Автоматический выключатель освещения на ИК-лучах - электроника

radionet

Автоматический выключатель освещения на ИК-лучах

Автор: С. Кулешов
Опубликовано: Журнал "Радио", 9/2000

Отличительная особенность этого устройства - подсчет числа людей, находящихся в помещении. Это позволяет автоматически включать освещение при входе первого человека и выключать его при выходе последнего.

Автомат состоит из передающего и приемного блоков. В передающий блок (рис. 1)

входит генератор пр¤моугольных импульсов частотой 3 кц на микросхеме DA1 и установленный при входе в помещение » - светодиод HL1, преобразующий эти импульсы в » - вспышки.
Ќапротив светодиода HL1 размещены фотодиоды VD1, VD2 приемного блока (рис. 2),

преобразующие световые импульсы в электрические. В исходном состоянии этого блока в счетчик DD3 записано число 15 и на его выходе переноса Р (выв. 7) присутствует сигнал низкого логического уровня, запрещающий включение освещения. Импульсы, поступающие с фотодиодов VD1, VD2, усиливаются микросхемами DA1, DA2 и через резисторы R4, R8 поступают на базы транзисторов VT1, VT2, которые периодически открываются и разряжают конденсаторы С11, С12. В результате на входы элементов DD2.1 и DD1.3 поступает сигнал низкого логического уровня. Такой же уровень будет присутствовать на входе (выв. 13) элемента DD2.4, что запрещает изменение уровня сигнала на входе направления счета счетчика DD3 при изменении состояния RS-триггера на элементах DD1.1 и DD1.2. На используемом выходе RS-триггера на элементах DD2.2 и DD2.3 в этом состоянии приемного блока также будет присутствовать сигнал низкого логического уровня.
Когда человек входит в помещение, он вначале прерывает ИК-лучи, падающие на фотодиод VD1. При этом импульсы, присутствовавшие на выходе микросхемы DA1 и периодически открывающие транзистор VT1, исчезнут, начнет заряжаться конденсатор С11 и на соответствующих входах элементов DD2.1 и DD1.3 появится сигнал лог. 1.

Исчезнет и напряжение, поступавшее на входы триггера DD1.1, DD1.2, и на его выходе также появится уровень лог. 1. На выходе элемента DD2.4 возникнет
определяющий направление движения уровень лог. 0. Продолжая свое движение, вошедший в помещение человек перекроет и ИК-лучи, падающие на фотодиод VD2, что приведет к исчезновению импульсов на выходе микросхемы DA2 и зарядке конденсатора С 12. Однако триггер на элементах DD1.1, DD1.2 не изменит своего состояния, а триггер на элементах DD2.2, DD2.3 переключится в единичное состояние, и счетчик DD3 отсчитает один импульс в направлении, определяемом состоянием триггера на элементах DD1.1, DD1.2. Двигаясь дальше, человек сначала освободит путь для ИК-лучей, падающих на фотодиод VD1, а затем и на светодиод VD2. Теперь на выходах микросхем DA1, DA2 появятся импульсы, которые начнут открывать транзисторы VT1, VT2, что приведет к разрядке конденсаторов С 11, С 12. В итоге на входы элемента DD1.3 поступят сигналы низкого логического уровня, триггер на элементах DD2.2, DD2.3 изменит свое состояние. Все устройство вернется в исходное положение, но в счетчик будет записано число, соответствующее количеству людей, находящихся в помещении, и если оно не будет равно нулю, то на выходе переноса счетчика будет присутствовать сигнал лог. 1, разрешающий включение освещения. Диаграмма напряжений на элементах приемного блока приведена на рис.3.

При выходе человека из помещения устройство работает аналогичным образом, за исключением того, что в момент счета на выходе триггера DD1.1, DD1.2 будет присутствовать уровень лог. О и определяемое им направление счета счетчика DD3 будет противоположным.
Максимальное число подсчитываемых счетчиком людей равно 15, после чего счетчик DD3 начинает отсчет сначала.
Цепь R7С13 устанавливает счетчик в исходное состояние после включения питания.
К выходу автомата подключено исполнительное реле. Схема одного из возможных его вариантов показана на рис. 4.

При появлении на входе напряжения высокого уровня транзистор VT1 открывается, электромагнитное реле К1 срабатывает и его замкнувшиеся контакты включают освещение.
Так как счет происходит при одновременном перекрытии доступа ИК-лучей к обоим фотодиодам, а в исходное состояние устройство возвращается после того, как ИК - лучи одновременно воздействуют на оба фотодиода, исключаются всяческие ошибки, связанные с неравномерностью движения человека и произвольным порядком попадания ИК-лучей на фотодиоды.
В качестве источника питания можно применить любой стабилизированный блок питания на напряжение +5 В при токе нагрузки 0,2 А.
Устройство смонтировано на трех печатных платах из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. На первой размещены детали передающего блока (см. рис. 1), на второй - приемного (см. рис. 2), на третьей - исполнительного реле (см. рис. 3) и источника питания.
Две первые платы должны быть установлены на противоположных сторонах дверного косяка так, чтобы ИК-лучи светодиода падали на фотодиоды и проходили на высоте груди человека.

Сами фотодиоды следует разместить на одном уровне на расстоянии 60 мм друг от друга и так, чтобы входящий в помещение человек сначала перекрывал ИК-лучи, падающие на фотодиод VD1.
В автомате допустимо применить резисторы МЛТ-0,125 и любые малогабаритные конденсаторы. На месте транзисторов VT1, VT2 (см. рис. 2) и VT1 (рис. 4) смогут работать КТ315 с любыми буквенными индексами. Диод VD1 (рис. 4)-любой маломощный кремниевый. Электромагнитное реле К1 - РЭС9 (паспорт РС4.524.203) или любое другое, устойчиво работающее при напряжении 5 В и имеющее контакты на напряжение 220 В и выдерживающие соответствующий нагрузке ток.
Налаживание устройства начинают с проверки наличия импульсов на светодиоде HL1 передающего блока (см. рис. 1). После этого проверяют наличие импульсов на выходах микросхем DA1, DA2 (вывод 10) приемника (см. рис. 2). Если импульсы отсутствуют или их форма сильно искажена, изменяют положение светодиода и фотодиодов и подбирают емкость конденсаторов С2, С8.