Содержание
Написать отзыв
Примечание: HTML разметка не поддерживается! Используйте обычный текст.
Оценка: Плохо Хорошо
Введите код, указанный на картинке:
Описание
PIR-датчик (D203S) Пассивный инфракрасный приемник (PIR-датчик), 2..15В. Датчик применяется в различных сигнализациях и в автоматизации включения осветительных приборов.
Датчик движения своими руками
В статье рассказано о пиромодулях или датчиках движения (PIR Motion Sensor) и приведён пример их включения и использования в любительской конструкции.
Самые интересные ролики на Youtube
Пролог
Выражаю благодарность Сергею Соколову за помощь в приобретении пиромодулей!
В связи с попыткой перейти от растворимого кофе к натуральному продукту – кофе в зёрнах, решил модернизировать электрокофеварку «ЭК-0,3».
Дело в том, что данная допотопная модель кофеварки не умела автоматически выключаться по окончании приготовления ароматного напитка. А, памятуя о нескольких взорвавшихся электрочайниках без такой же автоматизации, предположил, что жизнь этой кофеварки тоже будет недолгой, если не предпринять никаких мер.
Сначала хотел было ограничиться термо-выключателем, который мог бы отключить кофеварку, когда температура корпуса превысит 110-120°С или, проще говоря, когда резервуар окажется обезвоженным. Но, это бы привело к перерасходу электроэнергии и перегреву корпуса кофеварки. Так что, решил использовать датчик движения, который бы отслеживал момент, когда кофе начнёт выливаться в кофейник.
Должен заметить, что мне очень понравились опыты с пиромодулями, и один из моих будущих проектов будет посвящён антивандальному датчику движения, который я собираюсь установить на лестничной клетке.
Что такое пиромодуль или PIR (motion) Sensor?
Аббревиатура ПИР или PIR расшифровывается, как Passive Infra-Red или Пассивный Инфракрасный.
Пиромодуль, или PIR-sensor, это устройство преобразующее изменение интенсивности инфракрасного излучения в электрический ток. Работа пиромодуля основана на пиростатическом эффекте, который возникает в некоторых кристаллических материалах при изменении температуры. Изменение же температуры сенсора может быть вызвано инфракрасным излучением.
Так как изменение электрического поля кристаллических диэлектриков компенсируется полем свободных электрических зарядов, то зарегистрировать поле можно только при его изменении. Это замечательное свойство датчиков, построенных на основе пироэлектриков, позволяет отслеживать мизерные изменения интенсивности излучения, произошедшие за сравнительно короткие промежутки времени, тогда как плавно меняющаяся температура самого пиромодуля не оказывает влияние на результаты измерений.
Для защиты от помех и других вредных воздействий, пиро-сенсор заключён в герметичный металлический корпус, который снабжён окошком. Окошко закрыто инфракрасным режекторным фильтром, пропускающим свет в узком диапазоне излучения, горб спeктральной характеристики которого находится в районе 10мкм (1*10 4 нм). На картинке изображены пиромодули: советский «ПМ-4» и импортный «D203S».
В импортных пиромодулях за инфракрасным фильтром расположен не только сам пиро-сенсор, но и усилитель на малошумящем униполярном (полевом) транзисторе. На картинке схема включения и цоколёвка пиромодуля иностранного производства «PIR D203S».
Для подключения пиромодулей советского производства, полевой транзистор требовалось устанавливать дополнительно. На картинке схема включения и распиновка пиромодуля «ПМ-4» советского производства.
Когда-то пиромодули были секретной разработкой военно-промышленного комплекса и устанавливались в ТГС Тепловые Головки Самонаведения (Heatseeker) ракет и другие боевые устройства.
Но сейчас пиромодули широко используются и в гражданской технике. В основном, они применяются в качестве детекторов движения систем сигнализации и управления освещением. На картинке один из таких датчиков «Feron LX20/SEN5», предназначенный для управления освещением.
Техническое задание для блока управления кофеваркой
Техническое задание состоит всего из двух пунктов.
1. Полное обесточивание кофеварки сразу после того, как кофе начнёт вытекать в кофейник. Тепловой энергии, накопленной корпусом достаточно, чтобы процесс был успешно завершён.
2. Аварийное отключение кофеварки при превышении температуры 120°С. Это, чтобы кофеварка не перегорела, если в резервуаре включённой кофеварки не окажется воды.
Схема блока управления кофеваркой
Конструирование блока управления кофеваркой начал с того, что нарисовал вот такую блок-схему.
Как видите, сигналы от датчика движения и температуры поступают в «Блок управления», который в нужный момент отключает электромагнитное реле. Последнее отключает от сети не только нагревательный элемент, но и блок питания, то есть, всю кофеварку.
А это уже электрическая схема блока управления. Назначение элементов схемы следующее.
ПМ-4 пиромодуль (не содержит встроенного усилителя).
VT1 усиливает сигнал пиромодуля.
DA1-1-DA1-2 корректирующий усилитель сигнала пиромодуля.
VD1 датчик температуры на основе германиевого диода.
DA1-3 усилитель сигнала датчика температуры.
DA1-4 стабилизатор виртуальной земли.
VS1 пороговый элемент, блокирующий питание реле Р1.
VT2 реле задержки. Предотвращает отключение кофеварки во время переходных процессов, возникающих в схеме усилителя датчика движения, после подачи питания.
Z1 стабилизатор напряжения 12 Вольт.
Z2 стабилизатор напряжения 8 Вольт.
Конструкция и детали
Все детали конструкции, кроме датчика температуры, собраны на печатной плате размером 45х85мм.
Печатная плата блока управления кофеваркой в сборе.
Датчик температуры выполнен на основе германиевого диода, который вставлен в крепление, изготовленное из жести от консервной банки.
Закреплён термодатчик на корпусе кофеварки с помощью силиконового герметика. Между жестяным кронштейном и корпусом нанесена небольшая капля термопасты КПТ-8. Подключение датчика осуществлено с помощью провода МГТФ во фторопластовой изоляции.
Вся слесарная доработка свелась к сверлению всего двух отверстий в подставке кофеварки.
Через эти отверстия были проложены два провода питания, один провод управления нагрузкой и два провода термодатчика. Как видите, ремонтопригодность блока управления обеспечена.
Для защиты глазка пиромодуля была использована пластинка полипропилена, которую я отрезал от поршня одноразового шприца.
Интересно, что узкий спектр инфракрасного излучения, в котором работает пиромодуль, блокируется обычным стеклом и плексигласом, хотя пропускается многими типами пластмасс, включая капрон (полиэтилен), полипропилен и др.
А вот как это работает. Видеоролик в разрешении HD (1280x720px).
Дополнительные материалы
Электрическая схема и перечень элементов советского датчика движения для систем сигнализации типа «Извещатель ИОП 409-1» или «Фотон-1».
Скачать электрическую схему датчика «Извещатель ИОП 409-1» («Фотон-1»).
Скачать перечень элементов датчика «Извещатель ИОП 409-1» («Фотон-1»).
Скачать схему и перечень элементов блока питания «ИОП 409-1» («Фотон-1»).
Скачать схему импортного датчика движения.
Комментарии (32)
Страниц: « 1 2 3 [4] Показать все
Сергей, теперь понял. Я думал, что вы нашли датчик, у которого в одном корпусе два независимых датчика и напряжения которых можно сравнивать. Я не видел таких датчиков и такого схемного решения.
Для данной же схемы, количество датчиков непринципиально. На выходе, мы всё равно будем иметь некоторую постоянную составляющую, которую придётся отсекать, чтобы можно было работать с переменной составляющей, причём в определённом диапазоне частот, генерируемых движущимся человеком. То есть, что внутри «чёрного ящика», большого значения не имеет. Датчик будет работать даже с несфокусированным ИК светом, что я и использовал в «антивандальном датчике». Или, говоря иначе, достаточно изменить температуру объекта перед датчиком с некоторой скоростью и он отреагирует, хотя на оба датчика внутри корпуса будет попадать один и тот же уровень ИК излучения.
Глубоко в физику работы этих датчиков я не вдавался. Но, смею предположить, что два сенсора внутри датчика используются для какой-нибудь компенсации дрейфа или других флуктуаций.
там один датчик дает положительный полупериод, а второй — отрицательный. Но суть не в этом, импортные датчики действительно, черные ящики. Я думал что советский тоже имеет несколько кристаллов пироелектриков и каждый имеет вывод на ноги.
Страниц: « 1 2 3 [4] Показать все
Датчики движения в повседневной жизни активно применяются в системах охраны и сигнализации, для экономного режима расхода электроэнергии в системах освещения и других нужд. При нарушении режима их работы не спешите вызывать специалиста или отправлять прибор в сервисный центр для ремонта. В большинстве случаев сбой в работе происходит из-за изменений окружающей обстановки или в цепях электропитания, последствия этого легко устраняются самостоятельно. Редко когда ломаются отдельные элементы на платах, микросхемы, транзисторы, реле и другие детали, которые требуют вмешательства профессиональных специалистов. Но для правильного устранения неполадок и настройки надо понимать общий принцип работы этих приборов.
Принцип работы датчиков движения
Существует много разновидностей датчиков движения:
- инфракрасные;
- микроволновые;
- ультразвуковые;
- комбинированные.
Всех их объединяет общий принцип работы, при появлении изменений в секторе обзора электрический сигнал усиливается, подается на реле, которое замыкает контакты для включения, сигнализации, освещения или других устройств, например, фонтана или музыки. Рассмотрим подробнее работу инфракрасных датчиков, так как они наиболее востребованы потребителями в силу цены и качества.
Конструкция инфракрасного датчика
Одним из основных его элементов является пироэлектрический детектор, который состоит из пары прямоугольных кристаллов, реагирующих на инфракрасное излучение в пределах определенного расстояния. При равномерном фоне пространства в кристаллах наводятся токи одинаковой величины. Когда в секторе одного из кристаллов появляется источник тепла, возникает разница величины токов. Этот импульс усиливается, преобразуется в цифровой сигнал и посылается на исполнительные устройства, реле с группой замыкающих контактов.
Для более эффективной работы перед пиродатчиком на расстоянии 1,5–2,5 см устанавливается линза Френеля, которая фокусирует инфракрасное излучение на кристаллах. Точнее, это оптическая система из группы линз 20–60 шт., молочного или серого цвета, из пластика. Система имеет сферическую форму, за счет этого расширяет пространство сектора обзора датчика.
Датчик, который расположен на рисунке слева, рекомендуется вешать на потолок в центре большого помещения с несколькими входами. Обзор такого прибора 360 ̊, три пироэлемента с сектором по 120˚ каждый̊.
Второй датчик имеет сектор обзора по горизонтали не более 180 ̊, обычно его располагают в направлении двери или наружной калитки, фиксируя на стены зданий, он имеет возможность менять направление вертикального сектора обзора.
Основные признаки неисправности датчиков, возможные причины
Признаков может быть три:
- несанкционированное включение, в любое время без всяких причин;
- не отключает лампу освещения;
- не включает лампу освещения или другие оконечные устройства, не срабатывает на явные признаки движения в секторе своего обзора.
Последовательность выявления неисправностей и устранение их
В любом случае начинать нужно с осмотра внешнего вида, нет ли явных механических повреждений оптической системы линзы Френеля, или простого слоя пыли и грязи. При необходимости протрите линзу и проверьте работоспособность датчика. Это самая частая и простая причина неисправности. Если положительного результата нет, придется проделать более сложные операции:
- Снимите корпус и проверьте правильность подключения.
Печатные платы датчиков движения
- Если при имитации условий движения реле срабатывает, при этом слышен характерный щелчок, а лампа не загорается, значит, неисправна цепь между контактами реле и лампой, прозвоните ее. Возможно, окислились контакты реле, замените его или почистите контакты. Неисправность лампы я не рассматриваю, это надо проверить в первую очередь.
- Измерьте постоянное напряжение после преобразователя, в зависимости от модели датчика оно может быть от 8–24 В (смотрите схему и другую документацию). Измерения проводятся относительно ноля, на платах удобно взять «-» диодного мостика.
- При отсутствии необходимого напряжения прозванивайте элементы в цепи преобразователя, чаще всего это бывают диоды выпрямительного моста.
Бывает так, что замыкание в последующей после моста или стабилизатора цепи гасит поступающее напряжение. Чтобы в этом убедиться, отключите всю цепь после стабилизатора. При наличии напряжения ищите замыкание, неисправный элемент после стабилизатора. Так можно прозвонить всю цепь до реле и лампы, при выявлении неисправных элементов меняйте их и проверяйте работоспособность. Если следовать этой методике, обязательно обнаружится причина неисправности, этот способ хорош, когда человек имеет навыки работы с электронной техникой, измерительными приборами, умеет паять. Когда таких навыков нет, нужно ограничиться первыми пунктами: протирка, настройка, проверка питания. При неисправности элементов на плате обратитесь к специалисту.