Bariera optoelektroniczna wykorzystująca promieniowanie podczerwone
składa się z dwóch modułów







Elektronika Hobby

Bariera optoelektroniczna wykorzystująca promieniowanie podczerwone składa się z dwóch modułów: nadajnika emitującego
modulowaną wiązkę promieniowania o niewielkim natężeniu oraz odbiornika wykrywającego tę wiązkę, zestrojonego z nadajnikiem. Dzięki temu, że częstotliwość nadajnika można dowolnie ustalać w pewnym zakresie, istnieje możliwość niezależnej i wzajemnie nie zakłóconej pracy kilku barier znajdujących się w bliskim sąsiedztwie. Urządzenie można stosować wszędzie tam, gdzie niezbędna
jest reakcja na pojawienie się w kontrolowanym obszarze jakiegokolwiek przedmiotu lub osoby, a więc w systemach alarmowych, zabezpieczających oraz przemysłowych, np. jako czujnik w drzwiach lub oknach,
lub układach zliczających poruszające się przedmioty albo osoby, np. ludzi wchodzących do pomieszczenia. Zmontowane urządzenie nadaje się do współpracy np. z centralą alarmową oraz z uniwersalnym licznikiem impulsów.
Zasada działania:
W nadajniku pracuje układ scalony US1 jako multiwibrator astabilny. Częstotliwość generacji wyznaczona jest przez stałą czasową
(R1+2xR2)xC1. Sygnał prostokątny odbierany z wyjścia 3 jest doprowadzany przez potencjometr P1, umożliwiający regulację amplitudy, do wtórnika z tranzystorem T1 - W jego obwodzie
emiterowym pracuje dioda nadawcza D1 wraz z rezystorem R3 ograniczającym prąd. Kondensatory C3. C4, C5 tłumią składowe zmienne w napięciu zasilającym. W
odbiorniku zastosowano 4-stopniowy wzmacniacz wstępny, wzmacniający słaby sygnał z diody odbiorczej D1 do poziomu wymaganego przez układ scalony US1 dekodera częstotliwości. Wzmacniacz ten jest objęty pętlą ujemnego sprzężenia zwrotnego o regulowanej (za pomocą potencjometru P1) głębokości, decydującej o kształcie charakterystyki przenoszenia. Sygnał z wyjścia
wzmacniacza przez kondensator separujący C5 jest doprowadzany do wejścia 3 układu US1. Gdy jego częstotliwość znajduje się w zakresie chwytania pętli PLL (czyli inaczej mówiąc, gdy częstotliwość ta jest z zadaną dokładnością równa częstotliwości wewnętrznego
oscylatora USl) na wyjściu 8 układu pojawia się niski stan logiczny. Powoduje to (jeżeli w punkcie WE również jest niski stan logiczny lub gdy nie są wmontowane elementy R13 i D3) zatkanie tranzystora T5 i w konsekwencji otwarcie tranzystora T6. W punkcie WY pojawia się stan niski.
Podstawowy układ połączeń zewnętrznych przy pracy pojedynczej
bariery.
Do zapewnienia prawidłowej pracy odbiornika należy wykonać połączenie między punktem WE a masą. Można również nie wlutowywać elementów R13 oraz D3 (co jest rozwiązaniem zalecanym) i wówczas montowanie
zwory nie jest konieczne.
Przy pracy urządzenia w systemach zabezpieczających (alarmowych), często większa ilość barier skupiona jest w miejscu znacznie oddalonym od urządzenia kontrolującego (centrali alarmowej). Na przykład, do zabezpieczenia dużego okna wystawowego konieczne jest
użycie 2..3 barier. Prowadzenie osobnych linii (zasilających lub sygnałowych) od każdej bariery do odległej centrali byłoby rozwiązaniem niepraktycznym. Biorąc to pod uwagę przewidziano możliwość
szeregowego łączenia wielu układów barier. Do prawidłowej pracy tak
powstałego szeregu odbiorników konieczne jest, aby podobnie jak w przypadku pojedynczej bariery, bądź wykonać połączenie między punktem WE a masa, bądź wylutować (ew.
nie wlutowywać) elementy R13 i D3 w ostatnim odbiorniku (wyłącznie!). Ponieważ przy pracy kilku barier znajdujących się w bliskim sąsiedztwie mogłoby dojść do ich wzajemnego, niepożądanego wpływu, należy w takim wypadku zapewnić, by sąsiadujące ze sobą nadajniki miały różne częstotliwości pracy. Wystarczy w tym celu montować w nadajnikach rezystory R2 o różnych wartościach
np. 15k. 18k. 22k. 27k.
Oba układy (nadajnika oraz odbiornika) należy zmontować na odpowiednich płytkach
drukowanych, z zachowaniem właściwej polaryzacji elementów (diod, tranzystorów, układów
scalonych oraz kondensatorów elektrolitycznych). W układzie odbiornika przewidziano możliwość
zekranowania wzmacniacza wstępnego w celu zwiększenia jego odporności na zakłócenia elektromagnetyczne.
Ekran należy wykonać z cienkiej blachy stalowej (nie nadaje się tu blacha o dużej zawartości węgla) przewidując w nim dwa
otwory: do regulacji potencjometru P1 do wyprowadzeń diody D1. Ekran należy
montować w płytkę, wykorzystując przewidziane w tym celu punkty. Przed przystąpieniem
uruchamiania układu należy wykonać połączenie między punktami WE oraz odbiornika (złącze Z2), chyba że nie
zostały wmontowane elementy R13 i D3. Do układów nadajnika oraz odbiornika wykorzystuje się stabilizowane napięcie zasilające 9 V. Wyjście zasilacza powinno być
dobrej jakości kondensatorem filtrującym 220-470 nF (typu MKSE lub najlepiej - MKT). Przebieg uruchomienia zależy
od tego, czy dysponujemy oscyloskopem czy też nie. 
Uruchomienie z oscyloskopem
Pierwszą czynnością jest sprawdzenie pracy generatora nadajnika. Sondę oscyloskopu trzeba dołączyć do
końcówki.3 układu NE555 (względem masy nadajnika). Powinien pojawić się przebieg prostokątny; należy
odczytać jego częstotliwość. Następnie sondę przykładamy między końcówkę
5 układu NE567,  (przed tą czynnością zaleca się wylutować kondensator C5 albo zworę
ZW) za pomocą potencjometru P2 ustalamy częstotliwość obserwowanego przebiegu na
taką, jak w nadajniku. Następnie (po ew. wlutowaniu kondensatora C5 albo zwory ustawiamy nadajnik i odbiornik naprzeciw
siebie w żądanej odległości. Potencjometr nadajnika ustawiamy w pozycji "maksymalny
sygnał'', sondę oscyloskopu dołączamy my na płytce odbiornika między zworę a masę. Potencjometr P1 odbiornika
ustawiamy tak, aby na oscyloskopie zaobserwować przebieg o częstotliwości pracy nadajnika, o wypełnieniu zbliżonym do 50%. Układ na tym etapie uruchomienia powinien już prawidłowo reagować na przecięcie wiązki; aby to sprawdzić można wykonać połączenia jak na

rysunku.
Przy wiązce nie przeciętej LED powinna się świecić, a po przecięciu wiązki powinna zgasnąć. W przeciwnym razie należy dokonać drobnej korekty ustawienia potencjometru P1 odbiornika. Teraz trzeba spróbować obniżyć poziom emitowanego sygnału (za pomocą P1 nadajnika) do możliwie najmniejszej wartości, przy której układ jeszcze niezawodnie działa. Dopuszczalne są przy tym, jeśli okażą się konieczne, niewielkie korekty potencjometrem P1 odbiornika.


Uruchomienie bez oscyloskopu



Po wylutowaniu kondensatora C5 z płytki odbiornika, łączymy za jego pomocą k, 3 układu NE555 z k. 3 układu NE567, Masy płytek nadajnika oraz odbiornika muszą być ze sobą połączone (jest to istotne, gdy zasilamy oba układy z osobnych źródeł). Należy
też wykonać połączenie między punktami WE oraz masą (złącze Z2) albo wymontować elementy R13 i D3, a ponadto dołączyć LED zgodnie z rysunkiem. Po włączeniu zasilania potencjometr P2 ustawiamy tak, aby zaobserwować świecenie diody. Jeżeli dioda świeci się przy ustawieniach potencjometra P2 w pewnym przedziale należy wybrać ustawienie środkowe. Następnie należy kondensator C5 wlutować w
jego miejsca na płytce odbiornika, oba układy ustawić naprzeciw siebie w żądanej odległości. w nadajniku potencjometr ustawić w pozycji maksymalny sygnał.
Potencjometr P1 odbiornika tak ustawiamy, aby układ prawidłowo reagował na przecinanie wiązki. Po tej regulacji należy jeszcze spróbować obniżyć poziom sygnału nadajnika w sposób wyżej opisany,


Uwagi


Przy współpracy bariery z układami zliczającymi zaleca się
położyć nacisk na staranne zestrojenie układu, najlepiej z użyciem oscyloskopu. W zależności od prędkości poruszania się zliczanych obiektów oraz ich wymiarów należy dobrać wartość kondensatora C9 odbiornika do możliwie największej wartości, przy której nie występuje jeszcze "gubienie" impulsów. Przy pracy układu w systemie sygnalizacyjnym (alarmowym) sytuacja jest odwrotna -wartość kondensatora C9 powinna być możliwie mała, tak aby układ mógł zareagować na krótkotrwałe przecięcie wiązki. Wartość kondensatora C9 w zestawie wynosząca 1 uF jest właściwie dobrana do pracy w układzie alarmowym, do zastosowania w układzie zliczającym może być konieczne jej zwiększenie.


Wymiary płytki nadajnika 45x35mm


Wymiary płytki odbiornika 80x50mm


Wykaz elementów





Nadajnik:
R1 - 10k
R2 - 22k
R3 - 100R
P1 - 22k
T1 - BC238
D1 - dioda nadawcza
GWP3 - 2szt
WWP3 - 2szt.
C1 - 1,5nF KC
C2 - 15nF KC
C3 - 47uF/16V
C4, 5 - 47nF MKSE
Us1 - Ne555
DIL8
 
Odbiornik:
R1 - 56k
R2 - 1M
R3, R13 - 15k
R4, R5, R9 - 1k
R6 - 2,2k
R7 - 1,5k
R8 - 330R
R10 - 47k
R11, 12 - 10k
GWP3 - 2szt.
C1 - 4,7uF/16V
C2 - 150pF
C3, C5, C8 - 10nF KC
C4 - 22nF KC
C6, C9 - 1uF/10V
C7, C10, V11 - 100nF KC
C12 - 47uF/16V
C13, C14 - 47nF MKSE
WWP3 - 2szt.
P1 - 470k
P2 - 10k Helitrim
T1-T3, T5, T6 - BC238
T4 - BC308
D1 - dioda odbiorcza
D2, D3 - 1N4148
Us1 - Ne567
DIL8



Schemat ideowy nadajnika
Schemat montażowy nadajnika
Wzór płytki nadajnika
Schemat ideowy odbiornika
Schemat montażowy odbiornika
Wzór płytki odbiornika
Połączenie bariery z centralą lub
licznikiem
Szeregowe połączenie barier
Połączenie odbiornika i nadajnika podczas
uruchamiania
Ostatnie zmiany: 19 stycznia 2000 19:06:05

Nadesłał: dex
Zestaw do samodzielnego montażu można kupić w firmie Nord Elektronik -
NE86
http://www.elektronika.basnet.pl