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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Controllo automatico dell'illuminazione IR. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / illuminazione Per accendere automaticamente la luce nella stanza quando una persona vi entra, è necessario in qualche modo "sentire" la sua presenza. Uno dei possibili segni è la radiazione naturale di una persona nella gamma IR dello spettro elettromagnetico. Poiché una persona, trovandosi in una stanza, non rimane quasi mai immobile, l'intensità dell'irradiazione IR del sensore cambia continuamente, che è alla base del principio di funzionamento della macchina proposta. Il dispositivo realizzato dall'autore funziona perfettamente in cucina XNUMX ore su XNUMX da più di un anno. I dispositivi che rispondono alla radiazione infrarossa umana naturale sono spesso utilizzati nei sistemi di sicurezza interni. Esteriormente, sembrano piccole scatole con vetro smerigliato convesso rivolto verso la possibile comparsa di un intruso. Ad un esame più attento, si può notare che il "vetro smerigliato" è suddiviso in modo disomogeneo in segmenti con diversi angoli di inclinazione e curvatura della superficie. Si tratta di una lente di Fresnel, il cui prototipo è stato proposto all'inizio del XX secolo per l'equipaggiamento dei fari di navigazione marittima. Dirige la luce di una sorgente in diversi fasci stretti orientati nello spazio nel modo richiesto.
Lavorando "per la ricezione", una lente simile conferisce all'area sensibile del ricevitore di radiazioni IR un carattere a più raggi. Di conseguenza, l'intensità della radiazione termica di un oggetto in movimento (persona) focalizzata sulla superficie dell'elemento sensibile raggiunge un massimo quando si trova in uno dei raggi e un minimo nell'intervallo tra i raggi. I ricevitori di radiazioni IR in tali dispositivi sono generalmente sensori piroelettrici, prodotti relativamente economici e abbastanza sensibili che rispondono solo ai cambiamenti nell'intensità della radiazione. Esternamente, un tale sensore è simile a un transistor convenzionale, nel caso in cui è prevista una finestra trasparente ai raggi IR. Di solito contiene diversi elementi piroelettrici sensibili collegati tra il gate del FET integrato e un terminale esterno. Altre due uscite sono la sorgente e il drenaggio del transistor. La posizione e lo scopo delle uscite del sensore RE46 utilizzato nella macchina descritta di seguito è mostrato in fig. 1 (vista dal lato terminale). Sulla fig. 2 mostra uno schema di una macchina per il controllo dell'illuminazione. L'ampiezza del segnale utile sul resistore di carico R4 nel circuito di drain del sensore B1 raggiunge i 50 mV. Un amplificatore passa-banda è assemblato sull'amplificatore operazionale DA1.2 e un amplificatore limitatore è assemblato su DA1.3, che converte il segnale del sensore in impulsi rettangolari di ampiezza costante. Un singolo vibratore con un riavvio sull'amplificatore operazionale DA1.4 è necessario per mantenere la luce accesa nelle pause tra gli impulsi, negli intervalli di tempo in cui una persona nella stanza rimane immobile e per un po' di tempo dopo che ha lasciato la stanza. Il tempo di esposizione è regolato da un resistore di sintonia R19.
Nello stato iniziale (a un livello di bassa tensione all'uscita dell'amplificatore operazionale DA1.3), la tensione all'uscita dell'amplificatore operazionale DA1.4 è bassa, il condensatore C8 è scarico, il transistor VT1 è chiuso, l'avvolgimento del relè K1 è diseccitato, l'illuminazione è spenta. Quando un impulso di alto livello appare all'uscita dell'amplificatore operazionale DA1.3, lo stesso livello verrà impostato all'uscita dell'amplificatore operazionale DA1.4, che porterà all'apertura del transistor VT1 e al funzionamento del relè K1, che accende l'illuminazione. Alla fine dell'impulso, il diodo VD1 si chiuderà, ma grazie al condensatore C8 lo stato dell'amplificatore operazionale DA1.4 non cambierà. L'illuminazione rimarrà accesa mentre questo condensatore viene caricato attraverso i resistori R18 e R19. Gli impulsi positivi all'uscita dell'amplificatore operazionale DA1.3, che compaiono prima della carica del condensatore C8, scaricano quest'ultimo, a seguito del quale il conteggio dell'otturatore ricomincia. Se non ci sono stati impulsi per un dato tempo e la tensione all'uscita non invertente dell'amplificatore operazionale DA1.4 è scesa al di sotto di quella applicata al suo ingresso invertente, l'one-shot tornerà al suo stato originale spegnendo l'illuminazione e il condensatore C8 verrà scaricato attraverso il circuito di uscita dell'amplificatore operazionale DA1.4 e il diodo VD2. Un fotorelè è assemblato sull'amplificatore operazionale DA1.1, che reagisce all'illuminazione generale della stanza. Il suo sensore è una fotoresistenza R2. È necessario che l'illuminazione artificiale si accenda automaticamente solo quando la luce naturale è insufficiente e non ogni volta che una persona entra nella stanza (anche di giorno). In condizioni di luce intensa, la resistenza della fotoresistenza è piccola e la tensione all'ingresso invertente dell'amplificatore operazionale DA1 1 supera la soglia impostata sul suo ingresso non invertente utilizzando un resistore sintonizzato R7. Il livello di tensione all'uscita dell'amplificatore operazionale è basso. Agendo tramite la resistenza R12 all'ingresso dell'op-amp DA1.3, mantiene la macchina in uno stato corrispondente all'accensione spenta, indipendentemente dai segnali IR ricevuti dal sensore piroelettrico B1. Con la diminuzione dell'illuminazione, la resistenza della fotoresistenza aumenta, la tensione all'ingresso dell'amplificatore operazionale diminuisce e non appena scende al di sotto della soglia, lo stato dell'amplificatore operazionale DA1.1 cambierà, rimuovendo il blocco dal sensore. Quando viene dato un segnale per accendere l'illuminazione artificiale, un livello di alta tensione all'uscita inferiore del resistore R8 secondo il circuito (è collegato all'uscita dell'amplificatore operazionale DA1.4) porta ad un aumento significativo della soglia del fotorelè, spegnendolo di fatto. La macchina può essere alimentata da qualsiasi fonte di tensione costante 10 ... 16 V. Il consumo di corrente non supera i 10 mA in modalità standby e, quando attivato, aumenta del valore consumato dal relè K1. Il dispositivo è assemblato mediante montaggio superficiale su una scheda in fibra di vetro posta in un alloggiamento da un dispositivo di segnalazione di sicurezza ("sensore di movimento"). Dallo stesso dispositivo di segnalazione sono stati prelevati il sensore piroelettrico RE46 e la lente di Fresnel CE12, formando una zona sensibile di 24 raggi che si estende su una distanza di 1,5 ... 5 m dal sensore. La posizione reciproca del sensore e dell'obiettivo, disponibile nel progetto originale, deve essere preservata. Invece di una lente di Fresnel, è possibile installare un vetro organico smerigliato piano o convesso di dimensioni adeguate. Tuttavia, il raggio di rilevamento di una persona in movimento diminuirà. Quando si saldano i cavi di un sensore piroelettrico, è necessario evitare il surriscaldamento dello stesso e prendere precauzioni per evitare danni al dispositivo dovuti a cariche di elettricità statica. Spesso un sensore danneggiato perde significativamente la sensibilità senza perdere completamente la sua funzionalità. Relè K1 - automotive 3747.06, può essere sostituito da un altro con una tensione di risposta di 8 ... 11 V e contatti in grado di commutare una corrente di almeno 2 A a una tensione di 220 V, ad esempio BV2091-112DM (Pasi). Il dispositivo è installato in modo tale che una persona entrando nella stanza e muovendosi in essa attraversi il numero massimo di raggi della zona sensibile. Di solito, la posizione ottimale può essere trovata sperimentalmente in diversi tentativi. La regolazione della macchina si riduce all'impostazione del ritardo desiderato per lo spegnimento della luce con il resistore R19 e la soglia per il funzionamento del fotorelè con il resistore R7. I falsi positivi sono inerenti a tutti questi dispositivi, la cui probabilità può essere ridotta, ma non può essere completamente eliminata. Gli insetti che strisciano sulla superficie del cristallino, oi ragni che tessono una tela nelle immediate vicinanze di esso, sono spesso la causa dell'operazione. Pertanto, il luogo di installazione del dispositivo deve essere mantenuto pulito e periodicamente spruzzato con insetticidi. Non è auspicabile che nell'area sensibile siano presenti potenti fonti di radiazioni IR, ad esempio riscaldamento e altri elettrodomestici che emettono molto calore durante il funzionamento. La superficie sensibile del sensore deve essere protetta dalla luce solare diretta. Autore: A.Kashkarov, San Pietroburgo
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