת חיישן האור הסביבה כאשר המנורה דולקת, ובכך מונע אזעקות שווא של החיישן.
כוחו של המכשיר הוא ללא שינוי שנאי. דרך הקבל המרווה C9, מתח החשמל מועבר למייצר המיוצר על דיודות VD4 ו- VD6. אדוות המתח המתוקן מוחלקות על ידי הקבל C8, והמתח מתייצב על 16V על ידי דיודת זנר VD3. מתח זה משמש להפעלת שלב המפתח בטרנזיסטור VT1 השולט על פעולת מתג ההפעלה ב- triac VD2.
וסת מתח פרמטרי 9.1V מורכב על האלמנטים R2, C3 ו- VD1 המשמש להפעלת כל צמתי המכשיר: חיישן PIR, מעגל מיקרו DA1, ו- חיישן תמונות לאור יום על הטרנזיסטור VT2.
המעגל המתואר מיוצר כערכה על ידי Master Kit. הערכה כוללת את כל רכיבי הרדיו הנחוצים, לוח מעגלים מוגמר ודיור להרכבת המכשיר, המוצג באיור 5. הערכה כוללת גם הוראות להרכבה והתקנת ההתקן.
למרות שבאופן כללי המעגל נחשב לפשוט, ועם הרכבה נטולת שגיאה מחלקים הניתנים לתפעול, עליו להתחיל לעבוד מייד, אני רוצה להפנות את תשומת הלב לעובדה שיש לו כוח ללא שנאים. לכן, במהלך ההרכבה והביצוע, עליך להיות זהיר ביותר, לעמוד בתקנות הבטיחות, ואף יותר מכך, להשתמש בשנאי בידוד.
איור 5. מארז מתוך ערכת המאסטר קיט
המעגל נכנס לחלוטין למצב ההפעלה דקה וחצי עד שתי דקות לאחר ההפעלה, ולכן יש לבצע את כל ההגדרות לאחר חלוף הזמן הזה. ההגדרות פשוטות ומופחתות להגדרת זמן ההשהיה הנדרש על ידי הנגד R22 ובעזרת הנגד R23 נבחר סף חיישן האור.
סף חיישן התנועה עצמו נקבע על ידי הערך של הנגד R11.אם יש צורך בעלייה ברגישות, ניתן להפחית מעט את ערכו. בהתאם לכך, עם מספר רב של פוזיטיביות שגויות, תצטרך לשנות את הערך בכיוון העלייה.
איור 6 מציג תרשים נוסף של חיישן תנועה אינפרא אדום, הדומה מאוד למעגל המוצג באיור 3.
איור 6. חיישן תנועה אינפרא אדום. אפשרות 2 (לחץ על התמונה להגדלה)
מערך דומה מצויד בפנס זרקור עם מנורת הלוגן בצורת מכשיר יחיד, ומותקן, ככלל, בכניסות של משקי בית פרטיים. מטרתו להדליק את האור בחצר כאשר בעלי הבית מגיעים, ובנוסף להזהיר את הבעלים על חדירתם של אורחים, כולל בלתי מוזמנים, לשטח. התוכנית עצמה דומה מאוד לקודמתה ומבצעת את אותן הפונקציות, כך שלא נדרש תיאור מפורט. הבה נתעכב רק על צמתים בודדים.
כחיישן אינפרא אדום משתמשים בפוטוטרנסיסטור PIR D203C שהאותו ממנו מועבר לשבב DA1, זהה למעגל הקודם. הרגישות של החיישן מותאמת על ידי VR3 נגד נגדי. חיישן האור מיוצר על גבי פוטורסיסטור CDS, אשר באמצעות טרנזיסטור אור יום VT2, חוסם את פעולת הטרנזיסטור VT1, הכולל ממסר של בקרת עומס. לכן בשעות היום, הכללת הזרקור אינה מתרחשת.
בדומה לקודם, המעגל מכיל עיכוב זמן, המבוצע על הקבל C14, שזמן הפריקה שלו מוסדר על ידי נגדי VR1 הנגד משתנה. מגבלות התאמת הזמן מוצגות ישירות בתרשים.
זרקור הלוגן עם חיישן תנועה מיועד להתקנה ברחוב, כך שחתולים, כלבים או בעלי חיים קטנים אחרים יכולים ליפול לאזור כיסוי החיישן, בנוסף לאנשים. זה יכול לגרום להפעלה שגויה של החיישנים ולהכללת אור.
כדי להגן מפני אזעקות כוזבות כאלה, מומלץ להתקין מסך הגנה מול החיישן, אשר יגביל במידה מסוימת את טווח הראות של המכשיר מלמטה: די די לראות לא את כל השער, אלא רק את המחצית העליונה שלו, כדי להבדיל את האדם שהגיע.
בחיישני תנועה מורכבים יותר, הבעיה נפתרת על ידי בקר מיקרו משולב, שמסוגל בהחלט לקבוע את גודל האובייקט: מכונה, אדם או עכבר. כמובן שחיישנים כאלה יקרים יותר.
מתגי תאורה אוטומטיים עם חיישנים אקוסטיים
עבור בקרת אור בכניסות של בנייני דירות משמשים גם הם מתגים אקוסטיים אופטיים. המתגים מכילים מיקרופון, חיישן אופטי ומתקן מפתח יציאה.
ההיגיון בפעולת מתגים כאלה זהה לזה של אינפרא אדום: בשעות היום המיקרופון נכבה על ידי חיישן אופטי, ובחושך התאורה תידלק אפילו עם צלילים לא משמעותיים בכניסה. זמן החשיפה הוא כדקה ולאחריה האור נכבה.
עם התרחשותם החדשה של צלילים המחזור חוזר. הרגישות של המיקרופון היא כזו שהיא מרימה צליל במרחק של 5 מ ', וזה מספיק למדי לתנאי גישה. כמובן שלא ניתן להשתמש בחיישן כזה ברחוב, מכיוון שהאור ידלק מכל צליל, למשל, ממכונית שעוברת במקום.
מבחינה מבנית, מתגים אקוסטיים-אופטיים זמינים בשתי גרסאות: אם כיחידה נפרדת המותקנת על קיר או תקרה, או מובנית למנורות תאורה בעיצובים שונים. מתגים כאלה מוצגים באיורים 7 ו- 8, בהתאמה.
איור 7. מתג חיסכון באנרגיה אופטית-אקוסטית EV-05
איור 8. תרשים 8. מנורה ЭВС-01 עם מתג אקוסטי משולב
מחיר מתגים מסוג זה, ככלל, נמוך מהמתגים עם חיישן אינפרא אדום, כך שניתן להמליץ עליהם לשימוש בדיור ושירותים קהילתיים, אם כי זה לא שולל התקנת חיישני אינפרא אדום.
קרא גם:כיצד לבחור, להגדיר ולחבר ממסר תמונות לתאורה חיצונית או פנים
ראה גם באתר elektrohomepro.com
: