Оптоэлектронные датчики - Козлов В.Л.
Скачать (прямая ссылка):
82
Рис. 43:Фотореле с применением микросхем КМОП
При плавном уменьшении освещенности фоторезистора (например, наступает вечер и сумерки, на улице темнеет) сопротивление фоторезистора увеличивается пропорционально уменьшению освещенности и потенциал на эмиттере транзистора VT1 плавно возрастает, медленно достигая напряжения высокого уровня. Использование интегрирующей цепочки из конденсатора С1 и резистора R6 обеспечивает отсутствие дребезга контактов реле при замыкании цепи нагрузки.
10.4. Оптический датчик управление нагрузкой широтно-импульсным методом
Оптический датчик управления потребляемой энергией на основе широтно-импульсного метода [7], представленный на рис. 44, позволит снизить затраты на потребление электрической и тепловой энергии в условиях изменяющейся освещенности (или другого параметра при использовании соответствующего датчика) контролируемой области. Когда освещенность контролируемого пространства недостаточна, импульсы с выхода микросхемы через ключ на транзисторе VT1 и тиристоре VS1 управляют мощностью накала лампы EL1 путем увеличения длительности импульса.
Рис. 44. Оптический датчик управление нагрузкой широтноимпульсным методом
В схеме применяется широтно-импульсный метод регулирования то-
83
ка через нагрузочный элемент, в данном случае лампу EL1. Микросхема включена в режиме генератора прямоугольных импульсов с постоянной частотой следования, а длительность импульса определяется величиной резистора R1, конденсатора С1 и сопротивлением фоторезистора, которое изменяется в зависимости от уровня освещенности. При увеличении освещенности фоторезистора длительность импульса уменьшается, а следовательно яркость лампы падает, и наоборот при уменьшении освещенности фоторезистора длительность импульса возрастает, а следовательно яркость лампы увеличивается
10.5. Схема охраны объекта на основе отражения светового сигнала
На рис. 45 представлена электрическая схема, позволяющая контролировать состояние охраняемого объекта на расстоянии до 3 метров посредством отраженного ИК луча.
Рис. 45. Электрическая схема системы охраны
Электронный узел вырабатывает управляющий выходной сигнал в случае, когда световой поток, излучаемый светодиодом HL1, отражается от объекта и попадает на фотоприемник. Система позволяет обнаруживать в контролируемом пространстве движущиеся предметы, людей автомобили, контролировать открывание дверей ворот и т.п. Источник, излучения - ИК диоды HL1, HL2, соединенные параллельно для усиления светового потока, и ИК приемник — два параллельно соединенных фотодиода ФД263-01 — смонтированы в одной плоскости, рядом друг с другом. Рабочие поверхности фотодиодов защищены от видимого излучения оптическими фильтрами. Компаратор DA1 регистрирует отраженный оптический сигнал, причем порог срабатывания устанавливается переменным резистором R4. Затем таймер DA2 формирует импульс для включения системы сигнализации. Длительность импульса устанавливается резистором R5.
84
ЛЕКЦИЯ 11
11.1. ИК-датчик для пространственного ориентирования людей
с ограниченным зрением
Микроэлектронный инфракрасный (ИК) датчик для слепых предназначен для обнаружения свободных пространств и препятствий на пути передвижения. Принцип действия прибора основан на инфракрасной локации [13]. Функциональная схема локатора приведена на рис. 46. Система работает следующим образом. Импульсы лазерного излучения от полупроводникового лазера через оптическую систему направляются в пространство, и, отразившись от препятствия, через оптическую систему попадают на фотодиод, усиливаются, детектируются и поступают на управляемый генератор, соединенный со звуковым индикатором, причем частота звуковых импульсов зависит от амплитуды дистанционного импульса, а, следовательно, от расстояния до препятствия.
Генератор Илочник ь Опич. Излучение
излутаия система
Объект
Рис. 46. Функциональная схема ИК-локатора
Управл
генератор «- Детектор
Оптич.
Фотодиод 4- система
Инфракрасный датчик предупреждает звуковым сигналом о приближении к какому-либо препятствию (стена, забор, дерево). Сигнал появляется на расстоянии до предмета около 2 - 3 м и по мере дальнейшего приближения частота звуковых импульсов плавно возрастает. Для исключения ложных срабатываний по фоновым засветкам, например от солнечного света или излучения люминесцентных ламп, необходимо использовать зондирующие импульсы малой длительности и соответствующий узкий спектральный диапазон приемного канала локатора. Помимо основного назначения, локатор после соответствующей доработки может быть приспособлен для охраны различных объектов от посторонних.
Принципиальная электрическая схема ИК-датчика для пространственного ориентирования людей с ограниченным зрением представлена на рис. 4. Генераторы зондирующих импульсов и звуковой индикации созданы на основе сдвоенного таймера ILC556N. Частота следования зондирующих импульсов определяется резистором R4 и конденсатором
85
С2, а длительность импульсов резистором R6. Выбраны следующие параметры зондирующего импульса: длительность 500 мкс, частота следования порядка 100 Гц. Импульсный ток лазера - 20 мА. Отраженный сигнал регистрируется фотодиодом ФД256 и усиливается операционным усилителем IL358. Амплитуда сигнала определяется с помощью детектора на диоде D1, резисторе R2 и емкости С3. Частота импульсов звуковой индикации определяется емкостью С1 и сопротивлением канала полевого транзистора КП307А. При изменении расстояния до объекта от 4 м до 20 см частота звуковых импульсов изменяется от 0,25 Гц до 10 Гц.
