Для чего необходим инфракрасный датчик движения?

Инфракрасный датчик движения, это прибор в основу функционирования которого положена его способность срабатывать в случаях, когда возникает интенсивное тепловое фоновое излучение.

Данные устройства реагируют, когда источник излучения попадает в непосредственную зону действия. Точность работы прибора зависит от места расположения объекта, вызвавшего срабатывание.

Сфера применения инфракрасных датчиков движения

Важно учесть, что тепловое излучение вырабатывают не только люди, но и животные, и неодушевленные предметы.

Во избежание ложного срабатывания устройство настроено таким образом, что реагирует в случаях, когда объект имеет соответствующую скорость перемещения, а также он непосредственно пребывает в рабочей зоне чувствительного прибора.

При возникновении обоих условий датчик срабатывает и происходит передача сигнала к электронной схеме управления. Этот блок комплексной системы выполняет определенную (заранее запрограммированную) задачу в зависимости от возникшей ситуации.

В частности, используются конкретные устройства, выполняющие определенные задачи. Среди наиболее активно используемых:

  • выключатель освещения
  • охранная сигнализация
  • регулятор интенсивности освещения
  • устройство открывания (закрывания) дверей
  • блокировка доступа

Вариантов много и они зависят от особенностей территории либо помещения, где установлена система.

Современные инфракрасный датчик движения являются высокотехнологичным устройством, способным эффективно работать в различных системах. Потенциала качественных изделий достаточно для использования как в быту, так и в условиях крупных предприятий. Такими устройствами можно оборудовать:

  • загородные дома
  • лестничные клетки
  • торговые точки
  • подъезды
  • производственные предприятия
  • объекты бизнеса
  • складские помещения
  • офисы
  • общественные здания
  • различные учреждения

Область эффективного использования приборов практически не ограничена.

Инфракрасный датчик движения, применение

Важно перед окончательным выбором типа устройства учесть специфику работы системы в конкретном месте. Благодаря активному внедрению датчиков ощутимо облегчается работа охранников, сторожей и людей многих других профессий. Также при определенных условиях достижима полная автоматизация, при которой практически не требуется присутствие человека.

Конструктивные особенности ИК датчиков движения

Инфракрасное излучение, вырабатываемое движущимся объектом, распознается пироприемником. Вторым важным элементом конструкции служит мультилинза. Фактически эта деталь являет собой многочисленные мелкие линзы в одном корпусе. Внешний вид мультилинзы схож с матовым цилиндром, на поверхности которого нанесен мелкий узор. В корпусах датчиков мультилинзы расположены перед пироприемниками.

Устройство инфракрасного датчика

Наличие множества сегментов в мультилинзах неслучайно. Функция каждой мелкой линзы состоит в фокусировании инфракрасного света на один из пироприемников.

Как только перемещающийся объект пропадает из зоны видимости одной мелкой линзы, он фиксируется соседней микролинзой. Соответственно, сигнал улавливается другим пироприемником.

Таким способом удалось основательно расширить площадь территории, охватываемой одним датчиком. На пироприемнике наблюдается попеременное присутствие и отсутствие сфокусированного инфракрасного света, что позволяет электронной схеме датчика срабатывать и приводить в действие определенные устройства.

Чувствительность датчика напрямую зависит от числа используемых в микролинзе сегментов. Каждой парой (микролинза – сегмент) проводится контроль определенного пространства. В результате при перемещении объекта в пределах этого сектора срабатывание устройства не происходит.

Инфракрасный датчик движения изнутри

Для исключения возникновения помех и во избежание ложного срабатывания системы производители инфракрасных датчиков все чаще отдают предпочтение использованию сдвоенных, а в определенных случаях и счетверенных пироэлементов. Последние модели надежно защищены от ложных срабатываний.

Условия эффективной работы

Для обеспечения эффективности функционирования устройства необходимо строго придерживаться нескольких важных правил.

  1. Избегать попадания прямого света от ламп освещения.
  2. Позаботиться об отсутствии предметов, препятствующих нормальному обзору датчика в зоне его действия, в частности:
    • высоких предметов мебели
    • колонн
    • люстр
    • подвесных осветительных приборов
    • других предметов, препятствующих работе прибора
  3. Наличие стеклянных перегородок снижает эффективность датчика. Стекло блокирует прохождение инфракрасного света, что чревато возникновением «мертвых зон», то есть участков, пребывающих вне зоны действия датчиков.
  4. Монтаж приборов необходимо проводить с учетом их радиусов обнаружения. Важно, чтобы все углы в помещениях попадали в зону контроля системы. Если этого не удается достичь, необходимо установить несколько датчиков. Как правило, 2 или 3 хватает для большинства типов помещений.
  5. У любой модели имеется собственная диаграмма обнаружения. Когда возможностей одного устройства недостаточно, придется монтировать несколько датчиков, чтобы перекрыть все пространство помещения. При таком варианте расположения происходит «перехлестывание» диаграмм обнаружения отдельных приборов, что основательно повышает эффективность системы в целом.

Дополнительные возможности

Современные модели датчиков прекрасно справляются с основными задачами. Однако, благодаря новейшим разработкам удалось существенно расширить возможности автоматизированных систем. Они не только четко фиксируют любые перемещения в контролируемых помещениях и соответствующим образом на них реагируют, но и способны выполнять многие важные полезные функции.

Виды инфракрасных датчиков движения

Одной из широкой используемых как в промышленных, так и в бытовых условиях возможностей является мониторинг уровня освещенности. Система определяет место нахождения человека, а также проверяет, достаточно ли в этом секторе освещения. Если показатели отличаются от нормы, происходит включение (выключение) соответствующих источников освещения.

Такие системы эффективны не только на различных участках производства и в торговых точках. Их можно активно использовать в подъездах жилых домов, что позволит существенно сэкономить электроэнергию. Хотя подобные приборы несколько дороже от стандартных вариантов, весомое снижение затрат на освещение делает их выгодными в плане материальных затрат.

Источник: https://powercoup.by/stati-po-elektromontazhu/infrakrasnyiy-datchik-dvizheniya

Инфракрасный датчик движения

Инфракрасный датчик движения – электронное устройство, реагирующее на изменение уровня теплового фона контролируемого пространства. Все организмы излучают тепло в инфракрасном диапазоне, в том числе тело человека.

Когда применяются ИКДД

Прибор в первую очередь предназначен для фиксации движения людей. Перемещения объекта в зоне обзора инфракрасного датчика движения (ИКДД) замечают фотоэлементы головки прибора. Сигнал подаётся в электронный блок управления, который, в свою очередь, через реле включает то или иное устройство.

Датчики движения эксплуатируются, преследуя различные цели в определённых условиях. ДД различаются по назначению:

  • охранные системы;
  • управление освещением;
  • система «Умный дом».

Охранные системы

Проблема охраны придомовых территорий и помещений в зданиях и сооружениях во многом решается за счёт установки ИКДД. Контрольные устройства работают совместно с системой видеонаблюдения, звуковой сигнализацией.

В отсутствии хозяина детектор движения, установленный в салоне автомобиля, при приближении человека к машине включает камеру видеорегистратора. Если произошло воровство, водитель потом может увидеть, кто это сделал.

Управление освещением

Установленные датчики в доме или квартире могут существенно сэкономить затраты на оплату электроэнергии. Подсоединенные к приборам освещения в доме или на улице инфракрасные датчики мгновенно включают свет при появлении человека в зоне охвата ИК детекторов.

ИКДД, управляющие освещением, имеют три опции настроек, это:

  • освещённость;
  • чувствительность;
  • время задержки.

Освещённость

Реакцию прибора на степень освещённости зоны контроля регулируют винтом «LUX». В зависимости от места установки регулятор поворачивают в определённую позицию. В закрытых помещениях от наружного света шлиц винт ставят напротив отметки «Max». Если прибор должен срабатывать при наступлении сумерек, то положение регулятора фиксируют опытным путём.

Чувствительность

Винтом «Sens» добиваются реакции ИКДД на определённый объём движущегося объекта. Особенно это нужно для уличных приборов, чтобы они не реагировали на мелких животных.

Время задержки

Время задержки регулируют поворотом винта «Time». Это даёт возможность работать освещению некоторое время после прекращения какого-либо движения в поле обзора ДД. Временной промежуток устанавливают в пределах от 5 секунд до 10 минут.

Важно! Универсальность применения ДД позволяет создавать комбинированные схемы охраны различных объектов. Датчики устанавливают на огородах и в полях, гаражах и мастерских, складских помещениях и т.д. ИК датчик может производить одновременное включение света, сирены, видеокамеры и передать по беспроводной связи информацию на смартфон.

Система «Умный дом»

Операционная система «Умный дом» приобретает всё большую популярность у населения страны. Управляющий комплекс может устанавливать режимы работы различных домашних устройств и оборудования. Датчики движения являются неотъемлемой частью этой системы.

Инфракрасные детекторы при появлении хозяев в жилище передают сигналы в операционную систему, которая может включить тёплые полы, вентиляцию, открыть шторы на окнах и многое другое. Управлять «Умным домом» можно дистанционно с помощью мобильного телефона.

Разновидности и особенности ИК датчиков

Инфракрасные датчики движения по энергопитанию делятся на два вида:

  1. Сетевые приборы;
  2. Автономные датчики.

Сетевые приборы

ИК детекторы подключают к бытовой электросети напряжением 220 вольт. ДД устанавливают стационарно потому, что они привязаны к электропроводке. Чтобы датчик перенести в другое место, нужно переместить провода вслед за прибором.

Автономные датчики

Мобильные ИКДД можно закрепить на любой плоскости внутри дома. Датчик питается от батареек, поэтому не зависит от точек подключения к электросети. Обычно приборы оснащены электронной схемой с динамиком. Крепят их к любым поверхностям с помощью двустороннего скотча.

Читайте также:  Инструкция о том, как сделать шлагбаум

По месту установки датчика приборы изготавливают в двух видах:

  1. Уличные (наружные);
  2. Внутренние.

Уличные

ДД используют для контроля открытых пространств. Максимальное расстояние до объекта для прибора составляет 10-15 м. Оперативная дальность реагирования устройства зависит от высоты его установки (максимум 3 м). Наружные датчики являются составляющими элементами охранной системы.

Отличительной особенностью приборов является усиленная защита от негативных воздействий атмосферы (мороза, дождя и ветра).

Внутренние

Приборы для помещений изготовители помещают в корпуса белого или серого цвета, в отличие от чёрных уличных ДД. Внутренние ИК детекторы не защищены от низкой температуры и ветровой нагрузки. Влагозащита у них на низком уровне. То есть эти приборы предназначены для эксплуатации только в закрытых пространствах.

Датчики различают по виду крепления:

  • потолочные;
  • настенные;
  • угловые;
  • универсальные.

Потолочные модели монтируют на перекрытиях, когда нужно контролировать пространство вокруг на 3600. Настенные – реагируют узконаправленно: на выход/вход помещения. Угловые ДД нужны для контроля смежных комнат или коридоров. Крепление универсальных датчиков позволяет устанавливать их в любом положении.

Принцип работы ДД

Чтобы понять, как работают датчики движения, нужно рассмотреть схему ИК детектора, понять из чего состоит прибор, и как функционируют его элементы.

Принцип строения схемы ДД основан на совокупности трёх элементов: это оптическая система, пироприёмник и блок обработки сигналов.

Оптическая система

Оптикой датчика называют то, что представляет собой полупрозрачную изогнутую пластину на фасаде корпуса или подвижной головки устройства. Пластик покрыт изнутри множеством мелких линз. Его функция состоит в том, чтобы сфокусировать инфракрасное излучение, исходящее от контролируемого пространства, на фотоэлементах пироприёмника.

Пироприёмник

Пирочувствительный элемент чутко реагирует на изменение фокусировки оптической системы. В случае появления объекта в зоне наблюдения микропроцессор пироприёмника передаёт сигнал в операционный блок.

Блок обработки сигналов

Операционная система представляет собой сложную электронную схему, которая, кроме фиксации движения, управляет режимами настройки прибора. Основной функцией блока является подача сигнала на реле, включающее то или иное подключённое оборудование (свет, сигнализацию и пр.).

О том, что датчик находится в рабочем режиме, сигнализирует встроенный в лицевую панель светодиодный индикатор красного цвета. В режиме ожидания светодиод не горит.

Преимущества

Инфракрасные датчики движения обладают рядом преимуществ, таких как:

  • простота монтажа;
  • удобная и понятная настройка режимов работы;
  • широкая сфера применения;
  • долговечность;
  • высокая точность настройки чувствительности;
  • низкая стоимость.

Критерии выбора

Перед покупкой ИКДД нужно определить, для чего он нужен. При выборе той или иной модели надо руководствоваться следующими критериями:

  1. Место установки. Приборы реализуют в уличном исполнении и для внутреннего пользования.
  2. Вид крепления (потолочный, угловой, настенный).
  3. Мощность влияет на угол охвата зоны контроля.
  4. Наличие в помещениях больших площадей светоотражающих поверхностей (зеркала, витрины, остекление наружных ограждений и пр.) будет мешать нормальному функционированию ИК детектора.
  5. Совместимость с операционной системой «Умный дом».

Обратите внимание! В сопроводительной документации покупатель может ознакомиться со всеми параметрами, указанными выше. В паспорте производитель обязательно указывает срок гарантийной службы прибора.

Где устанавливаются ДД

В зависимости от предназначения ИК датчика выбирают место для его установки. На улице датчики размещают на столбах и стенах фасадов зданий и сооружений. ДД на опорах обязательно должны быть защищены козырьком от атмосферных осадков. Максимальная высота датчика не должна превышать 3 м.

В помещениях определяют место крепления в зависимости от выбора зоны контроля. Если нужно охватить всю площадь комнаты, то выбирают потолочный вариант. В проходных помещениях устанавливают угловые и настенные модели.

Взаимодействие с другими устройствами

Инфракрасные датчики движения оснащены электромеханическими реле, которые в экстренном случае включают питание сопутствующего оборудования. Подключение к приборам освещения выполняется просто. Так же обстоит дело и с другими устройствами. Операционной системе «Умный дом» достаточно получить от ДД сигнал, и запрограммированные действия произведёт блок управления.

Дополнительная информация. Возможности интернета позволяют подобрать и купить нужную модель инфракрасного датчика движения, не выходя из дома. Товар доставят прямо по адресу за короткое время.

Использование

В основном инфракрасные датчики движения используются на следующих направлениях:

  • защита от проникновения;
  • автоматизация света;
  • автоматизация климата.

Защита от проникновения

В ночное время суток ИКДД эффективно «выявляют» лиц, незаконно проникающих на частную территорию, в жилые помещения, склады и пр. Одновременно могут включиться сирена и яркое освещение объекта. Также к системе оповещения можно подключить видеорегистратор. Для охвата больших площадей устанавливают несколько ДД.

Автоматизация света

Автоматическое включение света в помещениях при появлении людей исключает траты электроэнергии во время их отсутствия. В тёмных местах на улице, где наблюдаются редкие прохожие, датчики включают свет на время пересечения людьми этих участков. Тем самым достигается экономия электричества, которые было бы потрачено на бесполезное освещение.

Автоматизация климата

В вопросе автоматизации температурного режима в домах и квартирах ИК детекторы играют важную роль. Они подают команды в блоки управления кондиционерами, тёплыми полами и прочего оборудования в зависимости от присутствия или отсутствия людей в подконтрольном пространстве.

Многофункциональность ИК датчиков движения привлекает большое количество потенциальных покупателей. Простота монтажа и эксплуатации, долговечность и невысокая стоимость приборов – всё это делает их самыми популярными устройствами на рынке электротехники.

Источник: https://amperof.ru/elektropribory/infrakrasnyj-datchik-dvizheniya.html

Схема инфракрасного датчика для пересечения: пошаговая сборка и проверка

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.

Читайте также:  В чем преимущества видеорегистраторов без дисплея?

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.

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.

Источник: https://ProDatchik.ru/vopros-otvet/infrakrasnyj-datchik-dlya-peresecheniya/

Схема ик датчика

Схема ИК датчика разрабатывалась для установки включения освещения, при подходе к входным воротам. Схему можно применить в составе охранной сигнализации, включения освещения и т.д.

Датчик работает на отражение ИК луча, так-же и на пересечение, режим работы выбирается переключением перемычки S5 (BARRIER). При попадании объекта в зону ИК датчика включается реле. Время задержки включенного состояния, выбирается перемычками S1-S4.

Отсчет времени ведется после того, как перестанет срабатывать датчик присутствия. При установки фотодиода ФД-1, датчик срабатывает только в тёмное время суток. За 10 сек. до выключения, звучит звуковой сигнал. Зуммер установлен с внутренним генератором. Если ночной режим не надо — можно элементы R3-R4-ФД1-Т1 не устанавливать.

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.   Если датчик (фоторезистор, фотодиод, фототранзистор и прочее фото) меняет свое сопротивление в указанных мною пределах, то его можно просто подключать к МК. Но лучше с транзистором — так надежнее. R6 не нужен, используется внутренний подтягивающий резистор МК. А R4 и R5 нужно подобрать для питания +5V и в зависимости от фотодатчика, а также от конкретных условий установки. Если проще, то настроить чувствительность.

Источник: https://radioskot.ru/publ/raznoe/skhema_ik_datchika/18-1-0-436

Ик датчик препятствий с определением направления

Недавно начал заниматься сборкой самоходного робота, контролируемого ИК пультом и был вынужден самостоятельно разработать зональный инфракрасный датчик, который может распознавать положение объектов или их движение перед датчиком, происходящее слева направо или наоборот.

Схема основана на 2 ИК диодах, ИК датчике 36 кГц, МК Tiny13 и нескольких светодиодах. Эти светодиоды используются для регулярной индикации состояния устройства — так что вы можете легко откалибровать его — тут есть такие возможности. Датчик может обнаружить объект в 3-х различных положениях: ВЛЕВО, СРЕДНИЙ, ВПРАВО. Можно настроить расстояние детектирования в диапазоне от 2 см до 1,5 м потенциометром, который можно увидеть на схеме и на плате.

Всякий раз, когда обнаруживается какое-либо изменение в состоянии объекта в поле зрения, сигнал INTERRUPT (IRQ) генерируется на внешние устройства.

Благодаря этому процессу в процедуре обработки достаточно, чтобы прочитать состояние входов L и R и знать, что происходит. Возможные ситуации:

LR (левый/правый)

  • 0 0 — нет объекта в поле зрения
  • 1 0 — объект находится слева
  • 0 1 — объект находится справа
  • 1 1 — объект находится посередине.

Лучше всего ситуация показана на анимированном изображении. Несмотря на то, что ИК-диоды работают на несущей частоте 36 кГц, это не мешает работе пульта (тем более этот датчик будет проверять переднюю часть, а у робота второй ИК-приемник для управления сзади).

Прерывание IRQ генерируется не только тогда, когда что-то появляется в зоне видимости датчика, но и когда оно исчезает из поля зрения. Это значительно облегчает работу процессора. Можно сказать что после чтения прерывания в такой процедуре — состояние просмотра датчика — также можно сразу ввести команды для управления двигателями ведущих колес или другими вещами.

Сама программа не сложна — она состоит из генерации несущей 36 кГц с помощью Timer0 и подачи ее попеременно к обоим ИК-диодам — после чего приём и анализ того что происходит.

Также введена буферизация нескольких показаний и только сравнение несколько из тех же самых сигналов запускают сигнал прерывания — он ведь должен быть устойчивым к различным типам помех, включая другие пульты дистанционного управления например телевизора (даже когда один синий LED быстро мигает несколько раз — красный светодиод, сигнализирующий о исходящем сигнале прерывания, срабатывает только один раз). Благодаря этому датчик не будет беспокоить главный процессор нестабильными состояниями когда объект находится на краю чувствительности.

Алгоритм работы программы

  • Отправляем пакет, то есть несущую на короткое время на левый ИК-диод.
  • Ждем короткий промежуток времени несколько миллисекунд.
  • Проверка получает ли ИК-приемник какие-либо отражения.
  • Если датчик их видит — значит на дороге слева какой-то объект.
  • Затем делаем те же шаги, но с правым ИК-диодом.

Для суммирования и усреднения времени выполнения всего алгоритма, исправления ошибок и небольшого обобщения — пакеты отправляются в среднем каждые несколько десятков миллисекунд с каждого ИК-диода.

Помехи вообще не проявляются, когда речь идет о каком-либо искусственном освещении, конечно если не приблизить датчик ближе 20 см к люминесцентной лампе, тогда фактически светодиоды иногда будут мигать — хотя прерывание включится только один или два раза. Основной целью создания этого датчика было свести к минимуму влияние таких факторов, и это удалось.

Читайте также:  Какой состав пенообразователя для пожаротушения?

Еще одна приятная особенность этого датчика — возможность корректировать положение ИК-диодов, то есть если они установлены под прямым углом — будет самый широкий диапазон расстояний, если речь идет о видимости датчика по бокам — при увеличении минимального расстояния, с которого объект может быть обнаружен посередине, то есть в области нескольких сантиметров в центре перед датчиком ничего не обнаружено — объект должен быть слегка отодвинут. Но если слегка наклоним их внутрь, то сможем резко изменить условия работы и обнаружить даже тонкие объекты.

Если датчик не обнаруживает никаких отражений после ожидания — это означает что в пределах видимости препятствий нет и можно ехать вперед.

Источник: https://2shemi.ru/ik-datchik-prepyatstvij/

Инфракрасные охранные извещатели

Инфракрасные извещатели являются одними из самых распространенных в системах охранной сигнализации. Объясняется это весьма широким спектром их применения.

Они используются:

  • для контроля внутреннего объема помещений;
  • организации охраны периметров;
  • блокировки различных строительных конструкций «на проход».

Помимо климатического исполнения (уличной и внутренней установки) они также подразделяются по принципу действия. Существует две большие группы: активные и пассивные. Кроме того, инфракрасные извещатели подразделяются по типу зоны обнаружения, а именно:

  • объемные;
  • линейные;
  • поверхностные.

Давайте рассмотрим по порядку для каких целей применяются те или иные их виды.

Пассивные инфракрасные извещатели.

Эти датчики имеют в своем составе линзу, «нарезающую» контролируемую область на отдельные сектора. Срабатывание извещателя происходит при обнаружении температурных перепадов между этими зонами. Таким образом, мнение, что такой охранный датчик реагирует чисто на тепло ошибочно. Если человек, находящийся в зоне обнаружения, будет стоять неподвижно извещатель не сработает. Кроме того, температура объекта, близкая к фоновой также влияет на его чувствительность в сторону уменьшения.

Тоже самое относится к случаям, когда скорость перемещения объекта ниже или выше нормируемой величины. Как правило, это значение лежит в пределах 0,3-3 метра/секунду. Для уверенного обнаружения нарушителя этого вполне достаточно.

Активные инфракрасные извещатели.

Устройства этого типа имеют в своем составе излучатель и приемник. Они могут быть выполнены отдельными блоками или совмещены в одном корпусе. В последнем случае при установке такого охранного прибора дополнительно используется элемент, отражающий ИК лучи.

Активный принцип действия характерен для линейных датчиков, которые срабатывают при пересечении инфракрасного луча. Ниже рассмотрены принципы действия и особенности применения основных типов ИК извещателей.

Эти устройства являются пассивными (что это такое см.выше) и используются, в основном для контроля внутреннего объема помещений. Диаграмма направленности объемного датчика характеризуется:

  • углом раскрыва в вертикальной и горизонтальной плоскостях;
  • дальностью действия извещателя.

Обратите внимание — дальность действия указывается по центральному лепестку диаграммы, для боковых она будет меньше.

Что характерно для любого инфракрасного датчика, в том числе объемного — любое препятствие для него является непрозрачным, соответственно создает мертвые зоны. С одной стороны — это недостаток, с другой — достоинство, поскольку полностью отсутствует реакция на движущиеся предметы за пределами охраняемого помещения.

Также к недостаткам следует отнести возможность ложного срабатывание от таких факторов как:

  • конвекционные тепловые потоки, например, от систем отопления различного принципа действия;
  • засветки от движущихся источников света — чаще всего автомобильных фар через окно.

Таким образом, при монтаже объемного извещателя эти моменты игнорировать нельзя. По способу установки существует два исполнения «объемников».

Настенные объемные ИК извещатели.

Идеально подходят для офисов, квартир, частных домов. В таких помещениях мебель и другие предметы интерьера располагаются, как правило, вдоль стен, поэтому слепых зон не создают. Если учесть, что горизонтальный угол обзора таких датчиков составляет порядка 90 градусов, то, установив его в углу помещения, одним устройством можно практически полностью заблокировать небольшую комнату.

Потолочные объемные извещатели.

Для таких объектов как магазины или склады характерной особенностью является установка стеллажей или витрин по всей площади помещения. Установка потолочного датчика в таких случаях более эффективна, конечно, если указанные элементы имеют высоту ниже потолка.

В противном случае придется блокировать каждый образовавшийся отсек. Справедливости ради, нужно заметить, что такая необходимость возникает не всегда, но это уже тонкости проектирования сигнализации для каждого конкретного объекта с учетом всех его индивидуальных особенностей.

По своему принципу действия они являются активными и формируют один или несколько лучей, отслеживая их пересечение возможным нарушителем. В отличие от объемных, линейные датчики устойчивы к различного рода воздушным потокам, да и прямая засветка, в большинстве случаев, им не повредит.

Дальность действия активных линейных устройств составляет от десятков до сотен метров. Наиболее характерные варианты их применения:

  • блокировка коридоров;
  • охрана открытых и огороженных периметров территории.

Для охраны периметра используются извещатели, имеющие более одного луча (лучше если их будет не менее трех). Это достаточно очевидно, поскольку снижает вероятность проникновения под или над контрольной зоной.

При установке и настройке инфракрасных линейных извещателей требуется точная юстировка приемника и передатчика для двухблочных устройств или отражателя и комбинированного блока (для одноблочных).

Дело в том, что сечение (диаметр) инфракрасного луча сравнительно невелик, поэтому даже небольшое угловое смещение передатчика или приемника приводит к его значительному линейному отклонению в точке приема. Из сказанного также вытекает необходимость крепления всех элементов таких извещателей на жестких линейных конструкциях, полностью исключающих возможные вибрации.

Должен заметить, что хороший «линейник» — удовольствие достаточно дорогое. Если стоимость однолучевых устройств с небольшой дальностью действия еще лежит в пределах нескольких тысяч рублей, то с увеличением контролируемой дальности и количества ИК лучей цена возрастает до десятков тысяч.

Объясняется это тем, что охранные извещатели такого типа являются достаточно сложными электромеханическими устройствами, содержащими, помимо электроники, высокоточные оптические устройства.

Кстати, пассивные линейные извещатели тоже существуют, но по максимальной дальности действия они ощутимо уступают своим линейным собратьям.

Вполне очевидно, что извещатель охранной сигнализации уличного исполнения должен иметь соответствующее климатическое исполнение. Это касается, в первую очередь:

  • диапазона рабочих температур;
  • степени пылевлагозащиты.

По общепринятой существующей классификации класс защиты уличного извещателя должен быть не ниже IP66. По большому счету, для большинства потребителей это не принципиально — вполне достаточно указания «уличный» в описании технических параметров прибора. На температурный же диапазон внимание обратить стоит.

Большего интереса заслуживают особенности применения такого рода устройств и факторы, влияющие на надежность охраны.

По характеру зоны обнаружения инфракрасные охранные извещатели, предназначенные для наружной установки могут быть любого типа (в порядке убывания популярности):

  • линейные;
  • объемные;
  • поверхностные.

Как уже говорилось, уличные линейные извещатели применяются для охраны периметра открытых площадок. Для этих же целей могут использоваться и поверхностные датчики.

Объемные устройства служат для контроля различного рода площадей. Стоит сразу заметить, что по дальности действия они уступают линейным датчикам. Вполне естественно, что цены на уличные извещатели значительно выше, чем на устройства, предназначенные для внутренней установки.

Теперь, что касается практической стороны эксплуатации в системах охранной сигнализации инфракрасных наружных извещателей. Основными факторами, провоцирующими ложные срабатывания установленных на улице охранных датчиков являются:

  • наличие на охраняемом участке различной растительности;
  • перемещение животных и птиц;
  • природные явления в виде дождя, снега, тумана и пр.

Первый момент может показаться непринципиальным, поскольку, на первый взгляд, является статичным и может быть учтен на стадии проектирования. Не стоит, однако, забывать, что деревья, трава и кусты растут и со временем могут стать помехой для нормальной работы охранного оборудования.

Второй фактор производители стараются компенсировать применением соответствующих алгоритмов обработки сигнала и эффект от этого есть. Правда, как не крути, если объект даже с небольшими линейными размерами переместится в непосредственной близости от извещателя, то, скорее всего, будет идентифицирован как нарушитель.

Что касается последнего пункта. Здесь все зависит от изменения оптической плотности среды. Говоря простым языком, сильны дождь, крупный снег или густой туман могут сделать инфракрасный извещатель полностью неработоспособным.

Так что, при принятии решения об использовании в сигнализации уличных охранных извещателей учтите все сказанное. Таким образом вы сможете избавить себя от многих неприятных сюрпризов при эксплуатации наружной охранной системы.

Источник: https://alarm-ops.ru/izveshhateli_infrakrasnye.html

Ссылка на основную публикацию