Охранное устройство с ик-датчиками

21 мая 2007  |  Оптикоэлектронные, инфракрасные CO





Решив собрать охранное устройство, пересмотрел всю имеющуюся у меня литературу. Подходящий ИК-дат-чик мне удалось собрать, использовав широко известные типовые схемы.

На рис.1 изображена схема генератора для ИК-излучателя. Габариты позволяют легко замаскировать излучатель в окружающих предметах. Работает этот генератор на звуковой частоте (1500 Гц), что облегчает его настройку и проверку. Если частота уйдет на 500 Гц выше или ниже, это никак не скажется на работе устройства. Резистором R1 устанавливается рабочий ток VD1, который может быть в пределах от 10 до 30 мА, в зависимости от примененного диода и нужной мощности излучения. Единственный недостаток этой схемы - достаточно большой ток потребления, но этим можно пренебречь при питании устройства от сети.


Охранное устройство с ик-датчиками

Рис.1.

На рис.2 показана схема фотоголовки на микросхеме К1056УП1. Резистором R1 устанавливается напряжение питания ИМС в пределах 6...7 В. Весь фотоприемник должен находиться в экранированном корпусе с отверстием для фотодиода. Соединение выхода фотоголовки со входом усилителя нужно выполнить экранированным проводом.

На рис.3 показан простой усилитель, не нуждающийся в наладке и регулировке (элементы DD1.1, DD1.2). На элементах DD1.3, DD1.4 собран компаратор. Подстроечным резистором R4 настраивается его порог срабатывания, а конденсатором С6 регулируется время задержки включения охранной системы, чтобы предотвратить ложное срабатывание от случайно пролетевшего жука или другого мелкого предмета. Чем больше емкость конденсатора, тем больше время задержки. С выхода компаратора сигнал попадает на транзисторный ключ, который управляет реле К1. Реле может быть любым на 12 В.


Охранное устройство с ик-датчиками

Рис.2.

Работает датчик следующим образом. Если в излучателе установлен самый маломощный ИК-диод АЛ107, а приемная фотоголовка расположена на расстоянии 2 м, на выходе усилителя (вывод 4 DD1.2) амплитуда сигнала будет составлять 4 В. Для того чтобы система сработала, и включилось реле К1, нужно медленно провести кистью руки между излучателем и фотоголовкой. Если провести рукой чуть быстрее, система уже не сработает. При попытке человека пересечь пространство между излучателем и фотоголовкой система срабатывает мгновенно.

Для более мощного ИК-диода, например, АЛ147А, амплитуда сигнала на выходе усилителя увеличивается до 8 В. Система совсем перестает реагировать на мелкие предметы. Кистью руки можно не только сколь угодно медленно проводить между излучателем и фотоголовкой, но и держать ее неподвижно - система не сработает. В этом случае мощный луч просто огибает мелкие предметы и все равно попадает на фотоголовку. Но на тело человека система срабатывает по-прежнему мгновенно.

Следовательно, эту систему датчиков можно расположить и настроить таким образом, что она не будет реагировать на воробьев, голубей, кошек и собак, а вот человека не пропустит. Этим она выгодно отличается от ультразвуковой и других систем, где часто случаются ложные срабатывания от "братьев наших меньших".

Расстояние между излучателем и фотоголовкой можно увеличить до 20 м, повысив мощность излучателя, для чего нужно включить 2...4 ИК-диода последовательно.

ИК-датчик можно подключить к блоку, охраняющему квартиру с оповещением по телефонной линии, или к любому другому охранному устройству. Мне больше всего понравилось охранное устройство, описанное в [1]. Оно работает от ультразвуковых датчиков. Его схема приведена на рис.4.


Охранное устройство с ик-датчиками

Рис.3.

Конденсатором С1 регулируется время задержки включения в режим охраны, чтобы успеть покинуть охраняемую зону. Этим же конденсатором определяется время подачи тревожного сигнала (сирены). Конденсатором С2 устанавливается время предупреждающего сигнала, который срабатывает перед включением сирены и напоминает о необходимости отключить охрану. Конденсатором СЗ устанавливают время задержки подачи сигнала тревоги. При указанных на схеме номиналах конденсаторов, время задержки в режиме "охрана" равно 15с, время работы сирены - 30 с.

Время задержки подачи тревожного сигнала - 15с. После того как сирена отработает свое время, охранное устройство автоматически возвращается в режим охраны.

На рис.5 изображена схема простой двухтональной сирены. Динамик можно использовать любой с сопротивлением катушки 8 Ом, мощностью 1 ...4 Вт. Громкость сирены такова, что ее без труда услышат соседи за стеной. Все устройство в дежурном режиме потребляет 20 мА, при включенной сирене - 350 мА. Питать устройство можно от любого стабилизированного источника питания соответствующей мощности. Там где нужнагарантия на все 100%, можно запитать устройство от мотоциклетного аккумулятора, с автоматической подзарядкой от сети.

Для того чтобы охранять несколько помещений, ИК-датчиков может быть необходимое количество. Все их нормально разомкнутые выходы (контакты реле) соединяются параллельно. Есть еще один простой способ cделать ИК-датчик нечувствительным к мелким предметам. Для этого в приемной фотоголовке нужно установить два фотодиода, соединенных параллельно. Достаточно разнести их на расстояние 5 см. В излучающей головке устанавливают, на таком же расстоянии, два излучающих диода, сoединенных последовательно. В этом случае никакая муха или жук не смогут одновременно перекрыть два диода, и проблема будет решена.

Охранная система, собранная по этой схеме и установленная в комнате, в течение года работает без проблем. Другой ИК-датчик работает вместо кнопки звонка - он регистрирует всех приходящих и включает музыкальный звонок. Фотоприемник этого датчика установлен на окне. Излучатель установлен за стеклом на улице. Невидимый луч излучателя пересекает дорожку, ведущую к крыльцу. Для защиты от лучей солнца, попадающих на фотоголовку, на приемный фотодиод надета небольшая трубочка из черной бумаги.

Все лето и осень устройство проработало нормально. Проблемы начались зимой. В сильный мороз на стекле намерз лед, и получился сбой. Во время снегопада излучатель покрылся снегом - и опять ложное срабатывание. После снегопада выглянуло солнце, свежевыпавший снег так сильно заискрился, что направленный на него фотодатчик опять начал давать сбои. Но все эти проблемы легко разрешимы - когда о них знаешь.

От снега излучатель можно накрыть козырьком, не разделять излучатель и фотоприемник оконным стеклом, не направлять фотоголовку в сторону солнца - тогда датчики будут надежно, без сбоев работать круглый год. Особенно подойдет эта охранная система для дачников. Перекрыв ИК-датчиками наиболее вероятные подходы к даче, у самой ограды, можно обезопасить не только саму дачу, но и урожай. Когда нарушитель перелезет через забор, сработает короткий предупрождающий сигнал. Нарушитель насторожится и задумается. Пока он будет думать, на всю улицу завоет сирена, динамик которой будет расположен на чердаке дачи, и нарушите- лю придется удирать, потому что может появиться сторож или другие нежелательные свидетели. А охранная система, отпугнув нарушителя, автоматически возвратится в режим охраны.

Описанная система реагирует на прерывание луча. Но можно разместить приемник и излучатель рядом - так, чтобы сигнал в приемнике появлялся в том случае, когда перед ними появляется какой-либо предмет, от которого сигнал отражается и попадает в приемник. Если расположить таким образом описанные здесь фотоприемник и излучатель и приблизить к ним руку, они реагируют на нее с расстояния до 30 см. Это позволяет использовать этот способ не только в охране, но и в устройствах автоматики. Например, из стены, над раковиной, будет выходить одна трубка, без крана. Вы подносите к ней руки - из нее начинает течь вода, убираете руки - вода течь перестает.

Литература

1. Радио, 1998, N7, С.42.

Автор: Ю. Виноградов, г. Москва Радио 7/2002


Код для размещения на форумах или блоге

»