Инфракрасный датчик прохождения объекта, схема устройства


Этот датчик предназначен для включения чего-либо при перемещении через проход или конвейер, каких-то предметов, автомобилей, даже проход людей, при условии, что проход осуществляется по одному.

При этом, неважно направление движения. Даже можно вернуться через место входа. Задача датчика, включать что-либо во время нахождения объекта внутри прохода.

В основе схемы принцип ИК-датчика на пересечение луча и D-триггер, включенный одноразрядным счетчиком. Вход и выход прохода идентичны, нагрузка включается при входе в проход с любой стороны и выключается при выходе из прохода, тоже, с любой стороны.

В общем, действие похоже на типовой проходной выключатель, состоящий из двух переключателей, на разных концах прохода. Только он не механический, а электронный.

Как уже сказано, датчика два, - на концах прохода. Каждый датчик состоит из ИК-светодиода и фотоприемника от системы управления теле-видеотехники.

Принципиальная схема

Принципиальная схема инфракрасного датчика прохождения объекта

Рис. 1. Принципиальная схема инфракрасного датчика прохождения объекта.

ИК-светодиоды HL1 и HL2 питаются от одного ключа на транзисторе VT1. На его базу поступают импульсы частотой около 36 кГц от мультивибратора на элементах D1.3 и D1.4. В результате они излучают ИК-свет, модулированный импульсами частотой 36 кГц.

Это необходимо для защиты от помех и согласованной работы с типовыми интегральными фотоприемниками. Сила света устанавливается силой тока через светодиоды при помощи резистора R4.

Допустим, в исходном состоянии триггер D2 находится в нулевом состоянии, - нуль на его прямом выходе, транзистор VT2 закрыт. При этом, единица с его инверсного выхода поступает через цепь R3-C5 на вход D.

Пока через проход никто и ничего не перемещается, свет от HL1 поступает на фотоприемник F1, а свет от HL2 поступает на фотоприемник F2. На выходах F1 и F2 при этом погические нули, они приходят на входы элемента D1.1, на его выходе - единица, а на выходе D1.2 -ноль. Этот ноль приходит на вход С триггера.

Если свет на одном из датчиков будет перекрыт каким-то препятствием, то на выходе соответствующего фотоприемника появится логическая единица. Единица на одном из входов D1.1 приведет к появлению на его выходе логического нуля, а выходе D1.2 появится единица. Эта единица поступает на вход С триггера.

Таким образом, при проходе препятствия через один из датчиков возникает импульс на входе С D2, по фронту которого триггер принимает состояние, соответствующее логическому уровню на входе D. То есть, меняет свое состояние на противоположное тому что было.

И если ранее транзистор VT1 был закрыт, то теперь он открывается, а объект находится в зоне между входом и выходом, то есть в зоне между первым и вторым датчиками. Пока объект там находится, транзистор VT1 будет открыт.

Но как только объект выходит из этой зоны, и не важно как, через тот же вход что вошел или через другой, он перекрывает свет на одном из датчиков, и на выходе одного из датчиков появляется логическая единица. А значит, на выходе D1.1 - ноль, на выходе D1.2 - единица. По фронту импульса на входе С триггера D2, триггер переключается в противоположное состояние, тому что было. И теперь, транзистор VT1 закрывается.

Таким образом, если до входа объекта в проход транзистор VT1 был закрыт, то пока объект находится в проходе, VT1 будет открыт, и закроется при выходе объекта из прохода. Источник питания 12-вольтовый, но можно и понизить до 5V, только сделать развязку между цепями питания микросхемы и светодиодов, вместо стабилизатора А1.

Конденсаторы С1 и С2 нужны для подавления коротких импульсов, которые могут быть на выходах фотоприемников даже того, когда луч ничем не перекрывается. Эти импульсы очень короткие, и чтобы их подавить таких конденсаторов более чем достаточно.

Так как объект может быть неоднородным, произвольной формы и в движении, то вполне возможно, что при его прохождении через датчик, свет может прерваться не один, а несколько раз. Чтобы это не приводило к хаотическому переключению трипера, и установке его в итоге в случайное положение, работа триггера замедлена цепью R3-C5.

Поэтому триггер срабатывает по фронту первого же импульса, а среагировать на другие импульсы, возникшие в процессе передвижения объекта через датчик, просто не успевает. Параметры этой цепи нужно подбирать при налаживании экспериментально, с учетом минимальной и максимальной скорости прохождения через датчики объекта.

Если нужно чтобы при включении питания триггер предустанавливался, нужно подцепить RC-цепочку на его вход S или R, в зависимости от того, в какое состояние он должен устанавливаться при включении питания.

Детали

Светодиоды АЛ147А можно заменить любыми инфракрасными светодиодами, предназначенными для пультов дистанционного управления. Интегральные фотоприемники SFH506-36 можно заменить любыми интегральными фотоприемниками для систем дистанционного управления теле и видео техники.

Козлов Е. А. РК-05-20.


1 192 ИК - лучи
ИК лучи датчик датчик пересечения
Оставить комментарий:

cashback