Схема экономии энергии на пассивном ИК-датчике (PIR): проектирование, работа и применение

Инфракрасный (ИК) датчик — компактное электронное устройство, обнаруживающее тепловое излучение и движение. В отличие от активных ИК-устройств, излучающих свет, пассивные ИК (PIR) датчики улавливают только инфракрасную энергию, отражённую от объектов, что делает их идеальными для управления освещением и приборами по обнаружению движения. ИК-датчики также применяются в измерении температуры, детектировании пламени, газовом анализе и термальной визуализации.

Схема экономии энергии на базе PIR

Нижеприведённая схема автоматически включает вентиляторы или свет при входе человека в помещение и выключает их через настраиваемую задержку после ухода. Простая автоматизация снижает ненужное потребление энергии, сохраняя отзывчивость пространства.

Что такое PIR-датчик?

PIR-датчик обнаруживает движение, измеряя изменения в инфракрасном излучении. Широко применяется в системах безопасности и управлении по присутствию. Датчик можно настроить по чувствительности и длительности срабатывания, чтобы игнорировать мелких домашних животных, но надёжно фиксировать присутствие человека.

Устройства для экономии энергии

Электрические нагрузки бывают индуктивными — холодильники, вентиляторы — или резистивными — обогреватели, лампы. Индуктивные приборы создают магнитное поле, потребляющее реактивную мощность (кВА·ч) в дополнение к полезной (кВт·ч). Устройство для экономии энергии улучшает коэффициент мощности, снижая общий потребляемый ток от сети и уменьшая счета за электричество.

Схема и принцип работы

Ниже приведена подробная схема. В конструкции используются распространённые компоненты: диодный мост, таймер NE555, транзисторы, диоды и реле для управления нагрузкой.

Ключевые компоненты

Полупроводники: таймер NE555 (IC1), NPN-транзисторы BC547 (T1, T2), выпрямительные диоды IN4007 (D1, D2), диодный мост DB107 (BR1), светодиоды 5 мм (LED1, LED2).

Резисторы: R1, R6 (2,2 кОм), R2 (10 кОм), R3 (220 кОм), R4 (1 кОм), R5 (4,7 кОм), VR1 (1 МОм потенциометр).

Конденсаторы: C1, C3 (1000 мкФ, 25 В электролитические), C2, C4 (0,1 мкФ керамические), C5 (0,01 мкФ керамические).

Прочее: 3-пиновые разъёмы (CON1–CON3), трансформатор 230 В ~ / 9 В, 300 мА (X1), реле 9 В (RL1).

Тестовые точки: TP0 — GND, TP1 — 9 В, TP2 — 3,3 В, TP3 — 0–9 В, TP4 — 9 В

Входное напряжение 230 В ~ понижается до 9 В, выпрямляется и сглаживается C1 для питания 9 В постоянного тока. Таймер NE555 настроен как одноимпульсный генератор, остающийся в высоком состоянии на пользовательски регулируемую задержку, задаваемую R3, C3 и VR1. Когда PIR фиксирует движение, его высокий выходной сигнал открывает транзистор T1, разряжая C3, что позволяет NE555 выдать низкий импульс и задействовать реле через транзистор T2. Реле включает подключенный прибор. После задержки реле обесточивается, прибор выключается, что сигнализируется LED2.

Сборка и тестирование

Подключите 230 В вход к CON1, нагрузку — к CON3, а PIR-модуль — к CON2. Установите датчик в углу с обзором на вход. Перед подключением к сети протестируйте датчик от батареи 9 В, махая рукой перед ним и наблюдая изменение напряжения на выходе. Очистите купол датчика для оптимальной чувствительности.

Распространённые применения ИК-датчиков

Помимо экономии энергии, ИК-датчики незаменимы в: мониторах пламени, обнаруживающих пожар по излучению; радиационных термометрах, измеряющих температуру по излучаемому ИК; газовых анализаторах, основанных на ИК-спектрах поглощения; и ИК-образовательных устройствах для ночного видения и тепловизоров.

Это руководство даёт полное представление о схеме экономии энергии на PIR-датчике, от теории до практической сборки. Вопросы или помощь в реализации — в комментариях ниже.