Барьер с непрерывным ИК излучением

Оптический барьер представляет собой излучатель и приемник излучения, расположенные друг против друга, допустим, на двух стенах коридора. При нахождении в угловом поле приемной оптической системы объекта или человека поток излучения, поступающий на вход приемника, прерывается, что и приводит к включению устройства предупреждения, сигнала тревоги, освещения, эскалатора, счетчика предметов и т.п.

Такой барьер тем проще реализовать, чем слабее окружающее освещение. В темном коридоре, к примеру, фотоэлектрический ток покоя имеет величину не более 1 мкА. Тогда функционирование барьера обеспечивается при рабочем токе 10 мкА, что позволяет вести обзор на расстоянии более 1 м при условии оптимальной настройки оптических систем.

На рис. 5.1 приведена схема излучателя И К диапазона, которая используется для упомянутых выше приложений и питается от сети.

Элементы схемы, изображенной на рис. 5.1:

• трансформатор напряжения питания 6 В, 0,3 А;

• выпрямитель (4x1 N 4001 или готовый мост);

• электролитический конденсатор 1000 мкФ, 10 В;

• резистор 56 Ом, 0,5 Вт;

• диод ИК диапазона LD 271, CQY 37 или любые эквивалентные.

Чтобы увеличить радиус действия излучателя и количество ИК лучей (то есть иметь возможность установить приемник на большем расстоянии от излучателя без ухудшения параметров приемника), можно последовательно включить в излучателе несколько светоди-одов, используя резистор R1 = 33 Ом той же мощности рассеяния (0,5 Вт) в схеме с тремя светодиодами или резистор сопротивлением 22 Ом в случае использования четырех светодиодов. Эти значения сопротивлений следует умножить на 2 или 2,5 при использовании светодиодов в пластмассовом корпусе, мощность рассеяния которых меньше, и ограничении их прямого тока до значений не более 50 или 40 мА соответственно.

На рис. 5.2 приведена схема приемника. При прерывании луча излучения фототранзистор вводит в действие триггер, который, в свою очередь, включает симистор, управляющий лампочкой или сиреной сигнализации. В простых случаях достаточно заменить нагрузку в коллектдрной цепи транзистора ТЗ (симистор, лампа с питанием от 220 В, резистор R4) лампочкой на 8 В, 0,05 А. На рис. 5.3 показано, как собрать такой приемник на макетной плате «veroboard», если установить три резистора вертикально (в виде шпильки для волос).

На стандартной макетной плате «veroboard» имеется не более 24 печатных дорожек с 37 отверстиями на каждой из них. Для размещения на плате схемы отрезается ножом нужное количество полос и отверстий.

Элементы схемы, изображенной на рис. 5.2 и 5.3 (приемник ИК диапазона непрерывного излучения с использованием симистора):

• R1: 100 кОм;
• R2: 2,2 МОм;
• R3: 4,7 кОм;
• R4: 100 кОм, 0,3 Вт;
• Т1: фототранзистор BP 103, BPW 14 В, BPW 22 А или эквивалентные;
• Т2: ВС 548 или ВС 238;
• ТЗ: 2 N 2219, ВС 140-16 или ВС 635;
• симистор на 220 В и при минимальном токе в 2 А;
• выпрямитель (4x1 N 4001 или готовая мостовая схема); ' • электролитический конденсатор 2200 мкФ, 10 В;
• лампочка на 220 В;
• трансформатор для источника питания 6 В, 0,3 А.

В таком виде приемник легко разместить в небольшой трубке из черного картона, которая защитит его от случайного попадания окружающего бокового света.

Можно использовать любой симистор на 220 В переменного напряжения при минимальном токе в 2 А (16469 RCA, TIC 226 D, ТС 0440, Т46 В7 или эквивалентные). Радиатор для симистора необходим только в схеме управления мощностью, превышающей 100 Вт. При питании от выпрямителя можно выбрать любой другой тип симистора на напряжение 30 В и ток 0,2 А. Источник питания схемы, изображенной на рис. 5.2, обладает достаточно большой выходной мощностью и может питать также цепь излучения (резистор R и светодиод на рис. 5.1), если только это не вызовет проблем с монтажом.

Схема на рис. 5.4 является дополнением устройства, показанного на рис. 5.2, так как питание поступает на нагрузку (лампочка горит) при оптимальном согласовании оптических систем.

Элементы схемы, изображенной на рис. 5.4 (фототранзистор ИК диапазона):

• R1: 1МОм;
• R2: 2,2 МОм;
• R3: 10 кОм;
• R4: 56 Ом, 0,5 Вт;
• Т1: фототранзистор BP 103, BPW 14 В, BPW 22 А или эквивалентные;
• Т2: ВС 548 или ВС 238;
• ТЗ: 2 N 2219, ВС 140-6 или ВС 635;
• светодиод ИК диапазона LD 271, CQY 37, CQW 89 В или эквивалентный;
• источник питания, аналогичный изображенному на рис. 5.2.

Такое устройство можно использовать для обнаружения предметов при отражении излучения от блестящих поверхностей (например, от кузова автомобиля), если внешнее освещение достаточно слабо. В противном случае следует применять один из описанных ниже приборов, работающих на модулированном инфракрасном излучении. На рис. 5.5 представлено аналогичное устройство на интегральной схеме NE 555, которое используется в качестве триггера и предназначено для замены схемы, представленной на рис. 5.2.

Элементы схемы, изображенной на рис. 5.5:

• R1: 1 МОм;
• XI: фототранзистор BP 103, BPW 14 В, BPW 22 А или эквивалентные;
• интегральная схема NE 555;
• источник питания, идентичный изображенному на рис. 5.2.

Питание на нагрузку поступает, когда фототранзистор находится в затемненном состоянии. Если требуется противоположное действие, достаточно поменять местами транзистор Т1 с резистором R1.

Литература:  2003 · Инфракрасные лучи в электронике. Шрайбер Г