Во многих системах автоматики и сигнализации применяются датчики на инфракрасных лучах. Обычно это датчики движения, а так же, датчики на отражение и пересечение луча. Здесь описывается очень несложный, но эффективный датчик на отражение луча от находящегося перед ним объекта.

                                   ИК-ДАТЧИК НА ОТРАЖЕНИЕ ЛУЧА

  Используется модулированный ИК-канал Частота модуляции зависит от типа фотоприемника, именно здесь она равна 36 кГц.

  Датчик состоит из логического узла и выносной головки, состоящей из ИК-светодиода и ИК-фотоприемника. ИК-светодиод соединяется с логическим. Головка соединяется с платой ленточным кабелем.

В головке светодиод и фотоприемник устанавливаются рядом, направленными в одну сторону, - к объекту, на наличие которого нужно реагировать, но между ними должна быть светонепроницаемая перегородка, исключающая прямое попа­дание света от ИК-светодиода на фото­приемник. В ждущем режиме на выходе логического узла высокий логический уровень. При появлении перед головкой в зоне контроля отражающей поверхности на выходе логического узла появляется отрицательный импульс длительностью около 20 секунд. Этот импульс можно подать на управляющий вход системы автоматики, которая должна отреаги­ровать на наличие предмета перед датчиком или на сигнальное устройство.

В логическом узле есть индикаторный светодиод. Он горит, когда луч от ИК- светодиода не попадает на фото-прием­ник, то есть, тогда когда перед датчиком отражающего объекта нет. А гаснет с появлением такового. Индикаторный светодиод помогает настроить датчик, - точно навести луч, установить его необхо­димую яркость (дальность), а также явля­ется индикатором работы схемы в ждущем режиме. Излучение индикатор­ного светодиода никак не влияет на работу датчика, поэтому его можно уста­новить даже в головке, если это необхо­димо.

Дальность (максимальное расстояние от головки датчика до отражающей поверх­ности) зависит от тока через ИК-светодиод. Этот ток при настройке можно изменять пятью ступенями, переставляя перемычку.

Принципиальная схема датчика показана на рисунке. Схема выполнена на одной микросхеме К561ЛА7. Эта микросхема содержит четыре элемента «2И-НЕ».

ИК-канал модулированный, поэтому, ИК- светодиод HL1 излучает не непрерывный поток света, а вспышки, следующие с частотой 36 кГц. Модулирующие импульсы генерирует мультивибратор на элементах D1.1 и D1.2. Частота зависит от цепи R1- С1 при использовании другого фото­приемника (на другую частоту) нужно и этот мультивибратор настроить на такую частоту.

Выходной каскад сделан по схеме, сход­ной с аналогичным выходным каскадом пульта дистанционного управления теле­визором, - на ИК светодиоде АЛ164Б5 и

полевом транзисторе КП505Г.

Яркость вспышек светодиода устанавли­вается изменением максимального тока через него, посредством изменения вклю­ченного последовательно ему сопротив­ления.

Это сопротивление состоит из последовательно включенных резисторов R3-R7. Его величину можно изменять перестановкой перемычки S1. Величины сопротивлений резисторов R3-R7 можно выбрать и другими, - все зависит от эффективности конкретного ИК-светодиода, чувствительности конкретного фотоприемника, и тех пределов регули­ровки дальности, которые требуются в конкретном случае. Заменять цепь R3-R7- S1 подстроенным или переменным резис­тором не рекомендую, так как из-за значи­тельности протекающего тока контакт ползунка переменного резистора может подгорать, и установленное сопротив­ление будет произвольно изменяться (особенно при дальности, близкой к максимальной).

Приемная схема выполнена на двух оставшихся элементах D1 HF1 - интегральный фотоприемник, такой как во многих телевизорах В его схеме есть полосовой фильтр настроенный на частоту 36 кГц и формирователь импуль­сов с выходным транзисторным ключом. При приеме ИК-излучения, частота которого совпадает или близка 36 кГц, этот ключ открывается и на выходе (выв. 3) появляется логический ноль. Резистор R8 подтягивает данный ключ к единице, чтобы в отсутствие приема на выв. 3 была единица. Конденсатор С2 подавляет различные помехи. 

При отражении луча от поверхности появившейся перед головкой датчика начинается поступление отраженных ИК- вспышек от HL1 на HF1 В момент отра­жения луча уровень на выходе фотопри­емника изменяется Возникший логичес­кий ноль (или импульс, если отражающий предмет переместился перед головкой датчика) запускает ждущий одновибратор на элементах D1.3 и D1.4 Этот одно- вибратор формирует на своем выходе (выход D1.4) отрицательный импульс, длительность которого зависит от пара­метров цепи C4-R12. В данном случае, длительность положительного перепада будет около 20 секунд. То есть, даже после кратковременного отражения луча на выходе D1.4 возникает логический ноль, и держится около 20 секунд. Про­должительность генерируемого импульса можно изменить в очень широких преде­лах, подбирая значения R12 и С4,

Питается вся схема от источника напря­жением 5V. Цепь VD1-R10-C3 позволяет получить наибольшую развязку по пита­нию от цепи питания ИК-светодиода.

Индикаторный светодиод HL2 подключен через ключ на транзисторе VT2. На затвор этого транзистора поступает напряжение с выхода фотоприемника. Поэтому, по све­чению HL2 можно определить поступает свет от HL1 на фотоприемник SF1 или нет.

Схема смонтирована на печатной плате, рисунок и монтажная схема которой показаны на втором рисунке. Размеры платы соответствуют реальным.

Источник питания должен быть стаби­лизированным. Напряжение 5V выбрано потому, что это номинальное напряжение питания фотоприемника SFH506-36.

Детали. Микросхему К561ЛА7 можно заменить любым аналогом, например, K176J1A7 или CD4011.

Инфракрасный светодиод подойдет любой из тех, что применяются в пультах дистанционного управления телевизоров и другой аппаратуры. При отсутствии полевого транзистора выходной каскад можно сделать и по другой схеме, например, на транзисторе КТ972 или на двух транзисторах, например, КТ315 и КТ815, включенных по схеме Дарлингтона.

Светодиод HL2 - любой индикаторный. В принципе, в нем нет категорической необ­ходимости, он нужен только для визуаль­ной проверки системы. Можно от него, а так же и от транзистора VT2 отказаться. А контролировать работу схемы мультиметром или логическим пробником по напря­жению на выводе 3 HF1.

В процессе предварительного налажи­вания может потребоваться настройка мультивибратора D1.1-D1.2 на паспорт­ную частоту фотоприемника. Это можно выполнить подбором R1, контролируя частоту на выходе D1.2 по частотомеру

Вместо SFH506-36 можно применить SFH506-38, SFH506-32 или другие аналогичные фотолриемники от теле- видео-аудиоаппаратуры

Галышев А.Н.