Современная электроника №9/2021

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 20 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 9 2021 Автоматы управления освещением с ИК-датчиком, работающим на отражение Рис. 1. Блок-схема приёмника TFMS5360 В статье рассматриваются два автомата, включающие лампу накаливания на время от 15 секунд до 1 минуты при пересечении объектом инфракрасного луча. Время выдержки продлевается при нахождении объекта в поле видимости фотодатчика. Во втором варианте устройства удалось повысить дальность работы на отражение в два раза за счёт цифровой обработки сигнала. Александр Одинец (г. Минск, Беларусь) Общие сведения Средифотоэлектрических приборов, срабатывающихприпересечениинепро- зрачным предметом светового луча, по типу используемогофотодатчикаможно выделить трикласса. Первыйкласс при- боровиспользуетфотодатчик, работаю- щийв видимойчасти спектраизлучения и состоит из источника света (например, простойлампочки) ифотоприёмника с усилителем, нагруженным на исполни- тельное устройство. Второй класс при- боров использует пироэлектрические датчики, которые реагируют только на изменение инфракрасногоизлученияи, такимобразом, являются датчикамидви- жущихся объектов. Кнедостаткамдатчи- ков такого типа можно отнести то, что онихорошореагируют на перемещение тепловогообъекта поперёк, с одной сто- роныфотоприёмникана другую, но если объект перемещается вдоль площадок фотоприёмника, то датчикина такое дви- жение не реагируют. К третьему классу приборовможноотнестифотодатчики, построенные на основе PIN-фотодиода иработающие с определённойнесущей частотой. Автоматыуправления освеще- нием, построенные на основе такого дат- чика, можно дополнить таймером, кото- рыйобеспечит задержку свечения лампы накаливанияпосле исчезновения объек- та из поля зренияфотодатчика. При своей относительной простоте приборам, построенным на базе лам- почки накаливания и фотоприём- ника с усилителем, свойственен ряд недостатков—ониотличаются низкой экономичностью, имеют значитель- ные габариты, требуют дополнительной оптической системы, плохо работают при наличии внешней засветки, имеют невысокуюнадёжность и высокуюверо- ятность ложных срабатываний. Кроме того, из-за использования диапазона видимого света такие устройства дема- скируют себя, что затрудняет их исполь- зование в системах охраны. Для устранения указанныхнедостатков вкачествеисточников используют излу- чатели, работающие вневидимоминфра- красном диапазоне, которые излучают не непрерывный сигнал, а сигнал слож- нойформы. В приёмниках используют- ся специальные оптические фильтры, отсекающие мешающий сигнал види- мого излучения, высокочувствитель- ные PIN-фотоприёмники, усилители с АРУисложнымисистемамифильтрации. Все этимерыпозволяют создавать весь- ма надёжные и эффективные автоматы управления освещениемсИК-датчиками, работающими на отражение. Ключевым элементом фотоприём- ника является микросхема интеграль- ногофотоприёмника TFMS5360 произ- водства НПО «Интеграл» (г. Минск). Её структурная схема показана на рис. 1. В качестве приёмника оптического излучения в микросхеме использо- ван встроенныйвысокочувствительный PIN-фотодиод, сигнал с которогопосту- паетнавходнойусилитель, преобразую- щийвыходнойтокфотодиодавнапряже- ние.Преобразованныйсигналпоступает на усилительсАРУидалеенаполосовой фильтр,которыйвыделяетсигналысрабо- чей частотой 36 кГц из шумов и помех. Выделенныйсигналпоступаетна демо- дулятор, который состоит из детекто- ра иинтегратора. Дело в том, что данная микросхема оптимизирована для при- ёма сложногосигнала, представляюще- го собой короткие пакеты импульсов с рабочейчастотой 36 кГц. Впаузахмеж- дуимпульсамипроизводится калибров- ка системы АРУ. Управляет этим схема управления. Вследствие такогопострое- ния микросхема не реагирует на непре- рывную помеху даже на рабочей часто- те.Активныйуровеньвыходногосигнала низкий.Микросхеманетребуетдлясвоей работыникакихвнешнихустановочных элементов. Все её компоненты, включая фотоприёмник, защищеныот внешних наводок внутренним электрическим экраном и залиты специальной пласт- массой. Эта пластмасса является филь- тром, отсекающим оптические помехи в видимом диапазоне света. Благода- ря всем этим мерам микросхема отли- чается весьма высокой чувствительно- стьюинизкойвероятностьюпоявления ложных сигналов. При этом она имеет малые габариты (порядка 5 × 10 × 13 мм) и, что весьма важно, низкую стоимость (порядка $1). Схема электрическая принципиальная Схема электрическая первого вари- анта устройства показана на рис. 2. На схеме можно выделить несколько функциональных блоков: ● стабилизатор напряжения «минус 5 В» — элементы: C1, R1, R2, VD1…VD4, DA1, C2…C5; ● задающий генератор на элементах DD1.1 и DD1.2, стабилизированный кварцевым резонатором ZQ1 на ча- стоту 432 кГц;