Применение
Схема предназначена для автоматической подсветки, например зеркала, установленного в ванной комнате, при приближении к нему.
Включать или выключать с помощью этой схемы можно что угодно, а не только освещение в санузле, это всего лишь один из наиболее ярких примеров применения этого устройства.
Устройство работает с инфракрасным дальномером Sharp GP2Y0A21YK, с диапазоном измерений расстояний от 10 до 80 см с аналоговым выходом.
Данный датчик находит применение в проектах с Arduino, но для одного датчика и одной выходной функции использовать контроллер не целесообразно, и лучше реализовать это на простой аналоговой схеме.
Внешний вид и цоколевка датчика
Принцип действия подобных датчиков расстояния основан на отражении излучающего луча от препятствия. Если фоточувствительный элемент принял отражённый от препятствия луч, то выход датчика меняется.
Различаются они в основном дальностью обнаружения объекта, напряжением питания и типом выхода.
Схема электрическая и принцип работы
Схема имеет бестрансформаторное питание от бытовой сети 230 VAC.
После шунтирующих С1R1, диодного моста VD1 и стабилитрона VD2, на выходе DA1 получаем стабилизированное постоянное напряжение 5 В. Это напряжение для самого датчика, компаратора на ОУ DA2 и моностабильного мультивибратора DD1.
Выход датчика подключён на прямой вход (3) ОУ DA2, а на его инверсный вход (2) поступает опорное напряжение с делителя на резисторе R4.
При отсутствии отраженного луча, выход датчика имеет низкий уровень, а при обнаружении объекта - высокий.
Чтобы на выходе (1) ОУ DA2 появился высокий уровень, надо чтобы напряжение на прямом входе было больше чем на инверсном.
На прямом входе напряжение меняется с низкого на высокий при отражении от объекта обнаружения и варьируется в небольшом пределе в зависимости от расстояния. А на инверсном входе мы можем регулировать его потенциометром R4. Эта регулировка и отвечает за чувствительность датчика к расстоянию до объекта обнаружения.
Выход (1) компаратора DA2 через транзистор VT1 запускает мультивибратор на таймере DD1. Постоянная времени задана цепью R6C4 и при указанных номиналах составляет примерно 10 сек. Алгоритм работы DD1 следующий:
1. Выключатели SA1 и SA2 разомкнуты, нет объекта приближения к датчику - выход DD1 низкий;
2. Выключатель SA1 замкнут (ручное включение), SA2 разомкнут, нет объекта приближения к датчику - выход DD1 высокий;
3. При замкнутом SA2 (ручное выключение) выход DD1 всегда низкий
4. Выключатель SA1 разомкнут, SA2 разомкнут, есть объект приближения к датчику - выход DD1 высокий, после удаления объекта выход остаётся высоким в течении 10 сек.
Т.е. выход компаратора DA2 просто дублирует SA1 через транзистор VT1.
Выход мультивибратора подключён на транзистор VT2, при открытии которого включится реле К1 и нагрузка (HL1) будет подключена к сети.
Конструкция
Вариант печатной платы показан на рисунке выше. Выключатели SA1 и SA2 можно не ставить, если нет необходимости ручного управления, или же оставить только SA1, поскольку замкнутое состояние SA2 это запрет на работу мультивибратора.
Ещё раз повторюсь что SA1 и выход датчика дублируют друг друга, и при кратковременном замыкании SA1 или появлении объекта перед датчиком, выход мультивибратора будет высоким в течении 10 сек.