Схема ИК-датчика для включения подсветки при приближении

Устройство автоматически включает светодиодную подсветку при приближении. Например, при приближении к умывальнику, зеркалу, столу, другому предмету, где нужна подсветка, когда человек находится перед этим предметом. Датчик оптический, инфракрасный.

Идея, в общем-то не новая, - ИК-светодиод светит вперед, свет отражается от препятствия и попадает на фотоприемник, ключевой транзистор открывается и подает питание на светодиодную ленту. Он остается в таком состоянии все время, что есть отражение, плюс еще некоторое время, которое можно регулировать.

Принципиальная схема

Схема показана на рисунке 1. Датчик состоит из инфракрасного светодиода HL1, такого как в пультах дистанционного управления теле-видео-аудиоаппаратуры, и аналогичного по назначению интегрального фотоприемника HF1.

Так как фотоприемник имеет четко выраженный порог чувствительности, чувствительность датчика регулируется не на приеме, а на передаче, регулировкой силы тока через ИК-светодиод с помощью обычного подстроечного резистора R3.

Если регулировать чувствительность не нужно, можно, и даже лучше, заменить подстрочный резистор постоянным, сопротивление которого определить опытным путем при налаживании данного устройства.

Рис. 1. Принципиальная схема инфракрасного датчика для включения подсветки при приближении.

Как известно, стандартные интегральные фотоприемники с целью помехозащищенности имеют встроенный полосовой фильтр, пропускающий сигналы, модулированные только частотой в пределах его полосы. В данном случае, это 33 кГц. Поэтому на светодиод HL1 поступает не постоянный ток, а импульсный частотой 33 кГц.

Частоту генерирует мультивибратор на логических элементах D1.1-D1.2. Если применить фотоприемник на другую частоту, нужно и этот мультивибратор соответственно перестроить.

И так, в исходном состоянии, когда перед датчиком в зоне его действия нет отражающей поверхности, свет от HL1 не поступает на HF1. Поэтому на выходе HF1 логическая единица. Конденсатор C3 заряжен через резистор R5 до уровня напряжения логической единицы.

На выходе триггера Шмитта D1.3-D1.4 (на выходе элемента D1.3) логический ноль. Транзистор VT2 закрыт, ток на светодиодную ленту HL2 не поступает.

Если свет, излученный HL1 отражается от находящегося перед датчиком предмета, то он попадает на HF1, имея при этом достаточную силу, и на выходе HF1 устанавливается логический ноль. При этом открывается диод VD1 и через резистор R6 происходит ускоренная разрядка конденсатора C3.

Напряжение на C3 падает до логического нуля, и на выходе триггера Шмитта D1.3-D1.4 (на выходе элемента D1.3) устанавливается логическая единица. Транзистор VT2 открывается и через него поступает ток на светодиодную ленту HL2. Она включается и создает требующуюся подсветку.

После того как человек выходит из зоны чувствительности датчика, отражение прекращается, диод VD1 закрывается и конденсатор C3 начинается заряжаться через резистор R5.

Как только напряжение на нем достигает логической единицы на выходе триггера Шмитта D1.3-D1.4 (выходе D1.3) устанавливается напряжение логического нуля. Транзистор VT2 закрывается и ток на светодиодную ленту HL2 более не поступает.

Сколько времени нужно на зарядку C3 до напряжения логической единицы зависит от сопротивления R5. Резистор R5 сделан подстроечным, чтобы с его помощью можно было регулировать задержку выключения подсветки светодиодной лентой после того как отражение прекращается.

Частоту модуляции ИК-излучения можно регулировать подбором сопротивления резистора R2. Как уже сказано выше, эта частота должна быть равна частоте полосового фильтра фотоприемника (обычно указано в его маркировке двумя цифрами, в данном случае «SFH506-32», частота 33 кГц).

Чувствительность датчика регулируется подстроечным резистором R3, включенным последовательно светодиоду. Необходимость этой регулировки вызвана тем, что при чрезмерной чувствительности датчик может реагировать на ИК свет, отраженный от какой-то более дальней поверхности, например, от противоположной стены помещения.

Если величины сопротивления R3 окажется недостаточно, нужно заменить R3 резистором большего сопротивления или включить последовательно ему дополнительное сопротивление.

Детали и налаживание

Начинать налаживания нужно с R3 установленного в состояние максимального сопротивления. На месте светодиода HL1 можно установить любой светодиод инфракрасного излучения, предназначенный для пультов дистанционного управления теле-видеоаудиоаппаратуры.

Фотоприемник SFH506-33 можно заменить любым аналогичным, соответственно изменив настройку мультивибратора D1.1-D1.2 под его частоту полосового фильтра.

Рис. 2. Печатная плата для схемы ИК-датчика приближения.

Монтаж выполнен на печатной плате, показанной на рисунке 2. Фотоприемник расположен со стороны размещения деталей, а светодиод - со стороны печатных проводников.

Плата является перегородкой между ними, исключающей прямое попадание света от светодиода на фотоприемник. В этом месте плату нужно покрасить густой черной краской, например, битумным лаком.

Трифонов П. А. РК-01-2019.

1 3329 ИК - лучи

ИК лучи датчик датчик пересечения освещение