Каталог радиолюбительских схем

ИК-парковщик для автомобиля

Метод передачи сигнала на расстояние с помощью лучей ИК-спектра сегодня достаточно популярен. Пульты дистанционного управления бытовой радиоаппаратуры, “дистанционные" наушники, ИК-порты персональных компьютеров, сигнализация “ИК-барьер" — вот малая толика направлений, по которым идет радиотехническая мысль. Суть метода во всех перечисленных примерах одинакова — направленные друг на друга передатчик и приемник сигналов ИК-спектра взаимодействуют, передавая и принимая сигнал. Достоинства метода — отсутствие проводной связи и эффективная работа на расстояниях, которые в отдельных случаях могут достигать 50... 100 м.

Стандартный вариант охранной сигнализации “ИК-барьер” содержит приемник и передатчик, которые “смотрят” друг на друга (здесь не обязательна большая точность наведения лучей). Если невидимый человеческому глазу луч улавливается приемником, значит, барьер не нарушен — это нормальное состояние охранного шлейфа. При кратковременном исчезновении сигнала, свидетельствующем о нарушении охранного шлейфа, система срабатывает, и включается сигнализация оповещения.

Если расположить передатчик и приемник ИК-лучей на некотором расстоянии друг от друга, но в одной плоскости, а их рабочие зоны направить в пространство, получится устройство, реагирующее на отраженный сигнал. Пока в зоне действия лучей нет препятствий (лучи “растворяются" в пространстве), сигнализация неактивна. Как только в зоне действия появляется предмет, отражающий сигнал (например, человек), в приемник попадает отраженный от него ИК-луч и включает сигнализацию. Расстояние, с которого устройство эффективно реагирует на отраженный сигнал, зависит от мощности передатчика, поглощения сигнала препятствием и чувствительности приемника.

Сигнализация о появлении объекта в зоне действия охраны может быть любой, например, звуковой. Применение звуковой сигнализации позволяет по силе звука динамично отслеживать характер объекта и его поведение (в частности, приближение или удаление к приемопередающему узлу).

На основе такой охранной системы, реагирующей на отраженный ИК-сигнал, разработан простой автомобильный “парковщик”. Устройство монтируется на бампере автомобиля (или на “юбке” под бампером, в зависимости от конструктивных особенностей автомобиля).

Принцип действия аналогичен описанному выше: звуковая сигнализация активизируется при расстоянии между бампером и препятствием (например, бордюром) около 1,2 м. Схема устройства показана на рис. 1.Приемный фотодиод ИК-сигнала VD1, включенный на входе операционного усилителя DA1, преобразует инфракрасное излучение в электрический ток.

Рис. 1.
щЕлкани-ка мышей для увеличения. Ага?

Передатчик ИК-сигнала собран на транзисторах VT3, VT4 и светодиодах HL1...HL3. Передатчик представляет собой генератор коротких импульсов частотой около 30 Гц. Светодиоды HL1.. .HL3 преобразуют импульсы генератора в ИК-сигнал. Генерирование импульсов происходит постоянно, пока включено питание. Если ИК-лучи не отражаются от препятствия из-за отсутствия такового и рассеиваются в пространстве, приемный фотодиод VD1 не реагирует на общий фон, и на выходе DA1 — высокий уровень напряжения. Разделительный конденсатор С4 не пропускает сигнал постоянного тока, транзистор VT2 закрыт, и излучатель НА1 выключен.

При отражении ИК-лучей от препятствия на неинвертирующем входе ОУ (выводе 3) периодически (в соответствии с импульсами генератора) появляются сигналы низкого уровня, которые беспрепятственно проходят через С4 на детектор с удвоением напряжения на диодах VD2 и VD3. Выпрямленный сигнал передается на управляемый генератор звуковой частоты. Порог включения генератора зависит от положения движка переменного резистора R4. При нижнем (по схеме) положении чувствительность звукового генератора максимальна. Чувствительность приемного узла на фотодиоде VD1 зависит от сопротивления R1. Чем больше это значение, тем выше чувствительность. Для указанных на схеме номиналов дальность действия составляет около 1,2 м. Громкость звука в излучателе с приближением к препятствию возрастает.

Питание устройства осуществляется от аккумуляторной батареи автомобиля (12 В) через адаптер, схема которого показана на рис.2.

Рис. 2.

Интегральные стабилизаторы DA2 и DA3 устанавливать на теплоотводы не нужно. При использовании устройства для других целей, например, при стационарной эксплуатации на балконе (лоджии) с целью предупреждения несанкционированного проникновения, общее напряжение питания может быть до 16 В без каких-либо изменений схемы. Общий ток потребления устройства не превышает 45 мА в режиме отсутствия отраженного сигнала и увеличивается до 60...65 мА при включенной звуковой сигнализации (ток потребления зависит от типа примененного излучателя).

Устройство подключается к замку зажигания автомобиля так, чтобы напряжение питания на него подавалось при включенном зажигании.
Относительно малый ток потребления устройства позволяет использовать его и как элемент охранной сигнализации автомобиля, которая реагирует на слишком близкое приближение человека к припаркованной машине. Такое приближение в отсутствие автовладельца может трактоваться как покушение на транспорт или корыстный интерес к содержимому салона. В последнем варианте для охраны салона желательно установить в нем несколько подобных устройств, с рабочими зонами, направленными в разные стороны. Мощность звукового сигнала в таком случае также следует увеличить или подключить управляющий сигнал к контактам открывания дверей и капота (как правило, они включены параллельно) — тогда сработает штатная сигнализация автомобиля.

Налаживание устройства сводится к установке порога включения звукового генератора изменением сопротивления R4. При первом включении движок резистора R4 устанавливают в крайнее нижнее (по схеме) положение. Осциллографом проверяют работу ИК-излучателя: на коллекторе транзистора VT4 должны наблюдаться короткие отрицательные импульсы при постоянном сигнале высокого уровня. Частота импульсов генератора на однопереходном транзисторе VT3 зависит от номиналов R6 и С7. При увеличении емкости С7 частота генератора уменьшается. Если нет осциллографа, параллельно излучающим диодам HL1 ...HL3 подключают высокоомные телефоны с сопротивлением катушки не менее 1 кОм, и по щелчкам в них контролируют работу генератора.

Когда передающий узел настроен, устанавливают порог чувствительности приемного узла. Излучающие светодиоды направляют на рабочую поверхность фотодиода VD1, а щуп осциллографа устанавливают на вывод 6 DA1. По максимальной амплитуде импульсов на выходе DA1 подбирают сопротивление R1.

Конденсатор С5, включенный после детектора, обеспечивает некоторое “послезвучие” капсюля, т.е. звуковой сигнал продолжает звучать еще 2...3 с после исчезновения ИК-сигна-ла. Это необходимо, на взгляд автора, для того, чтобы зафиксировать небольшое препятствие (бордюр, столбик и пр.). Конденсатор С6, шунтирующий излучатель, обеспечивает более “мягкое” звучание. В качестве излучателя применен KPI-4332-12, издающий прерывистый звук. Благодаря такому решению схема упрощается: не нужен дополнительный генератор.

Ложных срабатываний (например, от солнечных лучей) при испытаниях устройства не зафиксировано. В случае их появления необходимо обернуть рабочую поверхность приемного фотодиода кусочком засвеченной фотопленки или надеть на него темную полихлорвиниловую трубку. Чувствительность приемного узла можно уменьшить и электрическим способом. Для этого параллельно VD1 включается шунтирующий резистор сопротивлением 1 МОм.

Детали. В устройстве, кроме указанных на схеме элементов, могут быть использованы и другие, близкие по электрическим характеристикам. Вместо ОУ К140УД608 можно применить КР140УД6, К140УД7, КР140УД708, КР140УД120, КР140УД1201. Фотодиод заменяют на ФД24-К, ФД7-К, ФД8-К, FIL-3C, SEP8703-1. Кремниевые фотодиоды более чувствительны к инфракрасному излучению, чем к излучению видимого спектра, поэтому рекомендуется использовать соответствующий светофильтр, надеваемый на фотодиод. Хорошие результаты получаются при использовании фотодиодов на основе арсенида или фосфида галлия.

Излучающие светодиоды HL1.. .HL3 выбирают с максимально возможной мощностью излучения. Их можно заменить на АЛ107А, АЛ107Б, АЛ 108А, АЛ119А, АЛ 123. Транзистор VT1 — КТ312, КТ315, КТ342, КТ373, КТ3102, КТ503 с любым буквенным индексом, VT2, VT4 — КТ603, КТ608, КТ605, КТ940 — все с любой буквой. Однопереходный транзистор VT3 — любой из серии КТ117. Неполярные конденсаторы С6, С7 — КМ, КТ4-23. Все оксидные конденсаторы — типа К50-24, К50-35. Постоянные резисторы — МЛТ-0,25, переменный R4 — СПО-1, СПЗ-19. Включатель питания — П1М9-1Т или любой подходящий. Он выводится на приборную доску автомобиля. Вместо излучателя НА1 можно применить любой другой с встроенным генератором, например, RPI-2313 PIN, RPI451-L и аналогичный.
Элементы устройства монтируют на макетной плате из стеклотекстолита. Соединения выпоняют проводом МГТФ-0,8.

A.Кашкаров

Источник материала