赤外線存在センサー。スキーム、説明

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赤外線存在センサー。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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提案された装置は、施設の保護を目的としています。デバイスの電源を入れたときには存在しなかった移動物体または静止物体が保護エリア内で検出されると、アラーム信号が鳴ります。

非接触センサーは、近接ゾーンを制御するためにセキュリティシステムで使用されることがよくあります。これは、ドア付近、廊下の一部、階段、テーブル、金庫などのスペースです。通常、このような問題は高周波技術によって解決されます。センサーには、異物が近づくと離調する LC 発振器、バランスを失う高周波ブリッジなどが考えられますが、他の手段もあります。

図上。図１は、短い赤外線（ＩＲ）パルスを生成し、近くに現れた物体からのその反射を受信する装置の図を示す。ここで、BI1 は電流パルスによって周期的に励起される IR ダイオードで、その振幅 Iimp = (Upit-1)/R3,5 は平均許容値を何倍も超える可能性があります。これらのパルスの持続時間は timp=5R0,7C3=2 μs、繰り返し周期は T=10R1,4C2=1 s です。

赤外線プレゼンスセンサー

反射された IR パルスは BL1 フォトダイオードに当たります。 DA1 チップによる増幅と制限の後、DD2.1 要素の入力の 13 つ (ピン 12) に入力されます。反射パルスが放射パルスと一致する場合 (IR ダイオードを励起するパルスが DD2.1 のピン 2.1 に供給される)、DD2.2 の出力で短絡が発生します (

したがって、デバイスは反射された IR パルスを「鳴らします」。このような一連のインパルスは、IR インパルスの周波数に続いて、警報音のシーケンスに変換されます。

テーブル内。図１は、ＩＲダイオード（ＩＢＩ１）の電流、すなわち抵抗Ｒ５の抵抗値に応じた、人（Ｄｐｅｒｓｏｎ）と壁（Ｄｓｔ）の検出範囲を示している。測定は 1 V の電源電圧で実行されました。Dperson の最小値は、濃い色のコートを着た人に相当します。

赤外線プレゼンスセンサー

このデバイスは、厚さ 1,5 mm の両面フォイルグラスファイバー製のプリント基板上に組み立てられます (図 2)。部品の下の箔は共通線としてのみ使用されます。抵抗器、コンデンサーなどの結果とそれへの接続は黒い四角で示されています。中央に明るい点のある黒い四角は、共通のワイヤに接続すると同時に基板を通過する必要がある超小型回路と酸化コンデンサのピンを示しています。直径 2 ～ 2,5 mm の保護円 (図 2 には示されていません) を、導体が通過する場所の箔にエッチングする必要があります。 M1 ネジで基板に取り付けられているトランジスタ VT3 の下のフォイルも取り外す必要があります。

赤外線プレゼンスセンサー

フォトダイオードと IR LED が取り付けられているデバイスのフロントパネルの寸法は 92x32x3 mm です。黒色の耐衝撃性ポリスチレン製です (図 3)。 IR ダイオードとフォトダイオードが設置されている場所には、それらを光学的に分離する厚みを持たせる必要があります (同じポリスチレンのリングがパネルの上部と下部に接着されています)。

赤外線プレゼンスセンサー

完全に組み立てられたボードは、図に示すようにフロントパネルに取り付けられます。 3: パネルに高さ 14 mm のポスト 2 本を接着し (図では XNUMX つだけ示しています)、基板を MXNUMX ネジで固定します。リード線の側面からフォトダイオードが照射されるのを避けるために、IR ダイオードとフォトダイオードの「底部」部分は黒い電気テープの円形でシールされています。

DA1 チップには高感度アンプが含まれているため、シールドする必要があります。スクリーンは、寸法が32x16x10 mmの開いた箱の形でブリキから曲げられています。それは角にはんだ付けされ、フォトダイオード用の穴が「屋根」に開けられ、底部は細かいノッチが付いた幅広のやすりで平らにされ、図に示す位置で基板ホイルにはんだ付けされます。 2点鎖線。フォトダイオードもシールドする必要がある場合は、フォトダイオードを適切な直径と長さの薄肉の金属チューブに入れ、スクリーンボックスに直接はんだ付けします。

適切に組み立てられたデバイスは通常、すぐに警報モードで動作し始めます。天井、壁、家具からは完全に十分な反射信号が得られます。しかし、音が鳴り続けてテーブルに「顔」が置かれる場合は、デバイス自体の内部のフォトダイオードへの赤外線放射の侵入方法を検出して排除する必要があります。その後、結果の「範囲」を決定し、抵抗器 R5 を選択して目的の「範囲」を設定することが残ります。

場合によっては、各反射インパルスを音声化するようなデバイスの直接的な反応がまったく必要ない場合もあります。図上。図４は、反射信号のコンパクトなグループを通過する場合にのみアラームが生成されるように変更する必要があるデバイス回路の一部を示しています。

赤外線プレゼンスセンサー

アラームは、DD3.1 カウンタの CP 入力で 16 つの反射パルスを受信した場合にのみ鳴ります。ただし、これは 3,2T (3.1 秒) の持続時間の時間間隔で発生する必要があります。マスターオシレーターの 20 番目のパルスごとに減衰すると、カウンタ DD2.2 がゼロの状態に戻るためです (持続時間 2,4 μs のリセットパルスは、要素 DD12) の出力で形成されます。つまり、これらの時間間隔のいずれかでセンサーが 2.2 つの反射パルスを検出すると、アラームがオンになります。発音時間は tTp<3.2 s (XNUMXT) です。物体が制御ゾーンから出ない場合、警報信号が繰り返し鳴ります。要素 DDXNUMX の出力とカウンタ DDXNUMX の入力 R の接続は、電源投入時の信頼性の高いリセットのために必要です。

デバイスは、センサーの 2.1 つとしてセキュリティシステムに入ることができます。彼女にとって、要素 DDXNUMX の出力に現れる信号のみが関心のあることになります。

テーブル内。図 2 は、スタンバイモードでの IR センサーの消費電流 (Id)、アラームモードでの消費電流 (Itr)、およびアラーム信号電力 (Ptr) の電源電圧 (Upit) に対する依存性を示しています。ダイナミックヘッドの抵抗は HA1 25 オーム、R5 = 16 オームです。

赤外線プレゼンスセンサー

デバイスが屋内に不適切に設置されている場合、壁、天井、家具などからの反射により、構築された保護機能に大きな「穴」が開いたり、動作が完全に妨げられたりする可能性があります。したがって、R5 = 16 オームのセンサーが位置 3,2 の幅 1 m の廊下に設置されている場合 (図 5、a を参照)、少なくとも幅 1,6 m の制御されていない通路が通路の奥の壁に残ることになります。ただし、センサーが位置 2 に設定されている場合、気付かれずにドアを通過することはできなくなります。そして、ここでは廊下に沿って「輝く」ため、反射を恐れることなく、放射パワーを増やすことができます（図3、aの位置5）。

赤外線プレゼンスセンサー

階段を制御するには (図 5、b)、センサーが反対側の壁からの反射に反応しなくなるように抵抗器 R5 が選択されます。また、Dperson > 0,5Dst (表 1 を参照) なので、最も近い階段を歩いている人が注目されます。

ゲート開口部（ゲート自体がない場合もあります）には、図のように装置が取り付けられます。 5、c。反対側の極からの IR パルスの反射を防ぐには、デバイスを庭に少し向ける必要があります (したがって、センサーは通行人に反応しません)。

最小 Dst も表に示します。 1、近くの通路、マンホール、ケーブル通路、エアダクトなどが制御されている場合、過剰になる可能性がありますが、Dst (それぞれ、および Dperson) の減少は問題ではありません。抵抗R5の抵抗値を大きくします。

必要に応じて、センサーの「範囲」を広げることができます。図上。図６は、高出力ＩＲパルス発生器の図を示す。同じIRダイオードAL 6Vでは、DpersonとDstは156 ... 1,5倍、IRダイオードAL2Aでは123 ... 2,5倍増加します。

赤外線プレゼンスセンサー

センサーの放射パターンは、IR ダイオードの放射パターン、フォトダイオードの感度、および両方がソケット内でどの程度「溺れる」かによって決まります。

デバイスのすべてのコンポーネント (センサー自体、電源、ダイナミックヘッド) を単一の設計に組み合わせることができます。ただし、アラーム信号が汎用でない場合は、ダイナミックヘッドと電源を別室に取り出し、XNUMX線線で基板に接続します。

著者：Yu.Vinogradov

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