16001C
Титульный экран
7.4.3 Фотореле на инфракрасных лучах
Предлагаемое фотореле на ИК-лучах можно использовать для организации систем невидимой охранной сигнализации, в качестве устройства фотофиниша при проведении соревновании, а также как локатора в самодвижущихся моделях и многих других устройствах.
Фотореле включает в себя излучатель и приёмник. Оно может работать в режиме прерывания луча и в режиме локатора.
При работе устройства в режиме прерывания луча излучатель формирует узкий пучок ИК-излучения, который в отсутствие прикрывающих его предметов попадает на чувствительный фотоэлемент приемника, где преобразуется в электрический сигнал, этот сигнал поступает на пороговый узел, который сравнивает напряжение сигнала с некоторым пороговым значением. В данном режиме оно больше порогового значения и фотореле не срабатывает. В случае, когда сигнал меньше этого значения, то есть когда ИК-луч прерван каким-либо непрозрачным предметом, устройство включает, например, систему охранной сигнализации или останавливает секундомер устройства фотофиниша и т.п. Фотореле в этом режиме может работать при расстоянии между приемником и излучателем до 30 м.
В режиме локатора излучатель и приемник устанавливаются рядом таким образом, что луч может попасть на фотоэлемент приемника, только отразившись от какого-либо предмета. Срабатывание порогового узла в этом случае происходит при приближении предмета к устройству на расстояние 1-2 м.
Особенность фотореле состоит в том, что оно защищено от ложных срабатываний, которые в подобных устройствах возникают из-за ИК-излучения нагретых тел. Защита достигнута путем импульсной модуляции с определенной частотой ИК-луча излучателя и использования в приемнике фильтра, пропускающего только сигнал переменного тока с такой частотой модуляции. Частота модуляции выбрана около 1 кГц при скважности 2.
Принципиальная схема излучателя показана на рис. 7.8.
На транзисторах VT1 и VT2 собран мультивибратор. В коллекторную цепь транзистора VT2 включен излучающий диод VD1. Приемник устройства выполнен по принципиальной схеме изображенной на рис. 7.9.
Импульсы ИК-излучения попадают на фотодиод (рис. 7.9), преобразуются в электрические импульсы, которые усиливаются усилителем на транзисторе VT1 и микросхеме СА-1 - операционный усилитель, усиливающий сигнал, поступающий с VТ1.
Конденсаторы и резисторы в усилителе подобраны так, что он пропускает только колебания с частотой модуляции и ослабляет другие сигналы, которые могли бы вызывать ложное срабатывание порогового узла, например сигнал от мерцания света в люминесцентных лампах. Далее усиленные колебания поступают на выпрямитель на диодах VD2 и VD3 и после него заряжают конденсатор С9.
Пороговый узел устройства собран на транзисторах VT2, VT3 и реле К1. При малом напряжении на конденсаторе С1, то есть когда ИК перекрыт непрозрачным предметом, и переменного сигнала с VТ1 и СА1 нет, следовательно, через конденсатор С7 не проходит постоянный сигнал и на базе VТ2 «-», транзистор VT2 закрыт, транзистор VT3 открыт и через обмотку реле К1 течет ток. При увеличении потока принимаемого ИК излучения напряжение на конденсаторе С1 возрастает до открывания транзистора VT2. Транзистор VT3 закрывается, обмотка реле К1 обесточивается.
Рисунок 7.8 Принципиальная схема ИК-излучателя
Рисунок 7.9 Принципиальная схема ИК-приемника
В зависимости от применения устройства могут быть использованы различные контакты реле К1. При установке фотореле в системе охранной сигнализации целесообразно предусмотреть блокировку выключения звукового сигнала после восстановления пути прохождения ИК-луча. Этот вариант исполнения схемы показан на рис.7.9 штриховой линией. В этом случае сигнализацию можно выключить только нажатием кнопки SB1.