Схема инфракрасного барьера на таймере NE555

Инфракрасный барьер — это проект, который разработан несколько лет назад. Он имеет релейный выход. Это позволяет подключать к нему любой тип электрического устройства.

Высокая мощность передатчика и чувствительность приемника, позволяют покрыть расстояния до 3…4 метров, а также использовать его в качестве рефлексивного датчика приближения с радиусом действия более одного метра.

Передатчик

sxema-infrakrasnogo-barera-na-tajmere-ne555-1

Инфракрасный барьер разделен на два модуля: один — передатчик, а другой — приемник. В передатчике используется классический таймер NE555, работающий как генератор импульсов. Эти импульсы усиливаются транзистором средней мощности (BC327), который управляет инфракрасными светодиодами.

sxema-infrakrasnogo-barera-na-tajmere-ne555-2

Импульсная передача имеет два преимущества: во-первых, приемник с помощью фильтров может идеально изолировать сигнал от фонового шума, избегая помех. Во-вторых, если импульсы имеют короткую длительность, мы можем подать больше энергии на передающие светодиоды, не рискуя сжечь их и, следовательно, получить большую дальность действия.

sxema-infrakrasnogo-barera-na-tajmere-ne555-3

Обычно ИК-светодиоды выдерживают импульсные токи в 1 А или больше, если их длительность не превышает 5% относительно периода «молчания».

При значениях, указанных в схеме, частота передачи составляет 1,3 кГц, а импульсы будут иметь длительность 25 мксек. В то время как продолжительность молчания составляет 750 мксек. (соотношение от 1:30).

sxema-infrakrasnogo-barera-na-tajmere-ne555-4

Было сделано несколько снимков с осциллографа, чтобы можно было рассмотреть форму сигналов. На первом рисунке мы видим импульсы с диапазоном 500 мксек . Частота (которая видна ниже буквы «f») составляет приблизительно 1300 Гц.

sxema-infrakrasnogo-barera-na-tajmere-ne555-5

На втором изображении сделано  горизонтальное увеличение (временная шкала 100 мксек на деление), чтобы показать длительность периода тишины между импульсами.

sxema-infrakrasnogo-barera-na-tajmere-ne555-6

Как вы можете видеть, это примерно 750 мксек. (менее 8 квадратов). Наконец, увеличив горизонтальное масштабирование (временная шкала 5 секунд на деление), мы можем видеть продолжительность 25 мксек. (5 квадратов) каждого передаваемого импульса.

Как видите, печатная плата позволяет установить 3 инфракрасных светодиода. В зависимости от дальности действия, можно установить один, два или три светодиода. Если установлены не все светодиоды, то необходимо на месте отсутствующих установить перемычку.

Сопротивление ограничительного резистора для светодиодов составляет 10 Ом. Если необходимо уменьшить выходную мощность, то можно поставить резистор с сопротивлением 47 Ом.

sxema-infrakrasnogo-barera-na-tajmere-ne555-7

Интегральная схема 555 выпускается многими производителями, и каждая версия отличается первоначальной аббревиатурой (NE555, CA555 и т. Д.). Для нашего инфракрасного барьера вы можете использовать любой из них.

Приемник

sxema-infrakrasnogo-barera-na-tajmere-ne555-8

Схема приемника является более сложной по сравнению с передатчиком. В схеме приемника используется микросхема LM324, которая состоит из  4-х независимых операционных усилителей. Слабый сигнал, который поступает на фототранзистор, усиливается и фильтруется первым операционным усилителем, а затем снова усиливается вторым усилителем и выпрямляется диодами 1N914.

sxema-infrakrasnogo-barera-na-tajmere-ne555-9

Вы можете наблюдать осциллограмму, которая снята с выхода операционного усилителя (вывод 7)  до выпрямления диодами.

Выходные импульсы заряжают электролитический конденсатор 22 мкФ. На этом конденсаторе у нас будет постоянное напряжение в несколько вольт, когда инфракрасные импульсы достигают фотоприемника. Если же инфракрасные импульсы отсутствуют, то мы будем иметь напряжение близкое к 0В.

sxema-infrakrasnogo-barera-na-tajmere-ne555-10

Это изменение напряжения сравнивается с помощью третьего операционного усилителя с фиксированным опорным напряжением, заданным резистивным делителем.

Когда напряжение конденсатора превышает пороговое значение компаратора, выходной сигнал будет отрицательным, а когда он не превышает его, он будет положительным. Этот перевернутый режим работы операционного усилителя получается путем подключения конденсатора к входу (-) операционного усилителя, а опорное напряжение подключенные к входу (+).

sxema-infrakrasnogo-barera-na-tajmere-ne555-11

Наконец, выход оперативного управления управляет транзистором, который активирует реле. Четвертый операционный усилитель служит для генерирования опорного напряжения для 3-х других.

Светодиод в качестве смещения фототранзистора

sxema-infrakrasnogo-barera-na-tajmere-ne555-12

Когда был собран прототип, было замечено, что схема была слишком чувствительной, когда комната была освещена, по сравнению с неосвещенной. Поскольку  была потребность в инфракрасном барьере, который достигал многих метров, независимо от окружающего освещения, было решено добавить красный светодиод. Его назначение — освещение фототранзистора для введения «смещение света», чтобы минимизировать влияние освещенности окружающей среды. На фотографии видно, как  это смонтировано.

Замечания

Дальность действия барьера зависит от мощности и концентрации инфракрасного света, излучаемого светодиодами, и может варьироваться от 1 до 5 метров.

Для получения максимальной мощности света необходимо установить три инфракрасных светодиода или  если есть возможность использовать модели с очень узким углом излучения, такие как SFH4511.

Если нет необходимости в большой дальности, можно использовать более распространенные ИК-светодиоды, такие как, LD271, LD274 или любой светодиодный ИК-модуль телеуправления. В качестве фототранзистора использован SFH309. Но возможно, что и другие типы фототранзисторов будут работать

https://www.inventable.eu

  Цена: 3400.00 руб.    
  Цена: 5180.00 руб.    
  Цена: 60.00 руб.    
  Цена: 49500.00 руб.    

Добавить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован.

*