В помощь домашнему мастеруВ помощь домашнему мастеру

ЧТО ЗНАЕТЕ ХОРОШЕГО, ТОГО НЕ ЗАБЫВАЙТЕ, ЧЕГО НЕ ЗНАЕТЕ, ТОМУ УЧИТЕСЬ...

Поиск
Текст поиска*
Введите текст для поиска

С новым годом

Пироэлектрический датчик

Как всякое нагретое тело, человек является ИК излучателем. Но максимум этого излучения лежит в столь длинноволновой части ИК диапазона, что до создания структур, обладающих заметным пироэлектрическим эффектом (смещением зарядов в кристаллической структуре при ее нагреве), приемлемого детектора такого излучения не существовало. Для компенсации

температурных помех чувствительный элемент составляют из двух, как минимум, идентичных, но встречновключенных структур. Их синхронная засветка (нагрев) оставляют выходное напряжение неизменным, тогда как асинхронная преобразуется в электрический сигнал. Такие датчики обычно называют датчиками движения.

Так устроен и пироэлектрический датчик типа IRA-E710ST0. Его термочувствительные элементы закрыты фильтром, формирующим область спектральной чувствительности датчика — 5... 14 мкм. Поскольку выходное сопротивление пироэлектрических структур очень велико, непосредственно в датчик входит и полевой транзистор.

Принципиальная схема пироэлектрического датчика, реагирующего на перемещения перед ним человека, показана на рис. 1. Полевой транзистор, входящий в саму пироэлектрическую структуру (в штриховом контуре — все ее элементы) включен истоковым повторителем. Предварительный усилитель выполнен на операционном усилителе DA1.1, который вводится в линейный режим работы делителем R2, R4 (напряжение на истоке полевого транзистора самой пироэлектрической структуры очень невелико). Нижняя частотная граница усилителя — не превышает 0,7 Гц. Верхняя, не столь критичная, зависит от емкости конденсатора С2.

 

Пироэлектрический датчик

Рис. 1. Пироэлектрический датчик. Принципиальная схема


При появлении на выходе DA1.1 положительного импульса с амплитудой, превышающей 5 мВ, близкое к нулю напряжение на шходе DA1.2 сменится высоким, близким к Uпит = 4 В.
ОУ DA1.3 включен повторителем. В дежурном режиме на его выходе устанавливается напряжение, близкое к нулю; при возбуждении датчика — близкое к +Uпит (около +3 В). Четвертый ОУ микросхемы TLC27L4IN не используется, его выводы оставляют свободными.
Напряжение питания самой пироэлектрической структуры, линейного усилителя, компаратора и повторителя  — стабилизировано. Стабилизатор выполнен на ОУ DA2 и микромощом стабилитроне YD1.

Конфигурация печатной платы датчика может быть любой. Все постоянные резисторы — МЛТ-0,125, подстроечный R6 — СПЗ-38б. Конденсаторы С1, СЗ, С4 и С5 — оксидные с малым током утечки, С2 — КМ-6. Очень важный узел датчика — блок модуляционной щели. В авторском варианте он был склеен из листового черного полистирола в виде полностью закрытой коробки, в дне которой было просверлено отверстие под корпус IRA-E710ST0, а в «крыше» пропилена 2-миллиметровая щель (рис. 2).

Модуляционная головкаЭтот блок надвигают втугую на корпус IRA-E710ST0 и поворачивают так,  чтобы модуляционная щель встала параллельно чувствительным элементам пироэлектрической структуры (коротким сторонам окна в IRA-E710ST0). Очевидное удобство такой конструкции модуляционного блока состоит в том, что датчик сохраняет свою работоспособность и со снятым защитным корпусом. 

Датчик наладки не требует, нужно лишь резистором R6 установить нужное усиление DA1.1. Это делают непосредственно на месте его расположения. Следует лишь иметь в виду, что в нормальный режим работы датчик входит через несколько минут после включения. Как показал опыт, чувствительность этого датчика оказалась вполне достаточной для обнаружения человека на расстоянии до 6—7 м. Потребляемый датчиком ток — не более 100 мкА.

Пироэлектрический датчик обратит внимание на человека, лишь рассматривающего устройство чужих дверей; отреагирует на его появление там, где вообще никого не должно быть. Сегодня самое массовое применение этой техники — ночной контроль офисных помещений. Но пироэлектрический датчик, установленный на тайной тропе, не оставит без внимания и бандита с взрывчаткой, и нагруженного героином наркокурьера.

<<<Назад