Принцип работы, сборка и схема инфракрасного датчика для пересечения луча

Среди конструкций инфракрасных датчиков широко распространены приборы, работающие по схеме пересечения луча (другое название – датчики с перекрестным ходом). Схема инфракрасного датчика для пересечения луча универсальна, эффективна, доступна для изготовления своими руками.

Принцип функционирования

Рассматриваемый тип детекторов движения предназначен для обнаружения местонахождения движущегося объекта, не имеющего точной траектории перемещения.

Прибор действует так. Излучатель посылает ненаправленный инфракрасный сигнал, который не распознается объектом слежения, попадает на приемник, размещенный в противоположной стороне контролируемого объема и, отражаясь от него, вновь направляется к излучателю.

Для точного контроля координат местонахождения контролируемого объекта на пути его возможного перемещения устанавливают второй аналогичный комплект аппаратуры, действующий по тому же принципу. Таким образом, захват производится по двум векторам, которые в плане напоминают букву «Х» (почему детекторы и получили такое название). Описанный датчик пересечения луча своими руками сделать под силу любому пользователю, будь то фотолюбитель, фермер или просто домашний мастер.

инфракрасный датчик пересечения cхема

Преимуществами инфракрасных датчиков, которые работают по схеме пересечения луча, являются:

  • Быстрота фиксации движения: если луч «натыкается на препятствие, непреодолеваемое в инфракрасном диапазоне волн (рука или нога человека, животное), приемник мгновенно это устанавливает;
  • Точность показаний, что обусловлено сравнительно узким диапазоном волны инфракрасного сигнала;
  • Дешевизна компонентов, из которых возможно изготовить детектор.

Важно! Такие самодельные датчики абсолютно безопасны для окружающих, поскольку требуют для питания напряжения, не превышающего 5 В.

Собираем набор комплектующих элементов

Установка датчиков данного типа предпочтительнее для закрытых помещений; в открытых пространствах свойства атмосферы могут меняться, и это скажется на точности срабатывания аппаратуры.

инфракрасный датчик пересечения

Чтобы изготовить схему самодельного инфракрасного датчика для пересечения, потребуется:

  • Питающая батарейка или аккумулятор с рабочим напряжением не менее 3,5 В.
  •  Низковольтный транзистор с открытым коллектором.
  •  Корректирующий резистор, который обеспечит приём цифрового сигнала.
  •  Микроконтроллер (есть конструкции с подтягивающим сопротивлением, в этом случае корректирующий резистор не потребуется).
  •  Исполнительное устройство: фото- или светодиод.

Совет: для решения более сложных задач – например, не просто фиксирования перемещения, а и использования этого факта для включения какого-то своего прибора или аппаратуры — понадобится соответствующее реле. Устройство датчика перекрестного хода предусматривает соединительные провода разного цвета, экранированные от внешних помех.

Исходные требования и ограничения

Перед разработкой самодельного устройства необходимо верно задать исходные параметры комплекта датчиков перекрёстного хода:

  •  Минимальное и максимальное расстояния до контролируемого объекта (по техническим соображениям этот размер не может быть меньше 250 мм).
  •  Угол захвата инфракрасного луча (от 100 и более).
  •  Номинальное напряжение питания (с ростом напряжения контролируемое расстояние увеличивается).
  •  Обязательность логического элемента: если он имеется, то комплект сможет работать по схеме «И-ИЛИ».
  •  Время срабатывания (не менее 2 мс).

Важно! Ограничения при сборке заключаются в том, что описываемые детекторы нельзя размещать в зонах активного солнечного излучения, а приёмники инфракрасного сигнала потребуют периодической очистки от пыли.

В то же время вода и прочие прозрачные жидкости не являются препятствием для действия прибора.

Датчик инфракрасный

Необходимо правильно выбрать типоразмер контроллера. Функциональнее те модели, которые позволяют обеспечить работу инфракрасного датчика в следующих режимах:

  • Блокировка сигналов с одновременной активацией выхода;
  • Фиксация луча с одновременной активацией выхода;
  • Фиксация луча с логической задержкой.

Все варианты датчиков должны монтироваться на ПВХ-пластине или трубке для облегчения конструирования нестандартных кронштейнов. При нестационарном креплении (например, на штативе фотоаппарата) это поможет снизить общий вес конструкции.

инфракрасный датчик пересечения с проводом

Последовательность сборки

Оптическая часть схемы состоит из двух инфракрасных светодиодов и двух оптических излучателей типа IS471FE, имеющих встроенные светодиодные модуляторы и синхронные детекторы. Выходы от излучателя подключаются к 8-контактному микроконтроллеру, который обрабатывает входные сигналы и управляет реле, а также имеет видимый светодиод, который показывает режим работы.

Контроллер имеет простой пользовательский интерфейс, состоящий из кнопочного переключателя и светодиода.

При включении питания, если лучи пересечения правильно выравнены и постоянны, светодиод горит непрерывно в течение секунды, затем гаснет, указывая на то, что устройство готово к работе в непрерывном режиме. В этом режиме реле замкнется, а светодиод будет гореть до прерывания обоих инфракрасных лучей.

Однократное нажатие кнопки выбора режима выводит контроллер из непрерывного режима и переводит его в импульсный режим. Светодиод будет мигать, указывая на то, что реле замыкается, например, раз в секунду. Повторное нажатие кнопки увеличивает скорость замыкания, на что указывает частота мигания светодиода. Удерживание кнопки в течение 2…3 с приводит к сбросу настроек схемы и переводу ее в непрерывный режим.

Оптимальные условия работы датчика обеспечит пятичиповая схема типа 10F206 с 8-контактными DIP-адаптерами, которая находится в компактном корпусе SOT23. Корпус можно изготовить и самостоятельно, разместив на нем реле, питающий аккумулятор/батарею, транзистор обратного хода и резистор.

инфракрасный датчик пересечения в желтом корпусе

Добавить комментарий
Adblock
detector