Sơ đồ mạch cảm biến ánh sáng DIY. Công tắc đèn (rơle ảnh) cho chiếu sáng đường phố
Việc tạo ra một cảm biến phản ứng với ánh sáng đã được mô tả và đưa ra các ví dụ về mạch điều khiển cho động cơ điện công suất thấp và đèn LED. Sẽ hữu ích hơn nếu kiểm soát một số tải mạnh, ví dụ: đèn sợi đốt, động cơ điện mạnh, v.v. Sơ đồ đơn giản Rơle ảnh cho tải mạnh được hiển thị trong Hình 1:
Hình 1 - Rơle ảnh được kích hoạt khi độ sáng giảm
không điều chỉnh độ nhạy
Mạch này sử dụng rơle tiếp điểm điện từ. Đơn giản nhất, rẻ nhất và một cách dễ tiếp cận Kiểm soát tải mạnh là sử dụng rơle tiếp điểm điện từ:
Rơle trong ảnh trên được lấy ra từ một tủ lạnh nhập khẩu bị hỏng, rơle này có thể chuyển đổi (kết nối và ngắt kết nối trong trường hợp này) một tải tiêu thụ dòng điện không quá 16A. 16A là khá đủ cho nhiều thiết bị điện gia dụng. Trên thân của rơle này có ghi rằng đối với cuộn dây dòng điện một chiều Cần có 12 V, nhưng trên thực tế, để vận hành rơle này, 9 V từ nguồn điện cho modem có bộ chỉnh lưu là đủ:
Nếu 9V không đủ, bạn có thể cấp nguồn cho mạch từ 12V. Nếu bạn thay thế điện trở R1 bằng biến tần hoặc tông đơ, bạn có thể điều chỉnh độ nhạy với ánh sáng.
Dòng ngược của photodiode này được khuếch đại bởi bóng bán dẫn VT1:
Transistor này tạo thành một bộ chia điện áp cùng với điện trở R1:
Như đã đề cập ở trên, điện trở này có thể được thay thế bằng một biến trở hoặc một biến trở để điều chỉnh độ nhạy của mạch.
Transistor VT2 điều khiển trực tiếp cuộn dây rơle:
KT973 rất phù hợp cho mục đích này. Rơle được kết nối với bộ thu của bóng bán dẫn này.
Để tránh bóng bán dẫn VT2 bị cháy khi đóng đột ngột, một diode ngược được đặt song song với cuộn dây rơle:
Diode này có thể được thay thế bằng bất kỳ diode phù hợp nào khác.
Điện trở R2 là không cần thiết, nhưng nó có thể được lắp đặt để hạn chế dòng điện hoặc giảm mức tiêu thụ.
Phần nguồn của mạch cần có đầu nối và dây dẫn:
Rơle có thể kết nối tải với mạng 220V. Đừng quên rằng điện áp nguồn rất nguy hiểm và khi làm việc với nó, bạn phải đề phòng để tránh bị điện giật.
Sau khi chuẩn bị tất cả các bộ phận cần thiết, bạn có thể bắt đầu lắp ráp rơle.
Tốt hơn là hàn diode ngược trực tiếp vào rơle.
Một tải có nguồn điện (không nhất thiết phải là mạng 220V) có thể được kết nối với rơle đã lắp ráp. Bằng cách sử dụng rơ-le ảnh này được ghép nối với nguồn bức xạ hồng ngoại, bạn có thể tạo cảm biến hiện diện:
Hình 2 - Sơ đồ bật tải với mức độ chiếu sáng tăng dần
Nếu rơle ảnh bật đèn sợi đốt khi độ sáng giảm, thì cần phải bằng cách nào đó đóng photodiode khỏi ánh sáng của đèn sợi đốt, nếu không, khi độ sáng giảm, rơle sẽ bắt đầu bật và tắt thường xuyên, điều này sẽ dẫn đến sự hao mòn nhanh chóng của nó. Nếu sử dụng photodiode hồng ngoại thì rơle quang sẽ không phản ứng với ánh sáng của đèn huỳnh quang (nếu bạn không đưa nó đủ gần) hoặc đèn dẫn(nếu không có đèn LED hồng ngoại có bước sóng ánh sáng phát ra tương ứng). Tốt hơn là không nên kiểm tra bảng điều khiển IR trên rơle ảnh này:
Trợ lý tự động trong nhồi điện tử một chiếc ô tô ngày nay bao gồm hầu hết tất cả các chức năng điều khiển của nó. Điều này áp dụng nhiều hơn cho các hệ thống an ninh, nhưng với sự ra đời của các bộ phận cảm ứng, phạm vi tiếp cận của trợ lý thông minh đã mở rộng đáng kể. Vì vậy, cảm biến ánh sáng trên ô tô ngày càng trở nên phổ biến. Thiết bị này là gì? Đây là một loại máy dò ghi lại ngưỡng chiếu sáng mà tại đó hệ thống quang học có thể tự động bật hoặc tắt. Ở các hệ thống tiên tiến hơn, cảm biến còn có khả năng giám sát điều kiện ánh sáng ở trạng thái trung gian, tinh chỉnh thiết bị trên xe chính xác hơn.
Cảm biến ánh sáng là gì?
Thiết bị cảm biến có thể được chia thành hai phần - đây là cơ sở hạ tầng điện điển hình, nhờ đó thiết bị được kết nối với rơle điều khiển quang học và bộ phận cảm biến. Việc kết nối với rơle cho phép cảm biến tương tác nhanh với đèn ô tô, kích hoạt kịp thời chức năng của chúng. Thành phần chính của thiết bị là bản thân máy dò ở dạng tế bào quang điện phản ứng với các thông số ánh sáng. Phổ biến nhất là cảm biến ánh sáng độc lập trên ô tô. Việc sửa đổi này hoạt động như thế nào? Điểm đặc biệt của nó là sự độc lập với lưới điện chính. Nghĩa là, tín hiệu được gửi đến rơle ngay cả trong trường hợp hệ thống dây điện chính bị lỗi. Tất nhiên, chúng ta chỉ có thể nói về việc đảm bảo khả năng hoạt động của mạch này nếu bản thân hệ thống quang học và bộ điều khiển điều khiển ổn định.
Cách thiết bị hoạt động
Trong khi xe đang di chuyển, cảm biến liên tục theo dõi khu vực được giao phó, đánh giá các thông số ánh sáng. Thông thường đây là độ sáng cơ bản của ánh sáng mà tế bào quang điện phản ứng. Khi đến giá trị giới hạn cảm biến sẽ gửi tín hiệu đến rơle trên. Đổi lại, bộ điều khiển ra lệnh bật quang học hoặc ngược lại, tắt. Điều quan trọng cần nhấn mạnh là hệ thống không chỉ hoạt động khi bật. Những hệ thống như vậy được xếp vào loại thiết bị an toàn chủ động nên việc kích hoạt ánh sáng trong ngõ tối chẳng hạn là nhiệm vụ trọng tâm của thiết bị. Nhưng cũng khi các giá trị ngưỡng độ sáng được cố định, thiết bị sẽ tắt quang học. Điều đáng chú ý là tính năng xử lý tín hiệu được gửi bởi cảm biến ánh sáng trên ô tô. Khối điều khiển hoạt động như thế nào trong mạch này? Ban đầu, vi mạch được lập trình để hoạt động trên một số kênh liên quan đến quang học nhất định - đèn, đèn pha, đèn sương mù, v.v. Các cảm biến cũng chịu trách nhiệm về các vùng cụ thể được liên kết có điều kiện với các kênh này. Vì vậy, trong mỗi trường hợp một hoặc một nhóm khác có liên quan Dụng cụ quang họcô tô.
Vùng phủ sóng
Sự phân tách cơ bản liên quan đến việc xử lý tín hiệu từ hai vùng phủ sóng. Trước hết, đây là một khu vực toàn cầu. Nó đề cập đến không gian ngay bên cạnh chiếc xe. Khu vực thứ hai là phía trước. Nó kéo dài đến phần đường phía trước ô tô. Các mẫu cảm biến hiện đại có thể phân biệt giữa các vùng này bằng cách gửi tín hiệu tương ứng đến rơle. Có vẻ như nếu trong điều kiện hiện tại mức độ chiếu sáng giảm thì các thiết bị quang học tương ứng với điều kiện giao thông nên được kích hoạt. Nhưng sự khác biệt chính nằm ở tính năng vận hành của đèn pha chiếu xa và đèn pha mà cảm biến ánh sáng trên xe chịu trách nhiệm. Sự phân chia này có ý nghĩa gì trong thực tế? Trong điều kiện tầm nhìn kém, nên kích hoạt đèn pha chiếu xa và vào ban ngày - đèn chạy với chùm tia thấp. Tuy nhiên, các trạng thái ranh giới giữa các điều kiện ánh sáng này không phải lúc nào cũng có thể được ghi lại bằng điện tử. Do đó, điều mong muốn là cảm biến cũng cung cấp khả năng giám sát các đặc tính chiếu sáng trung gian.
Cài đặt cảm biến
Một phần vấn đề tách các chỉ số chiếu sáng đường biên có thể được giải quyết bằng cách sử dụng các cài đặt cơ bản. Theo quy định, có hai chế độ hoạt động cho thiết bị:
- Vào lúc chạng vạng. Đèn được kích hoạt vào lúc hoàng hôn, khi màn đêm chưa buông xuống nhưng rõ ràng đã tối.
- Vào ban đêm. Cảm biến sẽ bật đèn pha khi trời tối hoàn toàn.
Trong một số cấu hình, đèn pha có mục đích cụ thể, trong một số điều kiện nhất định, đèn pha này được bật bởi cảm biến ánh sáng trong ô tô. Đây là gì từ quan điểm xử lý tín hiệu bằng điện tử? Đây là những thông số phần mềm được xử lý một cách logic trong những điều kiện nhất định. Ví dụ, ở chế độ đầu tiên, đèn chiếu gần vẫn hoạt động và ở chế độ thứ hai, đèn chiếu xa sẽ được kích hoạt.
Phiên bản cảm biến đặc biệt
Có những mẫu cảm biến còn có nhiệm vụ điều chỉnh ánh sáng trong cabin. Đặc biệt, chúng không chỉ bật mà còn kiểm soát các thông số độ sáng của bảng đồng hồ. Trên thực tế, chức năng thứ hai là tối quan trọng vì bảng điều khiển vẫn hoạt động trong mọi trường hợp khi đang lái xe. Nhưng trong những hệ thống như vậy, vấn đề có thể xảy ra nếu rơle có quá nhiều tín hiệu. Như vậy, theo người dùng, cảm biến ánh sáng trên xe Kia Rio bị lỗi điều khiển đèn nền của cùng bảng đồng hồ không chính xác. Ví dụ, vào ban đêm, hệ thống kích hoạt đèn pha chính xác, nhưng trong cabin đèn có thể bật ở độ sáng tối đa, gây khó chịu cho người lái. Thông thường, những vấn đề như vậy phát sinh do lỗi dây hoặc hư hỏng - điện trở giảm, dẫn đến tín hiệu không chính xác.
cài đặt tự làm
Trước hết, vị trí lắp đặt được xác định. Có thể có hai trong số chúng - phía sau gương chiếu hậu trong khu vực kính chắn gió, hoặc trên bảng điều khiển phía trước - cũng gần kính chắn gió. Trong cả hai trường hợp, điều quan trọng là phải tổ chức một không gian trống, không có mái che để cảm biến ánh sáng trong xe sẽ hoạt động. Việc tự cài đặt không khó - công việc liên quan đến việc lắp đặt phần cứng hoàn chỉnh. Trong một số trường hợp, chỉ cần thực hiện buộc chặt bằng keo là đủ, còn trong những trường hợp khác, chỉ cần thực hiện cố định cơ học bằng phần cứng.
Hệ thống dây điện xứng đáng được chú ý đặc biệt. Nên làm dây cáp càng ngắn càng tốt ở nơi dễ nhìn thấy và nếu có thể, ngay từ cảm biến đến bảng điều khiển. Bộ chọn sẽ trở thành điểm cuối cùng mà cảm biến ánh sáng trong ô tô được kết nối trực tiếp. Sơ đồ kết nối giữa máy dò và rơle điều khiển là gì? Bộ chọn là một liên kết chuyển tiếp thực hiện một loại tiền xử lý tín hiệu. Nó có thể điều chỉnh các thông số của nó, xác định các kênh giống nhau của các nhóm quang học và loại bỏ nhiễu.
Phần kết luận
Sự hiện diện của bộ điều khiển ánh sáng tự động không được coi là sự đảm bảo an toàn - ngay cả trong một khía cạnh của điều khiển. Cũng có những mối nguy hiểm mà cảm biến ánh sáng trên ô tô có thể gây ra. Điều này có ý nghĩa gì đối với người lái xe? Thiết bị điện tử dưới dạng trợ lý tự động mang lại cảm giác kiểm soát của bên thứ ba, nhưng ấn tượng này là lừa đảo. Thật vậy, trong hầu hết các trường hợp, những cảm biến như vậy rất hữu ích, nhưng cũng có nguy cơ hỏng hóc điện tử. Và việc bật đèn pha không kịp thời có thể gây ra thảm kịch. Rủi ro này có đáng để từ bỏ cảm biến ánh sáng không? Có thể là không, nhưng bạn chắc chắn không nên chỉ dựa vào chức năng của nó để điều khiển quang học.
Cảm biến ánh sáng khá phổ biến hiện nay. Chúng khác nhau rất nhiều về các thông số thiết kế. Trước hết, điều này là do có rất nhiều tế bào quang điện trên thị trường. Tuy nhiên, có rất nhiều mô hình có các loại khác nhau bộ điều hợp. Tuy nhiên, để hiểu vấn đề này một cách chi tiết hơn, bạn nên nghiên cứu cấu tạo của các thiết bị này. Chỉ sau đó mới có thể tiến hành lắp ráp cảm biến ánh sáng trực tiếp.
Sơ đồ thiết bị cổ điển
Mạch cảm biến ánh sáng tiêu chuẩn nhất bao gồm một tế bào quang điện. Trong trường hợp này, các bộ điều hợp phi tuyến thường được sử dụng. Tuy nhiên, sửa đổi tuyến tính cũng đang có nhu cầu ngày nay. Ngoài ra còn có tụ điện trong mạch của cảm biến ánh sáng tiêu chuẩn năng lực khác nhau. Chúng có thể được sắp xếp theo thứ tự tuần tự hoặc song song. Các ổ cắm có đường kính khác nhau được lắp đặt trực tiếp cho đèn. Hệ thống bảng thường thuộc loại đa kênh.
Mô hình với tế bào quang điện từ tính
Với một tế bào quang điện từ tính, cảm biến ánh sáng (sơ đồ hiển thị bên dưới) phù hợp nhất cho cơ sở đóng cửa. Tuy nhiên, model này chỉ có thể được sử dụng ngoài trời ở nhiệt độ trên 0. Để tự tay bạn lắp ráp cảm biến ánh sáng, tốt hơn nên sử dụng đèn 5 V. Trong trường hợp này, bạn có thể mua riêng hộp mực cho thiết bị tại cửa hàng. Bước tiếp theo là cài đặt trực tiếp tế bào quang điện.
Đối với những mục đích này, bạn cần sử dụng vỏ nhựa. Sau khi lắp đặt tế bào quang điện, một dây dẫn cardiode được lắp đặt để truyền tín hiệu. Dung tích của phần tử này không được vượt quá 3 pF. Nếu không, đèn sợi đốt có thể không chịu được tải nặng. Kết nối trực tiếp với mạng 220 V được thực hiện trong giai đoạn đầu. Để làm điều này, chỉ có các điểm tiếp xúc phía trên phải được đóng lại. Dây dẫn trong trường hợp này có thể được sử dụng với nhãn PP20.
Ứng dụng của tế bào quang điện băng thông rộng
Sẽ thuộc loại này cảm biến ánh sáng không hề dễ dàng. Trước hết, bạn cần tìm một tế bào quang điện tốt. Để cài đặt nó, bạn sẽ cần một vỏ bền. Ngoài ra, cần lưu ý rằng nó phải được niêm phong, vì tế bào quang điện trên không chịu được độ ẩm cao. Nó cũng không được khuyến khích sử dụng ở nhiệt độ dưới 0. Tuy nhiên, trong không gian kín nó có thể phục vụ tốt. Tụ tích hợp thường được sử dụng cho nó. Họ khác nhau về năng lực. Trong trường hợp này, phần lớn phụ thuộc vào đèn sợi đốt được chọn.
Nếu chúng ta xem xét tùy chọn 5 V, thì tụ điện trong tình huống này có thể được sử dụng ở mức 15 pF. Trong trường hợp này, cảm biến ánh sáng phải được kết nối với mạng thông qua bộ chuyển đổi. Bảng điều khiển thường được sử dụng để điều chỉnh nguồn điện của thiết bị. Ngày nay, các mô hình đa kênh đang có nhu cầu lớn. Để kết nối cảm biến ánh sáng với mạng 220 V, bạn không thể thực hiện nếu không có bộ chuyển đổi phụ.
Cảm biến điện trở lưỡng cực
Cảm biến ánh sáng điện trở lưỡng cực để chiếu sáng được sử dụng rộng rãi. Các tế bào quang điện trong các mô hình được lắp đặt chủ yếu thuộc loại quang phổ. Tùy chọn này là lý tưởng cho đường phố. Nó có thể được sử dụng hiệu quả ngay cả ở nhiệt độ -20 độ. Trong trường hợp này, điện trở sẽ không bị đoản mạch. Trong trường hợp này, chỉ cần một tụ điện để lắp đặt. Nó phải được chọn là loại mở hoặc đóng. Tuy nhiên, điện dung của tụ điện không được vượt quá 5 pF.
Bộ khuếch đại trong một thiết bị như vậy hiếm khi được sử dụng. Sẽ tốt hơn nhiều nếu cài đặt bộ điều khiển thông thường để điều khiển. Hệ thống liên lạc để kết nối là một pha. Tuy nhiên, trong tình huống này trước tiên cần phải nhìn vào tổng đài. Chỉ sau đó mới có thể quyết định chọn bộ chuyển đổi để bóng đèn không bị cháy.
Cảm biến tụ sóng
Loại cảm biến ánh sáng này có thể được lắp ráp bằng cách chuẩn bị một tế bào quang điện từ tính. Điện trở điốt là phù hợp nhất với kiểu máy và điện dung của chúng phải ít nhất là 30 pF. Cảm biến loại này có độ nhạy khác nhau đáng kể. Các bộ khuếch đại được lắp đặt ở công suất trung bình. Bộ điều biến cho thiết bị phù hợp hơn với loại tích phân. Trong trường hợp này, tham số độ nhạy sẽ ở mức 22 micron. Cũng cần lưu ý rằng bộ khuếch tán trong trường hợp này có thể được kết nối trực tiếp thông qua nguồn điện.
Sử dụng tụ điện chọn lọc
Loại cảm biến ánh sáng này có độ nhạy cao. Những thiết bị này không phù hợp với đường phố. Tuy nhiên, phần lớn phụ thuộc vào loại tế bào quang điện. Nếu chúng ta xem xét các sửa đổi tích phân thì chúng độ ẩm cao không phải sợ hãi. Họ cũng vô cảm với nhiệt độ dưới 0 và thiết bị có thể được sử dụng trong thời tiết lạnh. Điện trở thường được lắp đặt ở dạng mở.
Đồng thời có nhiều loại ban quản lý phù hợp. Để tự lắp ráp mô hình, tốt hơn nên chọn bộ điều hợp có bộ điều hợp phụ. Cảm biến ánh sáng được kết nối qua giai đoạn đầu tiên. Trong trường hợp này, các liên hệ phải được bảo mật chủ yếu từ phía trên. Để kiểm tra nối đất, bạn cần sử dụng máy kiểm tra.
Cảm biến ánh sáng siêu nhạy
Cảm biến ánh sáng siêu nhạy thích hợp cho không gian kín. Thông thường, các mô hình được lắp đặt trong các tòa nhà văn phòng. Như vậy, bạn có thể tiết kiệm khá nhiều tiền điện. Để lắp ráp độc lập một sửa đổi siêu nhạy, tốt hơn là bạn nên mua một tế bào quang điện loại từ tính. Tốt hơn nên chọn điện trở có thông số độ dẫn điện cao.
Trong trường hợp này, bạn có thể sử dụng bộ chuyển đổi đơn giản nhất. Trong trường hợp này, bộ khuếch đại thường không được sử dụng. Cần có bộ chuyển đổi phụ để kết nối cảm biến. Theo quy định, nó được sử dụng cho hai liên hệ. Để đảm bảo rằng lỗi hệ thống ít xảy ra nhất có thể, nhiều chuyên gia khuyên bạn nên sử dụng mô-đun điện trở. Bạn thường có thể tìm thấy chúng trong cửa hàng có nhãn 10 ohm.
Sửa đổi với độ nhạy giảm
Loại cảm biến ánh sáng này được thiết kế đặc biệt để sử dụng trong môi trường khắc nghiệt. điều kiện thời tiết. Trung bình, các mẫu có thể chịu được nhiệt độ xuống tới -20 độ. Họ cài đặt các tế bào quang điện tích hợp độc quyền. Chúng khác nhau ở chỗ chúng thực tế không sợ độ ẩm cao. Đồng thời, chúng có thể chịu được những hư hỏng cơ học nhỏ.
Điều tương tự không thể nói về các chất tương tự từ tính. Để lắp ráp độc lập cảm biến ánh sáng (ngoài trời), bạn sẽ cần một tụ điện công suất cao. Ngoài ra, điện trở công suất thấp được sử dụng để hoạt động ổn định. Bạn có thể cài đặt nhiều loại bộ điều khiển cho cảm biến.
Sửa đổi với bộ khuếch đại màng
Việc lắp ráp cảm biến với bộ khuếch đại màng có thể khá đơn giản. Nếu chúng ta xem xét cách sửa đổi đơn giản nhất thì nên chọn đèn 5 V. Trong trường hợp này, đường kính ổ cắm phải là 4,5 cm, sau khi cố định tế bào quang điện, cần cố định điện trở. Nếu chúng ta xem xét một mô hình không có bảng điều khiển, thì bộ khuếch đại nên được lắp đặt gần công tắc đầu ra. Trong trường hợp này, kết nối phải được thực hiện thông qua bộ chuyển đổi có lớp cách điện.
Nếu chúng ta xem xét một mô hình có bảng điều khiển, thì trước hết, điều quan trọng là phải hàn bộ chuyển đổi phụ vào tế bào quang điện bằng đèn hàn. Chỉ sau đó là công tắc có các tiếp điểm được kết nối với hệ thống. Trong trường hợp này, dây dẫn cần được đưa sang một bên và cách điện để tránh đoản mạch.
Một ví dụ về giải pháp thiết kế mạch để triển khai cảm biến ánh sáng sử dụng bộ khuếch đại hoạt động được mô tả. Sự hữu ích của sơ đồ này là sự đơn giản và rõ ràng của nó. Một ví dụ minh họa hay cho những người mới bắt đầu làm radio nghiệp dư, kỹ sư điện tử, nhà thiết kế mạch và chỉ những người có sở thích ý tưởng ban đầu về việc sử dụng bộ khuếch đại hoạt động.
Cảm biến ánh sáng dùng để làm gì:
Đầu tiên bạn cần tìm hiểu cảm biến ánh sáng là gì (cảm biến ánh sáng dành cho chiếu sáng đường phố) và nó dùng để làm gì. Bản thân cảm biến ánh sáng có thể là một số phần tử vô tuyến điện tử nhạy cảm như điện trở quang, phototransistor, photodiode, v.v.. Các phần tử cảm quang đã được ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp, nhưng ứng dụng phổ biến nhất của chúng có thể thấy là trong các mạch liên quan đến điều khiển tự động hệ thống chiếu sáng ngoài trời. Cái gọi là bộ ngắt mạch điều khiển ánh sáng (công tắc chạng vạng).
Hình số 1 - Ví dụ về hoạt động của công tắc điều khiển đèn Một ví dụ về mạch cảm biến ánh sáng đơn giản sử dụng bộ khuếch đại hoạt động:
Hình 2 - Sơ đồ, cảm biến ánh sáng đơn giản Cần hiểu rằng với tư cách là cảm biến mạng, bạn sử dụng bất kỳ tế bào quang điện nào phù hợp với các thông số của nó; mạch được đưa ra làm ví dụ sử dụng điốt quang. Nguyên lý hoạt động của mạch rất đơn giản, photo diode đóng vai trò là nguồn dòng. Khi ánh sáng chiếu vào photodiode, nó tạo ra một dòng điện nhất định trong đó (tùy thuộc vào cường độ bức xạ), tín hiệu được khuếch đại bằng cách sử dụng bất kỳ mạch khuếch đại phù hợp và đã biết nào (trong trường hợp này, một ví dụ về mạch sử dụng bộ khuếch đại hoạt động là đã cho, mức tăng được thiết lập bằng cách chọn một điện trở nằm trong nhận xét). Điện áp đầu ra tỷ lệ thuận với ánh sáng tới. Do đó, tín hiệu thu được ở đầu ra của mạch có thể điều khiển được, chẳng hạn như rơle điện tử hoặc bóng bán dẫn ở chế độ chuyển mạch. Các bạn không nên lấy sơ đồ này làm chuẩn mà tôi chỉ lấy nó làm ví dụ xây dựng sơ đồ cho một thiết bị cảm biến ánh sáng, giải pháp này khá đơn giản, dễ hiểu và phổ biến.
Sử dụng nhà hệ thống tự động cho phép tiết kiệm năng lượng đáng kể. Ví dụ: bằng cách lắp đặt cảm biến trên đèn đường ở lối vào nhà, ở lối vào, hành lang hoặc phòng đựng thức ăn, bạn sẽ tránh phải mò mẫm tìm công tắc trong bóng tối và không bao giờ quên tắt nó đi . Trong bài viết này, chúng tôi sẽ nói về các tính năng của cảm biến và cách tạo cảm biến chuyển động bằng tay của chính bạn.
Nói ngắn gọn về cảm biến
Cảm biến chuyển động sẽ chuyển tải khi có tác động từ bên ngoài, điều này phụ thuộc vào loại cảm biến và nguyên lý hoạt động của nó. Khi phát hiện sự hiện diện hoặc chuyển động của cơ thể, nguồn điện sẽ được cung cấp cho tải thông qua rơle triac hoặc điện từ. Bất cứ thứ gì cũng có thể đóng vai trò tải: bóng đèn, lò sưởi, loa, miễn là công suất tải không vượt quá công suất chuyển mạch tối đa của cảm biến. Thông thường công suất tải tối đa là khoảng 1 kW.
Nếu cần bật thêm nguồn thì cần thêm một rơle khác vào mạch để các cực nguồn của cảm biến chuyển động bật điện áp vào cuộn dây rơle.
Cách thiết bị hoạt động
Nguyên lý hoạt động của cảm biến phụ thuộc vào loại sơ đồ kết nối và phần tử được sử dụng. Mặc dù nhiệm vụ của họ là như nhau nhưng phương pháp thực hiện của họ cảm biến khác nhau các phong trào có thể được chia thành các nhóm theo nguyên tắc hành động của họ. Chúng ta hãy xem xét những ưu điểm và nhược điểm của từng người trong số họ.
Liên hệ hoặc từ tính
Tùy chọn đơn giản nhất là sử dụng công tắc giới hạn cơ học, chẳng hạn như với nó, bạn có thể bật đèn khi cửa mở hoặc đóng. Đây không hẳn là một cảm biến nhưng vẫn là cách đơn giản nhất để thực hiện nó tự động bật thiết bị.
Phương án tiếp theo là công tắc sậy (tiếp điểm kín), bản chất của nó như sau: trong một bình thủy tinh có một cặp tiếp điểm có thể đóng hoặc mở dưới tác dụng của từ trường. Trong trường hợp này, nó được lắp đặt trên cửa Nam châm vĩnh cửu, và hơn thế nữa ngưỡng cửa(platband) có một công tắc sậy. Các tiếp điểm của nó thường không có khả năng cho dòng điện lớn chạy qua nên có thể dùng để bật cuộn dây rơle nhằm tăng công suất đóng cắt.
Mạch cảm biến chuyển độngCảm biến hồng ngoại
Cảm biến chuyển động hồng ngoại phản ứng với bức xạ hồng ngoại; đây là bức xạ có bước sóng 1± mm hoặc tần số 300-400 GHz. Cảm biến PIR được sử dụng làm thành phần nhạy cảm chính. Nó ghi lại những thay đổi về lượng bức xạ trên đó.
Bức xạ hồng ngoại là bức xạ nhiệt.
Điều này có nghĩa là trong phạm vi IR, một người trông giống như một nguồn bức xạ lớn. Trong trường hợp này, nhiệt độ của cảm biến không làm thay đổi đáng kể hoạt động của nó. Thông tin từ thế giới bên ngoài phải đến được cảm biến, vì bức xạ này được thu thập bởi một nhóm thấu kính, chẳng hạn như thấu kính Fresnel. Nhìn bề ngoài, nó trông giống như một cửa sổ có khung bằng kính có gân.
Tùy thuộc vào thiết kế, góc nhìn của cảm biến chuyển động IR có thể đạt tới 360 độ, trong trường hợp này, một số phần tử nhiệt điện (PIR) thường được lắp bên trong và các ống kính tập trung vào chúng từ vùng hiển thị tương ứng. Những cảm biến góc rộng như vậy là cần thiết để ghi lại chuyển động từ mọi phía, để không phải lắp đặt nhiều cảm biến góc hẹp; một cảm biến được lắp đặt ở góc 360 độ trên trần nhà.
Cảm biến hồng ngoại phản ứng với nhiệt Thuận lợi:
- giá;
- sự đơn giản;
- sự phổ biến;
- hoạt động tốt trong nhà;
- điều chỉnh tốt;
- Không gây kích ứng động vật.
sai sót:
- không đáng tin cậy;
- vấn đề khi làm việc bên ngoài.
Vì phản ứng với nhiệt nên nó có nhiều yếu tố “có hại” cho hoạt động chính xác. Báo động sai xảy ra khi có luồng gió ấm hoặc máy sưởi được bật và nhiệt độ nền sẽ khác (ở mức độ thấp hơn) so với nhiệt độ của con người. Vì vậy, sẽ khó có thể làm việc trong bếp khi bạn đứng trước một bếp lò nóng, nhưng liệu nó có cần thiết ở đó không?
Laser hoặc cảm biến quang
Cảm biến laser là một cặp phần tử, bộ phát và bộ thu, và bộ phát có thể nằm trong phổ IR để mắt người không thể phát hiện được. Những cảm biến như vậy được sử dụng trong báo động; khi bạn đi qua chùm tia laze, nó không chạm tới bộ tách sóng quang (điện trở quang hoặc điốt quang) và mạch tạo ra tín hiệu về sự hiện diện trong phòng. Cách sử dụng tín hiệu này phụ thuộc vào các kết nối tiếp theo, bạn có thể bật đèn thông qua rơle thời gian hoặc còi báo động hoặc tín hiệu đến bộ điều khiển hệ thống an ninh và an toàn.
Một loại cảm biến ảnh khác trông như thế này: bộ phát và bộ thu LED không được lắp đặt đối diện nhau mà ở gần nhau, trong cùng một mặt phẳng, bức xạ sẽ bị phản xạ và chạm vào bộ thu quang, khi bạn đi vào trường quan sát của cảm biến, cảm biến chuyển động được kích hoạt. Tên gọi khác là cảm biến chướng ngại vật.
Thuận lợi:
- Sự đơn giản.
Sai sót:
- Trường nhìn hẹp.
- Tính đặc thù của ứng dụng.
Thông số cụ thể về hoạt động của cảm biến ảnh chuyển động Lò vi sóng
Cảm biến chuyển động vi sóng - hoạt động theo nguyên tắc máy thu-phát sóng vô tuyến. Dao động tần số cao được tạo ra trong mạch và được nhận ở đây, bộ phận nhận được cấu hình theo cách này: khi không có ai ở gần, rơle sẽ tắt. Khi bạn vào khu vực làm việc máy thu - tần số dao động thay đổi, do đó tín hiệu được gửi từ diode dò rằng cần phải bật phần tử nguồn và đặt điện áp vào tải.
Sai sót:
- Bức xạ tần số cao có hại cho sức khỏe (mặc dù bạn mang theo điện thoại thông minh trong túi nhưng ở đó thậm chí còn có nhiều bức xạ hơn).
- Chi phí tương đối cao.
- Khả thi dương tính giảđối với các tác động bên ngoài khu vực quan sát.
Thuận lợi:
- độ nhạy cho phép bạn phát hiện một vật thể đằng sau cánh cửa hoặc kính chẳng hạn;
- phát hiện ngay cả những chuyển động nhỏ nhất.
Đây là cách hoạt động của cảm biến chuyển động vi sóng siêu âm
Một loại khác được chế tạo theo nguyên lý “phát-thu” – cảm biến chuyển động siêu âm. Tần số của sóng siêu âm nằm trong khoảng trên 20 kHz nhưng dưới 60 kHz. Nguyên lý phát hiện dựa trên hiệu ứng Doppler. Độ dài của sóng phản xạ thay đổi, máy thu ghi lại sự thay đổi này và đưa ra tín hiệu về sự hiện diện và chuyển động của một vật thể mới.
sai sót:
- Động vật có thể phản ứng với nó. Người đuổi chó sử dụng máy phát sóng siêu âm.
- Nếu bạn di chuyển chậm, DD siêu âm có thể không hoạt động.
Thuận lợi:
- chi phí hợp lý;
- không nhạy cảm với những thay đổi của điều kiện môi trường.
Mạch cho cảm biến chuyển động tự chế
Chúng tôi đề xuất xem xét một số phương án phù hợp để lặp lại và nghiên cứu nguyên lý hoạt động của cảm biến. Ngoài ra, lò vi sóng cũng sẽ giúp bạn nắm vững những kiến thức cơ bản về công nghệ truyền dẫn vô tuyến và phát hiện tín hiệu, đồng thời các mạch sử dụng vi điều khiển sẽ giúp bạn có thể tạo ra phiên bản mô-đun với giải pháp làm sẵn cho Arduino.
Mạch dò hiện diện điện dung
Hãy lấy trạng thái bình thường là khi không có ai ở gần cảm biến và trạng thái kích hoạt là khi bạn ở gần.
Transitor VT1 là bộ phận phát điện trên công tắc trường được cấu hình ở tần số 100 kHz. Mạch dao động L2C2 được điều chỉnh thành cộng hưởng với nó. Kết nối điện với máy phát điện thông qua R2. VD1 (điốt dò). Các tần số được biểu thị trong trường hợp không có ảnh hưởng từ bên ngoài, tức là bạn không chạm vào mạch và bị loại khỏi mạch. Phần DA1 là bộ so sánh, cần thiết để so sánh tín hiệu từ diode và điện áp tham chiếu được chỉ định qua R3. Ở trạng thái bình thường, đầu ra sẽ có xu hướng bằng không. Trong trường hợp này, tín hiệu ở đầu vào không đảo của bộ so sánh “-” là 5 V và ở đầu ra – 0 V.
Khi bạn đến gần cảm biến, điện dung sẽ tăng, tần số của máy phát sẽ giảm, bạn tác động lên tần số của máy phát và L2C2 tần số được đặt bởi một mạch dao động song song với điện dung và điện cảm.
Sự cộng hưởng giữa bộ dao động và mạch này biến mất và điện áp ở đầu vào không đảo giảm xuống. Do điện áp ở biến tần tăng, đầu ra bắt đầu tăng đến điện áp nguồn và dừng ở mức 8 volt (xấp xỉ), chúng có thể được sử dụng để điều khiển rơle, thông qua một bóng bán dẫn để khuếch đại dòng điện đầu ra, thyristor và các thiết bị khác từ đó bạn đã cấp nguồn cho tải.
Cả hai cuộn dây đều được quấn trên các vòng ferrite 2000 NM, 20 mm với đường kính ngoài 100 vòng dây PEV-2 0,2 mm, lần lượt từng vòng. Lần lượt L1 chạm từ lượt thứ 20 và L2 từ lượt thứ 50 (từ giữa). Quấn sao cho khoảng cách giữa điểm đầu và điểm cuối không nhỏ hơn 0,3 mm.
Cảm biến - 2 đoạn dây có đường kính 1 mm và dài 1–1,5 m được đặt cách nhau 20 cm.
Cài đặt: ta đo điện áp C5 bằng vôn kế, quay C4 điều chỉnh, ta đạt điện áp cực đại (2,5–5 V), nếu điện áp thấp hơn ta lắp thêm một tụ điện không đổi 15 pF song song với C3, nếu có vẫn không đủ điện áp, chúng tôi giảm R1, nhưng không dưới 500 kOhm. Bước tiếp theo là tháo R3 về vị trí dưới cùng theo sơ đồ và R2 về vị trí chính giữa. Đèn LED kết nối với đầu ra op-amp thông qua điện trở sẽ sáng lên. Xoay R3 để làm cho nó tắt. Thực hiện cài đặt trực tiếp tại nơi nó sẽ được cài đặt. Nếu bạn thực hiện thiết lập trên máy tính để bàn và sau đó đặt cảm biến vào nơi bạn đã lên kế hoạch, rất có thể bạn sẽ phải định cấu hình lại nó.
Cảm biến nhiệt trên Arduino
Để xây dựng dự án cảm biến chuyển động PIR trên Arduino, bạn cần:
- Cảm biến PIR HC-SR501.
- Arduino UNO (hoặc bất kỳ cái nào tương tự khác).
- Nguồn điện 4–6 V.
Kết nối các phần tử cảm biến HC-SR501 – chứa 1 phần tử nhiệt điện, nó được bao phủ bởi một thấu kính và dây nịt cần thiết trên bảng mạch in. Điện trở Trimmer được đặt ở một bên của bo mạch để điều chỉnh độ nhạy và thời gian trễ. Tín hiệu đầu ra có biên độ 3,3 volt và điện áp cung cấp là 5–12 volt. Khoảng cách tối đa mà cảm biến sẽ hoạt động là 7 m và thời gian trễ sau khi kích hoạt lên tới 5 phút.
Sơ đồ kết nối cảm biến Sơ đồ kết nối điều khiển ánh sáng qua rơle.
Điều khiển ánh sáng Sơ đồ trực quan của các kết nối trên một thiết bị không hàn bảng mạch(bánh mì)
