Простой звуковой сигнализатор ИК-излучения

Рейтинг:  0 / 5

Подробности

Категория: Сигнализаторы

Опубликовано: 16.03.2017 21:26

Просмотров: 3112

А.П. Кашкаров г. Санкт-Петербург
Передача информации посредством сигналов ИК-спектра излучения - не новость в нашем обиходе. Достоинства ИК-приборов - возможность дистанционного управления или контроля параметров, сокрытость от человеческого глаза ИК-лучей и относительная простота конструкций. Один из высокотехнологичных способов передачи информации посредством ИК-лучей реализован в устройствах ИК-портов персональных компьютеров и мобильных телефонов.

С увеличением спроса на такие приборы возникает потребность в устройствах контроля их работоспособности.
Сигнализатор ИК-излучения, электрическая принципиальная схема которогопоказано на рис. 1,
 
 обеспечивает звуковую сигнализацию в том случае, когда на фототранзистор действует невидимый человеческому глазу сигнал инфракрасного спектра излучения. Чувствительность узла такова, что фотоприемник VT1 улавливает ИК-излучение не только с пульта дистанционного управления (ПДУ) бытовой аппаратуры на расстоянии 5 м, но и отраженный ИК-сигнал. Таким образом, предлагаемое устройство с успехом можно использовать для проверки работоспособности ПДУ.
Благодаря применению интегрального таймера DA1 КР1006ВИ1 можно регулировать длительность зарегистрированного фотоприемником импульса. Это позволит применять устройство, например, в качестве охранной сигнализации или составной части автопарковщика, в котором посланный передатчиком в пространство, а затем отраженный от препятствия ИК-сигнал возвращается к автомобилю и регистрируется. Фототранзистор VT1 своей рабочей поверхностью обращен в свободное пространство. Пока нет воздействия прямых или отраженных ИК-лучей он закрыт, и на выводе 2 (вход запуска) таймера DA1 присутствует высокий логический уровень. На выводе 3 (выход микросхемы) - низкий уровень напряжения, и пьезоэлектрический капсюль неактивен. Благодаря применению в качестве НА1 пьезоэлектрического капсюля с встроенным генератором 3Ч, схема заметно упрощается. Данное обстоятельство не накладывает на радиолюбителя дополнительных проблем, ведь стоимость такого капсюля и капсюля без встроенного генератора практически одинаковы.
Фототранзистор улавливает ИК-сигнал, преобразует его в электрический ток и направляет импульс отрицательной полярности на вход запуска (вывод 2) DA1. Таймер DA1 включен по схеме одновибратора (генератора одиночного импульса). При поступлении запускающего импульса на вывод 2 микросхемы таймер запускается, на выводе 3 (выход DA1) логический уровень меняется на противоположный - высокий, активируется излучатель НА1, генерирующий сигнал звуковой частоты. Одновременно начинается отсчет времени в соответствии с параметрами времязадающей цепочки R3R4C2 - происходит зарядка оксидного конденсатора С2. Когда напряжение на конденсаторе С2 (выводах 6 и 7 DA1) достигнет примерно 0,67Uп, состояние выхода микросхемы изменится, и капсюль НА1 "замолкает" до следующего воздействия ИК-лучей на фототранзистор VT1.
При воздействии на фототранзистор пачки импульсов, на вход запуска микросхемы подается новый запускающий сигнал, конденсатор С2 не успевает зарядиться до уровня порогового переключения таймера, и излучатель НА1 генерирует звук, пока не прекратятся на входе устройства импульсы ИК-спектра и не зарядится оксидный конденсатор С2.
Напряжение питания устройства может варьироваться в широких пределах -от 5 до 15В. Однако при напряжении питания менее 8 В (при указанных на схеме номиналах элементов Rl -R4, С1, С2) чувствительность узла и громкость звука снижаются. Хорошие результаты получают при напряжении источника питания 8... 15 В. Источник питания стабилизированный, с хорошей фильтрацией пульсаций по выходу. Дополнительно функцию фильтрации выполняет оксидный конденсатор СЗ. Благодаря низкому уровню пульсаций звук становится более приятным. Ток потребления устройства 12/20 мА (соответственно в режимах отсутствия или наличия звуковой индикации).
Собрать устройства несложно. Элементы устройства закрепляют на монтажной плате, которую помещают в светонепроницаемый пластмассовый или металлический корпус. Последний предпочтительнее, так как проводящая поверхность корпуса, подключенная к общему проводу, уменьшит вредные помехи и исключит ложные срабатывания. Рабочая поверхность фототранзистора через отверстие в корпусе выводится наружу. В месте крепления пьезоэлектрического излучателя НА1 в корпусе сверлят отверстия диаметром 1...2 мм каждое.
В налаживании устройство не нуждается. Переменным резистором R4 устанавливают длительность регистрируемого импульса. При однократном воздействии на фотоприемник ИК-сигнала излучатель НА1 подает кратковременный звуковой сигнал (2...3 с) при минимальном сопротивлении переменного резистора R4 и длительный звуковой сигнал (до 30 с) при максимальном сопротивлении резистора R4. Переменный резистор также закрепляют на торце корпуса с ручкой для регулировки. Диапазон длительности звучания сигнала можно увеличить, применив вместо R4 резистор сопротивлением до 3,3 МОм, а в качестве оксидного конденсатора С2 - конденсатор емкостью до 200 мкФ. В этом варианте задержка выключения звукового сигнала увеличится до 1Д..2 ч. Иногда нецелесообразно регулировать длительность звучания сигнала (например, это не стоит делать в устройствах охранной сигнализации). В этом случае после установки необходимой длительности во время настройки, переменный резистор R4 заменяют постоянным.
Кроме звуковой сигнализации можно применить и световую. Для этого параллельно пьезоэлектрическому излучателю НА1 (как показано на рис.1 пунктирной линией) включается цепочка, содержащая светодиод и ограничительный резистор. Светодиод может быть любым с током до 10 мА, а резистор - аналогичным другим постоянным резисторам в данном устройстве. Эффектно и необычно применение отечественного светодиода КЛД-901А с насыщенно синим (ультрамарин) цветом свечения. Можно применить и "мигающий" светодиод, например, L517HD-F, тогда световая иллюминация будет более эффектной.
Светодиод можно включать не только так, как показано на рис.1, но и между выходом микросхемы и положительным полюсом источника питания. Два варианта включения светодиодного индикатора, иллюстрирующего состояние выхода микросхемы КР1006ВИ1, показаны на рис.2
 
Такой индикатор показывает наличие выходного сигнала низкого или высокого уровня. При высоком уровне выходного сигнала светится светодиод HL2, а при низком - светодиод HL1. Такая индикация полезна не только в рассматриваемом устройстве, но и во многих других, выполненных на микросхеме КР1006ВИ1. Третьего, Z-состояния, выхода эта микросхема при такой схеме включения и исправном состоянии не имеет.
Если установить параллельно излучателю НА1 конденсатор емкостью 2200...10000 пФ, звук будет более мягким без потери его громкости.
Детали. В качестве фототранзистора VT1 можно применить зарубежные аналоги RS276-142, L14G2, отечественные приборы структуры n-p-n ФТ-2К или фотодиод ИК-спектра ФД236-1, ФД7-К, ФД8-К, ФД24-К. В последнем случае фотодиоды нужно включать как транзисторный переход. При заменах фототранзисторов необходимо стремиться к тому, чтобы темновой ток прибора был минимальным (3...10 мкА), что минимизирует ложные срабатывания. Все постоянные резисторы МЛТ-0,25, MF-25 или аналогичные. Переменный резистор R4 типа СПЗ-19. Неполярные конденсаторы С1, С4 - КМ5, КМ6. Оксидный конденсатор С2 должен быть с малым током утечки (от этого зависит стабильность временной задержки) типа К53-18, К52-18, К53-30 или ЭТО. Оксидный конденсатор СЗ сглаживает пульсации напряжения, его тип значения не имеет. На этом месте эффективно работают К50-12, К50-24 и аналогичные.
Пьезоэлектрический капсюль со встроенным генератором 3Ч можно заменить аналогичным, рассчитанным на постоянное напряжение до 15...20 В, например FMQ2724D, FMQ2715,1215FXP. Его необходимо включать в строгом соответствии с полярностью.
РА №3. 2005