Датчик движения своими руками

Что такое пиромодули? Как их правильно включать и использовать? На все эти вопросы ответит данная статья.

Создание и установка пиромодулей в этой статье будут рассмотрены на примере модернизации кофеварки «ЭК-0,3».

Как известно, данный тип кофеварки не обладает такой функцией, как выключение после приготовления кофе. Очень часто такие приборы постигает печальная участь, ведь они могут взорваться, потому что у них отсутствует автоматизация. Следовательно, для того чтобы работа прибора была безопасной, а его «жизнь» была долгой, необходимо принять определенные меры.

Один из вариантов – это использование специального термовыключателя, который будет отключать кофеварку. Минус такого способа в том, что выключатель будет срабатывать только при температуре корпуса выше 120 градусов. А при такой температуре в резервуаре кофеварки, как правило, вода отсутствует полностью. В результате все это приведет к тому, что корпус кофеварки будет перегреваться, а количество требуемой энергии увеличится в несколько раз. Оптимальный вариант – применить датчик движения, он самостоятельно отследит момент подачи кофе в кофейник.

PIR (motion) Sensor (пиромодуль) – что это?

Данная аббревиатура расшифровывается следующим образом:

– PIR – Passive Infra-Red;

– ПИР– Пассивный Инфракрасный.

Так что же это такое? Данное устройство преобразует инфракрасное излучение (точнее, изменение его интенсивности) в электрический ток. В определенных материалах кристаллической породы, если изменить температуру, возникает пиростатический эффект. Именно на этом эффекте и основывается работа пиромодуля. Температура в материалах изменяется как раз за счет инфракрасного излучения.

Электрическое поле необходимо зарегистрировать, но для этого нужно, чтобы оно изменилось. А при изменении кристаллические диэлектрики будут компенсированы свободными электрическими зарядами. Все датчики, построенные с помощью пироэлектриков, обладают этим свойством. А значит, все они смогут отследить даже малейшее изменение в интенсивности излучения. При всем этом сам пиромодуль (его температура) не окажет никакого влияния на результаты измерения.

Чтобы защитить пиро-сенсор от различных негативных воздействий и различных помех, необходимо заключить его в герметичный корпус из металла. В корпусе обязательно должно быть окошко, пропускающее свет (узкий диапазон излучения). Для того чтобы свет проходил в таком диапазоне, окно должно быть закрыто режекторным инфракрасным фильтром. Спектральная характеристика фильтра – 10мкм (1*104нм).

Устройство импортного пиромодуля:

– помимо самого пиро-сенсора за инфракрасным фильтром также расположен специальный усилитель. Он работает на униполярном малошумящем транзисторе. На схеме вверху показано как включать пиромодуль «PIR D203S» (иностранное производство), а также его цоколевка.

Для того чтобы подключить советские пиромодули, потребуется установка полевого транзистора. Вверху на схеме показано, как включить «ПМ-4» (советское производство), а также его распиновка.

Раньше пиромодули секретно разрабатывались в военно-промышленных комплексах. Они устанавливались в ракеты и другие подобные устройства, были частью Тепловых Головок Самонаведения или ТГС.

Сегодня применение модулей в гражданской технике широко распространено. Самое распространенное направление – детекторы движения в системах сигнализации и в системах управления освещением. На картинке выше приведен пример, датчик «Feron LX20/SEN5», который предназначен для системы управления освещением.

Каких результатов нужно добиться при усовершенствовании кофеварки?

Кофеварка должна обесточиваться сразу же, как только кофе начнет поступать в кофейник. Процесс завершится и без электроэнергии, для его завершения будет достаточно тепловой энергии, которая накопится корпусом.
Кофеварка должна аварийно отключаться при превышении температуры в 120 градусов. В противном случае она перегорит из-за отсутствия воды.

Блок управления кофеваркой (схемы).

На данном рисунке представлена блок-схема. Датчик движения подает сигналы в блок управления. Блок управления, в свою очередь, может отключать электромагнитное реле в нужный момент. А благодаря электромагнитному реле в нужный момент отключается вся кофеварка.

На данной схеме изображен блок управления в электрическом варианте. Элементы схемы и их назначение:

ПМ-4 – это пиромодуль без встроенного усилителя;
VT1 – с его помощью сигнал пиромодуля усиливается;
DA1-1-DA1-2 – корректирует усиление сигнала пиромодуля;
VD1 – датчик температуры, в основе которого лежит германиевый диод;
DA1-3 – усиливает сигнал от температурного датчика;
DA1-4 – стабилизирует виртуальную землю;
VS1 – блокирует реле Р1, его питание. Является пороговым элементом;
VT2 – это реле выполняет задержку в определенные моменты. Например, не дает кофеварке отключиться во время процессов перехода, в то время как питание уже подано;
Z1 – стабилизирует напряжение в 12 Вольт;
Z2 – стабилизирует напряжение в 8 Вольт.

Конструкция и ее детали.

На картинке представлена печатная плата, на которой и собраны все детали, за исключением температурного датчика. Размеры платы – 45х85мм.

Здесь представлена плата непосредственно в сборе.

Как уже говорилось, температурный датчик изготовлен с использованием германиевого диода. Крепление для датчика сделано из жести консервной банки.

Датчик крепится на корпус кофеварки, для более надежного крепления подойдет силиконовый герметик. Также можно нанести каплю термопасты КПТ-8 между корпусом и кронштейном. Провод МГТФ используется для подключения датчика (фторопластовая изоляция).

В подставке кофеварки необходимо просверлить два отверстия.

Эти отверстия нужны для проведения пяти проводов. Два провода нужны для питания, один провод будет управлять нагрузкой и еще два от термодатчика. Блок управления сделан таким образом, что в любое время будет пригоден для ремонта.

Глазок пиромодуля необходимо обеспечить защитой. Для этой цели прекрасно подойдет полипропиленовая пластинка. Такую пластинку можно взять в одноразовом шприце, отрезав от поршня. Пиромодуль работает в довольно узком спектре инфракрасного излучения. Этот спектр можно блокировать простым стеклом, однако полипропилен будет его пропускать.