مشروع حارس للباب الأشعة تحت الحمراء Door Minder

تفاصيل مشروع دائرة حارس الباب Door Minder
دائرة حارس الباب :

تستخدم هذه الدائرة الأشعة تحت الحمراء لمراقبة الباب وطرق المرور أو أي مجال آخر .
عندما يتم قطع الشعاع يعمل ريلاى ويعطى تنبيه سمعى أو مرئى أو كليهما معا .
هذه الدائرة مناسبة لمداخل المتاجر (المحلات) وفى جراجات وأماكن مرور السيارات .
شعاع الاشعة تحت الحمراء قوى جدا ويصل مدى كشف هذه الدائرة إلى أكبر من 25 ياردة .

شرح الدائرة :

دائرة الإرسال :




تتكون دائرة الإرسال من مذبذبين للنبضات المربعة أحدهما يعمل عند تردد حوالى 250Hz والآخر يعمل عند تردد 38kHz .
التردد 38kHz يعمل كموجة حاملة وهو المطلوب لموديول إستقبال الاشعة تحت الحمراء . يتم إضافة (أو ما يعرف بالتعديل ) الإشارة بالتردد 250Hz لإنتاج إشارة خرج على شكل دفعات من التردد 38kHz وبمعدل 250Hz . هذه الإشارة تستخدم فى تشغيل دايود الإشعة تحت الحمراء .
يستخدم المذبذبات المؤقت 555 فى نظام "المذبذب المتعدد عديم الاستقرار" . الدائرة المتكاملة IC1 تنتج 250Hz ويتحدد ترددها بقيم كل من R1 و R2 و C1 .الدائرة المتكاملة IC2 تنتج 38KHz ويتحدد ترددها بقيم كل من R4 و R5 و C3 .

ملاحظة : الدايودان D1 و D2 يساعدان فى الحصول على خرج متماثل كما يلى :

فى الوضع العادى يتم شحن المكثف C1 (C3) من خلال المقاومات R1 و R2 (R4 و R5) بينما يتم تفريغه خلال المقاومة R2 (R5) .
بدون الدايودات يكون الشكل الموجى الخارج له فترة جهد مرتفع أطول من فترة الجهد المنخفض .
يقوم الدايود بعمل تمرير bypasses على المقاومة R2 (R5) عندما يتم شحن المكثف بحيث يتم شحنه فقط خلال المقاومة R1 (R5) . وهذا يعطى زمن متساوى للشحن وللتفريغ ومن ثم خرج متماثل للجهد المرتفع والجهد المنخفض .

زمن الشحن "زمن الجهد المرتفع " يعطى بالعلاقة :

THIGH = 0.693 x R1 x C1 (or 0.693 x R4 x C3)

وزمن التفريغ "زمن الجهد المنخفض" يعطى بالعلاقة :

TLOW = 0.693 x R2 x C1 (or 0.693 x R5 x C3)
ويكون تردد الخرج

The output frequency = 1 / (THIGH + TLOW)


يوصل خرج الدائرة المتكاملة IC1 من خلال الدايود D2 والمقاومة R3 الى دخل " القدح " ‘trigger’ للدائرة المتكاملة IC2 .
عندما يكون خرج IC1 منخفض يؤدى ذلك إلى إيقاف تذبذب IC2 ويجبر خرج IC2 على أن يكون فى الحالة المرتفعة (ولا يوجد تيار يمر فى دايود الاشعة تحت الحمراء حيث يكون طرف الأنود وطرف الكاثود عند الحالة المرتفعة ) .
عندما يكون خرج IC1 مرتفع يتذبذب IC1 وينتج التردد 38KHz الذى يتم إشعاعه عن طريق دايود الأشعة تحت الحمراء .
يتم تغذية الدايود مباشرة من خرج IC2 . المقاومة R6 تحدد أقصى تيار يمر .
عند استخدام مصدر تغذية 12VDC يكون التيار حوالى 45ma .
تقليل قيمة المقاومة R6 يؤدى إلى زيادة التيار فى الدايود ومن ثم شدة الإشارة مع الأخذ فى الاعتبار أن أقصى تيار يمكن تداوله بالمؤقت 555 هو 200mA كما يجب الرجوع الى صحيفة بيانات الدايود المستخدم .

دائرة الاستقبال :


دائرة الاستقبال تتكون من وحدة استقبال الأشعة تحت الحمراء (تسمى موديول module ) والتى تكتشف شعاع الأشعة تحت الحمراء القادم من جهاز الإرسال. تستخدم أشارة الأشعة تحت الحمراء فى الحفاظ على مكثف مشحون وهو بدوره يحافظ على تشغيل ريلاى .
عندما ينقطع أو يختفى الشعاع يتم تفريغ المكثف ويفصل الريلاى.
يتكون موديول الاستقبال من : مكبر ومرشح ودائرة مولفة (مضبوطة) لتكتشف التردد 38kHz . طرف الخرج يكون جهده منخفضا عند اكتشاف الاشارة بالتردد 38kHz .

عندما يتواجد الشعاع يعمل الريلاى بالطريقة الاتية :
خرج موديول الاستقبال يكون اشارة بتردد 250Hz (وظيفة الاشعة توصيل وفصل الموديول وهو يتم بمعدل 250 مرة فى الثانية الواحدة ) . هذه الاشارة تمر من خلال الترانزستور Q1 والمكثف C1 والدايود D2 الى المكثف C2 .يتم شحن المكثف C2 إلى شحنته الكاملة خلال الاجزاء المرتفعة للإشارة . ويبدأ التفريغ خلال الأجزاء المنخفضة للإشارة خلال الليد L1 والمقاومة R4 والترانزستور Q2 . على الرغم من ان زمن التفريغ طويل إلا أن الشحنة التى على المكثف C2 تكون كافية للحفاظ على الريلاى فى حالة تشغيل .
عند غياب الشعاع يتحول خرج موديول الاستقبال إلى الحالة المرتفعة . ويتحول Q1 إلى حالة الفصل ولا يتم شحن المكثف C2 ويفرغ إلى النقطة التى عندها يتم فصل الريلاى .
زمن تأخير الفصل “turn off” يتحدد بالثابت الزمنى المكون من المقاومة R5 والمكثف C3 . القيم المستخدمة تعطى تأخير حوالى نصف ثانية .

المكثف C1 يمنع الجهد المستمر DC الموجود على مجمع الترانزستور Q1 من شحن المكثف C2 .وهذا يحدث إذا إنقطع الشعاع تماما أو كانت إشارة التردد 38kHz "مستمرة" continuous بدون تعديل (توصيل ثم فصل ) بمعنى آخر إن وظيفة موديول الاستقبال هى فقط الاستجابة لإشارة التردد 38Kh التى على شكل دفعات من النبضات pulsed .

الليد L1 يعطى بيان مرئى عن وجود شعاع الاشعة تحت الحمراء ويساعد عند التركيب والضبط .
الدائرة المكونة من الزنر دايود Z1 والمقاومة R6 والمكثف C4 لإنتاج جهد ثابت منظم 5.6V لتغذية موديول الاستقبال .