Барьер на ИК лучах активного типа
Для того чтобы незаметно пересечь оптический барьер, достаточно под ним проползти. Разумеется, это невозможно сделать, если производитель предусмотрел либо несколько барьеров, расположенных один над другим, либо барьер, использующий многократные отражения (как показано на рис. 5.10), который можно установить в коридоре или в дверном проеме.
В таком случае нарушитель теоретически может «обмануть» барьер, появившись возле него с достаточно мощным излучателем модулированного в широком спектре сигнала, даже если неизвестна частота модуляции. Во избежание риска применяется синхронизация, представляющая собой дополнительную связь между излучателем и приемником с помощью кабеля.
Это позволяет приемнику сравнивать приходящие на него по оптическому каналу и по электрическому кабелю сигналы по частоте и даже по фазе. Подобная процедура обработки сигналов приводит к увеличению избирательности полезного сигнала (полученного от нарушителя), что позволяет дополнительно обеспечить хорошую защиту от помех, вызываемых окружающим освещением. Таким образом, появляется возможность увеличивать дальность действия таких барьеров по сравнению с барьерами, выполненными по описанным выше схемам.
Излучатель, схема которого представлена на рис. 5.6, может быть модифицирован путем введения дополнительного (синхронизирующего) выхода. С помощью армированного кабеля этот выход подключают к соответствующему входу приемника, схема которого приведена на рис. 5.11.
Элементы схемы, изображенной на рис. 5.11 и 5.12 (приемное устройство барьера для синхронной демодуляции):
• C1: 1 нФ, керамический или пленочный;
• С2: 100 нФ, пленочный;
• СЗ: 22 нФ, пленочный;
• С4: 15 мкФ, 20 В, электролитический;
• С5: 10 мкФ, 20 В, танталовый;
• С6: 1 мкФ, 20 В, электролитический или танталовый;
• С7: 10 нФ, пленочный;
• D1, D2: 1 N 4148 или эквивалентные;
• R1: 150 кОм;
• R2: 130 кОм;
• R3: 330 кОм;
• R4: 470 кОм;
• R5: 150 Ом;
• R6: 330 кОм;
• R7; 270 Ом;
• R8: 56 кОм;
• R9: 10 МОм;
• R10: 150 кОм;
• R11: 2,2 кОм;
• R12, R13: 100 кОм;
• R14: подстроечный резистор 47 Ом;
• R15: 2,2 кОм;
• R16: 2,2 МОм;
• R17: 2,2 кОм;
• R18: 1 кОм;
• R19: 220 Ом, 0,5 Вт;
• Т1: фототранзистор BP 103, BPW 14 В, BPW 22 А или эквивалентные;
• Т2: НЧ 245 В или 2 N 3819;
• ТЗ: 2 N 2218, ВС 140-16, ВС 211 или ВС 635;
• симистор на 220 В и минимум 2 А без радиатора для лампочки мощностью до 100 Вт;
• сдвоенный операционный усилитель МС 1458 (двойной 741).
Основное отличие от схемы, изображенной на рис. 5.7, заключается в замене диодов, с помощью которых осуществляется демодуляция, полевым транзистором Т2, используемым в качестве «прерывателя» и управляемым непосредственно излучателем. Дополнительно приемник предусматривает настройку чувствительности, осуществляемую резистором R14. Тонкая настройка с помощью R14 обеспечивает максимальное приближение к уровню сигнала помехи, зависящего от величины фона освещения.
Некоторые элементы, выделенные на рисунке кружками, позволяют в случае необходимости проводить модификацию схемы. Так, если исключить резистор R1 и принять сопротивление R2 = 10 кОм, можно получить устойчивую защиту от окружающего света. Такое устройство используется, например, для защиты наружной двери (входной или балконной). При этом применяются либо единичное отражение, либо множественные, образующиеся между двумя косяками двери или между порогом и верхней частью дверного проема. В любом случае необходимо исключить прямую или переотраженную солнечную засветку. Для того чтобы свести к минимуму влияние окружающего света, необходимо провести очень тщательную настройку излучающей и приемной оптических систем.
Кроме того, требуется отрегулировать чувствительность приемника на минимальное входное воздействие, допустимое с точки зрения безопасности работы. Внутри помещения можно также применить сопротивление R2 = 100 кОм, исключив резистор R1, если отражение берется от стены, на которую не падает солнце.
В этом случае чувствительность увеличивается, что очень полезно при использовании многократных отражений. Интересен также случай, когда барьер сам реагирует на попытку ослепить его при помощи сильного освещения. Это возможно, если полевой транзистор Т1 будет переходить в режим насыщения, как только окружающее освещение превысит определенный уровень. Для этого следует взять R1 = 150 кОм, а в качестве R2 использовать переменный резистор 2,2 МОм. При настройке сопротивление этого резистора подбирают экспериментальным путем в соответствии с уровнем окружающего фона. Уровень сигнала определяет рабочий порог.
Фильтрация демодулированного сигнала осуществляется с помощью конденсатора Сб. Помехи, которые могут вызываться сильным окружающим освещением, будут тем менее значимы, чем больше емкость конденсатора Сб. Тем не менее конденсатор задерживает реакцию триггера. Поэтому емкость С6 можно увеличить, по крайней мере, до 10 мкФ в устройстве охраны двери, перед которой нарушитель вынужден остановиться хотя бы на несколько секунд. При установке устройства в коридоре, который можно пересечь бегом, возможны ошибки при обнаружении нарушителя из-за слишком сильной фильтрации, мешающей барьеру среагировать на него.
Однако в схеме предусмотрена цепь временной задержки, благодаря которой устройство действует в течение нескольких десятков секунд, даже при очень кратком возбуждении. Время задержки этой цепи определяет конденсатор С8. Продолжительность задержки составляет от 10 до 20 с на каждую микрофараду конденсатора С8. Величина емкости этого конденсатора может значительно изменяться.
В схеме, представленной на рис. 5.11, симистор управляет лампочкой. Если же предпочтение отдается звуковой, а не световой сигнализации, лампочку можно заменить сиреной тревоги.
Для настройки излучателя нужно действовать в соответствии с приведенными выше указаниями (максимальный уровень сигнала измеряется на выходе 7 конденсатора С1). Во время регулировки чувствительности приемника (с помощью резистора R14) следует временно установить емкость С8 100 нФ, чтобы исключить задержки после каждой операции. Настройка ведется при максимально возможном в нормальных условиях работы фоновом освещении. Затем в момент, когда срабатывает исполнительное устройство (симистор) оптического барьера, R14 регулируют таким образом, чтобы при настройке не приближаться к пределу, за которым помехи начинают провоцировать несвоевременные включения симистора, вызывая ложные тревоги датчика. После этого, прекратив прерывания барьера, приступают к настройке оптических систем, следя, чтобы симистор оставался надежно заблокированным в состоянии покоя.
Литература: 2003 · Инфракрасные лучи в электронике. Шрайбер Г