Введение

ИК означает «инфракрасный». Сокращение описывает принцип работы такого датчика. А называют охранное устройство такого рода «датчик объема» или датчик движения. Прибор создан для того, чтобы контролировать пространство (объём) охраняемого помещения. Эти устройства срабатывают в момент возникновения в поле их действия нагретого объекта, т.е. объекта, излучающего энергетические волны инфракрасного спектра. В англоязычных странах устройство описывается как Passive Infrared Detector (PIR detector). Недостаток предлагаемого охранного устройства – это дальность его луча, которое составляет максимальную дальность действия в 1м.

1. Анализ технических требований

Наименование устройства: Охранное устройсво на ИК - лучах

Назначение: предназначен для использования в различных охранных системах.

Комплектность: один блок.

Технические параметры:

-напряжение питания U= 10В;

-ток потребления - не более 8mA;

-габариты устройства (70х30х22) мм ;

-масса не более 0,2 кг.

Внешний вид должен отвечать современным требованиям к бытовой аппаратуре.

Характеристики внешних воздействий:

-температура окружающей среды -10°С...+30°С;

-относительная влажность 80% при температуре +25° С;

-атмосферное давление 750 мм.рт. cm;

-вибрации в диапазоне частот от 10Гц до 30Гц ударным ускорением 10,7g

Все элементы управления и индикации должны быть вынесены на переднюю панель.

Среднее время наработки на отказ, не менее 60000 часов.

Тип производства - единичное.

2. Обзор существующих схем и конструкций

Существует достаточно большое количество схем, аналогичных проектируемой. Например:

широтно – импульсный регулятор тока

Рисунок 1. Схема широтно–импульсного регулятора тока

Данный прибор потребляет от источника питания напряжением 12...15 В и ток не более 10 мА. Напряжение, приложенное к проверяемому транзистору, не превышает напряжения питания прибора, а ток, текущий через него, — 5 мА. Регулятор ШИМ собран на инверторах логической КМОП микросхемы. Схема представляет собой генератор прямоугольных импульсов на двух логических элементах, в котором за счёт диодов раздельно меняется постоянная времени заряда и разряда частотозадающего конденсатора, что позволяет изменять скважность выходных импульсов и значение эффективного напряжения на нагрузке. В схеме можно использовать любые инвертирующие КМОП элементы, например К176ПУ2, К561ЛН1, а также любые элементы И, ИЛИ-НЕ, например К561ЛА7, К561ЛЕ5 и подобные, соответственно сгруппировав их входы. Полевой транзистор может быть любым из MOSFET, которые выдерживают максимальный ток нагрузки, но желательно использовать транзистор с как можно большим максимальным током, т.к. у него меньшее сопротивление открытого канала, что уменьшает рассеиваемую мощность и позволяет использовать радиатор меньшей площади.

К недостаткам данного аналога можно отнести:

-диапазон изменения выходного напряжения чуть меньше 100%,

- невозможно доработать схему с целью введения дополнительных режимов,

- регулирование производится путём изменения сопротивления переменного резистора , а не изменением уровня управляющего напряжения.

3. Выбор и анализ электрической схемы

Схема проектируемого мною устройства приведена на рисунке 2

Рисунок 2. Охранное устройство на ИК-лучах.

Генератор на логических элементах DD1.1 и DD1.2 вырабатывается прямоугольные импульсы частотой 20-30 Гц, из которых дифференцирующая цепь С6R3 и элементы DD1.3, DD1.4 формируют импульсы низкого логического уровня длительностью около 20 мкс. После усиления на VT1- VT3 излучающий диод преобразует их в импульсы ИК излучения. Подстроечным резистором R8 регулирую мощность излучаемых импульсов и, следовательно, дальность действия датчика.

«Просадка» напряжения питания в момент действия импульсов тревоги не страшна для датчика, так как его диоды VD2 и VD4 при этом закрываются, а соответствующие узлы питаются энергией, запасенной в конденсаторах C1, C7.

Датчик собран навесным монтажом на плате из текстолита толщиной 1,5 мм. Излучающий диод и фотодиод VD1 разнесены на максимальное расстояние – они расположены на противоположных краях платы.

После проверки монтажа на плату подают напряжение питания в 10В, контролируя потребляемый ток. Осциллографом проверяем наличие импульсов на эмиттере транзистора VT3.

Работу приемной части датчика можно проверить, облучая фотодиод CD1 любым пультом дистанционного управления от телевизора. В ответ на облучение светодиод HL1 должен мигать. Если приема нет, проверяют значение постоянного напряжения на выводах микросхемы DA1 и наличие отрицательных импульсов на ее выводе 7.