Разделы

В сети

Пользователей: 129
Из них просматривают:
Аналоги: 44. Видео: 1. Даташиты: 18. Инструкции: 8. Новости: 28. Остальное: 7. Программы: 1. Производители: 2. Теги: 3. Торрент: 4. Форум: 9. Чат: 4.
Участников: 5
Гостей: 124

an , alex01981 , Google , wolf170571 , Яндекс , далее...
Рекорд 2375 человек онлайн установлен 26.12.2015.

Партнёры


Партнёры

Новые объявления

Для дома и быта

Преобразователь выходного сигнала пиродатчика

Написал syntetic в 20.07.2012 20:30:00 (19755 прочтений)

ПиродатчикНедавно принесли в ремонт выключатель на основе пироэлектрического датчика движения, (рис. 1). Лампа постоянно горела и не выключалась. Решение – заменить пробитый симистор. После замены лампа перестала гореть, но и включаться не хотела. Стало понятно, что схема управления также вышла из строя. На плате выключателя установлена микросхема U2100B.
Найденный в интернете даташит показал, что микросхема U2100B –  это таймер для сетевых (~220В) нагрузок, под управлением которого могут работать реле (см. рис. 2) и симистор (см. рис. 3).  На рис. 4 показана структура микросхемы-таймера. Видно, что внутри микросхемы сформировано триггерное окно (Trigger window), образованное двумя компараторами напряжения, инверсный и неинверсный входы которых объединены (вывод 6).



схема 1

Рис. 2

 

Рис.3

Рис. 3

 

рис. 4

Рис. 4

 

пиродатчик в корпусе. общий вид
Рис. 5. Пиродатчик в корпусе. общий вид

На вторые входы компараторов поданы опорные напряжения 0,5VRef=0,5x5V=2,5V и 0,6VRef=0,6x5V=3,0V. Таким образом, напряжение окна равно 3,0V-2,5V=0,5V. С вывода 8 (VRef) снимается напряжение 5V и сглаживается конденсатором С2. Это напряжение используется для питания схемы пироэлектрического датчика. На вывод 6 подаётся выходной сигнал от схемы датчика. 

 
Схема самого датчика расположена отдельно от платы выключателя в корпусе, имеющем линзу Френеля и установленном на передней панели выключателя. Предусмотрено небольшое изменение положения датчика по горизонтали путём его поворота. Внешний вид датчика в корпусе показан на рис. 5, а вид на плату с элементами - на рис. 6. От платки датчика отходят три жёлтых провода: плюс питания, минус питания и сигнальный.

пиродатчик в корпусе. вид на плату со стороны элементов
Рис. 6. Пиродатчик в корпусе. вид на плату

со стороны элементов

Плата крепится к корпусу с помощью одного винтика как показано на рис. 7.

После подключения схемы датчика к отдельному источнику питания +5В, датчик оказался в рабочем состоянии. Теперь осталось посмотреть, что происходит на выходе схемы датчика. На рис. 8 показана эпюра выходного напряжения, снятая осциллографом. В исходном состоянии, когда в зоне датчика нет перемещения инфракрасного излучения, т.е. живого объекта (именно перемещения – пироэлектрические датчики реагируют на изменение тепловой обстановки только в динамическом режиме!), на выходе присутствует некий средний уровень напряжения +2,1В. Этот участок на графике обозначен как 0 – t1. При медленном приближении руки к датчику, выходное напряжение стало плавно уменьшаться (участок t1 – t2). Когда движение было остановлено, выходное напряжение вернулось к исходному уровню +2,1В.

пиродатчик на плате. корпус с линзой Френеля снят
Рис. 7. Пиродатчик на плате. корпус с линзой

Френеля снят

При быстром приближении руки выходное напряжение резко снизилось до нулевого уровня (участок t3 – t4), а затем, вновь вернулось к исходному уровню +2,1В. Такая же картинка наблюдалась при удалении руки от датчика, только выходное напряжение теперь увеличивалось. Для плавного движения показан участок t5 – t6, а для быстрого – участок t7 - t8.

Для отслеживания уровня выходного напряжения датчика как вверх, так и вниз и предназначено триггерное окно в микросхеме U2100B.

Выходное напряжение схемы датчика, как указывалось выше, в режиме покоя равно +2,1В и, казалось бы, не входит в напряжение окна, ограниченное сверху 3,0 вольтами, а снизу 2,5 вольтами. Но это напряжение (+2,1В) замерено относительно минусового провода питания. В схеме выключателя общим является плюсовой провод, поэтому относительно плюса напряжение на выходе схемы датчика будет равно (по модулю) 5V-2,1V=2,9V, которое как раз и укладывается в указанные рамки окна.  Для использования датчика в радиолюбительских цифровых конструкциях его выходное напряжение необходимо преобразовать, т.е. привести к дискретному виду.


Если отслеживать изменение уровня только вверх или только вниз, что легко реализовать без всяких ухищрений, то чувствительность датчика будет снижена в два раза. Можно воспользоваться схемой дискриминатора, построенного на операционных усилителях или компараторах. А если нужно сверхмалое потребление тока, тогда придётся реализовать схему на специализированных микромощных радиоэлементах. Но можно построить схему преобразователя сигнала на обычных транзисторах, которые в закромах радиолюбителя всегда есть. На рис. 9 показана такая схема. Это не что иное, как измерительный мост. В исходном состоянии потенциалы баз и эмиттеров транзисторов VT1 и VT2 равны, значит, эти транзисторы закрыты и, следовательно, мост уравновешен. Транзистор VT3 закрыт положительным смещением с резистора R3, а транзистор VT4 закрыт отрицательным смещением с резистора R4. С резистора R9 снимается практически напряжение питания (уровень лог.1).

При снижении выходного напряжения датчика транзистор VT2 открывается, подавая положительный потенциал с R5 на базу VT4, который также открывается. С выхода преобразователя снимается напряжение с низким уровнем (лог.0). При увеличении выходного напряжения датчика открывается транзистор VT1. На базу VT3 с резистора R7 поступает низкий уровень напряжения. Транзистор VT3 открывается и через R8 на базу VT4 поступает положительный потенциал. Транзистор VT4 открывается и с его коллектора опять снимается низкий уровень. Таким образом, схема отслеживает изменения выходного напряжения датчика - как вверх, так и вниз. Зона нечувствительности составляет порядка 1,2 вольт (0,6 + 0,6 вольт) и обусловлена падением напряжения на переходах Б-Э транзисторов VT1 и VT2. Чтобы её скомпенсировать установлен подстроечный резистор R6. При увеличении его сопротивления, потенциалы эмиттеров VT1 и VT2 начинают принимать противоположные знаки, следовательно, чувствительность преобразователя увеличивается. Если необходимо, чтобы в исходном состоянии на выходе преобразователя было низкое напряжение (уровень лог.0), то в выходном каскаде изменяют включение транзисторов VT3 и VT4, как показано на рис. 10

 

СХЕМА принцип

 Рис. 8.

 

Рис. 9

 

Рис. 10

 

 Замеренный ток потребления датчиком при питании напряжением 5В равен 1-ому миллиамперу. Малое потребление тока датчиком и схемой преобразователя позволяет их использовать в конструкциях с бестрансформаторным питанием. Например, устройство, рассмотренное в теме «Микросхема К145АП2 для пиродатчика», где использовался пироэлектрический датчик от сигнализационной системы, не может заменить стенной выключатель в квартире из-за включения схемы параллельно лампе накаливания. С данным преобразователем и датчиком появляется возможность замены. Эксперимент показан на рис. 11.

  

эксперименты на макетной плате

    Рис. 11. Эксперименты на макетной плате

  

Пример схемы включения рассмотренного преобразователя совместно с микросхемой К145АП2 приведён на рис. 12. В схему добавлен стабилизатор DA2, формирующий питание датчика и преобразователя. Транзистор VT5 инвертирует сигнал и согласует логические  уровни напряжений на выходе преобразователя и на входе схемы – формирователя управляющих сигналов DD1. Так как теперь вся схема включена параллельно симистору, она может заменить собой покупные пироэлектрические выключатели. В отличие от покупных выключателей, в которых лампа включается и выключается обычным образом, в варианте на микросхеме К145АП2 включение и выключение лампы плавное. Балластный конденсатор С8, возможно, придётся подобрать по минимальному току потребления устройством, при котором не будет нарушаться рабочий режим. В заключении можно отметить, что малое потребление мощности датчиком и преобразователем даёт возможность применять их в других радиолюбительских конструкциях, где требуется экономичный режим работы. Преобразователь также может применяться в конструкциях, в которых необходимо преобразовать переменный сигнал инфранизкой частоты в импульсный для дальнейшей обработки цифровыми схемами…

 

принцип для К145АП2 рис 4
 Рис. 12. принцип для К145АП2 (Увеличить...)
 


Автор syntetic

29
 
Комментарии принадлежат их авторам. Мы не несем ответственности за их содержание.
Отправитель Нити

Разное

При замене радиодетали освободить отверстие от припоя можно заострённой спичкой.

Интересно

Если на шприц отсоса припоя надеть отрезок силиконовой трубки.

Похожие новости