Лазерный сенсор движения

Лазерный сенсор используется для контролирования какого-либо области пространства. Он точно реагирует на пересечение лазерного луча и объекта, подсчитывает количество таких пересечений.

Лазерный сенсор можно сделать из микрокалькулятора посредством добавления радиоэлемента без печатной платы, при незначительных затратах средств и свободного времени.

Функциональность и характеристики лазерного сенсора движения.

Конструкция сенсора включает в себя три основных модуля: микрокалькулятора, лазерной указки и фотоприемника. Калькулятор устанавливается в режим подсчета, а работа датчика осуществляется совместно с лазерной указкой. Каждое прерывание луча лазера изменяет показание калькулятора на единицу. Дистанция гарантированного срабатывания сенсора составляет от 10 до 100 м.

Мигающий светодиод используется в качестве фотодетектора. Такое решение объясняется принципом работы фотодиода, помимо этого, подключение иного радиокомпонента может заблокировать клавиатуру калькулятора и работоспособность всего устройства.

Конструкцией сенсора предусмотрено питание каждого элемента от собственного источника, что позволяет относить модули на любые доступные расстояния.

Компоненты конструкции сенсора

Конструкция сенсора состоит из следующих компонентов:

1. Светодиод, мигающий, красного цвета свечения в 3 мм корпусе;
2. Канцелярская скрепка;
3. Изолирующие трубки;
4. Прямоугольная резиновая стерка;
5. Двойной провод;
6. Трубка черного цвета;
7. Калькулятор Citizen;
8. Подставка для лазерной указки;
9. Выключатель в форме кольца;
10. Лазерная указка.

Принцип работы.

Принцип работы сенсора основан на преобразовании излучения лазера в импульс тока в светодиоде, с последующей передачей его на клавиши калькулятора.

В корпус мигающего светодиода установлена микросхема с ключом управления. При подключении к клавише калькулятора питание через подсоединенные провода поступает на микросхему. Ток и потенциал слишком малы, и потому светодиод неактивен, таким образом, размыкание и замыкание ключа не происходит.

При попадании луча лазера на кристалл светодиода на его поверхности образуется электроток, поступающий к микросхеме, расположенной на подложке кристалла. Вырабатывается импульс тока, замыкается ключ и при снижении напряжения в цепи происходит имитация нажатия кнопки, которое регистрирует калькулятор.

Материалы и детали.

Для монтажа лазерного сенсора не требуется изготовление печатной платы. Перечень радиокомпонентов приведен в таблице. На фото указаны элементы, использующиеся при сборке сенсора.

Инструкция по сборке.

Сначала следует подготовить калькулятор, сняв заднюю крышку. Далее необходимо определить контакты, соответствующие кнопке “равно” со стороны токоведущих дорожек. Отыскать требующиеся контакты будет проще при сопоставлении кнопки «равно» с размещенными контактами. Для полной уверенности можно проверить эти контакты посредством тестера, поставленным в режим измерения сопротивления при замыкании.

В задней крышке высверливаются два отверстия диаметром 2-3 мм.

Сквозь получившиеся отверстия продевается двойной провод. К каждому из контактов припаивается монтажный провод. Для исключения обрыва провода при случайном резком рывке оголенный участок провода следует изолировать.

Крышку калькулятора можно закрыть. На выводы светодиода надеваются изолирующие трубки. К свободным концам провода припаивается мигающий светодиод с красным цветом свечения.

Светодиод сможет работать в качестве фотоэлемента только при правильном его подключении, поэтому крайне важно соблюдать полярность.

Для обеспечения точности попадания луча лазера в светодиод, его необходимо закрепить неподвижно.

Для этого предназначена специальная опора, не позволяющая светодиоду болтаться и облегчающая его монтаж в любой позиции. Для изготовления поры потребуется стерка и скрепка.

По центру стерки проделываются два сквозных отверстия на расстоянии друг от друга в 6 мм. Скрепку нужно распрямить и придать ей П-образную форму.

В стерке проделывается небольшая канавка от левого отверстия в сторону левого края. Аналогичным образом проделывается канавка и от правого отверстия.

П-образная скоба продевается в отверстия и опускается до самой поверхности стерки.

Выводы скобы загибаются в разные стороны. После сгиба эти выводы следует разместить в канавке. Сгиб лучше всего делать посредством плоскогубцев.

На светодиод нужно надеть черную трубку с целью исключения влияния сторонних боковых излучений, к примеру, солнца, осветительных ламп.

Таким образом, модуль приема готов.

Переходим к сборке передающего модуля лазерного сенсора. Для этого подготавливаем обыкновенную лазерную указку, продающуюся в любом газетном киоске.

Лазерная указка закреплена на опоре, а ее включение/выключение осуществляется посредством кольцевого выключателя.

Сначала делаем выключатель. Для его изготовления потребуется тонкий картон, из которого вырезается прямоугольник. Этим прямоугольником оборачивается корпус указки и изолируется изолентой. Кольцо должно иметь возможность беспрепятственно перемещаться по корпусу указки.

Включение и выключение указки осуществляется передвижением кольца по ее корпусу. Если кольцо сдвинуть на кнопку, то она будет зажата корпусом кольца и зафиксируется в нажатом положении.

Для выключения указки нужно переместить кольцо в другую сторону.

Далее из тонкого картона изготавливаем опору.

Затем необходимо раскрутить заднюю крышку лазерной указки в районе отсека для размещения батарейки и колпачок, находящийся в передней ее части. Указку размещаем в отверстии опоры и закручиваем обе крышки. После того, как будут закручены обе крышки, указка надежно зафиксируется в опоре.

Управление и настройка

Калькулятор необходимо расположить таким образом, чтобы цифры, отображаемые на индикаторе, были хорошо различимы. Лазерная указка и светодиодный датчик устанавливаются друг напротив друга. Также потребуется небольшая непрозрачная линейка, которая будет использоваться для проверки пересечения луча.

Для начала следует добиться точного физического попадания луча лазера на корпус мигающего светодиода, при этом включать калькулятор пока не требуется. После того, как луч указки начнет попадать на светодиод, можно включить калькулятор и все устройство будет функционировать в режиме подсчета.

Запуск лазерного сенсора

Запуск сенсора осуществляется в следующей последовательности:

• Перед тем, как включить лазерную указку, необходимо осуществить подготовку калькулятора. Для этого нужно включить калькулятор и поочередно нажать клавиши «1», «+» и «=». Каждую из этих кнопок необходимо нажать только один раз! Набрав такую последовательность символов калькулятор переводится в режим подсчета, при этом показания будут увеличиваться каждый раз на единицу.
• Теперь лазерную указку можно включить. При точнейшей настройке лазерный луч должен оказать свое влияние на светодиод и поменять показание на индикаторе калькулятора на единицу. После того, как это произошло, на индикаторе должна загореться цифра “2”.
• Далее делаем так чтобы подсчет начался с нуля. С этой целью, не отключая указку, временно накрываем рукой ее луч и нажимаем на калькуляторе кнопку “ноль”.
• Затем убираем руку и используем предмет, предназначенный для тестирования готового лазерного сенсора. При каждом из пересечений показания индикатора калькулятора будут изменяться на единицу. Вот так и будет осуществляться подсчет количества пересечений.

Во время того, как лазерный луч приходит на мигающий светодиод, клавиатура находится в заблокированном режиме и последовательное нажатие клавиш «1», «+» и «=» не приводит ни к чему. Для разблокировки кнопок необходимо на некоторое время прикрыть лазерный луч рукой.

Если подсчет пересечений работает некорректно либо вообще не работает, то следует проверить устройство на предмет наличия возможных неисправностей

• Если свет от лазерной указки слишком слаб, то необходима замена батарейки, либо просто неисправна сама указка (китайская, что ж с нее взять);
• Отсутствует физическое попадание луча лазера на корпус светодиода – в этом случае необходимо произвести подстройку устройства;
• Неправильно выполнена поочередность нажатия клавиш для запуска – это ошибка;
• Вместо мигающего светодиода в 3-х миллиметровом корпусе был установлен светодиод в корпусе 5 мм – это ошибка.

Возможно неправильное подключение мигающего светодиода. В таком случае необходимо перепаять светодиод наоборот и вновь провести проверку работоспособности устройства. Как показывают эксперименты, качество функционирования сенсоров находится в прямой зависимости от качества работы самой лазерной указки, а также точности попадания луча лазера на корпус светодиода.

Сборка лазерного сенсора завершена.

Автор: Сидоров Алексей. Калининградская область

Рекомендуем:

Бандаж из червячного хомута для трансформатора Травление печатных плат Как сделать светодиодную лампу своими руками Самодельный миниатюрный низковольтный паяльник Резак по пенопласту своими руками Часы на газоразрядных индикаторах Ручная пайка миниатюрных элементов SMD Устройство для регулировки мощности паяльника