Инфракрасный детектор уровня

Инфракрасный детектор уровня может использоваться для определения
уровня жидкости и определения наличия различных объектов на дистанции до
50 см. Дополнительно в схеме имеется реле для включения исполнительных
устройств.

Описание схемы: 

Детали: 
R1 - 10КБ 1/4W Резистор
R2, R5, R6, R9 - 1КБ 1/4W Резисторы
R3 - 33R 1/4W Резистор
R4, R8- 1M 1/4W Резисторы
R7 - подстроечный резистор 10КБ
R10 - 22КБ 1/4W Резистор
C1, C4 - 1цF 63V Электролитический или полироловый конденсатор
C2 - 47pF 63V Керамический конденсатор
C3, C5, C6 - 100цF 25V Электролитические Конденсаторы
D1 - светодиод инфракрасного излучения
D2 - Инфракрасный Фотодиод
D3, D4 - 1N4148 75V 150mA Диод
D5 - Светодиод (любого цвета и размера)
D6, D7 - 1N4002 100V 1A Диоды
Q1 - BC327 45V 800mA p-n-p транзистор
IC1- 555 Таймер
IC2 - LM358 маломощный сдвоенный операционный усилитель 
IC3 - 7812 12V 1A стабилизатор напряжения положительной полярности
RL1 - Реле с коммутируемым током-напряжением 2A 220V
Номинальное напряжение на обмотке реле 12V.
Сопротивление обмотки реле 200-300 Ом
J1 - Колодка для подключения внешних электрических цепей.

Назначение устройства:

Данное устройство можно использовать для определения уровня различных жидкостей и близости до какаго либо объекта. В основе метода лежит принцип излучения и приема отраженного луча света от объекта в инфракрасном диапазоне. Этот же принцип используется для надежного определения уровня жидкостей в емкости без использования электродов. В зависимости от типа используемых ИК приборов и настройки - отраженный сигнал может быть принят на дистанции до 50 см. Дальность также зависит от степени отражения от поверхности объекта. Темные поверхности сильно снижают чувствительность прибора из-за поглощения ИК лучей.

Принцип работы схемы:

На IC1 собран генератор, к которому подключен ИК светодиод. Длительность светового импульса около 0,8 мсек. Частота импульсов 120 Гц , пиковый ток через ИК светодиод 300mA. Диоды D1 и D2 разнесены в пространстве друг от друга на 2 см а, их оси должны находится на одной линии направленной на мишень. ИК сигналы излученные диодом D1 отражаются от мишени и принимаются ИК фотодиодом D2. Отраженный сигнал усиливается IC2A и выпрямляются пиковым детектором собранном на диодах D3, D4. Выпрямленное напряжение сглаживается конденсатором C4 и поступает на инвертирующий вход компаратора напряжений IC2B.
На неинвертирующий вход компаратора поступает опорное напряжение, которое задается подстроечным резистором R7. При достижении уровня входного напряжения равного опорному этот компаратор включит светодиод D5 и дополнительное реле через буферный транзистор Q1. Резистор R7 устанавливает определенный порог срабатывания устройства. 

Примечания: 

1. Источник питания может иметь выходное напряжение от 12 до 24 вольт при наличии прецизионного интегрального стабилизатора IC3 на 12 вольт. 
2. В данной схеме ИК светодиод расчитан на ток от 40mA; светодиод D5 и реле на ток 70mA 12V постоянного напряжения.
3. Элементы R10, C6, Q1, D6, D7, RL1 и J1 могут быть исключены, если не требуется использование реле 
4. Инфракрасный фотодиод D2 должен быть с фильтром дневного света. Такие диоды выпускаются в черных пластиковых корпусах. Некоторые из них внешне похожи на транзисторы в корпусе TO92. Обратите внимание, что чувствительная поверхность таких диодов имеет выпуклую поверхность, а не плоскость.
5. Избегайте попадания солнечных лучей и(или) искусственного света ослепляющего систему из ИК диодов D1 и D2 и резко понижается чувствительность. 
6. Оптимальное расстояние для пространственного разноса диодов D1 - D2 находится в диапазоне от 1.5 до 3 cm. 
7. Если есть необходимость увеличения дальности работы схемы за счет использования 3-х ИК последовательно включенных светодиодов, то можно обратиться по следующей ссылке: http://space.tin.it/scienza/fladelle/Page40.htm