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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Capteur de présence infrarouge. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Sûreté et sécurité Le dispositif proposé est conçu pour protéger des locaux. Une alarme retentira si un objet en mouvement ou stationnaire qui n'était pas présent lors de la mise sous tension de l'appareil est détecté dans la zone protégée. Très souvent, les systèmes de sécurité utilisent des capteurs sans contact pour surveiller la zone proche. Il s'agit de l'espace près des portes, d'une partie du couloir, d'une volée d'escaliers, d'une table, d'un coffre-fort, etc. Habituellement, ces problèmes sont résolus à l'aide de la technologie à haute fréquence. Le capteur peut être un générateur LC qui s'énerve à l'approche de corps étrangers, un pont haute fréquence qui perd l'équilibre, etc. Mais il existe d'autres moyens. En figue. La figure 1 montre un schéma d'un appareil qui génère de courtes impulsions infrarouges (IR) et reçoit leur réflexion d'un objet qui apparaît à proximité. Ici VI1 est une diode IR, excitée périodiquement par des impulsions de courant, dont l'amplitude Iimp = (Upit-3,5)/R5 peut être plusieurs fois supérieure à la valeur moyenne admissible. La durée de ces impulsions est timp = 0,7R3C2 = 10 μs, et la période de répétition est T = 1,4R2C1 = 0,2 s.
L'impulsion IR réfléchie atteint la photodiode BL1. Après amplification et limitation par le microcircuit DA1, il se dirige vers l'une des entrées de l'élément DD2.1 (broche 13). Si l'impulsion réfléchie coïncide avec celle émise (l'impulsion excitant la diode IR arrive à la broche 12 du DD2.1), alors un court ( C'est ainsi que l'appareil « émet » les impulsions IR réfléchies. Une série de telles impulsions sera transformée par lui en une séquence alarmante, suivie de la fréquence des impulsions IR. Dans le tableau La figure 1 montre la plage de détection d'une personne (Dperson) et d'un mur (Dst) en fonction du courant dans la diode IR (IBI1), c'est-à-dire de la résistance de la résistance R5. Les mesures ont été effectuées avec une tension d'alimentation de 6 V. La valeur minimale de Dperson correspond à une personne en robe sombre.
L'appareil est assemblé sur un circuit imprimé en feuille de fibre de verre double face de 1,5 mm d'épaisseur (Fig. 2). La feuille sous les pièces est utilisée uniquement comme fil commun. Les connexions aux bornes des résistances, condensateurs, etc. sont représentées par des carrés noirs. Les carrés noirs avec un point clair au centre montrent les broches des microcircuits et des condensateurs à oxyde qui doivent être connectées au fil commun et en même temps traverser la carte. Des cercles de protection d'un diamètre de 2...2,5 mm doivent être gravés dans la feuille aux endroits où passent les conducteurs (non représentés sur la Fig. 2). Le film doit également être retiré sous le transistor VT1, qui est fixé à la carte avec une vis M3.
Le panneau avant de l'appareil, sur lequel sont installées la photodiode et la LED IR, a des dimensions de 92x32x3 mm. Il est en polystyrène noir résistant aux chocs (Fig. 3). Aux endroits où sont installées la diode IR et la photodiode, celles-ci doivent présenter des épaississements (des anneaux constitués du même polystyrène sont collés en haut et en bas du panneau), qui doivent les isoler optiquement.
La carte entièrement assemblée est installée sur le panneau avant comme indiqué sur la Fig. 3 : le panneau est fixé sur trois poteaux de 14 mm de hauteur collés au panneau (un seul est représenté sur la figure) à l'aide de vis M2. Pour éviter l'éclairage de la photodiode du côté des bornes, les parties « inférieures » de la diode IR et de la photodiode sont scellées avec des cercles de ruban électrique noir. La puce DA1 contient un amplificateur très sensible, elle doit donc être protégée. L'écran est plié en étain dans une boîte ouverte mesurant 32x16x10 mm. Il est soudé dans les coins, un trou est fait dans le "toit" pour la photodiode, le fond est nivelé avec une lime large avec une encoche fine et soudé à la feuille de la carte dans la position indiquée sur la Fig. 2 lignes pointillées. S'il est nécessaire de blinder la photodiode, celle-ci est placée dans un tube métallique à paroi mince, de diamètre et de longueur appropriés, qui est soudé directement au boîtier de blindage. Un appareil correctement assemblé commence généralement immédiatement à fonctionner en mode alarme - le plafond, les murs et les meubles donnent un signal réfléchi tout à fait suffisant. Mais s'il continue de sonner même lorsqu'il est placé « face » sur la table, il faudra alors détecter et éliminer les chemins de pénétration du rayonnement IR dans la photodiode à l'intérieur de l'appareil lui-même. Après cela, il ne reste plus qu'à déterminer la « plage » résultante et à régler celle souhaitée en sélectionnant la résistance R5. Parfois, une réaction aussi directe de l'appareil, qui émet chaque impulsion réfléchie, n'est pas du tout nécessaire. En figue. La figure 4 montre une partie du circuit du dispositif qui doit être modifiée pour que le signal d'alarme soit généré uniquement lorsqu'un groupe compact de signaux réfléchis le traverse.
L'alarme ne retentira que si quatre impulsions réfléchies sont reçues à l'entrée CP du compteur DD3.1. Mais cela devrait se produire sur un intervalle de temps de 16T (3,2 s), puisqu'à la chute de chaque seizième impulsion de l'oscillateur maître, le compteur DD3.1 revient à l'état zéro (une impulsion de réinitialisation d'une durée de 20 s est générée en sortie de l'élément DD2.2). Autrement dit, si le capteur détecte quatre impulsions réfléchies à l'un de ces intervalles de temps, il déclenchera une alarme. Son temps de sondage est tTp<2,4 s (12T). Si l'objet ne quitte pas la zone de contrôle, l'alarme se répétera. La connexion de la sortie de l'élément DD2.2 à l'entrée R du compteur DD3.2 est nécessaire pour une réinitialisation fiable à la mise sous tension. L'appareil peut entrer dans le système de sécurité comme l'un de ses capteurs. Pour elle, seul le signal qui apparaît en sortie de l’élément DD2.1 sera intéressant. Dans le tableau La figure 2 montre les dépendances du courant consommé par le capteur IR en mode veille (Idezh), du courant consommé par celui-ci en mode alarme (Itr), ainsi que de la puissance du signal d'alarme (Ptr) sur la tension de la source d'alimentation ( Upit) avec une résistance de la tête dynamique HA1 de 25 Ohms et R5 =16 Ohm.
Les réflexions des murs, plafonds, meubles, etc., si l'appareil est mal placé à l'intérieur, peuvent laisser des « trous » considérables dans la protection construite, voire bloquer complètement son fonctionnement. Ainsi, si un capteur avec R5 = 16 Ohm est installé dans un couloir de 3,2 m de large en position 1 (voir Fig. 5, a), alors un passage incontrôlé d'une largeur d'au moins 1,6 m restera au niveau du mur du fond du couloir, mais si le capteur est réglé sur la position 2, il ne sera plus possible de passer la porte inaperçue. Et comme ici il « brille » le long du couloir, alors, sans crainte de reflets, la puissance de rayonnement peut être augmentée (position 3 sur la Fig. 5, a).
Pour surveiller un passage d'escalier (Fig. 5, b), la résistance R5 est sélectionnée de manière à ce que le capteur cesse de répondre aux réflexions du mur opposé. Et puisque Dperson>0,5Dst (voir tableau 1), une personne passant dans l'escalier le plus proche sera remarquée. Dans l'ouverture du portail (il ne peut pas y avoir de portail lui-même), le dispositif est installé comme indiqué sur la Fig. 5, ch. Afin d'éviter la réflexion des impulsions IR du pôle opposé, vous devez orienter légèrement l'appareil vers la cour (ainsi, le capteur ne réagira pas aux passants). Même le Dst minimum indiqué dans le tableau. 1 peut s'avérer excessif si l'on maîtrise un passage étroit, un trou d'homme, un couloir de câbles, un conduit d'air... Mais réduire Dst (et donc Dperson) n'est pas un problème : il suffit d'augmenter la résistance de la résistance R5. Si nécessaire, la « portée » du capteur peut être augmentée. En figue. La figure 6 montre un circuit d'un générateur d'impulsions IR haute puissance. Avec la même diode IR AL 156V, Dperson et Dst augmenteront de 1,5...2 fois, et avec la diode IR AL123A - de 2,5...3 fois.
Le diagramme de rayonnement du capteur dépend du diagramme de rayonnement de la diode IR, de la sensibilité de la photodiode et du degré d'encastrement des deux dans leurs supports. Tous les composants de l'appareil - le capteur lui-même, la source d'alimentation et la tête dynamique - peuvent être combinés en une seule conception. Mais si le signal d'alarme ne doit pas être universel, la tête dynamique et la source d'alimentation sont transportées dans une autre pièce et connectées au tableau avec une ligne à trois fils. Auteur : Yu.Vinogradov
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