Для контроля работоспособности пультов дистанционного управления, передающих импульсы инфракрасного излучения, а также для настройки промышленных и самодельных электронных приборов, в основе которых используются сигналы ИК-спектра излучения, служит простой датчик, электрическая схема которого показана на рис. 2.5.
Простая схема датчика реализована методом последовательного усиления сигнала, поступающего с VD1.
Транзисторы включены с общим эмиттером по схеме усилителя тока. Когда на диод VD1 воздействует ИК-излучение, сопротивление его перехода уменьшается, и изменяется смещение в базе транзистора VT1. Положительный потенциал поступает на усилитель тока на транзисторах VT1ѴТЗ, нагрузкой которого служит светодиод HL1. Его свечение свидетельствует об исправности проверяемого устройства.
Рис. 2.5. Электрическая схема датчика ИК-излучения
На практике при проверке исправности элементов питания и общей работоспособности ИК-пультов ДУ для современной аудио- и видеотехники индикатор HL1 мерцает с частотой следования ИК-импульсов управления (десятки Гц единицы кГц), при проверке других систем светодиод может мигать с другой частотой либо светиться постоянно. По характеру свечения светодиода HL1 можно судить об исправности и параметрах ИК-импульсов передающего устройства.
Прибор стабильно работает в диапазоне питающего напряжения постоянного тока 512 В. В случае стационарного источника питания желательно, чтобы он был стабилизированным. Чувствительность прибора регулируется подбором номинала резистора R1 (при увеличении сопротивления чувствительность прибора повышается).
Для приведенной схемы, если она смонтирована без ошибок и с применением исправных радиоэлементов, нет необходимости в какой-либо настройке. При «свежих» элементах питания в пультах ДУ предлагаемый датчик срабатывает с расстояния 56 м. Увеличивать чувствительность прибора нерационально, так как VD1 реагирует на солнечное и электрическое освещение (любое излучение, в спектре которого присутствует ИК).
Идеальный датчик должен воспринимать только заведомо направленное на него световое излучение ИК-спектра и не реагировать на другие источники. Для лучшей помехозащищенности этого устройства следует применять простой фильтр из негодной цветной фотопленки. Он основан на проведенных научных экспериментах, опубликованных журналом «Everydey Practical Elektronics» (№ 6, 2001). При засветке цветной негативной фотопленки «Kodacolor 100 ASA» люминесцентной лампой (дневного света) в течение 5 с и последующей проявкой, обнаружены оригинальные свойства светочувствительного материала. При прохождении света через засвеченный и впоследствии проявленный участок фотопленки (в один слой) выявлено резкое возрастание коэффициента пропускания электромагнитного излучения с длиной волны 880 ±20 нм. Результаты исследования представлены на рис. 2.6.
Рис. 2.6. График зависимости прохождения ИК-излучения с разной длиной волны через участок фотопленки
Данный фильтр идеально подходит для многих ИК-светодиодов и датчиков, реагирующих на ИК-излучение, отсекая помехи в виде близкорасположенных электрических ламп, а также солнечных лучей.
Все постоянные резисторы в схеме типа МЛТ-0,125, светодиод HL1 любой, транзисторы КТ315 можно заменить аналогичными: КТ3102, КТ503, КТ373, КТ342 с любым буквенным индексом. Корпус прибора любой компактный.
Кашкаров А. П. 500 схем для радиолюбителей. Электронные датчики.
Подразделение Sensing and Control (S&C) компании Honeywell, мирового лидера в производстве датчиков, выпускает огромный спектр различных приборов, находящих применение в аэрокосмических, промышленных, медицинских и транспортных системах.
Honeywell S&C предлагает широкий набор решений, различающихся по электрическим параметрам, специальной маркировке, цоколевке и способам подключения, наличию или отсуствию встроенных интегральных микросхем (ИС), по типам корпусов (некоторые из этих корпусов сами по себе являются уникальными инженерными решениями), но, в целом, все выпускаемые Honeywell S&C ИК-устройства, служащие для определения положения объекта, можно объединить в следующие семейства:
- ИК-излучатели (ИК-светодиоды)
- ИК-приемники- устройства, состоящие как из одних лишь простейших элементов, ИК-фотодиодов и ИК-фототранзисторов (дарлингтоновских, либо одиночных), так и интегрированные, включающие в себя еще и триггер Шмитта с усилителем и выходным транзисторным каскадом.
- ИК-датчики- оптопары просветного и отражательного типа
- ИК-энкодеры- устройства, хотя и созданные на основе ИК-датчиков, но уже выдающие на выходе сигналы, на основе которых можно осуществлять простейший анализ перемещения отслеживаемого объекта (измеряются скорость и направление линейного перемещения, либо угла поворота). ИК-энкодер может как включать в себя встроенный излучатель, так и состоять из одного лишь датчика (в этом случае предполагается использование внешнего излучателя).
В качестве излучателей чаще всего используются ИК-светодиоды на арсениде галлия (GaAs) и на алюмо-галлиевом арсениде (AlGaAs). Они отличаются длинной волны, на которую приходится максимум спектральных характеристик (соответственно 935 и 880 нм), а в качестве приемников — кремниевые фотодиоды или NPN фототранзисторы, как одиночные, так и составные. Следует отметить, что светодиоды на AlGaAs имеют мощность излучения примерно на 70% большую, чем светодиодоы на GaAs при том же прямом токе.
Поскольку в одной статье невозможно рассказать обо всех датчиках, излучателях и приемниках всех типов, выпускаемых Honeywell S&C в настоящее время, мы выбрали лишь несколько конкретных наименований каждого типа из тех, что уже наиболее известны российским разработчикам. Отметим еще, что эти выбранные нами наименования в жизни существуют, как правило, в нескольких «ипостасях». Иными словами, и в реальных полных заводских названиях, с которыми столкнется заказчик, к их наименованиям добавляются несколько цифр (например -001, -002 и пр.), характеризующих незначительные конструктивные отличия. Но это уже детали, которые можно посмотреть в соответствующих даташитах , и мы решили в данной обзорной статье не заострять на этом факте внимание, за исключением нескольких наименований. Теперь рассмотрим по порядку перечисленные выше классы устройств.
ИК-излучатели
ИК-излучатели Honeywell S&C (рисунок 1) построены, как было сказано выше, на базе светоизлучающих диодов и выпускаются в корпусах трех вариантов: металлическом, пластиковом и керамическом. Излучатели в металлическом корпусе имеют стеклянную линзу, которая обеспечивает превосходные оптические свойства. Сам металлический корпус позволяет рассеивать большую мощность и обеспечивает широкий температурный диапазон. Вся металлостеклянная конструкция придает стойкость к влажности и растворителям. За счет высочайшего качества исполнения излучатели в металлическом корпусе используются в оборонной, авиакосмической и медицинской промышленности. Рабочий температурный диапазон излучателей в металлическом корпусе составляет — -55…125°C. Пластиковые ИК-излучатели предназначены для монтажа в отверстия печатной платы, а керамические — для поверхностного монтажа.
Рис. 1.
ИК-излучатели в пластмассовом корпусе (см. табл. 1) широко применяются в решениях для индустрии. Могут так же, как и металлические, иметь линзовый купол (для фокусировки излучения) или плоское окно (для получения широкой диаграммы направленности). Пластмассовый или керамический корпус обеспечивает хорошую стойкость к коррозии, что позволяет использовать такие излучатели в агрессивных средах. Рабочий температурный диапазон излучателей в пластмассовом корпусе уже, чем у металлических. Он составляет — -40…85°C. Несмотря на то, что излучатели в пластмассовом и керамическом корпусах имеют меньшую мощность, за счет своей невысокой стоимости они более востребованы у разработчиков, чем излучатели в металлическом корпусе, если отсутствуют жесткие требования по температурному режиму.
Таблица 1. Типовые параметры ИК-излучателей в пластмассовом или керамическом корпусе
| Характеристики/Наименование | SEP8505 | SEP8506 | SEP8705 | SEP8706 | SEP8736 | SME2470 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Материал полупроводника | GaAs | GaAs | AlGaAs | AlGaAs | AlGaAs | AlGaAs |
| Тип корпуса | T1 | Боковое излучение |
T1 | Боковое излучение |
Боковое излучение, линза | |
| Угол излучения, ° | 15 | 50 | 15 | 50 | 10 | 24 |
| Мощность излучения, мВт/см 2 | 2…4 | 0,33…0,52 | 2,7…7,8 | 0,45…0,9 | 1,2…3,0 | 0,6 |
| Максимум излучения, нм | 935 | 935 | 880 | 880 | 880 | 880 |
| Ширина спектра излучения, нм | 50 | 50 | 80 | 80 | 80 | 80 |
| Прямое падение напряжения, В | 1,5 | 1,5 | 1,7 | 1,7 | 1,7 | 1,5 |
| Способ монтажа | В отверстия | Поверхностный монтаж | ||||
| Тип выводов | Круглые d=0,46 мм | Квадратные 0,51х0,51 мм 2 | SMT | |||
Рассмотрим в качестве примера из таблицы выше арсенид-галлиевый инфракрасный светоизлучающий диод SEP8706. Он имеет серый дымчатый корпус с излучателем, расположенным на боковой поверхности корпуса. Как показано в таблице 1, его угол излучения составляет 50°, что вполне достаточно для большинства приложений. Спектральный максимум излучения находится на длине волны 880 нм. Механически и спектрально излучатель SEP8706 совместим с фототранзистором SDP8406 , составным фототранзистором SDP8106 и датчиками с триггером Шмитта серий SDP8000/8600.
ИК-приемники
К ИК-приемникам (рис. 2), выпускаемым Honeywell S&C , относятся полупроводниковые кремниевые фотодиоды (см. рис. 3а), фототранзисторы (см. рис. 3б) , дарлингтоновские составные транзисторы (см. рис. 3в) и интегрированные фотодетекторы различных типов с логическим выходом на базе триггера Шмитта (см. рис. 3г, д, е).
Рис. 2.
Рис. 3. а — фотодиод; б — фототранзистор; в — составной фототранзистор; г — интегрированный с выходным транзистором по схеме ОЭ; д — интегрированный с двухтактным выходным каскадом; е — интегрированный с выходным транзистором по схеме ОЭ с открытым коллектором
ИК-фотодиодные детекторы
Фотодиодные детекторы (см. табл. 2) обеспечивают высокую линейность и высокоскоростной аналоговый выход. Чаще всего используются в энкодерах и устройствах для передачи данных. Для нормальной работы фотодиодных детекторов необходим внешний усилитель. Фотодиоды выпускаются в металлических, пластмассовых и керамических корпусах.
Таблица 2. ИК-фотодиодные детекторы
| Характеристика/Наименование | SD1420(L) | SD2420 | SD5421 | SD8276 | SMD2420 |
|---|---|---|---|---|---|
| Тип корпуса | Коаксиальный, облуженный корпус | «Мини-таблетка» | TO-46, купольная линза | Для поверхностного монтажа, стеклянная линза | |
| Диаграмма направленности, ° | 24 | 48 | 18 | 50 | 28 |
| Световой ток мин., мА | 5 | 7 | 40 | 4 | 6 |
| Обратное напряжение пробоя, В | 50 | 50 | 75 | 50 | 50 |
| Время нарастания/спада, нс | 50 | 50 | 15 | 50 | 20 |
| Темновой ток (макс.), нА | 5 | 20 | 20 | 50 | 5 |
| Способ монтажа | В отверстия платы | Поверхностный монтаж | |||
| Тип выводов | Круглые d=0,46 мм | Отверстие 1,57 мм | Круглые d=0,46 мм | Круглые d=0,46 мм | Квадратные 0,51х0,51 мм 2 |
ИК-фототранзисторы
Основные характеристики некоторых типичных ИК-фототранзисторов (одиночных и дарлингтоновских) приведены в табл. 3. Кривые спектральных характеристик приведенных в таблице транзисторов имеют максимальное значение на длинне волны 880 нм, что указывает на тип полупроводника, использовавшегося при их производстве — алюмо-галлиевый арсенид. Они выпускаются как в металлических, так и в пластиковых корпусах.
Таблица 3. Основные характеристики некоторых ИК-транзисторов различных типов, выпускаемых Honeywell S&C
| Наименование/ Характеристики | Тип корпуса | Диаграмма направленности, ° | Световой ток мин., мА | Время нарастания/спада typ. | Способ монтажа |
Тип выводов |
|---|---|---|---|---|---|---|
| SD1440(L) | Коаксиальный луженый | 24 | 3 | 15 мкс | В отверстия платы | Круглые d=0,46 мм |
| SD2440 | «Мини-таблетка» | 48 | 7 | 15 мкс | Отверстие d=1,57 мм | |
| SD3443 | TO-46 с плоским окном | 90 | 2 | 15 мкс | Круглые d=0,46 мм | |
| SD5443 | TO-46 с купольной линзой | 18 | 8 | 15 мкс | Круглые d=0,46 мм | |
| SD5491 | TO-18 с купольной линзой | 12 | 2 | 15 мкс | Круглые d=0,46 мм | |
| SDP8405 | T1 | 20 | 12 | 15 мс | В отверстия платы | Квадратные 0,51х0,51 мм 2 |
| SDP8406 | Окно детектора на боковой стороне корпуса | 50 | 1,8 | 15 мс | Квадратные 0,51х0,51 мм 2 | |
| SDP8436 | 18 | 7 | 15 мс | Квадратные 0,51х0,51 мм 2 | ||
| SMD2440 | Керамический для поверхностного монтажа, стеклянная линза | 28 | 1,5 | 15 мс | Поверхностный монтаж | SMT |
| Детекторы на составных фототранзисторах (схема Дарлингтона) | ||||||
| SD1410(L) | Коаксиальный, облуженный | 24 | 0,6 | 75 мс | В отверстия платы | Круглые выводы d=0,46 мм |
| SD2410 | «Мини-таблетка» | 48 | 1 | 75 мс | Круглые выводы d=1,57 мм | |
| SD3410 | TO-46, плоское окно | 90 | 0,6 | 75 мс | Круглые выводы d=0,46 мм | |
| SD5410 | TO-46, купольная линза | 12 | 2 | 75 мс | Круглые выводы d=0,46 мм | |
| SDP8105 | T1 | 50 | 0,5 | 75 мс | Квадратные выводы 0,51 мм | |
| SDP8106 | Окно детектора с коллиматором на боковой стороне корпуса | 50 | 1 | 75 мс | Квадратные выводы 0,51 мм | |
Фототранзисторы в металлическом корпусе используются в коммерческих и промышленных приложениях, в которых требуются фотоприемники с аналоговым выходом. Фототранзисторы имеют высокую нелинейность, и среднюю или высокую скорость отклика. Стеклянная линза обеспечивает великолепные оптические свойства. Фототранзисторы в металлическом корпусе имеют высокую допустимую рассеиваемую мощность, широкий температурный диапазон и стойкость к влаге и растворителям. Их рабочий температурный диапазон составляет -55…125°C.
Вот характеристики типичного фототранзистора в металлическом корпусе SD3443/5443 из таблицы выше: он построен на кремниевом NPN-фототранзисторе, в металлическом корпусе TO-46. Датчик SD3443 имеет плоское окно, обеспечивающее широкую диаграмму направленности, а датчик SD5443 снабжен линзой, позволяющей получить узкую диаграмму направленности. Корпуса TO-46 идеально подходят для работы в жестких условиях окружающей среды. Базовый вывод подключен к выводу корпуса для всех стандартных продуктов SD3443/SD5433. Механически и спектрально SD3443/SD5433 совместимы с ИК светодиодами SE3450/5450, SE3455/5455 и SE3470/5470.
Фототранзисторы в пластмассовом корпусе используются в коммерческих и промышленных приложениях с аналоговым выходом. Фототранзисторы обладают большой нелинейностью и малым или средним временем отклика. Стеклянные линзы обеспечивают превосходные оптические характеристики, а покрытие золотом и пластмассовый корпус препятствуют коррозии. Фототранзисторы выпускаются также в керамических корпусах для поверхностного монтажа с высококачественными стеклянными линзами. Фототранзисторы в пластмассовом корпусе идеально подходят для приложений, чувствительных к стоимости комплектующих. Рабочий температурный диапазон фототранзисторов в пластмассовом корпусе составляет -40…85°C.
Детекторы на составных фототранзисторах (схема Дарлингтона)
Детекторы на составных фототранзисторах обеспечивают нелинейный аналоговый выход с большим коэффициентом усиления по току. Используются для детектирования сверхслабых световых потоков, обеспечивают работу на больших дистанциях и имеют большое значение выходного тока.
Оптические детекторы с триггером Шмитта
Оптические детекторы с триггером Шмитта состоят из фотодиода, усилителя, триггера Шмитта и выходной ступени на транзисторе с нагрузочным резистором с сопротивлением 10 кОм, каскада с открытым коллектором или каскада с двухтактным выходом. Для повышения стабильности характеристик используется внутренний стабилизатор напряжения. Однокристальный фотодетектор с триггером Шмитта монтируется в металлостеклянном корпусе TO-46 с торцевым расположением фотодатчика или в пластмассовом корпусе с боковым расположением фотодатчика. Цифровой выход используется для обнаружения движения или для создания на его базе энкодеров. Основные характеристики этих детекторов приведены в табл. 4.
Таблица 4. Оптические детекторы с триггером Шмитта
| Наименование/ Характеристики | Тип корпуса | Материал корпуса | Диаграмма направленности, ° | Порог включения |
Выходная логика | Напряжение питания, В | Способ монтажа |
Тип выводов |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| SD5600 | TO-46 с линзовым куполом | Металл | 12 | 2,5 мВт/см 2 max. | Буфер | 4,5…16 | Крепежное отверстие | Круглые выводы d=0,46 мм |
| SD5610 | TO-46 с линзовым куполом | Металл | 12 | 2,5 мВт/см 2 max. | Инвертер | 4,5…16 | Крепежное отверстие | Круглые выводы d=0,46 мм |
| SD5620 | TO-46 с линзовым куполом | Металл | 12 | 0,25 мВт/см 2 | Буфер | 4,5…16 | Крепежное отверстие | Круглые выводы d=0,46 мм |
| SD5630 | TO-46 с линзовым куполом | Металл | 12 | 0,25 мВт/см 2 | Инвертер | 4,5…16 | Крепежное отверстие | Круглые выводы d=0,46 мм |
| SD8600 | Боковой детектор | Пластмасса | 50 | 2,5 мВт/см 2 max. | Буфер | 4,5…12 | Крепежное отверстие | Квадратные выводы 0,51 мм |
| SD8610 | Боковой детектор | Пластмасса | 50 | 2,5 мВт/см 2 max. | Инвертер | 4,5…12 | Крепежное отверстие | Квадратные выводы 0,51 мм |
Переходя к ИК-датчикам и энкодерам от Honeywell S&C, отметим, что они конструируются из уже имеющихся стандартных ИК-излучателей и ИК-приемников того же производителя. Например, отражательные датчики серии HOA0149 созданы на базе светодиода SEP8505 и фототранзистора SDP8405.
ИК-датчики
Инфракрасные датчики (рис. 4) положения, выпускаемые Honeywell S&C бывают просветного и отражательного типов.
Рис. 4.
Датчики просветного типа
Эти датчики могут иметь в качестве ИК-фотоприемника как одиночный элемент — фототранзистор (простой или составной) или фотодиод, так и содержать в своей схеме усилитель, встроенный триггер Шмитта и выходные каскады различных типов. Датчики просветного типа выпускаются в разнообразных корпусах с различными вариантами крепления, различной шириной рабочего просвета и различным размером апертурной щели. Корпуса могут быть как металлическими, так и пластмассовыми. Детектор срабатывает, если в оптическом промежутке между излучателем и приемником оказывается непрозрачный предмет.
В табл. 5. читатель может видеть характеристики некоторых успешно применяющихся на российском рынке типичных представителей семейства просветных датчиков, выпускаемых Honeywell S&C, как с триггером Шмитта, так и без него. По другому ИК-датчики, содержащие в своем составе триггер Шмитта, называются в таком контексте интегрированными, чтобы подчеркнуть их отличие от датчиков, где приемником является простейший элемент — фотодиод, фототранзистор (одиночный, либо составной дарлингтоновский).
Таблица 5. Датчики просветного типа различных типов
| Наименование/ Характеристики | Степень интеграции | Аппертура | Ширина слота, мм | Выходная логика | Длительность фронта/спада, нс | Световой ток, мА |
Способ монтажа |
Способ подключения |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| HOA0825 | Неинтегрированные | d=1,52 мм | 4,19 | При перекрытии просвета - высокий выходной сигнал на выходе фототранзистора | 15 | 0,5 | Квадратные выводы 0,51 мм | |
| HOA086X | 1,52×1,27 мм 2 | 3,18 | 15 | 1 | Монтажное отверстие в корпусе датчика/через отверстия платы | Квадратные выводы 0,51 мм | ||
| HOA1874 | d=1,52 мм | 3,05 | 15 | 1,8 | Квадратные выводы 0,51 мм | |||
| HOA1877 | d=1,52 мм | 9,53 | 15 | 0,5 | Монтажное отверстие в корпусе датчика | Круглые выводы d=0,46 мм | ||
| HOA698X/ HOA699X | Интегрированные | 3,18 | Буфер/инвертер | 70/70 | - | Выводы в виде проводов | ||
| HOA0963-T51 | 1,52×0,25 мм 2 ; 1,52×1,27 мм 2 | 3,18 | Буфер/инвертер | 60/15 | - | Монтажное отверстие в корпусе датчика/в отверстия платы | Квадратные выводы 0,51 мм |
Характерный представитель просветных датчиков без триггера Шмитта — датчик HOA1874 содержит ИК светодиод SE1450/SEP8506 SD1440/SDP8406 (HOA1874-001, -002, -011, -012 ) или составной фототранзистор SD1410/SDP8106 (HOA1874-003, -013) помещенные в черный термопластиковый корпус. Датчики HOA1874-001, -002 и -003 имеют диаметр апертуры детектора 1,27 мм и используют компоненты в металлических корпусах, а датчики HOA1874-011, -012 и -013 имеют диаметр апертуры детектора 1,52 мм и выполнены из деталей в пластмассовых корпусах. Корпуса датчиков HOA1874-001, 002, 003 изготавливаются из ацетал-кополимера, а датчиков HOA1874-011, 012, 013 — из полиэстера.
Датчики просветного типа с триггером Шмитта состоят из расположенных друг напротив друга ИК-светодиода и фотодетектора с триггером Шмитта, помещенных в черный пластмассовый корпус. Выход фотодетектора переключается, когда поток излучения от светодиода перекрывается каким-либо непрозрачным предметом. Фотодетектор состоит из фотодиода, усилителя, стабилизатора напряжения и триггера Шмитта, сигнал с которого поступает на выходную ступень, представляющую собой NPN-транзистор с нагрузочным резистором сопротивлением 10 кОм, каскад с ОК или двухтактный каскад. Триггер Шмитта обеспечивает четкое однократное срабатывание датчика при прерывании оптического пути непрозрачным объектом.
Рассмотрим серию датчиков HOA096X/097X, имеющих триггер Шмита в своей конструкции. Здесь, в зависимости от конкретного наименования, имеется возможность выбора трех параметров датчика: размера апертуры детектора, конфигурации крепежных петель, материала корпуса. Выход датчика совместим с TTL-уровнями. Датчик обеспечивает высокую точность позиционирования объекта и может использоваться при большом уровне фоновой засветки.
Алгоритм работы:
- Буфер- Если оптический путь заблокирован, то выход находится в состоянии с низким уровнем.
- Инвертор- Если оптический путь заблокирован, то выход находится в состоянии с высоким уровнем.
Приборы HOA096X/097X могут применяться в датчиках присутствия, датчиках движения, энкодерах положения, датчиках границ и краев объекта, детекторах движения и счетчиках.
Датчики отражательного типа
Датчики отражательного типа имеют аналоговый выход за счет используемого в них фототранзистора и размещаются в литом корпусе. Используются в случае, если необходимо размещение излучателя и детектора не с разных сторон, как у просветных датчиков, а с одной стороны от обнаруживаемого объекта, который не является непрозрачным, или необходимо определение присутствия/положения объекта. Датчики выпускаются как с металлическими, так и с пластиковыми компонентами в зависимости от типа корпуса. Корпуса датчиков легко растворимы в хлороуглеродах и кетонах, поэтому для их очистки рекомендуется использовать метиловый или изопропиловый спирт (это относится также и к пластиковым энкодерам, о которых пойдет речь ниже). Некоторые примеры из известных отражательных ИК-датчиков Honeywell S&C приведены в таблице 6.
Таблица 6. Датчики отражательного типа
| Наименование/ Характеристики | Световой ток, мА | Прямой ток, мА | Оптимальная точка отклика, мм | Способ монтажа | Тип выводов |
|---|---|---|---|---|---|
| HLC1395 | 0,6 | 10 | 1,02 | Печатный | Квадратные выводы 0,51 мм |
| HOA0149 | 1 | 40 | 3,80 | Печатный или через отверстие d=2,16 мм | |
| HOA0708 | 0,2 | 40 | 3,81 | Печатный или 3,30х6,60 мм 2 эллипт. отверстие | |
| HOA1397 | 0,7 | 20 | 12,7 | Печатный | |
| HOA1404 | 0,8 | 30 | 5,08 | В отверстие платы | |
| HOA1405 | 0,8 | 30 | 5,08 | В отверстие платы |
Датчики серии HOA0708/0709 содержат ИК-светодиод и кремниевый NPN-фототранзистор (HOA0708-001, -011 ), или составной фототранзистор (HOA0709-001, -011 ), установленные рядом в одном корпусе таким образом, что их оптические оси пересекаются. Датчик отвечает на излучение ИК-светодиода только в том случае, если в их поле зрения появляется отражающий объект. В конструкцию HOA0708-011 и HOA0709-011 входят просветные ИК-фильтры для минимизации помех от фоновой засветки и имеют гладкие оптические поверхности для предотвращения оседания пыли. Датчики HOA0708/0709 имеют литые пластмассовые корпуса.
Имеются датчики с выходным каскадом на обычном или составном транзисторе. Они снабжены фильтрами от фоновой засветки и пыли. Для максимального отклика можно осуществлять фокусировку.
Датчик HOA1404 состоит из ИК-светодиода SE1450 и кремниевого NPN-фототранзистора SD1440 (HOA1404-001, -002 ) или составного фототранзистора SD1410 (HOA1404-003 ), расположенных на одной стороне корпуса и имеющих пересекающиеся оптические оси. Имеет черный корпус из термопластика. Детектор отвечает на ИК-излучение от источника, только если в его поле зрения появляется отражающий предмет. Датчики серии HOA1404 изготовлены в металлическом корпусе.
На сегодняшний день ИК-датчики различных типов широко распространены и находят применение в принтерах и копирах, измерительных системах и системах хранения данных, в системах управления движением, сканерах, системах автоматических транзакций, сканерах штрих-кодов, датчиках падения, медицинском оборудовании
Энкодеры
Энкодеры Honeywell S&C построены на просветном принципе (рис. 5).
Рис. 5.
Функциональная схема их организации представлена на рис. 6.
Рис. 6.
Они могут иметь как собственный встроенный излучатель, так и быть рассчитанными на применение внешнего излучателя. В последнем случае энкодер состоит из одного лишь ИК-датчика-энкодера, который от обычного ИК-датчика отличается тем, что имеет в своем составе схему, позволяющую анализировать сдвиг по времени от поступающих световых импульсов (см. рис. 7).
Основные характеристики энкодеров различных типов представлены в таблице 7.
Таблица 7. Характеристики некоторых энкодеров
| Класс энкодера | Датчики энкодеров | Просветные энкодеры | ||
|---|---|---|---|---|
| Модель энкодера | HLC2701 | HLC2705 | HOA0901 | HOA0902 |
| Тип | Чувствительный элемент на боковой поверхности корпуса | Просветный | ||
| Разрешающая способность,мм | 0,03 | 0,46 | 0,03 | 0,46 |
| Ширина тахо-импульса, мс | — | 3…20 | — | 3…20 |
| Активный уровень тахо-импульса, В |
— | 0,4 | — | 0,4 |
| Время нарастания/спада выходного сигнала, нс | 100 | — | 100 | — |
| Напряжение питания, В | 4,5…5,5 | |||
| Пособ монтажа | Через отверстия в плате | Через отверстия в плате | Два отверстия в корпусе (-012) или на печатную плату (-011) | |
| Тип контактов | Квадратные выводы 0,51 мм | |||
«Половинки» энкодеров, состоящие только из приемников
Датчики энкодеров представляют собой монолитные ИС, состоящие из трех фотодиодов, усилителей и триггеров Шмитта в выходной ступени. На выходе ИС устанавливаются NPN-транзисторы с внутренними нагрузочными резисторами сопротивлением 10 кОм. В состав ИС входит схема температурной компенсации мощности светодиода. На выходе энкодеры выдают два сигнала о характере перемещений отверстий диска или линейки, движущихся в просвете между излучателем и приемником (а эти диск или линейка, в свою очередь, соединенны с объектом, перемещение которого отслеживается). В зависимости от конструкции энкодера, этими двумя выходными сигналами являются либо смещенные по фазе друг относительно друга последовательности трапецеидальных импульсов, либо сигнал направления и последовательность тахоимпульсов. Ширина таких тахо-импульсов показана в таблице 7 (разумеется только для тех энкодеров, которые такие импульсы выдают).
Просветные энкодеры
Просветные энкодеры состоят из ИК-светодиода, напротив которого установлены три оптических датчика, помещенных в пластмассовый корпус. За один механический цикл прерывателя такой детектор генерирует два электрических импульса. Выходные сигналы дают информацию о скорости и направлении движения. Цифровой выход можно использовать как датчик присутствия или движения.
Например, датчик HOA0901, размещенный в черном термопластовом корпусе, содержит двухканальную ИС детектора HLC2701 и ИК-светодиод SEP8506. Типичное применение датчика — использование с прерывателем в виде диска с отверстиями (кодовый диск) для кодирования величины и направления вращения. Датчик используется в линейных и вращающихся энкодерах, в том числе в оптических мышах. На каждый механический цикл прерывателя генерируется по два электрических импульса, которые могут давать информацию о скорости и направлении.
ИС детектора содержит два светодиода, усилители и триггер Шмитта. На выходах установлены NPN-транзисторы с нагрузочными резисторами сопротивлением 10 кОм, что позволяет непосредственно управлять TTL-нагрузками. ИС снабжена схемой компенсации изменения выходной мощности ИК светодиода при изменении температуры. Оптически чувствительные области ИС имеют размер 0,203 мм в ширину и 0,381 мм в высоту с промежутком 0,0254 мм, при этом межцентровое расстояние составляет 0,229 мм, а общая ширина зоны чувствительности 0,432 мм.
Основное применение энкодеры находят в качестве основы для конструирования систем кодирования перемещений и вращения. Например, они используются в линейных и вращающихся энкодерах, в том числе — в оптических мышах и системах управления перемещением манипуляторов роботов.
Литература
1. Сайт Сенсорного Контроля Honeywell: www.honeywell.com/sensing
2. Маргелов А., «Оптические датчики положения компании Honeywell». ЭК №8, 2004
3. Карпов В.Э. «Управление движения роботом с использованием энкодера» http://robofob.ru/materials/begin/mEncoder.pdf .
Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail:
Набор изделий Honeywell S&C для морской нефте- и газодобычи
На проходившей с 30 апреля по 3 мая 2012 г. в США в хьюстонском Релайэнт-Центре конференции по технологиям морской добычи полезных ископаемых подразделение Honeywell S&C представило свой новый «портфельный» набор различных устройств, рекомендованных для повышения безопасности и производительности при разработке нефтяных и газовых месторождений.
Этот набор включает в себя:
- Прецизионные датчики давления Model 425 и Model 427, обеспечивающие точность измерения 0,1 и 0,2% соответственно, и способные работать как с жидкой, так и с илистой средой.
- Пыле-, брызго- и взрывозащищенные переключатели серии BX2, предназначенные для работы в опасных средах. Они также имеют специальное покрытие, которое позволяет им выдерживать кратковременное воздействие языков пламени и выхлопов горячего газа.
- Беспроводные концевые выключатели- изделия, качество которых не уступает качеству уже широко распространенных под маркой Microswitch TM обычных проводных концевых выключателей этой же фирмы. Беспроводной вариант удобно использовать там, где подвод проводов к обычному концевому выключателю невозможен, дорог, либо требует слишком много времени.
- Беспроводные датчики положения XYR TM 6000, новый продукт от Honeywell S&C, предназначенный для отслеживания в удаленном режиме состояния различных клапанов. Это устройство, как и перечисленные выше, также предназначено для работы в тяжелых средах.
- Целый набор различных датчиков (давления, температуры, усилия и момента вращения), которые найдут применение в различных буровых установках и погружных платформах.
Устройства, входящие в вышеперечисленный набор, обладают повышенными прочностными показателями и надежностью, которые особенно важны для электронных компонентов, использующихся в нефте-газовом оборудовании.
О компании Honeywell
Что такое биовыключатель?
| Биовыключатель Феникс - это "умное" электронное устройство, которое включит осветительный прибор, вентилятор, электронагреватель и другие полезные вещи на то время, пока в поле зрения его инфракрасного датчика находится человек.
А теперь вспомните о неудобствах, которые Вы испытываете: |
Так вот, биовыключатель Феникс не только позволит Вам раз и навсегда забыть об этих и многих других бытовых неприятностях, но еще и уменьшить сумму в счетах за электричество.
ФЕНИКС ИК датчик - Выключатель освещения
сертификат соответствия РОСС RU.ME05.B01814
Назначение и особенности прибора
Где применяются биовыключатели?
В квартире или коттедже...
В прихожей, коридоре или холле установите исполнительные блоки серии СБ2-Х-ХХ, в которых управляющая электронная плата встроена в обычный выключатель или блок выключателей.
На даче...
Биовыключатель Феникс незаменим на даче.
Теперь Вы забудете о том, как на ощупь искали замочную скважину, как легко было оступиться в темноте на ступенях.
Подключите уличные светильники к биовыключателю ИКП-4. Этот биовыключатель со встроенным микропроцессором отличается увеличенной зоной чувствительности и повышенной помехозащищенностью. Еще одна особенность – упрощенная настройка инфракрасного датчика при помощи функциональных кнопок.
Во дворе...
Если Вы оставляете машину под окном и хотите при этом спокойно спать, установите прожектор или мощный светильник, направьте его на свою машину и смонтируйте около него нашу новинку – уличный биовыключатель ИКП-4.
Биовыключатель мощным светом прожектора отпугнет посторонних от Вашей машины и известит Вас об их появлении. Да и Вам будет проще ориентироваться в темное время суток.
 |  |
На лестнице многоквартирного жилого дома...
На автомобильной стоянке...
Выполните освещение автомобильной стоянки прожекторами, управляемыми биовыключателями Феникс, и расходы на освещение значительно сократятся.
На складе и погрузо-разгрузочном терминале...
В санитарно-гигенических и вспомогательных комнатах...
Что будет, если человек в поле зрения инфракрасного датчика останется на некоторое время неподвижным?
Инфракрасный датчик «видит» только движущегося человека (хотя это “движение” может быть небольшим – взмах рукой или кивок головой). Чтобы свет не мигал, инфракрасный датчик биовыключателя Феникс выдает сигнал на его отключение не сразу, а только через некоторое время после последнего распознанного им движения. Длительность времени задержки отключения можно регулировать в достаточно широких пределах.
При больших временах задержки инфракрасный датчик рабоает в режиме датчика присутствия , что позволяет поддерживать освещение включенным в течении всего времени нахождения людей в помещении. Малое время задержки выбирают для перевода инфракрасного датчика в режим датчика движения , включающего светильники для проходящих через его поле зрения людей.
Не будет ли биовыключатель Феникс включать свет в светлое время суток?
Нет, не будет.
Как устроен биовыключатель?
Любой исполнительный блок Феникс можно подключить к любому инфракрасному датчику.
Почему датчик и исполнительный блок разделены, а не объединены в одно устройство?
Устройство, в котором объединены исполнительный блок и инфракрасный датчик, называется моноблоком. Если установить моноблок таким образом, чтобы поле зрения инфракрасного датчика было оптимальным, туда потребуется протянуть силовые провода. Конечно, в некоторых случаях моноблок можно установить и на место существующего выключателя, однако при этом ориентация поля зрения датчика будет далека от идеальной.
Раздельное исполнение датчика и исполнительного блока позволяет значительно упростить подключение биовыключателя Феникс к существующей осветительной проводке и избежать при выполнении этой процедуры прокладки силового кабеля и связанных с этим отделочных работ.
Как работает инфракрасный датчик?
Как исполнительный блок биовыключателя Феникс подключается к осветительной проводке?
В зависимости от конструкции исполнительные блоки могут подключаться через стандартную розетку, в разрыв вместо обычного выключателя или непосредственно в силовую линию (в этом случае нагрузка подключается к исполнительному блоку отдельным проводом), т.е.
Как исполнительный блок биовыключателя Феникс соединяется с инфракрасным датчиком?
Технические характеристики
Д.В. Сукачев , руководитель направления «Домашняя автоматизация», ООО «Марбел М»
Введение
План мероприятий по энергосбережению и повышению энергетической эффективности в Российской Федерации, утвержденный распоряжением Правительства РФ № 1830-р 1.12.2009 (полный текст распоряжения и плана можно посмотреть на веб-портале - прим. ред.) , направленный на реализацию Федерального закона «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации», в частности предусматривает «разработку примерной формы перечня мероприятий для многоквартирного дома (группы многоквартирных домов) как в отношении общего имущества собственников помещений в многоквартирном доме, так и в отношении помещений в многоквартирном доме, проведение которых в большей степени способствует энергосбережению и повышению эффективности использования энергетических ресурсов» (п. 47).
Результаты многочисленных круглых столов, посвященных повышению энергоэффективности в ЖКХ позволяют с большой долей вероятности предположить, что одним из мероприятий будет установка датчиков движения или присутствия для автоматического включения светильников на лестницах, в лифтовых холлах и других проходных зонах, где люди появляются на относительно небольшое время и поэтому держать светильники постоянно включенными нецелесообразно и затратно.
Автоматизация управления освещением позволит снизить расход электроэнергии до 75% .
Датчики движения и присутствия одни из основных элементов систем автоматизации.
Устройство и принципы работы датчиков движения и присутствия
Датчики движения и присутствия автоматически включают/выключают освещение в помещении в зависимости от интенсивности естественного потока света и/или присутствия людей. Принцип их действия основан на регистрации изменения инфракрасного (ИК) излучения , вызванного перемещением или деятельностью человека.
По физической природе видимый свет и ИК излучение одинаковы. ИК излучение также можно сфокусировать линзой, как обычный свет. При попадании ИК излучения на фотоэлемент он меняет свои параметры. При комнатной температуре в видимом свете тела не светятся, а в ИК диапазоне - просто сияют.
На рис. 1 представлена фотография человеческого тела, сделанная в полной темноте.
Рис. 1. Распределение температуры человеческого тела в инфракрасном спектре
Назовем это излучение «инфракрасным светом» или сокращенно - ИК свет. А словом «свет» будем обозначать обычный видимый свет. Яркость ИК света зависит от температуры тела. Что горячее - светится ярче, что холоднее, светится слабее. Контраст между ИК свечением человека и, например, ИК свечением холодного окна значительный. Присутствие человека распознается сразу, см. рис. 1.
ИК свет человека и ИК свет теплого пола практически одинаковы. Распознать человека по контрасту ИК света человека и ИК света теплого пола почти невозможно.
Датчики движения и датчики присутствия реагируют на появление и исчезновение ИК света на фотоэлементе. Такие появления-исчезновения ИК света чаще всего вызваны деятельностью человека, реже факторами, не связанными с человеком, например, движением теплого воздуха от батареи и т.п.
Поэтому ошибочные срабатывания присущи всем датчикам движения (присутствия). Датчики движения более просты по конструкции и реагируют только на активные движения, например, идущего человека.
Датчик присутствия реагирует на все незначительные движения, обычно совершаемые человеком, когда он стоит или сидит: движение пальцев по клавиатуре, покачивание головы и т.п. Если человек будет сидеть абсолютно неподвижно, то через заданное время датчик отключит свет.
На рис. 2 представлено устройство ИК датчика. В середине датчика расположены приемники ИК света - фотоэлементы. Эти элементы накрыты похожей на колпак или цилиндр мультилинзой (рис. 3).
Мультилинза состоит из множества маленьких линз, каждая из которых фокусирует ИК свет на плоскость фотоэлемента, а одна из них - непосредственно на сам фотоэлемент (сигнал регистрируется). При движении человека через какое-то время фокус линзы уходит с фотоэлемента и сигнал пропадает. Затем уже другая линза фокусирует ИК свет человека на фотоэлемент - сигнал опять появляется. Такое появление-исчезновение-появление сигнала - признак присутствия человека.
Рис. 2. Устройство ИК датчика
Рис. 3. Мультилинза ИК датчика
Рис. 4. Принцип работы датчика движения или присутствия
Каждая линза охватывает свой сегмент. Сигнал пропадает при выходе человека (руки человека) за границы этого сегмента. При перемещении внутри сегмента сигнал не меняется.
Первый вывод. Чем больше таких линз, тем более мелкие движения может улавливать датчик.
Вывод второй. С удалением от датчика размер сегмента увеличивается и с какого-то расстояния все мелкие движения, например, движение рук, покачивания головы будут находиться в границах одного сегмента. После этого расстояния датчик присутствия может работать уже только как датчик движения.
У датчиков движения сегменты более крупные по сравнению с датчиками присутствия. Датчики движения загрублены и реагируют на более яркий ИК свет по сравнению с датчиками присутствия.
Установка датчика
На датчик не должен падать прямой свет ламп (рис. 5).
Рис. 5. Размещение светильников и датчика движения или присутствия
В зоне обнаружения датчика не должно быть посторонних объектов, ограничивающих обзор датчика, например подвесных светильников (рис. 6).
Рис. 6. Размещение подвесных светильников
Так же в зоне обнаружения не должно быть перегородок, даже стеклянных, т.к. ИК свет сквозь стекло не проходит.
Основная характеристика датчика движения - радиус обнаружения. Для датчика присутствия - радиус обнаружения сидящего или стоящего человека и радиус обнаружения идущего человека. Этот радиус должен «дотягиваться» до углов помещения. Если не дотягивается, то в комнате придется ставить 2, а то и 3 датчика. Охватить прямоугольное помещение датчиками с круговыми диаграммами можно только с перехлестом диаграмм.
Почти все датчики движения (присутствия) на сегодня - это датчики с круговыми или овальными диаграммами обнаружения. Датчики присутствия с квадратной зоной обнаружения на сегодня выпускаются только единственной немецкой компанией. Квадратная зона обнаружения значительно упрощает проектирование, да и самих датчиков требуется меньше: 4 «квадратных» вместо 7 с круговой диаграммой. Углы помещения надежно перекрываются (рис.7).
Рис. 7. Сравнение круговых и квадратных зон обнаружения
Датчики движения и присутствия следует устанавливать подальше от отопительных приборов, кондиционеров или вентиляторов.
ДЛЯ СПРАВКИ Основное отличие простых и дешевых датчиков от дорогих и «продвинутых» Предположим, утром сотрудники пришли в офис. На улице темно и датчик движения включил свет при обнаружении сотрудника. Люди ходят по офису - датчик обнаруживает движение и держит светильники включенными. Стало светлее и освещенности от окон достаточно, она выше порогового значения освещенности. Простые датчики движения (присутствия) будут держать светильники включенными пока люди находятся в зоне их обнаружения. Если все выйдут из помещения, датчик отключает светильники. При появлении человека, если света от окон достаточно, датчик светильники не включит. Снижение затрат на освещение при дешевых датчиках движения (присутствия) будет 22-25% . Более дорогие модели «мониторят» освещенность естественным светом и, если она превысит пороговое значение, отключают светильники, даже при нахождении людей в помещении. Затраты на освещение в этом случае снижаются на 42-50% . Простые датчики подойдут вам для коридоров, где люди появляются редко или для помещений без окон. Во всех остальных случаях предпочтение лучше отдать более сложным моделям. |
Заключение
- изменение ИК света вызывает движение, как человека, так и любых нагретых объектов (животные, поток теплого воздуха);
- у датчиков присутствия более высокая чувствительность по сравнению с датчиками движения, поэтому у них бывает значительно больше ложных срабатываний;
- настройка чувствительности датчика может носить сезонный характер;
- настройка чувствительности датчика присутствия - кропотливый и долгий процесс;
- встроенный микропроцессор обеспечивает стабильную работу датчика практически без ложных срабатываний, ручная настройка чувствительности не требуется;
- датчики с квадратной диаграммой более удобны. В среднем требуется 4 датчика с квадратной диаграммой вместо 7 с круглой.
и датчики присутствия, и датчики движения реагируют на изменение ИК света;
Литература:
1. «Справочная книга по светотехнике» под редакцией Ю.Б.Айзенберга, Москва, 2008 г.
Сегодня уже мало кого удивляет автоматически распахивающаяся перед посетителем дверь учреждения или магазина. В большинстве подобных случаев приближение человека "чувствует" висящий над дверью прибор, снабженный пироэлектрическим датчиком (приемником) ИК излучения.
Подобные датчики отличаются высокой чувствительностью, долговечны, просты в эксплуатации. Они находят широкое применение, в том числе в системах охранной и пожарной сигнализации, дистанционных измерителях температуры.
Пироэлектрический эффект (пирос по-гречески - огонь) - генерация электрических зарядов в кристаллах под воздействием тепла известен очень давно, его исследованием еще в XIX веке занимался известный немецкий физик Вильгельм Рентген. Эффект сродни пьезоэлектрическому, более того, пироэлектрики, как правило, обладают и пьезоэлектрическими свойствами.
В кристаллах природного происхождения (кварц, турмалин) пироэлектрический эффект выражен довольно слабо, но теоретически показана возможность существования веществ со сколь угодно большим пироэлектрическим коэффициентом - отношением приращения электрического заряда к вызвавшему его приращению температуры.
Сравнительно недавно такие вещества, относящиеся к классу сегнетоэлектриков, удалось синтезировать и создать на их основе чувствительные датчики.
Типовая схема датчика показана на рис. 1.
Чувствительным элементом В1 служит своеобразный конденсатор - пластина из пироэлектрика с металлическими обкладками. На одну из обкладок нанесен слой вещества, способного поглощать электромагнитное (тепловое) излучение. В результате поглощения энергии температура пластины конденсатора увеличивается и между обкладками появляется напряжение строго определенной полярности. Будучи приложенным к участку затвор- исток встроенного полевого транзистора VT1, оно вызывает изменение сопротивления его канала. Выходной сигнал снимают с внешнего нагрузочного резистора, включенного в цепь стока транзистора.
Через некоторое время, независимо от того, продолжает действовать на датчик тепловое излучение или нет, конденсатор разрядится через сопротивление утечки R1 - выходной сигнал спадает до нуля.
Зачастую датчики снабжают несколькими чувствительными элементами, соединенными последовательно с чередующейся полярностью. Этим обеспечивают нечувствительность прибора к равномерному фоновому облучению и получение знакопеременного выходного напряжения при перемещении сфокусированного изображения объекта по чувствительной поверхности датчика.
Измеряют чувствительность пироэлектрического датчика обычно с помощью установки, схематически изображенной на рис. 2.
Имитатор абсолютно черного тела использован в качестве источника теплового излучения.
Поток периодически, с частотой 1 Гц, перекрывает заслонка-прерыватель, приводимый в действие электродвигателем.
ИК импульсы поступают на чувствительный элемент датчика и вызывают появление импульсов напряжения на внешнем нагрузочном резисторе R1. Легко видеть, что полевой транзистор датчика здесь включен истоковым повторителем.
Как показывают измерения, чувствительность датчика уменьшается практически пропорционально увеличению частоты импульсов излучения, принимаемых им. Причина этому - значительная тепловая инерционность чувствительного элемента.
Датчики, предназначенные для работы при больших перепадах температуры окружающей среды, оснащают двумя чувствительными элементами, включенными встречно последовательно, - рабочим и компенсационным. Компенсационный элемент может быть закрыт от внешнего потока излучения, но находится в одинаковых с рабочим температурных условиях.
Характеристику спектральной чувствительности датчика определяет поглощающая способность материала покрытия пластины пироэлектрика в том или ином частотном интервале электромагнитного излучения. Окончательно ее формируют с помощью оптических фильтров, устанавливаемых перед чувствительным элементом.
Типовые характеристики спектральной чувствительности различных вариантов пироэлектрических датчиков показаны на рис. 3.
Датчики с характеристикой 1 предназначены для обнаружения пламени, 2 и 3 - наилучшим образом подходят для фиксации движения человека. Характеристика 4 оптимальна для использования в дистанционных измерителях температуры.
Пироэлектрические датчики различного назначения выпускают несколько фирм. Ниже будет подробно рассказано об изделиях одной из них - Murata Manufacturing Co (Япония).
Датчики оформлены в цилиндрическом металлическом корпусе с тремя (или четырьмя) жесткими проволочными лужеными выводами (рис. 4).
На плоском торце корпуса, противолежащем выводам, имеется квадратное, прямоугольное или круглое окно, закрытое прозрачным для ИК лучей фильтром. На этом же рисунке указана цоколевка приборов.
Основные технические характеристики пироэлектрических датчиков серии IRA фирмы Murata представлены в таблице.
У датчиков IRA-E710ST0, IRA-E910ST1, IRA-E420S1 и IRA-E420QW1 между выводами затвора и истока, а также затвора и стока полевых транзисторов включены встроенные блокировочные конденсаторы. В корпусе прибора IRA-E940ST1 размещены два датчика с двумя чувствительными элементами каждый. Прибор имеет один общий вывод и объединенный стоковый вывод, выводы истока транзисторов - раздельные.
* В двух перпендикулярных плоскостях.
** Все элементы соединены последовательно и по полярности встречно.
Типовая схема применения пироэлектрического датчика в устройстве охранной сигнализации показана на рис. 5.
Конденсаторы С1 и С2 служат для подавления высокочастотных наводок на выводы датчика В1 и должны быть установлены в непосредственной близости от него. Эти конденсаторы не нужны, если в примененном датчике уже есть встроенные.
Внутренний полевой транзистор датчика В1 включен по схеме истокового повторителя. Его нагрузка - резистор R1. Колебания напряжения, возникающие на нем при движении нагретого объекта в чувствительной зоне, усиливают два ОУ - DA1.1 и DA1.2. Их общий коэффициент усиления достигает максимума (7500) на частоте 2 Гц, спадая на 3 дБ в частотных точках 0,5 и 5,5 Гц. Однако инерционность самого датчика сдвигает общую полосу пропускания системы датчик-усилитель значительно ниже - до 0,06...1,2 Гц.
Как только амплитуда сигнала на выходе ОУ DA1.2 превысит 0,8 В, срабатывает компаратор DA2.1, если выброс напряжения положителен, или DA2.2, если он отрицателен, относительно некоторого значения, близкого к половине напряжения питания (оно определено номиналами резисторов R10 и R12).
Выходы компараторов (с открытым коллектором) соединены параллельно, поэтому при срабатывании любого из них изменяется логический уровень на входе микроконтроллера.
В результате обработки полученной последовательности импульсов (измерения их длительности, подсчета числа за определенный промежуток времени) микроконтроллер вырабатывает управляющий сигнал, приводящий в действие исполнительный механизм или узел подачи тревоги.
Для увеличения пространственной зоны чувствительности датчика перед его оптическим окном обычно устанавливают линзу, фокусирующую ИК лучи на пластине пироэлектрика.
Чтобы получить веероподобную форму чувствительного сектора обзора, подобную показанной упрощенно на рис. 6,а, применяют зонированную линзу Френеля.
Она состоит из множества отдельных фокусирующих участков, каждый из которых формирует свой чувствительный луч, приходящий с определенного направления. В результате при перемещении движущегося объекта из одного луча в другой датчик генерирует переменное напряжение.
Подобная веерность лучей образуется и в вертикальной плоскости (рис. 6,б).
Применяя линзы Френеля специальной структуры, можно варьировать форму лепестков с тем, чтобы получить наилучшие условия для обнаружения объекта в заданном секторе обзора.
Кроме датчиков серии IRA, фирма Murata выпускает пироэлектрические модули IMD-B101-01 и IMD-B102-01.
Наряду с собственно датчиком, такой модуль содержит усилитель и формирователь импульсов, пригодных для подачи на входы стандартных логических элементов (узел A3).
Структурная схема модуля показана на рис. 7, а чертеж корпуса - на рис. 8.
Цоколевка модулей отличается мало. У обоих вывод 1 - общий, минусовый вывод питания; вывод 3 - плюсовой вывод питания; вывод 4 - цифровой выход. Ноумодуля IMD-B 101-01 вывод 2 - аналоговый выход усилителя сигнала датчика, а у IMD-B102-01 - вход сигнала стробирования коммутатора.
Основные характеристики модулей.
Напряжение питания, В...................................................2,6...5,5
Собственный потребляемый ток, мкА................................120
Выходной ток, мА.........................................................1
Длительность выходных импульсов, с................................1...3
Время восстановления после срабатывания, с, не более.........3
Дальность обнаружения объекта, м,
без линзы....................................................................1
с линзой Френеля.............................................................5
Угол обзора, град.......................................................119x38
Рабочий температурный интервал, °С............................-10...+50
В системах, автоматически включающих освещение при обнаружении движения в помещении, на вход стробирования модуля IMD-B102-01 обычно подают сигнал с фоторезистора, реагирующего на общую освещенность. Этим исключают срабатывание системы в дневное время.
