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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Automatische IR-Beleuchtungssteuerung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Beleuchtung Um das Licht im Raum automatisch einzuschalten, wenn eine Person diesen betritt, ist es notwendig, ihre Anwesenheit irgendwie zu „spüren“. Eines der möglichen Anzeichen ist die natürliche Strahlung eines Menschen im IR-Bereich des elektromagnetischen Spektrums. Da eine Person in einem Raum fast nie bewegungslos bleibt, ändert sich die Intensität der IR-Strahlung des Sensors ständig, was die Grundlage des Funktionsprinzips der vorgeschlagenen Maschine ist. Das vom Autor hergestellte Gerät funktioniert seit mehr als einem Jahr rund um die Uhr einwandfrei in der Küche. Geräte, die auf natürliche menschliche Infrarotstrahlung reagieren, werden häufig in Sicherheitssystemen für Innenräume eingesetzt. Äußerlich sehen sie aus wie kleine Kästen mit konvexem Milchglas, die dem möglichen Auftreten eines Eindringlings entgegentreten. Bei näherer Betrachtung erkennt man, dass das „Milchglas“ inhomogen in Segmente mit unterschiedlichen Neigungswinkeln und Oberflächenkrümmungen unterteilt ist. Hierbei handelt es sich um eine Fresnel-Linse, deren Prototyp zu Beginn des XNUMX. Jahrhunderts für die Ausrüstung von Schiffsnavigationsbaken vorgeschlagen wurde. Es lenkt das Licht einer Quelle in mehrere schmale Strahlen, die in der gewünschten Weise im Raum ausgerichtet sind.
Eine ähnliche Linse arbeitet „für den Empfang“ und verleiht dem empfindlichen Bereich des IR-Strahlungsempfängers einen Mehrstrahlcharakter. Dadurch erreicht die Intensität der auf die Oberfläche des empfindlichen Elements fokussierten Wärmestrahlung eines sich bewegenden Objekts (einer Person) ein Maximum, wenn es sich in einem der Strahlen befindet, und ein Minimum im Abstand zwischen den Strahlen. IR-Strahlungsempfänger in solchen Geräten sind meist pyroelektrische Sensoren – relativ günstige und recht empfindliche Produkte, die nur auf Änderungen der Strahlungsintensität reagieren. Äußerlich ähnelt ein solcher Sensor einem herkömmlichen Transistor, bei dem ein für IR-Strahlen durchlässiges Fenster vorgesehen ist. Es enthält normalerweise mehrere empfindliche pyroelektrische Elemente, die zwischen dem Gate des eingebauten FET und einem externen Anschluss geschaltet sind. Zwei weitere Ausgänge sind Source und Drain des Transistors. Die Position und der Zweck der Ausgänge des RE46-Sensors, der in der unten beschriebenen Maschine verwendet wird, sind in Abb. 1 dargestellt. XNUMX (Ansicht von der Terminalseite). Auf Abb. In Abb. 2 zeigt ein Diagramm einer Lichtsteuermaschine. Die Amplitude des Nutzsignals am Lastwiderstand R4 im Drain-Kreis des Sensors B1 erreicht 50 mV. Auf dem Operationsverstärker DA1.2 ist ein Bandpassverstärker und auf dem DA1.3 ein Begrenzungsverstärker montiert, der das Sensorsignal in Rechteckimpulse konstanter Amplitude umwandelt. Ein einzelner Vibrator mit Neustart am Operationsverstärker DA1.4 ist erforderlich, um das Licht in den Pausen zwischen den Impulsen, in den Zeitintervallen, in denen eine Person im Raum bewegungslos bleibt, und für einige Zeit, nachdem sie den Raum verlassen hat, eingeschaltet zu halten. Die Belichtungszeit wird durch einen Abstimmwiderstand R19 reguliert.
Im Ausgangszustand (bei niedrigem Spannungspegel am Ausgang des Operationsverstärkers DA1.3) ist die Spannung am Ausgang des Operationsverstärkers DA1.4 niedrig, der Kondensator C8 ist entladen, der Transistor VT1 ist geschlossen , die Relaiswicklung K1 ist stromlos, die Beleuchtung ist aus. Wenn am Ausgang des Operationsverstärkers DA1.3 ein Impuls mit hohem Pegel erscheint, wird am Ausgang des Operationsverstärkers DA1.4 der gleiche Pegel eingestellt, was zum Öffnen des Transistors VT1 und zum Betrieb führt des Relais K1, das die Beleuchtung einschaltet. Am Ende des Impulses schließt die VD1-Diode, aber dank des Kondensators C8 ändert sich der Zustand des Operationsverstärkers DA1.4 nicht. Die Beleuchtung bleibt eingeschaltet, während dieser Kondensator über die Widerstände R18 und R19 aufgeladen wird. Positive Impulse am Ausgang des Operationsverstärkers DA1.3, die vor dem Laden des Kondensators C8 erscheinen, entladen diesen, wodurch die Verschlusszählung erneut beginnt. Wenn für eine bestimmte Zeit keine Impulse vorhanden waren und die Spannung am nichtinvertierenden Ausgang des Operationsverstärkers DA1.4 unter die an seinem invertierenden Eingang angelegte Spannung abfiel, kehrt der One-Shot in seinen ursprünglichen Zustand zurück, indem die Beleuchtung ausgeschaltet wird , und der Kondensator C8 wird über den Ausgangskreis des Operationsverstärkers DA1.4 und die Diode VD2 entladen. Auf dem Operationsverstärker DA1.1 ist ein Fotorelais montiert, das auf die allgemeine Beleuchtung des Raumes reagiert. Sein Sensor ist ein Fotowiderstand R2. Es ist notwendig, dass die künstliche Beleuchtung nur dann automatisch eingeschaltet wird, wenn nicht genügend natürliches Licht vorhanden ist, und nicht jedes Mal, wenn eine Person den Raum betritt (auch tagsüber). Bei starkem Licht ist der Widerstand des Fotowiderstands klein und die Spannung am invertierenden Eingang des Operationsverstärkers DA1 1 überschreitet den an seinem nichtinvertierenden Eingang mithilfe eines abgestimmten Widerstands R7 eingestellten Schwellenwert. Der Spannungspegel am Ausgang des Operationsverstärkers ist niedrig. Es wirkt über den Widerstand R12 auf den Eingang des Operationsverstärkers DA1.3 und hält die Maschine in einem Zustand, der der ausgeschalteten Beleuchtung entspricht, unabhängig von den IR-Signalen, die vom pyroelektrischen Sensor B1 empfangen werden. Mit abnehmender Beleuchtung erhöht sich der Widerstand des Fotowiderstands, die Spannung am Eingang des Operationsverstärkers nimmt ab und sobald sie unter den Schwellenwert fällt, ändert sich der Zustand des Operationsverstärkers DA1.1, wodurch die Sperre aufgehoben wird Der Sensor. Wenn ein Signal zum Einschalten der künstlichen Beleuchtung gegeben wird, führt ein hoher Spannungspegel am unteren Ausgang des Widerstands R8 gemäß der Schaltung (er ist mit dem Ausgang des Operationsverstärkers DA1.4 verbunden) zu einem deutlichen Anstieg der Schwellenwert des Fotorelais, wodurch es tatsächlich ausgeschaltet wird. Die Maschine kann von jeder Quelle mit konstanter Spannung von 10 ... 16 V gespeist werden. Der Stromverbrauch überschreitet im Standby-Modus 10 mA nicht und erhöht sich bei Auslösung um den vom Relais K1 verbrauchten Wert. Das Gerät wird durch Oberflächenmontage auf einer Glasfaserplatte montiert, die in einem Gehäuse eines Sicherheitssignalgeräts („Bewegungssensor“) platziert ist. Der pyroelektrische Sensor RE46 und die Fresnel-Linse CE12 wurden von demselben Signalgerät übernommen und bildeten eine 24-strahlige empfindliche Zone, die sich über eine Entfernung von 1,5 ... 5 m um den Sensor erstreckte. Die im ursprünglichen Design vorhandene gegenseitige Lage von Sensor und Objektiv muss erhalten bleiben. Anstelle einer Fresnel-Linse können Sie auch ein flaches oder konvexes mattiertes organisches Glas geeigneter Größe einbauen. Allerdings nimmt die Erkennungsreichweite einer sich bewegenden Person ab. Beim Löten der Leitungen eines pyroelektrischen Sensors ist es notwendig, eine Überhitzung des Sensors zu vermeiden und Vorkehrungen zu treffen, um eine Beschädigung des Geräts durch statische Aufladungen zu verhindern. Oftmals verliert ein beschädigter Sensor erheblich an Empfindlichkeit, ohne seine Funktionalität vollständig zu verlieren. Relais K1 - Automotive 3747.06, es kann durch ein anderes mit einer Ansprechspannung von 8 ... 11 V und Kontakten ersetzt werden, die einen Strom von mindestens 2 A bei einer Spannung von 220 V schalten können, zum Beispiel BV2091-112DM (Pasi ). Das Gerät ist so installiert, dass eine Person, die den Raum betritt und sich darin bewegt, die maximale Strahlenzahl des empfindlichen Bereichs durchquert. Meist kann die optimale Position experimentell in mehreren Versuchen gefunden werden. Die Einstellung der Maschine beschränkt sich auf die Einstellung der gewünschten Verzögerung zum Ausschalten des Lichts mit dem Widerstand R19 und der Schwelle zum Betrieb des Fotorelais mit dem Widerstand R7. Bei all diesen Geräten gibt es Fehlalarme, deren Wahrscheinlichkeit verringert, aber nicht vollständig ausgeschlossen werden kann. Häufig sind Insekten, die auf der Oberfläche der Linse herumkrabbeln, oder Spinnen, die in unmittelbarer Nähe ein Netz weben, die Ursache für die Operation. Daher muss der Installationsort des Geräts sauber gehalten und regelmäßig mit Insektiziden besprüht werden. Es ist unerwünscht, dass sich im sensiblen Bereich starke IR-Strahlungsquellen befinden, beispielsweise Heizungen und andere Haushaltsgeräte, die im Betrieb viel Wärme abgeben. Die empfindliche Oberfläche des Sensors muss vor direkter Sonneneinstrahlung geschützt werden. Autor: A.Kashkarov, St. Petersburg
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