από Γενικά
Το παρακάτω κύκλωμα χρησιμοποιείται για να ανιχνεύει την κίνηση ανθρώπων ή ζώων χρησιμοποιώντας το πυροηλεκτρικό (pyroelectric) υπέρυθρο αισθητήρα.Το σώμα του ανθρώπου ή του ζώου , όπως αναφέραμε και στην αρχή ,εκπέμπει τις υπέρυθρες ακτίνες. Αυτό το κύκλωμα είναι ένα κύκλωμα για την ανίχνευση της αλλαγής των υπέρυθρων ακτινών από τον υπέρυθρο αισθητήρα και για να ενεργοποιήσει τον ηλεκτρονόμο.
Περιγραφή Κυκλώματος
Το Κύκλωμα Ενίσχυσης Υπέρυθρων Σημάτων
Χρησιμοποιεί δύο στάδια των λειτουργικών ενισχυτών και ενισχύει περίπου 1600 φορές το σήμα που ανίχνευσε ο υπέρυθρος αισθητήρας. Κάθε στάδιο κάνει περίπου 40 φορές ενίσχυση. Δηλαδή το 1ο στάδιο κάνει (1+R12/R11) = 41 φορές επειδή είναι η μη αναστρέψιμη ενίσχυση κέρδους και το 2ο στάδιο κάνει (R22/R21) = 40 φορές επειδή είναι η ενίσχυση κέρδους αναστροφής.
Για να ανιχνεύσει μόνο την κίνηση του ανθρώπου ή του ζώου όσο το δυνατόν περισσότερο, κάνει τον ενισχυτή να έχει τη λειτουργία ζωνοπερατών φίλτρων (BPF = Band Pass Filter) χρησιμοποιώντας την αντίσταση και τον πυκνωτή. Το ζωνοπερατό φίλτρο είναι ένα φίλτρο που αφήνει να περάσει οι συχνότητες που βρίσκονται μεταξύ της χαμηλής συχνότητας αποκοπής (foL) και της υψηλής συχνότητας αποκοπής (foH). Κάθε συχνότητα αποκοπής μπορεί να υπολογιστεί από τον ακόλουθο τύπο. Είναι ο ακόλουθος κατά το χρησιμοποίηση της τιμής του 1ου σταδίου.
Επειδή το 1ο στάδιο και το 2ο στάδιο κάνουν την τιμή του C και του R τις ίδιες, η ζώνη συχνότητας γίνεται η ίδια.
Η συνθήκη : C11 = 10μF, R11 = 51KΩ, C12 = 0.01μF, R12 = 2MΩ
Το κύκλωμα ενίσχυσης ενισχύει αυτή τη φορά το σήμα της συχνότητας μεταξύ περίπου 0,3 Hz και 8 Hz. Δεν είναι ότι η συχνότητα εκτός από αυτήν την ζώνη δεν ενισχύεται. Είναι η συχνότητα που αρχίζει να γίνεται δύσκολο στο να ενισχυθεί. Αποτρέπει την ανίχνευση της αλλαγής που ήταν αργή ή πάρα πολύ γρήγορη από το ζωνοπερατό φίλτρο. Αυτή η ζώνη συχνότητας είναι κατάλληλη για να ανιχνεύει την κίνηση του ανθρώπου ή του ζώου .
Στο 2ο στάδιο, η τάση πόλωσης των ηλεκτροδίων είναι περίπου 1,7V που εφαρμόζεται στο θετικό άκρο . Το κύκλωμα ενίσχυσης υπέρυθρου σήματος και το κύκλωμα του συγκριτή συνδέονται χρησιμοποιώντας τον πυκνωτή. Και, η τάση πόλωσης των ηλεκτροδίων του μισού της παροχής ηλεκτρικού ρεύματος εφαρμόζεται στην είσοδο του συγκριτή. Η τάση του συγκριτή παραθύρων είναι περίπου 1,7 V. Έτσι, εάν το πλάτος ταλάντωσης του παραπάνω σήματος (που είναι 1,7 V) δεν υπάρχει πρόβλημα σε περίπτωση λειτουργίας.
Το Κύκλωμα Συγκριτών
Αυτό το κύκλωμα είναι το κύκλωμα που ανιχνεύει εάν η αλλαγή της τάσης εισόδου έγινε ή όχι επάνω από τη ζώνη που τέθηκε. Κάνει την αλλαγή που ανιχνεύθηκε με τον υπέρυθρο αισθητήρα να έχει μη αισθητό πλάτος και είναι το κύκλωμα για να καταστήσει την κακή ανίχνευση μικρή. Είναι το κύκλωμα που συγκρίνει την τάση ενώ οι λειτουργικοί ενισχυτές χρησιμοποιούνται.Όσον αφορά IC1, +3,3V εφαρμόζονται στην θετική εισόδου ως τάση αναφοράς με το κύκλωμα ανίχνευσης της ανώτερης τάσης ανοχής. Εάν η τάση της αρνητικής εισόδου είναι λιγότερο από 3,3V , η έξοδος είναι στο επίπεδο High. Όταν η τάση της αρνητικής εισόδου γίνεται περισσότερο από +3,3V, η έξοδος γίνεται το επίπεδο Low γρήγορα.Όσον αφορά IC2, +1,7V εφαρμόζεται στην αρνητική εισόδου ως τάση αναφοράς με την ελάχιστη τάση ανίχνευσης του κυκλώματος. Εάν η τάση της θετικής εισόδου είναι περισσότερο από 1,7V, η έξοδος είναι High. Όταν η τάση της θετικής εισόδου γίνει μικρότερη από 1,7V η έξοδος γίνεται ταχύτατα Low.Στην αρνητική είσοδο του IC1 και στην θετική είσοδο του IC2 εφαρμόζονται +2,5V. Η τάση αλλάζει όταν ανιχνεύει την κίνηση του ανθρώπου ή του ζώου με τον υπέρυθρο αισθητήρα .Όσον αναφορά το IC1 και το IC2 , όταν γίνουν Low η έξοδος γίνεται Low. Η δίοδος η οποία έχει τοποθετηθεί στην έξοδο των IC1-2 είναι για να τα προστατέψει από υπερένταση όταν και τα δυο IC γίνου Low.
Το Κύκλωμα Εξόδου
Η έξοδος του συγκριτή είναι ο παλμός που είναι σύντομος επειδή γίνεται Low μόνο όταν η είσοδος ξεπεράσει το ανώτατο ή το ελάχιστο όριο. Είναι δύσκολο να λειτουργήσει ο ηλεκτρονόμος της εξόδου με αυτόν τον παλμό. Επομένως, διατηρεί την έξοδο χρησιμοποιώντας το ολοκληρωμένο κύκλωμα χρονισμού 555 ως κύκλωμα εξόδου με σταθερό χρόνο.Ο χρονομέτρης 555 αρχίζει τη λειτουργία από την στιγμή όπου η είσοδος σκανδαλισμού (το σημείο Α) γίνει Low και διατηρεί την έξοδο στο High έως ότου συμπληρωθεί ο χρόνος που ορίζεται από τον πυκνωτή (C) και την αντίσταση (R). Συνεχίζει τη λειτουργία ακόμα κι αν ο παλμός εισόδου επιστρέψει στο High .
Ο χρόνος του χρονομέτρη είναι δυνατό να υπολογιστεί από τον ακόλουθο τύπο.
t = 1.1 RC
Κατά τον υπολογισμό της τιμή στο κύκλωμα σε αυτό τον χρόνο , ο όρος είναι ως εξής : C = 1ΟμF, R = 100ΚΩ
t = 1, 1 Χ 10 Χ 10-6 Χ 100 Χ 103 = 1, 1 sec
Η λειτουργία του χρονομέτρη συνεχίζεται για περίπου 1 δευτερόλεπτο. Επειδή αυτή η τιμή αλλάζει με το σφάλμα των εξαρτημάτων , τον χρησιμοποιεί ως αναφορά. Εάν η αντίσταση γίνει 1ΜΩ(R = 1ΜΩ), στο χρόνο λειτουργίας, τότε o χρόνος γίνεται περίπου 10 δευτερόλεπτα. Το κύκλωμα που συνδέετε με τον ακροδέκτη επαναφοράς (ο 4ος ακροδέκτης) του χρονομέτρη είναι το κύκλωμα που ελέγχει τη λειτουργία του κυκλώματος εξόδου στο φως γύρω. Όταν ο ακροδέκτης επαναφοράς (RESET) είναι στο High , ο χρονομέτρης είναι σε κατάσταση λειτουργίας. Ενώ είναι σε κατάσταση μη λειτουργίας όταν ο ακροδέκτης επαναφοράς γίνει Low. Σε αυτήν την περίπτωση, δεν λειτουργεί ακόμα κι αν ο παλμός εφαρμόζετε στην είσοδο.Τα CD έχουν τη φύση ότι η τιμή της αντίστασης τους πέφτει όταν μια δέσμη φωτός προσπέσει στην επιφάνεια τους και η τιμή της αντίστασης γίνεται υψηλή όταν διακόπτεται η δέσμη φωτός. Αν υποθέσουμε ότι η VR1 είναι η επιφάνεια των CD, στην οποία προσπέπτει η δέσμη φωτός, ο ακροδέκτης επαναφοράς του χρονομέτρη γίνεται Low, δηλαδή ο χρονομέτρης δεν λειτουργεί. Όταν η δέσμη φωτός διακόπτεται, ο ακροδέκτης επαναφοράς γίνεται High και ο χρονομέτρης λειτουργεί. Σε περίπτωση όπου η VR1 είναι η πλευρά της τροφοδοσίας, ανεξάρτητα από την τιμή αντίστασης των CD, ο ακροδέκτης επαναφοράς του χρονομέτρη γίνεται πάντα Low, είναι η κατάσταση για την οποία είναι δυνατό να λειτουργήσει.Το φως λειτουργίας του κυκλώματος εξόδου μπορεί να ρυθμιστεί από τη θέση της διόδου . Η δίοδος που συνδέεται με την έξοδο (ο 3ος ακροδέκτης) και o ακροδέκτης επαναφοράς (ο 4ος ακροδέκτης) του χρονομέτρη είναι για να αποτρέψουν την περιττή λειτουργία της εξόδου. Διατηρεί τον ακροδέκτη επαναφοράς στο High, όταν η έξοδος γίνεται High. Είναι απαραίτητο για τον χρονομέτρη να λειτουργεί όταν γίνεται προετοιμασία (setup) ακόμη και όταν η δέσμη φωτός έχει προσπέσει στην πλευρά του CD. Η έξοδος του χρονομέτρη συνδέεται με τη βάση του τρανζίστορ για την κίνηση των ηλεκτρονόμων και όταν το σημείο Β γίνεται High, το τρανζίστορ άγει. Τότε ο ηλεκτρονόμος λειτουργεί και η θέση εξόδου της επαφής κλείνει. Η δίοδος (D) που τοποθετείτε στο πηνίο του ηλεκτρονόμου τίθεται για να αποτρέψει την καταστροφή των τρανζίστορ από την τάση που εμφανίζεται όταν λειτουργεί ο ηλεκτρονόμος.
Το παρακάτω κύκλωμα χρησιμοποιείται για να ανιχνεύει την κίνηση ανθρώπων ή ζώων χρησιμοποιώντας το πυροηλεκτρικό (pyroelectric) υπέρυθρο αισθητήρα.Το σώμα του ανθρώπου ή του ζώου , όπως αναφέραμε και στην αρχή ,εκπέμπει τις υπέρυθρες ακτίνες. Αυτό το κύκλωμα είναι ένα κύκλωμα για την ανίχνευση της αλλαγής των υπέρυθρων ακτινών από τον υπέρυθρο αισθητήρα και για να ενεργοποιήσει τον ηλεκτρονόμο.
Περιγραφή Κυκλώματος
Το Κύκλωμα Ενίσχυσης Υπέρυθρων Σημάτων
Χρησιμοποιεί δύο στάδια των λειτουργικών ενισχυτών και ενισχύει περίπου 1600 φορές το σήμα που ανίχνευσε ο υπέρυθρος αισθητήρας. Κάθε στάδιο κάνει περίπου 40 φορές ενίσχυση. Δηλαδή το 1ο στάδιο κάνει (1+R12/R11) = 41 φορές επειδή είναι η μη αναστρέψιμη ενίσχυση κέρδους και το 2ο στάδιο κάνει (R22/R21) = 40 φορές επειδή είναι η ενίσχυση κέρδους αναστροφής.
Για να ανιχνεύσει μόνο την κίνηση του ανθρώπου ή του ζώου όσο το δυνατόν περισσότερο, κάνει τον ενισχυτή να έχει τη λειτουργία ζωνοπερατών φίλτρων (BPF = Band Pass Filter) χρησιμοποιώντας την αντίσταση και τον πυκνωτή. Το ζωνοπερατό φίλτρο είναι ένα φίλτρο που αφήνει να περάσει οι συχνότητες που βρίσκονται μεταξύ της χαμηλής συχνότητας αποκοπής (foL) και της υψηλής συχνότητας αποκοπής (foH). Κάθε συχνότητα αποκοπής μπορεί να υπολογιστεί από τον ακόλουθο τύπο. Είναι ο ακόλουθος κατά το χρησιμοποίηση της τιμής του 1ου σταδίου.
Επειδή το 1ο στάδιο και το 2ο στάδιο κάνουν την τιμή του C και του R τις ίδιες, η ζώνη συχνότητας γίνεται η ίδια.
Η συνθήκη : C11 = 10μF, R11 = 51KΩ, C12 = 0.01μF, R12 = 2MΩ
Το κύκλωμα ενίσχυσης ενισχύει αυτή τη φορά το σήμα της συχνότητας μεταξύ περίπου 0,3 Hz και 8 Hz. Δεν είναι ότι η συχνότητα εκτός από αυτήν την ζώνη δεν ενισχύεται. Είναι η συχνότητα που αρχίζει να γίνεται δύσκολο στο να ενισχυθεί. Αποτρέπει την ανίχνευση της αλλαγής που ήταν αργή ή πάρα πολύ γρήγορη από το ζωνοπερατό φίλτρο. Αυτή η ζώνη συχνότητας είναι κατάλληλη για να ανιχνεύει την κίνηση του ανθρώπου ή του ζώου .
Στο 2ο στάδιο, η τάση πόλωσης των ηλεκτροδίων είναι περίπου 1,7V που εφαρμόζεται στο θετικό άκρο . Το κύκλωμα ενίσχυσης υπέρυθρου σήματος και το κύκλωμα του συγκριτή συνδέονται χρησιμοποιώντας τον πυκνωτή. Και, η τάση πόλωσης των ηλεκτροδίων του μισού της παροχής ηλεκτρικού ρεύματος εφαρμόζεται στην είσοδο του συγκριτή. Η τάση του συγκριτή παραθύρων είναι περίπου 1,7 V. Έτσι, εάν το πλάτος ταλάντωσης του παραπάνω σήματος (που είναι 1,7 V) δεν υπάρχει πρόβλημα σε περίπτωση λειτουργίας.
Το Κύκλωμα Συγκριτών
Αυτό το κύκλωμα είναι το κύκλωμα που ανιχνεύει εάν η αλλαγή της τάσης εισόδου έγινε ή όχι επάνω από τη ζώνη που τέθηκε. Κάνει την αλλαγή που ανιχνεύθηκε με τον υπέρυθρο αισθητήρα να έχει μη αισθητό πλάτος και είναι το κύκλωμα για να καταστήσει την κακή ανίχνευση μικρή. Είναι το κύκλωμα που συγκρίνει την τάση ενώ οι λειτουργικοί ενισχυτές χρησιμοποιούνται.Όσον αφορά IC1, +3,3V εφαρμόζονται στην θετική εισόδου ως τάση αναφοράς με το κύκλωμα ανίχνευσης της ανώτερης τάσης ανοχής. Εάν η τάση της αρνητικής εισόδου είναι λιγότερο από 3,3V , η έξοδος είναι στο επίπεδο High. Όταν η τάση της αρνητικής εισόδου γίνεται περισσότερο από +3,3V, η έξοδος γίνεται το επίπεδο Low γρήγορα.Όσον αφορά IC2, +1,7V εφαρμόζεται στην αρνητική εισόδου ως τάση αναφοράς με την ελάχιστη τάση ανίχνευσης του κυκλώματος. Εάν η τάση της θετικής εισόδου είναι περισσότερο από 1,7V, η έξοδος είναι High. Όταν η τάση της θετικής εισόδου γίνει μικρότερη από 1,7V η έξοδος γίνεται ταχύτατα Low.Στην αρνητική είσοδο του IC1 και στην θετική είσοδο του IC2 εφαρμόζονται +2,5V. Η τάση αλλάζει όταν ανιχνεύει την κίνηση του ανθρώπου ή του ζώου με τον υπέρυθρο αισθητήρα .Όσον αναφορά το IC1 και το IC2 , όταν γίνουν Low η έξοδος γίνεται Low. Η δίοδος η οποία έχει τοποθετηθεί στην έξοδο των IC1-2 είναι για να τα προστατέψει από υπερένταση όταν και τα δυο IC γίνου Low.
Το Κύκλωμα Εξόδου
Η έξοδος του συγκριτή είναι ο παλμός που είναι σύντομος επειδή γίνεται Low μόνο όταν η είσοδος ξεπεράσει το ανώτατο ή το ελάχιστο όριο. Είναι δύσκολο να λειτουργήσει ο ηλεκτρονόμος της εξόδου με αυτόν τον παλμό. Επομένως, διατηρεί την έξοδο χρησιμοποιώντας το ολοκληρωμένο κύκλωμα χρονισμού 555 ως κύκλωμα εξόδου με σταθερό χρόνο.Ο χρονομέτρης 555 αρχίζει τη λειτουργία από την στιγμή όπου η είσοδος σκανδαλισμού (το σημείο Α) γίνει Low και διατηρεί την έξοδο στο High έως ότου συμπληρωθεί ο χρόνος που ορίζεται από τον πυκνωτή (C) και την αντίσταση (R). Συνεχίζει τη λειτουργία ακόμα κι αν ο παλμός εισόδου επιστρέψει στο High .
Ο χρόνος του χρονομέτρη είναι δυνατό να υπολογιστεί από τον ακόλουθο τύπο.
t = 1.1 RC
Κατά τον υπολογισμό της τιμή στο κύκλωμα σε αυτό τον χρόνο , ο όρος είναι ως εξής : C = 1ΟμF, R = 100ΚΩ
t = 1, 1 Χ 10 Χ 10-6 Χ 100 Χ 103 = 1, 1 sec
Η λειτουργία του χρονομέτρη συνεχίζεται για περίπου 1 δευτερόλεπτο. Επειδή αυτή η τιμή αλλάζει με το σφάλμα των εξαρτημάτων , τον χρησιμοποιεί ως αναφορά. Εάν η αντίσταση γίνει 1ΜΩ(R = 1ΜΩ), στο χρόνο λειτουργίας, τότε o χρόνος γίνεται περίπου 10 δευτερόλεπτα. Το κύκλωμα που συνδέετε με τον ακροδέκτη επαναφοράς (ο 4ος ακροδέκτης) του χρονομέτρη είναι το κύκλωμα που ελέγχει τη λειτουργία του κυκλώματος εξόδου στο φως γύρω. Όταν ο ακροδέκτης επαναφοράς (RESET) είναι στο High , ο χρονομέτρης είναι σε κατάσταση λειτουργίας. Ενώ είναι σε κατάσταση μη λειτουργίας όταν ο ακροδέκτης επαναφοράς γίνει Low. Σε αυτήν την περίπτωση, δεν λειτουργεί ακόμα κι αν ο παλμός εφαρμόζετε στην είσοδο.Τα CD έχουν τη φύση ότι η τιμή της αντίστασης τους πέφτει όταν μια δέσμη φωτός προσπέσει στην επιφάνεια τους και η τιμή της αντίστασης γίνεται υψηλή όταν διακόπτεται η δέσμη φωτός. Αν υποθέσουμε ότι η VR1 είναι η επιφάνεια των CD, στην οποία προσπέπτει η δέσμη φωτός, ο ακροδέκτης επαναφοράς του χρονομέτρη γίνεται Low, δηλαδή ο χρονομέτρης δεν λειτουργεί. Όταν η δέσμη φωτός διακόπτεται, ο ακροδέκτης επαναφοράς γίνεται High και ο χρονομέτρης λειτουργεί. Σε περίπτωση όπου η VR1 είναι η πλευρά της τροφοδοσίας, ανεξάρτητα από την τιμή αντίστασης των CD, ο ακροδέκτης επαναφοράς του χρονομέτρη γίνεται πάντα Low, είναι η κατάσταση για την οποία είναι δυνατό να λειτουργήσει.Το φως λειτουργίας του κυκλώματος εξόδου μπορεί να ρυθμιστεί από τη θέση της διόδου . Η δίοδος που συνδέεται με την έξοδο (ο 3ος ακροδέκτης) και o ακροδέκτης επαναφοράς (ο 4ος ακροδέκτης) του χρονομέτρη είναι για να αποτρέψουν την περιττή λειτουργία της εξόδου. Διατηρεί τον ακροδέκτη επαναφοράς στο High, όταν η έξοδος γίνεται High. Είναι απαραίτητο για τον χρονομέτρη να λειτουργεί όταν γίνεται προετοιμασία (setup) ακόμη και όταν η δέσμη φωτός έχει προσπέσει στην πλευρά του CD. Η έξοδος του χρονομέτρη συνδέεται με τη βάση του τρανζίστορ για την κίνηση των ηλεκτρονόμων και όταν το σημείο Β γίνεται High, το τρανζίστορ άγει. Τότε ο ηλεκτρονόμος λειτουργεί και η θέση εξόδου της επαφής κλείνει. Η δίοδος (D) που τοποθετείτε στο πηνίο του ηλεκτρονόμου τίθεται για να αποτρέψει την καταστροφή των τρανζίστορ από την τάση που εμφανίζεται όταν λειτουργεί ο ηλεκτρονόμος.
