Рассматривается устройство датчика инфракрасных импульсов. Рассчитано на детей 7+, делающих первые шаги в освоении электроники.

Цель занятия:

1. Знакомство с датчиком инфракрасных импульсов.
2. Изучение электрических и эксплуатационных свойств датчика.
3. Закрепление детьми навыка сборки электрической цепи по принципиальной электрической схеме.
4. Проектирование полезных конструкций с датчиком.

Оборудование и пособия.

1. Макетная плата
2. Блок питания 4,5 Вольт.
3. Провод монтажный.
4. Светодиод.
5. Резистор 100 Ом.
6. Датчик инфракрасных импульсов VS1838B или аналог.
7. Пульт дистанционного управления.
8. Транзистор BC557 (p-n-p) или BC327
9. Зуммер

План занятия.

1. Что мы уже должны знать.
2. Теоретическая часть. Знакомство с ИК датчиком.
3. Практическая часть. Сборка электронной схемы с датчиком.
4. Лабораторная работа. Заполнение таблицы с эксплуатационными характеристикам датчика.
5. Проектирование полезных конструкций с датчиком.
6. Задача на автоматизацию включения освещения в помещении.

Что нам необходимо знать?

На этом занятии мы будем использовать макетную плату, светодиод, резистор и монтажные провода. С этими деталями мы с вами уже знакомы по предыдущим занятиям.

Также нам надо вспомнить, что логическая 1 на ножке электронной детали - это наличие напряжения, а логический 0 - это отсутствие напряжения.

Что такое инфракрасное излучение? Человеческий глаз видит красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый свет. Свет излучают горячие предметы. Чем выше температура предмета, тем ближе к синему спектру излучаемый этим предметом свет. Не сильно нагретые предметы излучают красный свет. А более холодные предметы, менее 500 градусов Цельсия, кажутся нам темными. На самом деле, они тоже излучают свет, только человеческий глаз этот свет не видит. Свет от горячих предметов, не видимый человеческим глазом называют инфракрасным светом.

Теоретическая часть.

ИК датчик (ИК приемник) способен обнаруживать импульсы инфракрасного излучения. Чтобы датчик не реагировал на все теплые предметы и солнечный свет, в спектре которого значительная доля инфракрасного света, датчик настроен на прием модулированного инфракрасного излучения с частотой модуляции 38 кГц. Такое, модулированное инфракрасное излучение в природе встречается редко и, соответственно, датчик защищен от ложных срабатываний.  ИК датчик обнаруживает инфракрасные импульсы излучаемые инфракрасными светодиодами, например, от пульта дистанционного управления телевизором.

Рис. 1. Изображение ИК датчика.

Как работает ИК датчик? При срабатывании ИК датчика на его выходе устанавливается логический 0. Если подключить к выходу датчика и к + питания светодиод через резистор, то во время срабатывания датчика светодиод загорается.

Рис. 2. Схема подключения ИК датчика. 

Задание №1. Нарисуйте принципиальную электрическую схему с датчиком инфракрасных импульсов рис. 2.

Практическая часть.

Задание №2. Соберите на макетной плате электрическую схему с датчиком инфракрасных импульсов  и светодиодом.

Лабораторная работа.

Задание №3. Определите расстояние от пульта дистанционного управления до датчика, на котором ещё возможно срабатывание датчика.

У ИК датчика VS1838B малый предельно-допустимый ток на выходе D0, но если добавить в схему усилитель мощности, к датчику можно будет подключать дополнительные устройства.

В следующих схемах, в качестве усилителя мощности будем использовать транзистор прямой проводимости BC327 или BC 357.

Рис. 3. Цоколёвка транзисторов BC327 или BC 357.

Рис. 4. Схема с ИК датчиком и зуммером.

Рис. 5. Схема с ИК датчиком, зуммером и светодиодом.

Проекты

Задание №6. Придумайте возможность полезного применения ИК датчика и нарисуйте как будет располагаться датчик в вашем проекте. Подсказки - съемка животных, включение освещения в коридоре или туалете, охранная система с включением сирены или с передачей сигнала тревоги по СМС, приветствие всех входящих, включение информационных или рекламных щитов, счетчик посетителей, турникет на входе в музей, дистанционное управление.

Задача 1

Рассмотрим, казалось бы, простой проект, включение освещения в помещении.

Допустим, мы разместили ИК датчик поперек дверного проема. Датчик сработал, значит человек вошел — свет включается. Затем, датчик сработал, значит человек вышел — свет выключается.

А если вошли 2 человека? Свет включится когда войдет первый человек и выключится, когда войдет второй. Еще хуже, если человек в дверном проеме передумал, развернулся и пошел назад.

Не такая уж и простая эта автоматика.

Подумайте, если установить в дверном проёме, 2 датчика будет достаточно, чтобы можно было обработать от них сигналы и свет вовремя включался и выключался только тогда, когда вышел последний человек из комнаты? Как будете обрабатывать сигналы от датчиков?

Рис. 6. Расположение датчиков в дверном проеме комнаты.

Выводы:

ИК датчик может найти широкое применение в умном доме и системах автоматизации.

Контрольные вопросы.

1. Пока ИК датчик не обнаружил ИК импульсов, на выходе датчика присутствует логический 0 или 1?
2. Что происходит когда ИК датчик обнаруживает инфракрасные импульсы?
3. Как датчик обнаруживает инфракрасные импульсы?
4. Почему корпус датчика изготовлен из тёмного стекла?