Инфракрасный барьер своими руками
Как известно, помимо видимого светового спектра существует также инфракрасное излучение, которое не воспринимается глазом человека. Его часто используют в пультах дистанционного управления для передачи различных команд. Интересный факт – чтобы «увидеть» инфракрасный свет, достаточно направить объектив цифрового фотоаппарата на ИК-излучатель пульта и нажимать на нём клавиши. На экране фотоаппарата при этом будет видна светящаяся точка – это работает инфракрасный светодиод.
ИК-лучи в радиоэлектронике позволяют создать такое интересное устройство, которое называется инфракрасным барьер. Оно состоит из двух частей – передатчика и приёмника. Передатчик представляет собой обычный ИК-светодиод, на который поступают пачки импульсов. Приёмник эти пачки импульсов непрерывно улавливает и детектирует. Когда между приёмником и передатчиком имеется свободная видимая связь, т.е. свет свободно «долетает» до приёмника, на выходе устанавливается логический ноль.
Но как только в зоне действия появляется посторонний предмет, связь моментально нарушается и приёмник об этом сигнализирует. Использовать такой барьер можно, прежде всего, в охранных сигнализациях, ведь ИК излучение не увидеть невооружённым глазом.
Преимуществом именно этой схемы является то, что инфракрасный светодиод в ней светится не непрерывно, а импульсно. Во-первых, это продлевает жизнь самому светодиоду и уменьшает потребление тока, а во-вторых, это является хорошим средством защиты от ложных срабатываний, поэтому схему спокойно можно использовать даже на улице, когда на приёмник попадают прямые солнечные лучи.
Схема передатчика
Схема передатчика основана на сдвоенном интегральном таймере NE556, который генерирует импульсы для излучающего светодиода LED1, резистор R2 при этом задаёт мощность излучения. Все остальные элементы схемы должны строго соответствовать заданному номиналу для соблюдения нужной частоты работы генератора.
D1 – любой маломощный диод, например, 1N4148, 1N4007, КД521.
Схема приёмника
Ключевым звеном схемы является специальный приёмник ИК сигнала, обозначаемый как TSOP (Temic Semiconductors Opto Electronics Photo Modules). Найти его можно в любом телевизоре, имеющем пульт управления. Сюда подойдёт любой приёмник, рассчитанный на частоту 36 кГц, например, TSOP1736. Этот приёмник управляет затвором полевого транзистора VT1. Т.к. сигнал с выхода приёмника составляет около 5 вольт, то транзистор нужно применить с логическим управлением, например, IRL520 или любые другие из серии IRL. В крайнем случае, можно поставить и обычный полевой, например, IRF540, IRF740, IRF630, но он не будет открываться полностью. Светодиод LED1 индицирует состояние выхода схемы. Когда видимая связь между приёмником и передатчиком не нарушена, напряжение на выходе равно нулю, LED1 не горит. Как только в зоне действия появляется посторонний предмет, LED1 загорается, а напряжение на выходе OUT становится равным напряжению питания.
D1 на схеме – стабилитрон на 5 вольт, можно применить, например, 1N4733.
Сборка ИК-барьера
Каждая схема собирается на своей печатной плате, TSOP-приёмник и ИК-светодиод выводятся на проводках. Платы выполняются методом ЛУТ, ниже представлена пара фотографий процесса:
Как и при создании любого электронного устройства, сначала на плату запаиваются мелкие детали – резисторы, диоды. Затем конденсаторы, а после них всё остальное. Микросхему желательно установить в панельку, а провода питания для удобства подключить через клеммники. После пайки смыть остатки флюса с платы, прозвонить дорожки на замыкание.
Настройка и испытания
После сборки можно подавать на платы питание. Напряжение питания обеих схем составляет 9-12 вольт. После включения необходимо убедиться, что напряжение на катоде стабилитрона в схеме приёмника составляет примерно 5 вольт. Если оно выше, нужно проверить работоспособность стабилитрона и резистора R2, иначе TSOP-приёмник может сгореть.
Запустив передатчик, можно посмотреть на светодиод через объектив фотоаппарата, он должен слегка светиться. Желательно поместить светодиод в трубочку длиной 3-4 сантиметра для того, чтобы свет не рассеивался по сторонам, а был направлен строго в одном направлении.
Теперь можно направить трубку светодиодом на приёмник и посмотреть, что произойдёт. Когда между ними существует видимая связь, синий светодиод погашен, это можно видеть по фото.
Теперь поместим кусок фанерки на пути потока ИК-излучения, связь между приёмником и передатчиком потеряется и синий светодиод сразу же загорится.
Можно поэкспериментировать с различными материалами. Бумага и прозрачный пластик пропускают инфракрасное излучение, поэтому ИК-барьер на них не реагирует. Зато металл, дерево, рука человека или другие плотные материалы являют препятствием для лучей, как видно по видео.
Смотрите видео
Схема инфракрасного барьера на таймере NE555
Инфракрасный барьер — это проект, который разработан несколько лет назад.
Он имеет релейный выход. Это позволяет подключать к нему любой тип электрического устройства.
Паяльный фен YIHUA 8858
Обновленная версия, мощность: 600 Вт, расход воздуха: 240 л/час…
Подробнее
Высокая мощность передатчика и чувствительность приемника, позволяют покрыть расстояния до 3…4 метров, а также использовать его в качестве рефлексивного датчика приближения с радиусом действия более одного метра.
Передатчик
Инфракрасный барьер разделен на два модуля: один — передатчик, а другой — приемник. В передатчике используется классический таймер NE555, работающий как генератор импульсов. Эти импульсы усиливаются транзистором средней мощности (BC327), который управляет инфракрасными светодиодами.
Импульсная передача имеет два преимущества: во-первых, приемник с помощью фильтров может идеально изолировать сигнал от фонового шума, избегая помех. Во-вторых, если импульсы имеют короткую длительность, мы можем подать больше энергии на передающие светодиоды, не рискуя сжечь их и, следовательно, получить большую дальность действия.
Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор
Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…
Подробнее
Обычно ИК-светодиоды выдерживают импульсные токи в 1 А или больше, если их длительность не превышает 5% относительно периода «молчания».
При значениях, указанных в схеме, частота передачи составляет 1,3 кГц, а импульсы будут иметь длительность 25 мксек. В то время как продолжительность молчания составляет 750 мксек. (соотношение от 1:30).
Было сделано несколько снимков с осциллографа, чтобы можно было рассмотреть форму сигналов. На первом рисунке мы видим импульсы с диапазоном 500 мксек . Частота (которая видна ниже буквы «f») составляет приблизительно 1300 Гц.
На втором изображении сделано горизонтальное увеличение (временная шкала 100 мксек на деление), чтобы показать длительность периода тишины между импульсами.
Как вы можете видеть, это примерно 750 мксек. (менее 8 квадратов). Наконец, увеличив горизонтальное масштабирование (временная шкала 5 секунд на деление), мы можем видеть продолжительность 25 мксек.
(5 квадратов) каждого передаваемого импульса.
Как видите, печатная плата позволяет установить 3 инфракрасных светодиода. В зависимости от дальности действия, можно установить один, два или три светодиода. Если установлены не все светодиоды, то необходимо на месте отсутствующих установить перемычку.
Сопротивление ограничительного резистора для светодиодов составляет 10 Ом. Если необходимо уменьшить выходную мощность, то можно поставить резистор с сопротивлением 47 Ом.
Интегральная схема 555 выпускается многими производителями, и каждая версия отличается первоначальной аббревиатурой (NE555, CA555 и т. Д.). Для нашего инфракрасного барьера вы можете использовать любой из них.
Приемник
Схема приемника является более сложной по сравнению с передатчиком. В схеме приемника используется микросхема LM324, которая состоит из 4-х независимых операционных усилителей. Слабый сигнал, который поступает на фототранзистор, усиливается и фильтруется первым операционным усилителем, а затем снова усиливается вторым усилителем и выпрямляется диодами 1N914.
Вы можете наблюдать осциллограмму, которая снята с выхода операционного усилителя (вывод 7) до выпрямления диодами.
Выходные импульсы заряжают электролитический конденсатор 22 мкФ. На этом конденсаторе у нас будет постоянное напряжение в несколько вольт, когда инфракрасные импульсы достигают фотоприемника. Если же инфракрасные импульсы отсутствуют, то мы будем иметь напряжение близкое к 0В.
Это изменение напряжения сравнивается с помощью третьего операционного усилителя с фиксированным опорным напряжением, заданным резистивным делителем.
Когда напряжение конденсатора превышает пороговое значение компаратора, выходной сигнал будет отрицательным, а когда он не превышает его, он будет положительным. Этот перевернутый режим работы операционного усилителя получается путем подключения конденсатора к входу (-) операционного усилителя, а опорное напряжение подключенные к входу (+).
Наконец, выход оперативного управления управляет транзистором, который активирует реле.
Четвертый операционный усилитель служит для генерирования опорного напряжения для 3-х других.
Светодиод в качестве смещения фототранзистора
Когда был собран прототип, было замечено, что схема была слишком чувствительной, когда комната была освещена, по сравнению с неосвещенной. Поскольку была потребность в инфракрасном барьере, который достигал многих метров, независимо от окружающего освещения, было решено добавить красный светодиод. Его назначение — освещение фототранзистора для введения «смещение света», чтобы минимизировать влияние освещенности окружающей среды. На фотографии видно, как это смонтировано.
Замечания
Дальность действия барьера зависит от мощности и концентрации инфракрасного света, излучаемого светодиодами, и может варьироваться от 1 до 5 метров.
Для получения максимальной мощности света необходимо установить три инфракрасных светодиода или если есть возможность использовать модели с очень узким углом излучения, такие как SFh5511.
Если нет необходимости в большой дальности, можно использовать более распространенные ИК-светодиоды, такие как, LD271, LD274 или любой светодиодный ИК-модуль телеуправления. В качестве фототранзистора использован SFh409. Но возможно, что и другие типы фототранзисторов будут работать
https://www.inventable.eu
Блок питания 0…30 В / 3A
Набор для сборки регулируемого блока питания…
Подробнее
Инфракрасный световой барьер | Сайт Эспена Андерсена
Я наткнулся на интересный проект, когда дверь моего гаража нужно было защитить инфракрасным световым барьером.
Самодельные гаджеты менее качественные и намного дороже. Тем не менее, это намного веселее!
Обратите внимание, что в технологическом блоге NRKbeta Норвежской радиовещательной корпорации опубликована норвежская версия этого сообщения.
Доступ к недорогим онлайн-сервисам и магазинам электроники свел к нулю необходимость создавать что-либо самостоятельно. В то же время — и по той же причине — варианты для хардкорных фанатов DIY лучше, чем когда-либо прежде.
Инфракрасные световые барьеры полезны во многих ситуациях. Они являются частью сенсорной системы в автомойках и блоках сигнализации, а также дверных решеток в магазинах, лифтах и гаражах.
Технология
Стандартный защитный барьер для гаражных ворот состоит из двух небольших блоков, которые устанавливаются с каждой стороны ворот. Один передатчик, другой приемник. Приемник отправляет активный сигнал на логику контроллера ворот, пока присутствует инфракрасный (ИК) сигнал, чтобы дверь гаража можно было безопасно закрыть.
Если кто-то мешает, когда дверь гаража опускается, приемник прекращает посылать сигналы, и дверь снова поднимается. Многие устройства открывания гаражных ворот имеют низковольтные интерфейсы, предназначенные для таких датчиков.
Технически все просто: передатчик оснащен инфракрасным светодиодом, излучающим ИК-луч, который обнаруживается фотодиодом на принимающей стороне.
В Интернете есть множество примеров того, как построить инфракрасные световые барьеры. Вы найдете подробные инструкции по сборке и даже схемы печатных плат.
Вы также найдете описание того, как сигнал от цепи ИК-барьера модулируется и передается на устройства открывания гаражных ворот различных марок, например, в этом видео на YouTube.
Экспериментальный вариант, без пайки
Сначала я сделал пару попыток разводки цепей на макетной плате, экспериментируя с различными номиналами компонентов и параметрами передачи.
Световой барьер должен иметь достаточную мощность для правильной работы даже при ярком солнечном свете. Дешевые ИК-диоды с eBay не были хорошей идеей.
Вместо этого я нашел этот мощный инфракрасный светодиод у известного поставщика электронных компонентов.
Он работает при ярком дневном свете даже при установке в нескольких метрах от приемника.
Вспышка для распознавания
Помимо использования хорошего передающего диода, мы должны модулировать ИК-луч. И дневной свет, и искусственный свет содержат значительное количество инфракрасного света. Приемник не должен вводиться в заблуждение произвольными источниками излучения, поэтому свет должен выделяться, чтобы приемник мог его отличить.
Чтобы решить эту проблему, мы позволяем диоду передатчика мигать заданное количество раз в секунду. Приемник, с другой стороны, откалиброван для распознавания узкой полосы вокруг этой конкретной частоты.
После проб и ошибок я решил промодулировать светодиод два раза: сначала несущей частотой 38 кГц, затем постоянной частотой сигнала около 10 Гц.
Принципиальная схема
Последним этапом первоначального тестирования конструкции было подключение установки к устройству открывания гаражных ворот, чтобы проверить, работает ли трансмиссия, как ожидалось.
Спустя пару вынужденных аварийных остановок я почувствовал, что готов начать чертить схемы.
Надлежащая схема обязательна перед продолжением проекта. Чертежи понадобятся вам при дальнейшей настройке и, конечно же, при окончательном проектировании печатной платы.
Времена меняются, особенно когда речь идет о так называемом программном обеспечении EDA (автоматизация проектирования электроники). Два десятилетия назад приложения для проектирования схем и печатных плат стоили целое состояние: от пары сотен долларов за упрощенные версии до нескольких тысяч за неограниченные версии.
В настоящее время невероятно хорошие приложения с открытым исходным кодом доступны каждому бесплатно. Некоторые коммерческие поставщики даже выпустили бесплатные версии своего программного обеспечения для образовательных или некоммерческих целей. У вас есть несколько вариантов, мой личный фаворит — KiCad.
Прототипирование
Имея под рукой необходимые схемы передатчика и приемника, я мог приступить к разработке прототипа.
Время крутить паяльник и брать в руки пару полосок.
Каждая монтажная плата должна была помещаться в небольшой пластиковый корпус. Тот, который я выбрал, имел монтажные уши и отверстия для проводов.
Как только у меня появился рабочий прототип светового барьера, я установил его для тестирования и оценки на пару недель. Мне нужно было знать, что конструкция не сломается со временем.
Проектирование печатной платы
Я мог бы положить этому конец, когда мой прототип работал безупречно. Тем не менее, для всех серьезных проектов в области электроники нужна правильная печатная плата!
Нарисовав схемы, осталось найти нужные детали среди нескольких тысяч предварительно разработанных 3D-моделей компонентов и посадочных мест.
Приложив немного усилий, мне удалось втиснуть все детали в пару небольших печатных плат размером пять на три сантиметра. После размещения детали медные дорожки были разведены, а трафаретная печать немного скорректирована, чтобы чернила не попадали на контактные площадки.
KiCad проверяет ваш проект на наличие ошибок и выдает предупреждающие сообщения всякий раз, когда медные дорожки проложены неправильно, слишком близко друг к другу, отсутствуют и т. д. Кстати, в Интернете вы найдете множество хорошо написанных руководств по использованию KiCad.
Когда-то подобные проекты приходилось выполнять дома в разумных экономических пределах. Если вы намереваетесь производить только две или три печатные платы, вы можете забыть о том, чтобы идти на производство печатных плат. Это было просто слишком дорого.
С другой стороны, процесс переноса разводки печатной платы на медный ламинат был чем угодно, только не полезным делом.
Он включал токсичный раствор паяльной маски, гидроксид натрия и агрессивную смесь соляной кислоты и перекиси водорода.
В довершение ко всему, я использовал интенсивную ультрафиолетовую лампу для экспонирования фоторезистивных покрытий и отверждения паяльной маски. Лампа может легко вызвать серьезные солнечные ожоги.
Другими словами: изготовление собственных печатных плат было не прогулкой в парке. Если, конечно, вы не про ОШ Парк (ба дум цс) .
OSH Park
В настоящее время между любителями и производителями печатных плат появились различные услуги. Эти услуги приходят на помощь таким самоповреждающим, как я, лишая нас всякой разумной потребности возиться с опасными химическими веществами и ультрафиолетовыми лучами дома.
ОШ Парк — одна из них, и их бизнес-модель настолько же проста, насколько и гениальна.
Вместо того, чтобы отправлять проекты один за другим непосредственно на завод по производству печатных плат, ребята из OSH Park ждут, пока не соберут достаточно заказов, чтобы заполнить огромную панель размером 18″ x 24″. Следовательно, они могут сделать несколько печатных плат за один прогон. Когда они получают панель обратно, они буквально разбирают ее на части и отправляют окончательные части своим клиентам.
Таким образом, стоимость производства распределяется между многими клиентами.
Ценник каждой печатной платы пропорционален ее размеру.
Все, что мне нужно было сделать, это загрузить файл моего проекта KiCad и проверить предварительные изображения моей печатной платы перед выполнением моего заказа. Остальное получилось как по маслу.
Цена за шесть печатных плат (по три каждой) даже не соответствовала таможенному сбору здесь, в Норвегии. Я заплатил чуть более 25 долларов США, включая доставку. Конечно, печатные платы фотобарьера довольно маленькие, отсюда и низкая цена.
Качество плат по-прежнему отличное, особенно когда речь идет о шелкографии. Даже мои самые маленькие размеры шрифта стали идеально четкими и разборчивыми, что было действительно больше, чем я ожидал. Впечатляющий!
OSH Park производит свои печатные платы в США и соответствует директиве Европейского Союза RoHS. Посмотрите, как основатель OSH Park Джеймс Нил расскажет больше о концепции в этом выпуске «Hardware Hangout».
Окончательная версия
Я думаю, что пайка печатной платы собственного изготовления является изюминкой любого подобного проекта.
При условии, что я тщательно поработал со своими схемами, работа по пайке не должна быть слишком сложной.
После того, как передатчик и приемник были собраны и откалиброваны, последней частью была установка печатных плат в корпусах. Потребовались некоторые адаптации.
Я решил приклеить пластиковую линзу к внешней стороне корпуса вместо того, чтобы вставлять ее внутрь вместе с отражателем.
Красивый 5-миллиметровый держатель светодиодов для световых индикаторов придавал передней стороне корпусов несколько более профессиональный вид, чем просто просверленное отверстие.
Пока это длится…
Ранее смонтированные прототипы теперь могут быть заменены моей совершенно новой, самодельной финальной версией светового барьера. Прототипы работали без проблем, но будем надеяться, что новые будут еще стабильнее.
Пока неясно, пригодна ли конструкция для реального длительного использования. Я не был слишком придирчив к расчету номиналов компонентов, и, вероятно, у меня будут проблемы позже, когда один из транзисторов выйдет из строя или перегорит ИК-светодиод.
Тогда я буду стоять перед распахнутым гаражом и ругаться из-за того, что §%#@$! дверь не закрывается.
Я не знаю точно, когда это произойдет, но по опыту могу сказать, что это произойдет, вероятно, ранним зимним утром при двадцати градусах ниже нуля, с двумя сварливыми детьми на заднем сиденье, и я тороплюсь. на работу…
Вы можете найти мой проект KiCad на GitHub, а макеты печатных плат размещены на OSH Park. Используйте полностью под свою ответственность, схемы и иллюстрации выпущены под GNU General Public License v3.0, без каких-либо гарантий.
Как построить инфракрасную сауну своими руками (DIY)
Получите все преимущества сауны без дорогостоящего членства в клубе здоровья.
Наши редакторы и эксперты тщательно отбирают каждый продукт, который мы представляем. Мы можем получать комиссию от ваших покупок.
Время
Несколько дней
Сложность
Промежуточный уровень
Стоимость
Варьируется
Введение
На рынке существует множество типов саун, в том числе и те, которые существуют веками.
Тем не менее, в наши дни инфракрасные сауны очень популярны. Терапия инфракрасной сауной имеет много доказанных преимуществ для здоровья. Это позволяет вам детоксицировать, снимая напряжение и стресс, но также может помочь вам сжечь калории и сохранить чистую здоровую кожу.
Читайте дальше, чтобы узнать, как построить собственную инфракрасную сауну.
Tools Required
- 18-gauge finish nailer
- Bar clamps
- Circular saw
- Drill/driver
- Flush-trim router bit
- Hammer
- Hearing and eye protection
- Measuring tape
- Miter saw
- Фрезерный станок
- Угловой угольник
- Степлер
Необходимые материалы
- Оцинкованные гвозди для сайдинга #11-1/2 x 2 дюйма
- Финишный шуруп #8 x 2 дюйма
- Винты для настила #9 3″
- 1/4″ x 3-1/2″ кедровая накладка (114 кв. футов)
- Петли 3-1/2″
- 3 4-дюймовая фанера 4×8 (3)
- 3/8-дюймовые скобы
- 4 x 8 x 1-1/2-дюймовая пеноизоляция (4)
- 4′ x 8′ фанера T1-11 (обшивка стен) (5 )
- 5/16 x 4 дюйма.
структурные винты - 5/4 x 6 x 8 футов. террасные доски из кедра (3)
- 8 футов 2×2 с (24)
- 8 футов 2×4 с (17)
- Кедр 2×4 x 8 футов (4)
- Дверная ручка
- Дверной шаровой фиксатор
- Лента из фольги
- Пароизоляционная пленка из фольги
структурные винты Эта модульная конструкция позволяет вам построить четыре стены, пол, крышу и скамейки вашей инфракрасной сауны на месте или построить ее, а затем транспортировать вашу сауну в удаленном месте. Габаритные размеры 5 футов. ширина х 4 фута. глубина х 6 футов. высокий. Постройте свою сауну в соответствии с вашими потребностями. Посмотрите на рис. 1, чтобы увидеть, как все это сочетается.
Рисунок 1
Габаритные размеры: 95-дюймовый В x 6 дюймов. Ш x 48 дюймов. D.
Семейный мастер на все руки
Список вырезов
| КЛЮЧ | КОЛ-ВО.
Похожие записи
|