Принципиальная схема универсального оптического датчика на ИК лучах
Устройство предназначено для включения или переключения чего-либо при поднесении к датчику руки или другой отражающей поверхности. Чувствительность можно регулировать в широких пределах, при этом дальность срабатывания изменяется от нескольких метров до нескольких сантиметров.
Идея, в общем-то не новая, - ИК-светодиод светит вперед, свет отражается от препятствия и попадает на фотоприемник. Реле переключается, и остается в таком состоянии все время, что есть отражение, плюс еще некоторое время, которое можно регулировать.
Принципиальная схема
Схема показана на рисунке 1. Датчик состоит из инфракрасного светодиода HL1, такого как в пультах дистанционного управления теле-видео-аудиоаппаратуры, и аналогичного по назначению интегрального фотоприемника HF1. Так как фотоприемник имеет четко выраженный порог чувствительности, чувствительность датчика регулируется не на приеме, а на передаче, регулировкой силы тока через ИК-светодиод с помощью обычного подстроечного резистора R3.
Как известно, стандартные интегральные фотоприемники с целью помехозащищенности имеют встроенный полосовой фильтр, пропускающий сигналы, модулированные только частотой в пределах его полосы. В данном случае, это 33 кГц. Поэтому на светодиод HL1 поступает не постоянный ток, а импульсный частотой 33 кГц.
Частоту генерирует мультивибратор на логических элементах D1.1-D1.2. Если применить фотоприемник на другую частоту, нужно и этот мультивибратор соответственно перестроить.
Рис.1. Принципиальная схема оптического датчика на ИК-лучах.
И так, в исходном состоянии, когда перед датчиком в зоне его действия нет отражающей поверхности, свет от HL1 не поступает на HF1. Поэтому на выходе HF1 логическая единица. Конденсатор C3 заряжен через резистор R5 до уровня напряжения логической единицы. На выходе триггера Шмитта D1.3-D1.3 тоже логическая единица.
Транзистор VT2 закрыт, ток на обмотку реле К1 не поступает.
Если свет HL1 отражается и попадает на HF1, имея при этом достаточную силу, на выходе HF1 устанавливается логический ноль. При этом открывается диод VD1 и через резистор R6 происходит ускоренная разрядка конденсатора C3. Напряжение на C3 падает до логического нуля, и на выходе триггера Шмитта D1.3-D1.4 устанавливается напряжение логического нуля.
Транзистор VT2 открывается и через него поступает ток на обмотку реле К1.
После того как отражение прекращается диод VD1 закрывается и конденсатор C3 начинается заряжаться через резистор R5. Как только напряжение на нем достигает логической единицы на выходе триггера Шмитта D1.3-D1.4 тоже устанавливается напряжение логической единицы. Транзистор VT2 закрывается и ток на обмотку реле К1 более не поступает.
Сколько времени нужно на зарядку C3 до напряжения логической единицы зависит от сопротивления R5. Резистор R5 сделан подстроечным чтобы с его помощью можно было регулировать задержку выключения реле после того как отражение прекращается.
Частоту модуляции ИК-излучения можно регулировать подбором сопротивления резистора R2. Как уже сказано выше, эта частота должна быть равна частоте полосового фильтра фотоприемника (обычно указано в его маркировке двумя цифрами, в данном случае «SFH506-33». частота 33 кГц).
Чувствительность датчика регулируется подстроечным резистором R3, включенным последовательно светодиоду.
Детали и монтаж
На месте светодиода HL1 можно установить любой светодиод инфракрасного излучения, предназначенный для пультов дистанционного управления теле-видео-аудиоаппаратуры. Фотоприемник SFH506-33 можно заменить любым аналогичным, соответственно изменив настройку мультивибратора D1.1-D1.2 под его частоту полосового фильтра.
Рис.2. Печатная плата для оптического сигнализатора.
Реле К1 типа TRU05VDCSBCD с обмоткой на напряжение 5V. Сейчас есть очень много аналогичных реле, вернее даже, идентичных реле, совпадающих по размерам, параметрам и цоколевке. Микросхему К561ЛЕ5 можно заменить на К561ЛА7, К176ЛЕ5, К176ЛА7, а также зарубежными аналогами 4001 или 4011.
Монтаж выполнен на печатной плате, показанной на рисунке 2. Фотоприемник расположен со стороны размещения деталей, а светодиод - со стороны печатных проводников. Плата является перегородкой между ними, исключающей прямое попадание света от светодиода на фотоприемник. В этом месте плату нужно покрасить густой черной краской, например, битумным лаком.
Трифонов П.А. РК-2016-01.