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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Sensor de presença infravermelho. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Segurança e proteção O dispositivo proposto destina-se à proteção de instalações. Um sinal de alarme soará se um objeto em movimento ou parado for detectado na área protegida, que estava ausente no momento em que o dispositivo foi ligado. Muitas vezes, sensores sem contato são usados em sistemas de segurança para controlar a zona próxima. Este é o espaço próximo às portas, parte do corredor, lance de escada, mesa, cofre etc. Normalmente, esses problemas são resolvidos por meio de tecnologia de alta frequência. O sensor pode ser um oscilador LC que dessintoniza quando objetos estranhos se aproximam, uma ponte de alta frequência que perde o equilíbrio, etc. Mas existem outros meios. Na fig. 1 mostra um diagrama de um dispositivo que gera pulsos infravermelhos curtos (IR) e recebe sua reflexão de um objeto que apareceu nas proximidades. Aqui BI1 é um diodo IR, periodicamente excitado por pulsos de corrente, cuja amplitude Iimp = (Upit-3,5)/R5 pode exceder muitas vezes o valor médio permitido. A duração desses pulsos timp=0,7R3C2=10 µs, e o período de repetição T=1,4R2C1=0,2 s.
O pulso IR refletido atinge o fotodiodo BL1. Após amplificação e limitação pelo chip DA1, ele entra em uma das entradas do elemento DD2.1 (pino 13). Se o pulso refletido coincidir com o emitido (o pulso que excita o diodo IR é alimentado no pino 12 de DD2.1), ocorre um curto na saída de DD2.1 ( Assim, o dispositivo "soa" os pulsos infravermelhos refletidos. Uma série de tais impulsos será transformada por ele em uma sequência de sons alarmantes, seguindo com a frequência dos impulsos IR. Na tabela. 1 mostra a faixa de detecção de uma pessoa (Dperson) e uma parede (Dst) dependendo da corrente no diodo IR (IBI1), ou seja, na resistência do resistor R5. As medições foram realizadas com uma tensão de alimentação de 6 V. O valor mínimo de Dpessoa corresponde a uma pessoa com um casaco escuro.
O dispositivo é montado em uma placa de circuito impresso feita de fibra de vidro dupla face com 1,5 mm de espessura (Fig. 2). A folha sob as peças é usada apenas como um fio comum. As conexões com as conclusões de resistores, capacitores, etc. são mostradas em quadrados pretos. Os quadrados pretos com um ponto brilhante no centro mostram os pinos dos microcircuitos e capacitores de óxido que devem ser conectados a um fio comum e ao mesmo tempo passar pela placa. Círculos de proteção com um diâmetro de 2 ... 2,5 mm (não mostrados na Fig. 2) devem ser gravados na folha nos locais por onde os condutores passam. A folha também deve ser removida sob o transistor VT1, que é preso à placa com um parafuso M3.
O painel frontal do dispositivo, no qual estão instalados o fotodiodo e o LED IR, tem dimensões de 92x32x3 mm. É feito de poliestireno preto de alto impacto (Fig. 3). Nos locais onde estão instalados o diodo IR e o fotodiodo, deve haver espessamentos (anéis do mesmo poliestireno são colados na parte superior e inferior do painel), que devem isolá-los opticamente.
A placa totalmente montada é montada no painel frontal conforme mostrado na fig. 3: a três postes de 14 mm de altura colados ao painel (apenas um é mostrado na figura), a placa é fixada com parafusos M2. Para evitar a iluminação do fotodiodo pela lateral dos condutores, as partes "inferiores" do diodo IR e do fotodiodo são seladas com círculos de fita isolante preta. O chip DA1 inclui um amplificador altamente sensível, por isso precisa ser blindado. A tela é dobrada de estanho na forma de uma caixa aberta com dimensões de 32x16x10 mm. É soldado nos cantos, é feito um furo para o fotodiodo no "teto", o fundo é nivelado com uma lima larga com entalhe fino e soldado na folha da placa na posição mostrada na Fig. 2 linha tracejada. Caso seja necessário blindar também o fotodiodo, ele é colocado em um tubo metálico de parede fina de diâmetro e comprimento adequados, que é soldado diretamente na caixa da tela. Um dispositivo montado corretamente geralmente começa a funcionar imediatamente no modo de alarme - o teto, as paredes e os móveis fornecem um sinal refletido completamente suficiente. Mas se continuar a soar e colocar "cara" na mesa, será necessário detectar e eliminar as formas de penetração da radiação infravermelha no fotodiodo dentro do próprio aparelho. Depois disso, resta determinar a "faixa" resultante e definir a desejada selecionando o resistor R5. Às vezes, essa reação direta do dispositivo, expressando cada impulso refletido, não é necessária. Na fig. 4 mostra uma parte do circuito do dispositivo que precisa ser alterada para que o alarme seja gerado apenas ao passar por um grupo compacto de sinais refletidos.
O alarme soará somente se quatro pulsos refletidos forem recebidos na entrada CP do contador DD3.1. Mas isso deve acontecer em um intervalo de tempo com duração de 16T (3,2 s), pois a queda de cada décimo sexto pulso do oscilador mestre retorna o contador DD3.1 ao estado zero (um pulso de reinicialização com duração de 20 μs é formado na saída do elemento DD2.2). Ou seja, se em um desses intervalos de tempo o sensor detectar quatro pulsos refletidos, ele acionará o alarme. Seu tempo de soar é tTp<2,4 s (12T). Se o objeto não sair da zona de controle, o sinal de alarme será repetido. A conexão da saída do elemento DD2.2 com a entrada R do contador DD3.2 é necessária para um reset confiável quando a energia é ligada. O dispositivo pode entrar no sistema de segurança como um de seus sensores. Para ela, interessará apenas o sinal que aparece na saída do elemento DD2.1. Na tabela. A Figura 2 mostra as dependências da corrente consumida pelo sensor IR no modo de espera (Id), a corrente consumida por ele no modo de alarme (Itr), bem como a potência do sinal de alarme (Ptr) da tensão de alimentação (Upit) com a resistência da cabeça dinâmica HA1 25 Ohm e R5 =16 Ohm.
Reflexos de paredes, tetos, móveis, etc., se o dispositivo estiver mal colocado em ambientes fechados, podem deixar "buracos" consideráveis na proteção construída ou até mesmo bloquear completamente o seu funcionamento. Portanto, se um sensor com R5 = 16 Ohm for instalado em um corredor de 3,2 m de largura na posição 1 (consulte a Fig. 5, a), uma passagem descontrolada com largura de pelo menos 1,6 m permanecerá na parede oposta do corredor. Mas se o sensor estiver na posição 2, não será mais possível passar pela porta sem ser notado. E como aqui "brilha" ao longo do corredor, então, sem medo de reflexos, a potência de radiação pode ser aumentada (posição 3 na Fig. 5, a).
Para controlar a escada (Fig. 5, b), o resistor R5 é selecionado para que o sensor pare de responder às reflexões da parede oposta. E como Dpessoa>0,5Dst (ver Tabela 1), uma pessoa caminhando pelo lance de escada mais próximo será notada. Na abertura do portão (pode não haver portão próprio), o dispositivo é instalado conforme mostrado na fig. 5, c. Para evitar o reflexo dos pulsos de infravermelho do pólo oposto, é necessário virar levemente o aparelho para o quintal (assim, o sensor não reagirá aos transeuntes). Mesmo o Dst mínimo indicado na Tabela. 1, pode ser excessivo se uma passagem fechada, um bueiro, um corredor de cabos, um duto de ar etc. para aumentar a resistência do resistor R5. Se necessário, o "alcance" do sensor pode ser aumentado. Na fig. 6 mostra um diagrama de um gerador de pulsos IR de alta potência. Com o mesmo diodo IR AL 156V, Dperson e Dst aumentarão 1,5 ... 2 vezes, e com o diodo IR AL123A - 2,5 ... 3 vezes.
O padrão de radiação do sensor depende do padrão de radiação do diodo IR, da sensibilidade do fotodiodo e de quanto ambos estão "afogados" em seus soquetes. Todos os componentes do dispositivo - o próprio sensor, a fonte de alimentação e a cabeça dinâmica - podem ser combinados em um único design. Mas se o sinal de alarme não for universal, a cabeça dinâmica e a fonte de energia são levadas para outra sala e conectadas à placa por uma linha de três fios. Autor: Yu.Vinogradov
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