Разработку этого устройства побудил один случай. Ремонтируя телевизор, автор этой статьи, находился, как и полагается, сзади телевизора. Пульт ДУ лежал на верхней доске корпуса телевизора, прижатый толстым справочником и направленный в ту же сторону, что и фотоприемник телевизора. Под действием тяжести справочника одна из кнопок пульта нажалась.

Но обнаружилось это только после того, как мимо телевизора, на расстоянии около двух метров от него, прошел человек. ИК-излучение, исходящее от пульта отразилось от его белой рубашки и попало на фотоприемник. Телевизор переключился.

После нескольких нехитрых экспериментов удалось установить, что если пульт и фотоприемник расположить рядом и направить их не друг на друга, а в одну сторону, и между ними сделать небольшую перегородку, которая не даст лучам от пульта непосредственно попасть на фотоприемник, то переключать программы можно поднесением к этой системе руки на расстояние около одного метра. Можно сделать простой датчик, который будет считать прохожих, включать свет при проходе через дверь, и тому подобное.

На рисунке 1. показана схема одного из реально работающих простейших вариантов такого датчика.
Излучатель инфракрасного излучения - светодиод VD4 - АЛ 147А (такой как в пультах ДУ телевизоров типа 4-УСЦТ и других). Он излучает ИК-сигнал, промодулированный импульсами частотой около 1000 Гц.

Генератор выполнен на двух транзисторах - VT2 -выходной токовый ключ, и VT3 - источник прямоугольных импульсов на однопереходном транзисторе КТ117Г. Частота импульсов зависит от параметров цепи R5-C8, от сопротивления R5, кроме того, еще зависит и режим транзистора по постоянному току. Импульсы с баз VT3 поступают на токовый ключ на VT2. В его коллекторной цепи и включен инфракрасный светодиод.

Приемник выполнен на микросхеме А1 -К1056УП1, это специализированная микросхема - усилитель фототока-формирователь импульсов, она применяется в качестве усилителя фотоприемника дистанционного управления во многих отечественных телевизорах 4-5-го поколения. Отраженный ИК-сигнал принимает фотодиод VD1 (ФД320, от систем ДУ телевизорами). Микросхема А1 выполняет свои функции, — усиливает фототок и формирует импульсный сигнал с размахом, равным напряжению питания.

Эти импульсы, через разделительный конденсатор С4 поступают на детектор на диодах VD2 и VD3. Когда входной сигнал есть, на конденсаторе С6 появляется некоторое напряжение, что приводит к открыванию транзистора VT1, и на его коллекторе напряжение становится близким к нулю. При отсутствии сигнала VT1 закрыт и его коллекторное напряжение близко к напряжению питания.

Уровень с выхода (с коллектора VT1) можно подавать на схему, собранную на микросхемах логики КМОП, питающихся напряжением 5V.

Использование импульсной модуляции необходимо ввиду двух обстоятельств. Во-первых таким образом подавляются помехи от других источников ИК-излучения (нагревательные приборы, лампы), характер излучения которых либо постоянный, либо переменный с невысокой частотой (50 Гц). Микросхема К1056УП1, рассчитанная на работу в таких условиях, успешно подавляет такие помехи. Во-вторых, построение усилителя постоянного фототока более сложно, в смысле самовозбуждения, чем каскадный усилитель-формирователь переменного.

Недостаток датчика, построенного по схеме на рисунке 1 в относительно небольшой дальности, — он реагирует на поднесение руки к его "рабочей поверхности" с расстояния до 0,5 метра. Или на перемещение человека перед ним на расстоянии до 1-1,5 метра. Низкая дальность - результат низкой мощности ИК-излучения, потому что генератор на VT2 и VT3 не может обеспечить высокий импульсный ток через светодиод.

На рисунке 2 показана более совершенная, в этом смысле, схема. Датчик построенный по такой схеме способен "уловить человека" на расстоянии до 5 метров. Его можно установить в углу комнаты и отрегулировать таким образом, что он сможет срабатывать при входе человека в эту комнату, и выключаться при его выходе (угол обзора из угла комнаты получается достаточно большой).

Излучатель выполнен на таком же светодиоде AЛ1147A, но коммутируется он более мощным ключом на транзисторе VT1 (рисунок 2). На ключ поступают прямоугольные импульсы от мультивибратора на элементах D1.5 и D1.6 через усилитель мощности на двух, включенных параллельно элементах D1.3 и D1.4. Таким образом, ток, развиваемый через светодиод, получается даже больше чем в стандартном пульте ДУ.

Фотоприемник выполнен на такой же микросхеме К1056УП1. Импульсы с её выхода поступают на диодный детектор на диодах VD2 и VD3, а полученное постоянное напряжение - на формирователь логического уровня на элементах D1.1 и D1.2. При отражении сигнала на выходе будет логическая единица, при отсутствии отражения - нуль.
Чувствительность (дальность действия) датчика по схеме на рисунке 2 можно установить подбором номинала резистора R4 от указанного на схеме (максимальная дальность), до 200-300 Ом.

Наилучшие результаты получаются если светодиод и фотодиод расположить на одной печатной плате, на расстоянии примерно 50-60мм друг от друга, и разделить их металлическим, окрашенным в черный матовый цвет, экраном.

Если нужен наибольший угол контроля, можно использовать три светодиода типа АЛ 107, включив их последовательно. Расположить их по углам равностороннего треугольника, а посредине разместить фотодиод, отгороженный от них трубчатой блендой. Можно придумать и опробовать и другие варианты.


Датчики могут работать как на появление перед ними предмета (контроль за входящими людьми), так и на исчезновение или перемещение какого-то конкретного предмета. В этом случае датчик располагается напротив подконтрольного предмета таким, образом чтобы ИК-излучение отражалось от этого предмета и попадало на фотодиод датчика. Если предмет немного переместить или убрать вовсе отражение прекратится и состояние на отсутствии отражения - нуль.

Чувствительность (дальность действия) датчика по схеме на рисунке 2 можно установить подбором номинала резистора R4 от указанного на схеме (максимальная дальность), до 200-300 Ом.