Простой инфракрасный сенсор – Своими Руками

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.

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.

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.

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.

Читать еще: Вязание салфетки из толстых ниток - Своими Руками

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.

Простой инфракрасный сенсор – Своими Руками

В управление ик диодом, транзистор Т2 можно не устанавливать, он служит для повышения мощности ИК сигнала. В архиве прилагаются две прошивки с зуммером за десять секунд перед выключением, и без зуммера, других отличий нет. При изготовлении ИК датчика (в режиме отражения) инфракрасный излучатель и ИК-приёмник надо изолировать друг от друга, если будет засветка – трудно настроить. Рисунок печатной платы показан тут, а сам файл LAY находится в архиве.

Описание работы устройства

На выводе RB3 (pin 9) каждые 0,5 сек присутствуют пачки импульсов (10 штук) промодулированные частотой 36 кГц для работы TSOP. Эти импульсы должны подаваться на инфракрасный светодиод (от ДУ). Фотоприемник (подключается к выводу RB1, pin 7) принимает сигнал, считает импульсы.

Кнопка PRESENS только для отладки в Proteus. Ее просто не устанавливать, никаких перемычек не надо. Если кнопка BARRIER разомкнута, выбран режим на отражение. При этом, если количество принятых импульсов совпало с переданным, то включается свет (RA0, pin 17). Если кнопка BARRIER замкнута, выбран режим барьер. Свет в этом случае включается, если количество принятых импульсов равно 0.

Время включенного света выставляется джамперами на выводах МК (pin 4-7). Отсчет времени ведется после того, как перестанет срабатывать датчик присутствия. Время рассчитывается по следующей формуле:

Delay = (1 + RB4 + RB5 × 2 + RB6 × 4 + RB7 × 8) × 10, сек.

Таким образом, минимальное время (все джамперы замкнуты на общий провод, RB4, RB5, RB6, RB7 = 0) составляет 10 сек. С дискретностью 10 сек установкой перемычек можно получить максимальное время (1 + 1 + 1×2 + 1×4 + 1×8) × 10 = 160 сек.

Если установлен датчик день/ночь (Day), то при замкнутых контактах датчика устройство блокируется.

Датчик день/ночь должен иметь сопротивление не менее 50 кОм ночью и не более 10 кОм днем. Или где-то в таких пределах, определите экспериментально. Лучше конечно дискретный, включено-выключено. К датчику не будет лишним тоже прицепить конденсатор, можно побольше.

Читать еще: Панно на кухню - Своими Руками

Простой датчик движения своими руками — ремонт, установка

Достаточно распространенная практика – датчики звука и движения в доме. Предлагаем рассмотреть, как сделать датчики движения своими руками, инструкция, схема и фото в нашей статье.

Принцип работы устройства

Работа устройства основана на приеме и передаче импульсов, исходящих при колебании воздуха (или воды, к примеру, в бассейнах), во время движения (причем не важно, что это: автомобиль, человек или животное). Функционал устройства может варьироваться, в зависимости от требований к нему. Существует несколько типов датчиков движения:

тепловые (реагируют на температурные изменения в досягаемом поле). Самый яркий пример – инфракрасный или лазерный датчик, в основном используется в охранных системах;
звуковые (передают и получают импульс при колебании воздуха от звуков). Очень простой прибор, применяется для фиксации движения на открытом пространстве;
колебательные (отзываются на колебания окружающей среды и изменение магнитного поля при движении в зоне досягаемости). Они чаще всего используются в квартире или доме, для включения или выключения света, звука и прочего.

Конструкция датчика движения

Как сделать датчик

Рассмотрим, как создается самый обычный датчик движения для сигнализации. Делается он на основе такой схемы

Схема датчика движения

Нужно приготовить следующие инструменты и детали:

объемный корпус (можно взять от старого фотоаппарата);
элементная база управления советского образца (купите в любом магазине электрических товаров либо на барахолке);
паяльный аппарат;
провода;
шурупы;
отвертка;

Пошаговое руководство выполнения

На базе транзистора собирается автодин, который теперь стал гетеродином и смесительным устройством для сигнализации. Как только в поле, которое охраняется прибором, обнаружится колебания воздуха (движение), то произойдет изменение уровня сигнала. Оно полностью соответствует доплеровскому смещению, и будет равняться нескольким герцам.

Видео: как правильно сделать датчик движения своими руками

Далее, при помощи конденсатора (на схеме С2) и ФНЧ (показан как C1, L3импульс поступит на контакт сигнализации, который по совместительству будет еще и фильтрующей деталью. Благодаря этому, импульс достигнет своего максимума и сохранит на определенное время эти параметры. Резистор (на рисунке R11) отрегулирует чувствительность схемы.

Компараторами в этом случае выступают VD3 – стабилитрон и небольшое реле (К1). Обязательно нужно учесть, что номинальный показатель сетевого напряжения – 11 вольт. Из-за этого мы рекомендуем также присоединить к схеме повышающий сигналы, стабилизатор.

Шаг второй: подгоняем под нужные параметры плату

Вверху нашей платы расположен антенна, её нужно тщательно отполировать и обработать обезжиривающими растворами, очень желательно покрыть канифолью или хотя бы ацетоном, потому, что высока вероятность окисления материала антенны во время её использования.

Следующим нужно обмотать катушку L1 и катушку L2, двенадцатью витками провода маленького сечения (мы взяли ПЭЛ-0,23).

Используя винт диаметром 3, привинчиваем втулку к центральном отверстию будущего датчика, закрепляем, проверяем прочность соединения.

Теперь приступаем к подгонке нашего корпуса. Измеряем его, нужно чтобы плата входила в коробку свободно, т.е. корпус либо распиливается, либо подбирается другой. В нем отмечаем место центра платы и там тоже сверлим аналогичное отверстие, как и на схеме, обрабатываем ацетоном, примеряем плату.

По три миллиметра нужно рассверлить углы в корпусе, где производится монтаж электрической схемы. Допускается некоторое отклонение в зависимости от Ваших крепежных винтов.

Винты, втулка и пластины можно брать любого материала, но обязательно проверяйте равность отверстий и ножек. В отдельных случаях нужно будет еще просверлить отверстия для будущих светодиодов, но в основном они просвечиваются сквозь корпус.

Читать еще: Простой электронный таймер - Своими Руками

Простейший датчик готов, в собранном состоянии он будет выглядеть приблизительно таким образом. Установка производится по понятной схеме: комнатный светильник или лампу дневного света присоединяем к детектору.

Датчик движения

Как сделать лазерный датчик движения

В фильмах все видели лазеры, которые сигнализируют о проникновении грабителей в банк. Сделать электронный датчик движения своими руками с лазером тоже не так сложно, как кажется. Нужно приготовить следующие компоненты:

инфракрасный диод или фотодиод, в зависимости от возможностей и требований;
емкостное реле типа РЭС55А,
проводная схема;
транзисторные и резисторные блоки;
зарядное устройство на 5 вольт;
мультиметр;
прочие инструменты и детали (прокладка, шурупы, паяльник).

Для начала разбираем зарядное устройство. Оголяем провода и находим там положительные и отрицательные контакты. Далее согласно правилам, нужно на минус установить наш резистор. Теперь к нему присоединяем диод при помощи катода, а анод необходимо припаять к резистору подстройки. Далее, припаиваем транзисторный эммитер к отрицательному проводу, с базовой схемой соединяем резистор.

Итого у нас получается: резистор – минус, контактор – к реле, реле – сигнализатор. Принципиальная схема инфракрасного датчика выглядит приблизительно так:

Принципиальная схема датчика движения

При помощи шурупа нужно всю эту конструкцию прикрепить к прокладке, и подвести к шляпке шурупа питающий провод. Важно: устанавливайте соединительный шуруп так, чтобы он уперся в прокладочную пружину, она в данной схеме является чувствительной деталью.

Данная световая сигнализация может устанавливаться где угодно, если рядом есть розетка. Логичнее всего размещать её на уровне ног.

Разные советы

Любой из вышеперечисленных вариантов может быть подстроен под индивидуальные нужды.

Вебкамера самостоятельно может выступать индикатором движения. Если её подключить к сигнализатору, то она даже будет издавать звуки, но в большинстве случаев достаточно просто скачать себе специальную программу на компьютер;
Присоединяя датчик к системе освещения, позаботьтесь о том, чтобы в его зоне досягаемости не было вентиляторов и крупных бытовых приборов;
Для создания своими руками «умного дома» мы советуем использование сенсорного выключателя. Дело в том, что там уже в большинстве случаев встроен датчик движения;
Тщательно подбирайте диоды для своего лазера. ИК излучение может быть вредно для глаз, поэтому его не рекомендуется использовать в бытовых целях;
По аналогичному принципу делается и автосигнализация. Только к принципиальной схеме присоединяется еще и звуковой сигнализатор. Когда датчик обнаруживает движения, то загорается свет и издается тон, как при работе металлоискателя. Такой прибор еще называют радарный датчик;
При желании включите в схему емкостный дисплей, на нем будут выводится индикаторы «Работа» и «Стоп». Либо подключите монитор к схеме по принципу вебкамеры, и получите полноценную домашнюю сеть видеонаблюдения;
Вполне реально сделать gsm-сигнализацию на обычном телефоне, для этого просто нужно скачать программу, как и на ПК.

Если Вам нужно провести ремонт, то все индикаторы, разбираются очень быстро и в основном проблема заключается в контактах, просто зачистите их.

Когда просто нет времени сделать датчики движения своими руками, то их можно купить в любом магазине электротехники, хорошие отзывы про модели ГрандВей и Сименс. Средняя цена прибора – 500 рублей.

Источники:

http://prodatchik.ru/vopros-otvet/infrakrasnyj-datchik-dlya-peresecheniya/
http://radioskot.ru/publ/raznoe/skhema_ik_datchika/18-1-0-436
http://www.asutpp.ru/datchik-dvizheniya-svoimi-rukami.html