O circuito elétrico do sensor capacitivo do interruptor de luz. Montamos um sensor de movimento para acender a luz

Hoje, os sensores de presença estão na moda para detectar movimento quando uma pessoa se move pela sala.

Ao conectar tal dispositivo a luminárias, você receberá sistema automático acendendo a luz. Quase qualquer pessoa pode montar um sensor de presença para detectar uma pessoa por conta própria. E aqui o esquema de montagem será o principal. Você aprenderá tudo sobre o processo de montagem neste artigo.

Princípio da Operação

A primeira coisa a saber quando auto-montagem tal dispositivo é o princípio de sua operação.
Observação! Muitas pessoas confundem esses dispositivos com sensores de movimento. Mas são modelos diferentes.
O princípio de funcionamento do dispositivo é baseado na reação do sensor à localização de uma pessoa ou animal de grande porte. A operação do dispositivo é baseada no efeito Doppler - uma mudança no comprimento e na frequência da onda. O sensor registra essas alterações e as transmite ao aparelho para posterior acendimento da iluminação ou sinal sonoro. Além disso, o sinal para o sensor é recebido independentemente de o objeto estar em movimento ou permanecer estacionário. O dispositivo está equipado com uma antena e um gerador. Sem um sinal de antena reflexivo, o dispositivo está no modo de suspensão. O esquema do dispositivo de trabalho é mostrado abaixo.

Quando o aparelho é conectado a uma fonte de luz, na situação de aparecimento de algum objeto na área de trabalho, a luz é acionada. Ao mesmo tempo, não é necessária a presença de movimento (mesmo que leve) para acender a iluminação propriamente dita.

Onde é usado

O sensor de presença é usado ativamente hoje nas seguintes áreas:

• sistema de casa inteligente para acender a luz no modo automático (o diagrama de conexão é mostrado abaixo). Nesta situação, permite poupar significativamente no consumo de eletricidade;

Diagrama de fiação

• Sistemas de segurança;
• robótica;
• diversas linhas de produção;
• sistemas de videovigilância;
• para gerenciar o consumo de eletricidade, etc.

Além disso, cada vez mais aparecem brinquedos interativos equipados com esses dispositivos. Mas na maioria dos casos, quando o aparelho reage, não há necessidade de acender a luz. Esses produtos podem responder à temperatura, ao ultrassom, ao peso de um objeto e a muitos outros parâmetros. A iluminação não acende aqui. O dispositivo responde, por exemplo, ligando o som ou transmitindo um sinal para um dispositivo portátil dispositivo móvel(para modelos modernos).
Tais desenvolvimentos são especialmente indispensáveis ​​em sistema de segurança. Mas nem todos podem comprar tal dispositivo. Eles são muito caros e podem não ser acessíveis. Portanto, algumas pessoas fazem esses dispositivos com as próprias mãos.

Vamos começar a montar

Para montar o sensor, você precisará do diagrama a seguir.

Além disso, você precisará de:

• gerador de microondas;
• transistor KT371 (KT368), que deve ser pré-amplificado KT3102;
• comparador;
• chip K554CA3.

Todos os componentes necessários para a montagem podem ser encontrados no mercado de rádios ou em lojas especializadas em eletrônicos.
De acordo com este esquema, é necessário montar e soldar os elementos acima.
De acordo com o diagrama acima, o sensor funcionará assim:

• o gerador gera um sinal de micro-ondas;
• então é transmitido para a antena chicote;
• então o sinal é refletido do objeto em movimento na área controlada;
• o resultado é uma mudança de frequência;
• em seguida, ele retorna para a antena e o gerador de micro-ondas.

Nesta fase, funcionará segundo o princípio de um receptor de conversão direta. Isso se deve ao fato do sinal recebido ser convertido em infrassônico (baixa frequência).
Após a conversão do sinal, acontece o seguinte:

• agora as oscilações de baixa frequência já recebidas, caindo no amplificador preliminar, são amplificadas;
• em seguida, são transferidos para o comparador e convertidos em pulsos (retangulares).

Se o sinal não for refletido, uma tensão de alto nível será obtida na saída do comparador.
Um capacitor de sintonia é necessário para definir a frequência. Deve ser igual à frequência de ressonância da antena.

Observação! Este parâmetro deve ser selecionado de acordo com a sensibilidade máxima do sensor.

Do ponto de vista construtivo, o dispositivo deve ser executado em circuito impresso feito de fibra de vidro. A placa deve ser colocada em uma caixa de plástico.

Circuito impresso (exemplo)

Um pedaço de fio rígido pode ser usado como antena. Para sua fabricação é preferível escolher um fio de cobre. Nós o soldamos na placa de contato da placa recebida. A saída da antena é realizada através da saída no corpo. Os especialistas recomendam colocar a antena verticalmente.
Lembre-se de que quaisquer objetos de proteção não devem ser colocados nas imediações do sensor automontado. Além disso, você deve saber que para o funcionamento normal do produto soldado, seu fio comum deve ter conexão capacitiva com o terra.

Estágio final

Depois de montar o dispositivo compacto, ele deve ser pendurado na parte interna da porta, o mais próximo possível maçaneta e fechadura da porta. Além disso, o produto pode ser colocado em outros locais. O principal é que a zona controlada seja suficiente.
Durante a instalação, é necessário garantir que o comprimento dos condutores e dos cabos dos elementos seja mínimo. Isso o ajudará a evitar interferências que possam causar mau funcionamento do dispositivo.
Seguindo as instruções e o diagrama, é relativamente fácil montar um sensor de presença com as próprias mãos. O principal é montar todos os componentes na ordem correta.

Escolhemos os sensores autônomos certos para movimento com sirene Visão geral e instalação de um controle remoto para controle de luz por rádio

Os sensores de proximidade são capacitivos, ultrassônicos e ópticos. O autor de Instrictables, sob o apelido de Electro maker, criou um sensor óptico de proximidade simples. É inconveniente apenas porque a corrente através do LED infravermelho não é modulada de forma alguma, e o fotodiodo, portanto, reage à radiação contínua e requer proteção de outras fontes de luz (por exemplo, um tubo). O diagrama do dispositivo é mostrado abaixo:

O mestre seleciona componentes para produtos caseiros. LED infravermelho e fotodiodo:

Resistores Fixos:

Resistor de aparador:

Amplificador operacional LM358:

LED visível:

Painel para microcircuito (opcional):

Em vez de um LED, você pode conectar uma campainha com um gerador embutido, então o resistor correspondente se torna desnecessário:

Um tweeter sem gerador embutido também é adequado, se você montar um gerador externo de frequência de áudio com suas próprias mãos. Há espaço suficiente em uma placa de ensaio como a perfboard:

Se você ignorou vários preços fixos e todos acabaram máquinas de movimento perpétuo, você terá que usar uma fonte de energia mais simples:

Depois de instalar os componentes na placa, o mestre os conecta de acordo com o esquema de soldagem:

O fotodiodo e ambos os LEDs, assim como a bateria (ou fonte de alimentação), devem estar conectados na polaridade indicada no diagrama, o microcircuito deve estar orientado corretamente. O desenvolvedor encontrou um LED infravermelho transparente e um fotodiodo preto, mas acontece o contrário. Uma bateria, um resistor e qualquer telefone com câmera ajudarão a determinar qual é qual.

Um fotodiodo e um resistor de 10 kΩ formam um divisor de tensão. Quando o fotodiodo é iluminado com raios infravermelhos refletidos, por exemplo, pela mão, a tensão no ponto de conexão do amplificador operacional ao divisor aumenta. O amplificador operacional está conectado de forma que funcione como um comparador. Ele compara a tensão proveniente do divisor com a tensão proveniente do pino móvel do trimmer. Assim, é possível ajustar o limiar do sensor, por um lado, eliminando falsos positivos, e por outro lado, garantindo uma detecção de proximidade confiável.

Ao definir o limite, o assistente verifica o funcionamento do sensor.

O sensor é composto por um suporte, uma placa capacitiva, que é conectada galvanicamente ao fio de sinal, um cabo blindado e um conector apropriado para ligação do sensor à entrada do equipamento de gravação.

Do que se segue:

1. O sinal na saída do sensor será tanto maior quanto mais próxima a placa capacitiva estiver do núcleo condutor do fio BB.

2. A influência da interferência eletromagnética de fios explosivos vizinhos será menor que tamanho menor placa capacitiva e menor será a seção não blindada do fio de sinal.

4. O acoplamento capacitivo é um circuito diferenciador (HFC) que transmite vibrações de alta frequência (região de ruptura) e não transmite vibrações de baixa frequência (região de combustão), ou seja, a forma da tensão secundária na saída do sensor será distorcida.

Cd - capacitância entre o núcleo condutor do fio explosivo e a placa capacitiva do sensor
Rin - impedância de entrada do equipamento de gravação
Cv - a capacitância de entrada não é levada em consideração, pois na verdade está em este caso não afeta nada

O gráfico vermelho mostra o sinal original (meandro 1 kHz, ciclo de trabalho 10%, amplitude 1 V)
No gráfico de cor azul o sinal obtido na saída da cadeia diferenciadora é mostrado

Sinal da saída do sensor sem usar capacitância de compensação

Para eliminar a distorção da forma da tensão secundária na saída do sensor, é necessário utilizar uma capacitância de compensação adicional, que forma um divisor capacitivo com a capacitância do núcleo do sensor:

Sem levar em conta a resistência de entrada do equipamento de gravação, o coeficiente de transferência do divisor capacitivo é determinado pela seguinte relação: Kp \u003d Sd / (Sd + Sk). Como pode ser visto na proporção, mais valor capacitância Sk, menor será o valor da tensão na saída do divisor capacitivo. Para um divisor capacitivo ideal, sem levar em conta a resistência de entrada do equipamento de gravação, Sk pode ser considerado tão pequeno quanto desejado, enquanto o formato do sinal na saída do divisor corresponderá exatamente ao formato do sinal em sua entrada .

Quando a resistência de entrada é levada em consideração, a relação para determinar o coeficiente de transferência torna-se muito mais volumosa, mas a dependência de Kp em Sk permanece a mesma. A impedância de entrada do equipamento de gravação não afeta diretamente o Kp, ela determina o “grau de distorção introduzida”.

Com um aumento na resistência de entrada, a distorção da forma de onda da tensão secundária é significativamente reduzida. Na maioria dos casos, a impedância de entrada de quase todos os osciloscópios utilizados para autodiagnóstico está na faixa de 1 MΩ, com exceção de entradas especializadas projetadas exclusivamente para conectar sensores de alta tensão. Portanto, quando o sensor é conectado diretamente à entrada do osciloscópio (sem adaptador especializado), Rin também pode ser tomado como constante, e ficará limitado a variar apenas Sk.

Observação!
Conectar o sensor à entrada do osciloscópio simplesmente através de um resistor de 10 MΩ levará a um aumento na resistência de entrada e, consequentemente, a uma diminuição na distorção da forma de onda da tensão secundária, mas ao mesmo tempo, no coeficiente de transmissão da entrada do canal o caminho diminuirá cerca de dez vezes. Para aumentar a impedância de entrada sem reduzir o coeficiente de transmissão, é necessário utilizar um buffer intermediário (um repetidor é o adaptador mais simples) com alta impedância de entrada e baixa impedância de saída.
Para as correntes Sd (não se sabe exatamente) e Rin (geralmente 1 MΩ), o valor de Sk é selecionado com base em um compromisso:
1. Quanto menor for Sk, maior será a amplitude da tensão na saída do divisor capacitivo
2. Quanto mais Sk, menor o grau de distorção da forma da tensão secundária

Na prática, o valor de Sk pode ser aumentado até que a “amplitude” da tensão na saída do divisor capacitivo se destaque suficientemente contra o fundo do ruído.

Local de conexão Sk: no início do cabo (mais próximo da placa capacitiva) ou no final do cabo (mais próximo da entrada do equipamento de gravação) - praticamente não afeta a forma e amplitude do sinal da saída do sensor .

O gráfico vermelho mostra o sinal recebido do sensor HV e Sk = 3,3 nF conectado à entrada do osciloscópio, o gráfico azul mostra o sinal recebido do sensor HV e Sk = 3,3 nF conectado diretamente próximo à placa capacitiva. Como você pode ver, o formato dos sinais é quase o mesmo e a amplitude difere dentro da variação do valor nominal das capacidades utilizadas +/- 20%.

Exemplos de oscilogramas de tensão secundária obtidos pelo mesmo sensor com placa capacitiva em forma de círculo com diâmetro de ~10 mm em Significados diferentes Sk, no estande com bobina DIS 2112-3705010 (a forma da tensão secundária é um pouco diferente da usual devido à descarga ao ar livre).

Sk = 470pF. A área de combustão diminui significativamente, mas a amplitude de ruptura atinge 5 volts.

Sk = 1,8nF. A área de combustão também cedeu significativamente, a amplitude de ruptura diminuiu para 2 volts.

Sk = 3,3nF. A área de combustão cedeu um pouco, a amplitude de ruptura diminuiu para 1 Volt.

Sk = 10nF. A região de combustão praticamente não cede, mas a amplitude de ruptura também diminuiu para 0,4 volts.

Como pode ser visto, em Sk = 10 nF, a forma da tensão secundária praticamente não é distorcida e o ruído é bastante insignificante.

Para efeito de comparação, são mostrados oscilogramas de tensão secundária retirados do mesmo fio BB sem o uso de adaptador e usando um adaptador de ignição especializado.

O gráfico vermelho mostra o sinal recebido do sensor VV (Ck = 10 nF) conectado diretamente à entrada do osciloscópio. O gráfico azul mostra o sinal recebido do adaptador Postolovsky, ao qual o sensor Postolovsky VV “nativo” está conectado.

Como você pode ver, o formato de ambos os sinais é quase o mesmo, mas a partir de um adaptador contendo amplificadores intermediários, o sinal tem uma amplitude 3 vezes maior.

Observação!
Todos os adaptadores que utilizam sensores capacitivos distorcem a forma da tensão secundária, mas com uma alta resistência de entrada e Ck suficiente, a distorção introduzida é extremamente pequena.

No caso mais simples, um extrator capacitivo é qualquer objeto de metal localizado próximo ao fio BB, ou seja, uma placa capacitiva pode ser um clipe de crocodilo, uma folha enrolada em um fio BB, uma moeda, etc.

Na prática, como sensor capacitivo de alta tensão, recomenda-se utilizar um projeto que atenda ao seguinte requisito:
1. Alto grau de proteção contra quebras
2. Baixa suscetibilidade à interferência eletromagnética de fios explosivos adjacentes
3. Design conveniente para conexão rápida do sensor ao fio HV

Exemplos de projeto de sensores capacitivos explosivos:

Folha de flandres 20x70 mm, dobrada para que fique bem pressionada contra o fio BB.

Na verdade, a mesma placa apenas isoladamente.

Sensor VV tipo "prendedor de roupa".

Sensor BB semelhante a um dos designs da Bosch (fornecido por US$ 7/peça).

Como exemplo, considere o processo de fabricação de um sensor HV baseado no projeto da Bosch acima.

Para fazer um sensor, você precisa de:

1. A alça do sensor BB discutida acima.

2. Cabo blindado de 1 a 3 m É aconselhável usar um cabo de microfone macio, pois é muito mais conveniente de operar do que um cabo coaxial rígido. A impedância do cabo é de 50 ou 75 ohms, não importa, pois todos os sinais estudados estão na região de baixas frequências.

3. Conectores para conectar o sensor a um osciloscópio ou adaptador de ignição BNC-FJ / BNCP / FC-022 Adaptador de soquete F / BNC para F-ku (o conector é o mesmo, apenas diferentes fabricantes/vendedores têm nomes diferentes).

Conector BNC-M / FC-001 / RG58 / F

Observação!
Ao comprar um conector F e um cabo, preste atenção na correspondência do diâmetro do cabo com o diâmetro do conector para enrolar no cabo, caso contrário você terá que cortar parte do isolamento do cabo para reduzir seu diâmetro, ou enrolar o fita ao redor do cabo para aumentar seu diâmetro.
4. Glândula / prensa-cabo PG-7 com rosca em polegadas

5. Placa capacitiva "leitão" com diâmetro de 9-10 mm

O “Leitão” pode ser cortado em lata ou com um punção especial (é melhor usar um punção de 8 mm, após alargar obtém-se um “leitão” com um diâmetro ligeiramente superior a 9 mm):

Além disso, como “calcanhar”, é possível utilizar alfinetes de diâmetro adequado.

6. Capacitância de compensação - um capacitor apolar (de preferência cerâmico) com classificação de 2,2 nF a 10 nF para uma tensão de 50 Volts (se você usar um capacitor de 1 kV, então, em caso de quebra do fio BB, ele irá ainda queimar). É possível usar capacitores de saída e capacitores planares no pacote 1206 ou 0805.

Ordem de produção:

1. Remova o isolamento do cabo blindado até a trança, na região de 12-13 mm. Vire para fora a parte da trança sob o isolamento removido e coloque-a uniformemente ao longo do cabo. Remova o isolamento do fio de sinal em uma seção de 10-11 mm e estanhe-o.

2. Aparafuse o conector no cabo F para que ele se encaixe perfeitamente no cabo e faça um bom contato com a parte da trança torcida. O fio de sinal deve sobressair o suficiente do conector F para fazer um bom contato com o pino central do conector BNC-FJ.

3. Aparafuse o conector BNC-FJ no conector F. Em seguida verifique se há contato (anel com testador) entre o fio de sinal e o pino central do conector BNC-FJ, entre a bainha do cabo e a blindagem do conector BNC-FJ, e a ausência de contato entre o fio de sinal e o bainha do cabo.

4. Se houver um bucim PG-7, primeiro coloque-o no cabo desaparafusando a porca dele.

5. Remova o isolamento e a trança da extremidade oposta do cabo, em uma seção de 3-5 mm. Remova o isolamento do fio de sinal em uma seção de 2-3 mm. Solde uma placa de capacitância ao fio de sinal estanhado.

Se necessário, solde uma capacitância de compensação entre o fio de sinal e a trança.

6. Enrole a seção do fio de sinal e a capacitância de compensação soldada com fita isolante para que a placa capacitiva não fique pendurada e seja pressionada pela borda da fita. Depois disso, a placa capacitiva é abundantemente lubrificada com graxa.

Solidol “melhora” a constante dielétrica e elimina saltos na área de combustão.

O gráfico vermelho mostra o sinal recebido do HI do sensor (Ck = 3,3 nF) sem graxa. O gráfico azul mostra o sinal obtido do sensor VV (Ck = 3,3 nF) utilizando graxa. Sem o uso de graxa, a área de combustão às vezes “salta” de 20 a 30%.

7. Coloque a alça do sensor BB de forma que a placa capacitiva encoste na parte inferior da tampa do sensor. Em seguida, prenda o cabo com um bucim PG-7 ou prenda-o com fita isolante (ao mesmo tempo, o sensor deve ser manuseado com muito cuidado para não puxar acidentalmente o cabo para fora da alça do sensor).

O resultado deverá ser um sensor capacitivo de alta tensão, que pode ser conectado diretamente a uma das entradas analógicas (com CK) ou lógica (sem CK) do osciloscópio.

O sensor de movimento é mais frequentemente usado para acender as luzes quando você passa ou está perto delas. Com ele, você pode economizar bastante eletricidade e evitar ter que apertar o botão. Este dispositivo também é usado em sistemas de alarme para detectar intrusões indesejadas. Além disso, também podem ser encontrados nas linhas de produção, onde são necessários para a execução automatizada de quaisquer tarefas tecnológicas. Os sensores de movimento são às vezes chamados de sensores de presença.

Tipos de sensores de movimento

Os sensores de movimento são diferenciados de acordo com o princípio de operação, seu funcionamento, precisão de operação e características de uso dependem disso. Cada um deles tem pontos fortes e lados fracos. O preço final desse sensor também depende do design e do tipo de elemento utilizado.

O sensor de movimento pode ser fabricado na mesma caixa e em caixas diferentes (a unidade de controle é separada do sensor).

Contato

A opção mais fácil de sensor de movimento é usar ou. Um interruptor reed (contato selado) é um interruptor que funciona quando um campo magnético aparece. A essência do trabalho é instalar uma chave fim de curso com contatos normalmente abertos ou uma chave reed na porta, ao abri-la e entrar na sala os contatos vão fechar, ligar o relé e acender a iluminação. Tal esquema é mostrado abaixo.

infravermelho

Eles são desencadeados pela radiação térmica, reagem às mudanças de temperatura. Quando você entra no campo de visão de tal sensor, ele é acionado pela radiação térmica do seu corpo. A desvantagem deste método de determinação são os falsos positivos. A radiação térmica é inerente a tudo o que está ao seu redor. aqui estão alguns exemplos:

1. fica em uma sala com aquecedor elétrico, que liga e desliga periodicamente por meio de um timer ou termostato. Quando o aquecedor está ligado, são possíveis alarmes falsos. Você pode tentar evitar isso ajustando a sensibilidade de forma longa e meticulosa, bem como tentando direcioná-la para que não haja aquecedor na linha de visão.

2. Quando instalado ao ar livre, é possível o acionamento por rajadas de vento quente.

Em geral, esses sensores funcionam bem, embora esta seja a opção mais barata. Um sensor PIR é usado como elemento sensível; ele cria um campo elétrico proporcional à radiação térmica.

Mas o sensor em si não possui ampla diretividade, uma lente Fresnel é instalada em cima dele.

Seria mais correto dizer - uma lente multissegmento ou multilente. Preste atenção na janela desse sensor, ela é dividida em seções, esses são os segmentos da lente, eles focam a radiação recebida em um feixe estreito e a direcionam para a área sensível do sensor. Como resultado, feixes de radiação de diferentes direções incidem sobre a pequena janela receptora do sensor piroelétrico.

Para aumentar a eficiência da detecção de movimento, podem ser instalados sensores duplos ou quartos ou vários sensores separados. Assim, o campo de visão do dispositivo é ampliado.

Com base no exposto, deve-se ressaltar que o sensor não deve ser exposto à luz da lâmpada, e não deve haver lâmpadas incandescentes em seu campo de visão, esta também é uma forte fonte de radiação IR, então o funcionamento do sistema como um todo será instável e imprevisível. O IR não passa bem pelo vidro, por isso não funcionará se você andar atrás de uma janela ou porta de vidro.

Este é o tipo de sensor mais comum, você pode comprá-lo ou montá-lo você mesmo na base, então vamos considerar seu design detalhadamente.

Como montar um sensor de movimento IR com suas próprias mãos?

A opção mais comum é o HC-SR501. Pode ser comprado em loja de peças de rádio, no ali-express, muitas vezes é fornecido em kits Arduino. Ele pode ser usado tanto em conjunto com um microcontrolador quanto de forma independente. Ele é placa de circuito impresso com microchip, cintas e um sensor PIR. Este último é coberto por uma lente, existem dois potenciômetros na placa, um deles regula a sensibilidade e o segundo é o tempo que um sinal fica presente na saída do sensor. Quando o movimento é detectado, um sinal aparece na saída e o tempo definido é mantido.

É alimentado por uma tensão de 5 a 20 volts, funciona a uma distância de 3 a 7 metros, e o sinal de saída dura de 5 a 300 segundos, você pode estender esse período se usar um microcontrolador ou um relé de retardo de tempo. O ângulo de visão é de cerca de 120 graus.

A foto mostra o conjunto do sensor (esquerda), lente (canto inferior direito), lado reverso placas (canto superior direito).

Vamos dar uma olhada mais de perto no quadro. Na sua parte frontal existe um elemento sensível. Na parte traseira está um microcircuito, sua cinta, à direita estão dois resistores de sintonia, onde o superior é o tempo de atraso do sinal e o inferior é a sensibilidade. Na parte inferior direita existe um jumper para alternar entre os modos H e L. No modo L, o sensor produz um sinal de saída apenas pelo período de tempo definido pelo potenciômetro. O modo H dá um sinal enquanto você está no alcance do sensor, e ao sair dele, o sinal desaparecerá após um tempo definido pelo potenciômetro superior.

Se quiser usar o sensor sem microcontroladores, então monte este circuito, todos os elementos estão assinados. O circuito é alimentado através de um capacitor de extinção, a tensão de alimentação é limitada a 12V por meio de um diodo zener. Quando um sinal positivo aparece na saída do sensor, o relé P é ligado através do transistor NPN (por exemplo, BC547, mje13001-9, KT815, KT817 e outros). Você pode usar um relé de carro ou qualquer outro com bobina de 12V.

Se precisar implementar alguma outra função, você pode usá-la em conjunto com um microcontrolador, por exemplo. Abaixo está o diagrama de conexão e o código do programa.

Ultrassônico

O emissor opera em altas frequências - de 20 kHz a 60 kHz. Isso leva a um problema - animais, como cães, são sensíveis a essas frequências e, além disso, são usados ​​para assustá-los e treiná-los. Esses sensores podem incomodá-los e causar problemas.

O sensor de movimento ultrassônico funciona com efeito Doppler. A onda irradiada, refletida por um objeto em movimento, retorna e é recebida pelo receptor, enquanto o comprimento de onda (frequência) muda ligeiramente. Isso é detectado e o sensor emite um sinal que é usado para controlar o relé ou triac e comutar a carga.

O sensor funciona bem os movimentos, mas se os movimentos forem muito lentos pode não funcionar. A vantagem é que não são sensíveis às mudanças nas condições ambientais.

Laser ou fotossensores

Eles têm um emissor (por exemplo, um LED IR) e um receptor (um fotodiodo de espectro semelhante). Este é um sensor simples, pode ser implementado em duas versões:

1. O emissor e o fotodiodo são montados na passagem (área controlada) opostos um ao outro. Ao passar por ele, você bloqueia a radiação e ela não chega ao receptor, então o sensor é acionado e o relé é ligado. Isso também pode ser usado em sistemas de alarme.

2. O emissor e o fotodiodo estão próximos um do outro, quando você está na área do sensor, a radiação é refletida de você e atinge o fotodiodo. Isso também é chamado de sensor de obstáculo e é usado com sucesso em robótica.

Microondas

Também consiste em um transmissor e um receptor. O primeiro gera um sinal de alta frequência, o segundo os recebe. Conforme você passa, a frequência muda. O receptor é configurado de forma que quando a frequência muda, o sinal é amplificado e transmitido ao órgão executivo, como um relé, e a carga é ligada.

Os sensores de movimento de microondas são muito sensíveis, permitem “ver” um objeto mesmo atrás de uma porta ou atrás de um vidro, mas isso também causa problemas de alarmes falsos quando o objeto está fora do campo de visão pretendido.

São sensores bastante caros, mas respondem até aos menores movimentos.

Os dispositivos capacitivos funcionam de maneira semelhante. Tal esquema é mostrado abaixo.

Como conectar um sensor de movimento?

Você pode criar inúmeras opções e esquemas para conectar o sensor de movimento, dependendo de suas necessidades, às vezes você precisa que o sistema funcione ao se deslocar em locais diferentes, por exemplo iluminação pública no caminho da casa até o portão e vice-versa, em outros casos é necessário forçar o acendimento ou apagamento das luzes, etc. Veremos várias opções.

Normalmente, um sensor de movimento possui três fios ou três terminais para conexão:

1. Fase de entrada.

2. Fase de saída para alimentar a carga.

Se você não tiver energia suficiente no sensor, use um relé intermediário e. Para fazer isso, em vez de uma lâmpada nos diagramas abaixo, os cabos da bobina são conectados.

A foto abaixo mostra os terminais aos quais os fios de alimentação estão conectados.

Conclusão

Usar sensores de movimento, não importa o que pareça, é um passo. Em primeiro lugar, ajudará a poupar energia e a vida útil da lâmpada. Em segundo lugar, eliminará a necessidade de acionar o interruptor todas as vezes. Para iluminação externa, com as configurações corretas, você pode acender a luz ao se aproximar do portão da casa.

Se a distância do portão até a casa for 7 a 10, você pode conviver com um sensor, então não será necessário colocar um cabo no segundo sensor ou montar um circuito com uma chave de passagem.

Como já mencionado, os sensores IR são os mais comuns, são suficientes para tarefas simples, se precisar de mais sensibilidade ou precisão, procure outros tipos de sensores.

Hoje você não vai surpreender ninguém com diversos propósitos e eficácia dispositivos eletrônicos avisos preventivos que notificam as pessoas ou ativam um alarme contra roubo muito antes do contato direto de um hóspede indesejado com uma fronteira (território) protegida. Muitos desses nós descritos na literatura, por exemplo, segundo o autor, são interessantes, mas complicados.

Em contraste, eles desenvolveram um simples circuito eletronico sensor capacitivo sem contato (Fig. 2.2), que até um radioamador novato pode montar. O dispositivo possui alta sensibilidade de entrada, o que permite que seja utilizado para alertar sobre a aproximação de uma pessoa ao sensor E1.

O princípio de funcionamento do dispositivo baseia-se na mudança de capacitância entre o sensor-antena E1 e o “terra” (fio comum: tudo o que corresponde ao circuito de terra - neste caso, é o piso e as paredes da sala ). Quando uma pessoa se aproxima, essa capacitância muda significativamente, o que é suficiente para acionar o chip K561TL1.

Arroz. 2.2. Diagrama de fiação sensor capacitivo sem contato

O projeto é baseado em dois elementos do microcircuito K561TL1 (DD1), incluídos como inversores. Este microcircuito incorpora quatro elementos do mesmo tipo com função 2I-NOT com gatilhos Schmitt com histerese (atraso) na entrada e inversão na saída.

A utilização do microcircuito K561TL1 se deve ao baixo consumo de corrente, alta imunidade a ruídos (até 45% do nível de tensão de alimentação), operação em uma ampla faixa de tensão de alimentação (na faixa de 3–15 V), proteção de entrada de eletricidade estática e excesso de curto prazo nos níveis de entrada e muitas outras vantagens que permitem que o chip seja amplamente utilizado em projetos de rádio amador sem exigir quaisquer precauções e proteção especiais.

Além disso, o chip K561TL1 permite ativar seu independente elementos lógicos em paralelo, como elementos de buffer, para que a potência de saída aumente proporcionalmente. Os gatilhos Schmitt são circuitos biestáveis ​​que podem lidar com sinais de entrada que aumentam lentamente, incluindo ruído. Ao mesmo tempo, as frentes íngremes dos pulsos que fornecem saída podem ser transmitidas aos nós subsequentes do circuito para acoplamento com outros elementos-chave e microcircuitos. O chip K561TL (assim como o K561TL2, aliás) pode alocar um sinal de controle (inclusive digital) para outros dispositivos a partir de um pulso de entrada analógico ou difuso.

Análogo estrangeiro de K561TL1 - CD4093B.

O circuito de comutação do inversor é clássico e é descrito em livros de referência. A peculiaridade do desenvolvimento apresentado está nas nuances do design. Após ligar a alimentação na entrada do elemento DD1.1 existe um estado indefinido próximo a um nível lógico baixo. Na saída DD1.1 - alto nível, na saída DD1.2 - novamente baixo. O transistor VT1 está fechado. A cápsula piezoelétrica HAI (com gerador interno 34) não está ativa.

Uma antena está conectada ao sensor E1 - um carro telescópico é adequado. Quando uma pessoa está perto da antena, a capacitância entre o pino da antena e o chão muda. A partir desta chave, os elementos DD1.1, DD1.2 estão no estado oposto. Para trocar o nó, uma pessoa de estatura média deve estar (passar) ao lado de uma antena de 35 cm de comprimento a uma distância de até 1,5 m. Um nível de alta tensão aparece no pino 4 do microcircuito, como resultado do qual o transistor VT1 abre e a cápsula HA1 emite um som.

Ao selecionar a capacitância do capacitor C1, é possível alterar o modo de operação dos elementos do microcircuito. Assim, quando a capacitância C1 diminui para 82-120 pF, o nó funciona de forma diferente. Agora o sinal sonoro soa apenas enquanto a entrada DD1.1 é afetada pela interferência da tensão CA - um toque humano.

O circuito elétrico (fig. 2.2) também pode ser usado como base para um sensor de disparo. Para isso, exclua o resistor constante R1, o fio blindado e o sensor são os contatos dos microcircuitos 1 e 2.

Um fio blindado é conectado em série com R1 (cabo RK-50, RK-75, fio blindado para sinais AF - todos os tipos são adequados) de 1 a 1,5 m de comprimento, a blindagem é conectada a um fio comum, o núcleo central no extremidade está conectada ao pino da antena.

Sujeito a estas recomendações e à utilização dos tipos e classificações dos elementos indicados no diagrama, o nó gera um sinal sonoro com frequência de cerca de 1 kHz (dependendo do tipo de cápsula HA1) quando uma pessoa se aproxima do pino da antena em uma distância de 1,5–1 M. Não há efeito de gatilho. Assim que o objeto se afasta da antena, o sensor muda para o modo armado (standby).

O experimento também foi realizado com animais - um gato e um cachorro: o nó não reage à sua aproximação ao sensor-antena.

As capacidades do dispositivo dificilmente podem ser superestimadas. Na versão do autor, é montado próximo a Moldura da porta; Porta de entrada- metálico.

O volume do sinal AF emitido pela cápsula HA1 é suficiente para ouvi-lo em uma loggia fechada (é comparável ao volume de uma campainha doméstica).

A fonte de alimentação é estabilizada, com tensão de 9-15 V, com boa filtragem da ondulação de tensão na saída. O consumo de corrente é insignificante no modo de espera (vários microamperes) e aumenta para 22–28 mA quando o emissor HA1 está operando ativamente. Uma fonte sem transformador não pode ser usada devido à probabilidade de danos choque elétrico. O capacitor de óxido C2 atua como um filtro de potência adicional, seu tipo é K50-35 ou similar, para uma tensão de operação não inferior à tensão de alimentação.

Durante a operação do nó revelado recursos interessantes. A tensão de alimentação do nó afeta sua operação: quando a tensão de alimentação aumenta para 15 V, apenas um fio elétrico de cobre não blindado comum com seção transversal de 1-2 mm e comprimento de 1 m é usado como antena-sensor; neste caso não são necessários blindagem e resistor R1, o fio elétrico de cobre é conectado diretamente aos terminais 1 e 2 do elemento DD1.1. O efeito é semelhante. Quando o faseamento do plugue da fonte de alimentação é alterado, o nó perde catastroficamente a sensibilidade e consegue funcionar apenas como sensor (reage ao toque em E1). Isso é verdade para qualquer valor da tensão da fonte de alimentação na faixa de 9 a 15 V. Obviamente, a segunda finalidade deste circuito é um sensor comum (ou sensor-gatilho).

Essas nuances devem ser levadas em consideração ao repetir o dispositivo. Porém, no caso da correta ligação aqui descrita, obtém-se um importante componente de um alarme anti-roubo, garantindo a segurança da casa, alertando os proprietários antes mesmo de ocorrer uma emergência.

Os elementos são montados de forma compacta em uma placa de fibra de vidro. O invólucro do dispositivo é feito de qualquer material dielétrico (não condutor). Para controlar a ligação, o dispositivo pode ser equipado com um LED indicador conectado em paralelo com a fonte de alimentação.

Não é necessário ajuste com estrita adesão às recomendações. Se você experimentar o comprimento do cabo de blindagem, o comprimento e a área da antena do sensor E1 e alterar a tensão de alimentação, pode ser necessário ajustar a resistência do resistor R1 em uma ampla faixa - de 0,1 a 100 MΩ. Para reduzir a sensibilidade, aumente a capacitância do capacitor C1. Se isso não der resultado, um resistor constante com resistência de 5-10 MΩ é conectado em paralelo com C1.

Arroz. 2.3. sensor capacitivo

Capacitor apolar C1 - tipo KM6. Resistor fixo R2 - MLT-0,25. Resistor R1 - tipo VS-0.5, VS-1. O transistor VT1 é necessário para amplificar o sinal da saída do elemento DD1.2. Sem este transistor, a cápsula HA1 soa suave. O transistor VT1 pode ser substituído por KT503, KT940, KT603, KT801 com qualquer índice de letras.

O emissor de cápsula HA1 pode ser substituído por um similar com gerador embutido 34 e corrente operacional não superior a 50 mA, por exemplo, FMQ-2015B, KRX-1212V e semelhantes.

Graças ao uso de uma cápsula com gerador embutido, a unidade apresenta um efeito interessante: quando uma pessoa se aproxima da antena-sensor E1, o som da cápsula é monótono, e quando uma pessoa se afasta (ou se aproxima de uma pessoa , partindo de uma distância de 1,5 m até E1), a cápsula emite um som intermitente de natureza estável de acordo com a mudança no nível de potencial na saída do elemento DD1.2. (Um efeito semelhante formou a base do primeiro instrumento musical- "Teremim".)

Para uma visão mais completa das propriedades de um sensor capacitivo, o autor recomenda a leitura do material.

Se uma cápsula com um gerador AF integrado, por exemplo, KRI-4332-12, for usada como HA1, então a uma distância relativamente grande da antena do sensor, o som se assemelhará a uma sirene e, na aproximação máxima - um sinal intermitente.

Alguma desvantagem do dispositivo pode ser considerada a falta de seletividade (do sistema de reconhecimento “amigo/inimigo”), de forma que o nó sinalizará a aproximação de qualquer pessoa ao E1, inclusive o dono do apartamento que saiu “para comer pão” . A base da operação do dispositivo são captadores elétricos e mudanças de capacitância, que são mais úteis ao operar em grandes áreas residenciais com uma rede desenvolvida de comunicações elétricas; obviamente, o dispositivo será inútil na floresta, no campo e onde não houver comunicações elétricas.

Esquemas Kashkarov A.P. 500 para rádios amadores. Sensores eletrônicos.