Датчики для включения электрополотенца

Датчики по предлагаемым здесь схемам реагируют на поднесение к ним рук. Они были разработаны для управления электросушилкой для рук, взамен емкостного датчика или механического выключателя. Но с тем же успехом их можно использовать для управления любым другим устройством, которое должно автоматически включаться при поднесении руки или при приближении какого-то другого предмета.

Рис.1

На первом рисунке приводится схема датчика, отличающегося предельной простотой схемного решения. Он состоит из передающей и приемной частей. Передающая часть состоит из импульсного релаксационного генератора на двухбазовом диоде VT1 (или, как его еще называют, однопереходном транзисторе), усилителя мощности на   транзисторе VT2 и источника инфракрасного излучения на ИК-светодиоде HL1. Частота импульсов релаксационного генератора зависит от постоянной времени цепи R1-C1 и при указанных на схеме параметрах получается около 30-40 кГц. Более точно её «вгоняют» на частоту резонанса фотоприемника подбором емкости С1. Частоту можно менять и подбором сопротивления R1, но одновременно с этим происходит и изменение мощности передачи. Так что здесь нужно действовать способом последовательных приближений, чтобы выйти на нужную частоту и нужную дальность реакции датчика.
Усилитель мощности на VT2 повышает мощность импульсов до необходимой величины, чтобы обеспечить достаточный ток через ИК-светодиод HL1, при котором достигается необходимая чувствительность датчика на расстояние.
Следует сказать, что этот датчик работает на отражение, то есть, светодиод и фотоприемник «смотрят» в одну сторону, на то место где должен появится отражающий предмет, например, руки. Между ними есть перегородка, которая не дает ИК-свету от HL1 непосредственно попадать на F1. И еще, в пространстве датчик нужно ориентировать так, чтобы не происходило ошибок от отражения света от других поверхностей, например, от корпуса электросушилки.
Приемная схема на основе стандартного фотоприемника F1 (применяются в системах ДУ телевизоров) и транзисторного ключа. Когда отраженного света нет на выводе 3 F1 ключ закрыт и через R5 поступает напряжение логической единицы.
На транзисторе VT3 сделан инвертор. Когда отражающего объекта в зоне срабатывания нет, VT3 открыт, и он шунтирует базу VT4. Который закрыт и реле К1 выключено. При приеме сигнала фотоприемником F1 на его выводе 3 - ноль. Транзистор VT3 закрывается и уже не шунтирует базу VT4. Он открывается и включает реле К1. Ну а его контакты (на схеме не показаны) включают сушилку, или еще что-нибудь.
Диод VD2 улучшает закрываемость транзистора VT4, создавая на его эмиттере небольшое положительное напряжение.
Стабилизатор R4-VD1 обеспечивает питание 5V, необходимое для фотоприемника.
Как уже сказано, данная схема работает на отражение. Если нужно организовать работу на пересечение луча, нужно транзистор VT4 зменитъ на транзистор структуры P-N-P, например, на КТ361, и поменять местами точки подключения его коллектора и эмиттера.
Схеме по рисунку 1 свойственны два недостатка. Относительно большой ток потребления в адущем режиме и сложность настройки на дальность срабатывания датчика. На рисунке 2 показан более совершенный вариант, потребляющий минимальный ток и легко настраиваемый на дальность.

Рис.2.

Здесь импульсы ИК-света излючаются не постоянно, а пачками длительностью в 0,05S повторяющимися с периодом в 0,5S. Таким образом, значительную часть времени ИК-светодиод выключен, и ток не потребляет. Настройка на дальность осуществляется регулировкой тока через ИК-светодиод с помощью транзисторного регулятора тока, управляемого подстроечным резистором.
Передающая часть состоит из генератора пачек на микросхеме D1, ключа VT2, ИК-светодиода HL1 и регулятора тока VT1.
Мультивибратор D1.3-D1.4 генерирует импульсы, форма которых показана на рисунке рядом. Положительные перепады включают второй мультивибратор на элементах D1.1 и D1.2, который генерирует импульсы частотой 36 кГц (что соответствует частоте резонанса фотоприемника F1). Эти импульсы поступают на транзисторный ключ на составном тран-зистооре VT2. На его выходе включен ИК-светодиод HL1, ток через который, в открытом состоянии VT2 регулируется генератором тока на транзисторе VT1. Установить величину тока через HL1 можно подстроеч-ным резистором R5, изменяющем ток базы транзистора VT1, работающего в качестве усилителя тока.
Приемная и передающая схемы здесь связаны не только через ИК-луч, но и засинхро-низированы импульсами, которые вырабатывает мультивибратор D1.3-D1.4.
Логика работы приемной схемы определяется RS-триггером на элементах D2.1-D2.2 микросхемы D2. Каждый раз, как появляется пачка ИК-импульсов, принятая фотоприемником F1 происходит следующее. Сначала нулевые логические уровни поступают на оба входа RS-триггера. На вывод 1 с выхода фотоприемника F1, а на вывод 6 с выхода инвертора D2.3. Разница в том, что продолжительность импульса, поступающего на вывод 6 ограничена цепью R8-C6 и существенно меньше продолжительности импульса, поступающего с  выхода фотоприемника F1.
Но, так как данный триггер имеет приоритет по выводу 1, то на выходе D2.1 возникает устойчивая единица, на которую не влияет короткий импульс с выхода D2.3.
Эта единица посредством ключа на VT3 включает реле К1, управляющее нагрузкой.
Затем, наступает пауза между ИК-импуль-сами, но триггер D2.1-D2.2 остается в этом состоянии и нагрузка не выключается.
Если отражение ИК-света прекращается и вспышки с HL1 перестают поступать на фотоприемник, происходит следующее. С поступлением очередного импульса с выхода мультивибратора D1.3-D1.4 на выводе 6 D2.2 появляется короткий импульс. Так как оптическая связь HL1-F1 отсутствует, то при этом на выводе 1 D2.1 уровень не меняется. Поэтому, триггер D2.1-D2.2 переключается в противоположное состояние. На выходе D2.1 напряжение падает до логического нуля, и ключ VT3 закрывается, выключая реле и его посредством, нагрузку.
Как только оптическая связь HL1-F1 возобновится (поднесли руку к датчику), с приходом очередного импульса с выхода D1.3-D1.4 реле К1 включится снова.
В обеих схемах можно использовать компоненты систем управления практически от любых современных телевизоров или другой аппаратуры. ИК-светодиоды, - любые ИК све-тодиоды для пультов ДУ. Вместо фотоприемников SFH506-36 можно использовать многие другие аналогичные и не совсем аналогичные фотоприемники такого назначения. Важно только генератор (рис.1) или мультивибратор D1.1-D1.2 (рис.2) настроить на частоту резонанса фотоприемника. Обычно эта частота указана в маркировке, например, SFH506-36, по последнему числу «36» частота 36 кГц.
Примененные реле КУЦ-1 это реле источника питания от систем ДУ старых отечест-веных телевизоров. Можно подобрать другое реле, изменив схему выхода соответственно току потребления и напряжению срабатывания обмотки другого реле.
Налаживание схемы по рис.1 описано выше. При налаживании схемы по рис.2 нужно настроить мультивибратор D1.1-D1.2 на частоту резонанса F1 (в данном случае на 36 кГц) подбором R1. Затем, установить дальность действия подстройкой R5 (перед первым включением R5 нужно установить в положение максимального сопротивления).

Лыжин Р.
Радиоконструктор 01 2010г