Лазерный сенсор своими руками

Лазерный датчик своими руками: конструкция, инструкция по сборке

Для эффективной защиты имущества, находящегося в доме или квартире придумано и реализовано много разных систем безопасности. В основном, наиболее часто устанавливаются различного рода сигнализации, поддерживающие широкий спектр различных датчиков – это позволяет максимально эффективно контролировать все происходящее на объекте. Одним из устройств, которыми комплектуются современные системы охраны, является лазерный датчик движения, который способен уловить малейшее перемещение в охраняемой зоне. Отличительной особенностью таких устройств является не только их высокая чувствительность к перемещениям, а также и то, что лазерный датчик своими руками сделать достаточно просто. И, что главное, для этого не потребуются какие-либо дорогостоящие детали.

Область применения

Учитывая высокую эффективность детектирования движения с помощью такого типа датчиков, они устанавливаются на следующих объектах:

• в финансовых компаниях и банковских учреждениях;
• в офисных помещениях;
• в коттеджах;
• в квартирах.

Учитывая большую стоимость сигнализации на основе лазерных датчиков их «заводские версии» применяют в первых двух случаях. Для частных коттеджей и квартир лазерный детектор движения можно сделать и собственноручно.

Принцип работы

Функционирование лазерного датчика основано на использовании излучателя и приемника лазерного луча. Первый из них генерирует световой поток, который попадает на установленный напротив излучателя фотоэлемент.

Когда на фотоприемник луч лазера не попадает, его сопротивление очень большое, а при облучении световым лучом начинает формироваться поток фотоэлектронов, что приводит к увеличению проводимости и уменьшению электросопротивления фотоэлемента.

Пока чувствительный элемент облучается лучом, электрическая схема сигнализации является замкнутой и контакты релейной системы, управляющей внешними устройствами, остаются в исходном положении. Как только луч прерывается, происходит резкое увеличение сопротивления фотоэлемента – это обеспечивает размыкание электрической цепи и переключение релейной системы, что приводит к срабатыванию внешних исполнительных механизмов.

Принцип функционирования одинаков, что в «заводских» лазерных датчиках, что в тех, которые были созданы своими руками.

Конструкция

Для того чтобы самостоятельно сделать датчик движения на основе применения лазерного излучения потребуются базовые знания электроники, умение паять и недорогой набор комплектующих. Чтобы создать лазерный датчик в домашних условиях потребуется следующий набор:

• лазерный излучатель;
• фотоприемник;
• релейный узел;
• блок питания излучателя;
• монтажные детали;
• проводники;
• набор для пайки;
• набор инструментария.

В качестве излучателя можно выбрать лазерную указку, брелок, лазер, входящий в состав детских игрушек. Роль детектора излучения может эффективно выполнять обычный фоторезистор, сопротивление которого меняется при его облучении световым лучом. Наличие релейного механизма позволит управлять работой внешних устройств в момент, когда срабатывает датчик.

Создание датчика на основе указки является наиболее простой схемой, которую каждый в силах реализовать своими руками.

Инструкция по сбору лазерного датчика

Лазерный датчик движения состоит из двух основных элементов – излучателя и приемника генерируемого луча света. В роли излучателя, как уже говорилось выше, будет использована обычная лазерная указка. Поскольку она питается от нескольких батареек с небольшой емкостью, то изначально следует переработать ее систему питания. Чтобы получить требуемый номинал напряжения можно использовать низковольтный блок с включением его через реостат или после модернизации его функциональной части посредством установки дополнительного регулирующего резистора на выходе. Применение такого типа системы питания позволит получать непрерывный луч, генерирование которого будет происходить до тех пор, пока будет напряжение в сети, к которой подключен блок питания.

Приемник излучения будет построен на основе фоторезистора, который меняет свое сопротивления при попадании на него светового излучения. Чтобы он не реагировал на солнечный свет, который будет присутствовать в месте установки, его следует поместить в достаточно глубокий тубус темного цвета. Это исключит попадание внешнего освещения и ложных срабатываний сигнализации, в составе которой будет работать созданный своими руками лазерный детектор.

Чтобы датчик работал корректно, важно чтобы его излучатель и приемная часть располагались строго на одной оси. Это будет гарантировать, что лазерный луч будет попадать по центру фоторезистора, обеспечивая четкое срабатывание сигнализации в момент его перекрытия.

При установке датчика в состав охранной сигнализации к нему подключается релейная система. Она обеспечивает управление работой внешних исполнительных устройств в момент перекрытия. Через реле также подключается и система питания датчика. Это сделано для того, чтобы после включения сигнализации, когда сработал лазерный датчик, она не отключилась в тот момент, когда луч снова попадет на фотоэлемент. Благодаря этой схеме при единократном прерывании лазерного луча сигнализация будет работать постоянно, пока ее не отключат со специальной кнопки.

Заключение

Собрать датчик движения на основе лазера является достаточно простой задачей. Для реализации такого проекта достаточно небольших финансовых вложений, которые позволят на выходе получить элемент сигнализации, которая в «заводском» исполнении стоит достаточно больших денег. По функциональности самодельный лазерный датчик практически не уступает тому, который сделан в производственных условиях. Отличием самодельного датчика является возможность его простой модернизации. Меняя мощность лазера, и используя отражатели в виде зеркал, можно формировать лазерные ловушки, которые будут покрывать всю площадь охраняемого объекта.

Источник

Сам себе инженер Гарин – собираем простую и надёжную лазерную сигнализацию

Альтернативой тепловым датчикам на современном рынке сигнализаций является ни что иное, как лазер. Подобные системы используются для охраны индустриальных, военных и банковских объектов.

В быту лазерная сигнализация пока не нашла широкого применения, однако, если есть растущие из нужного места руки и базовые навыки обращения с паяльником, можно самостоятельно сделать вполне работоспособный образец или заказать готовую модель.

Общий принцип

Лазерная сигнализация – это специальное чувствительное устройство, простая схема которого основывается на взаимодействии лазерного луча и сирены. Пересекая лазерную «растяжку» срабатывает сигнализация, которую слышно в радиусе 100 метров. Она предназначена как для сигнала тревоги для охраны, так и для отпугивания преступников. Ещё существует смс-информирование или отправка голосового сообщения в качестве уведомления об опасности. Отметим, что системы периметральной сигнализации редко используют лазерный сигнал из-за потери мощности и зависимости от метеоусловий.

Базовые блоки

Лазерный извещатель состоит из следующих элементов:

• генератора;
• блока питания;
• лазера;
• реле;
• цифровой микросхемы;
• фотоэлемента;
• звуковой извещатель (для пущего эффекта может применяться и светодиодная лампочка).

Закрепляют лазер, блок питания и реле с одной стороны, а фотоэлемент крепится на другой стене так, чтобы луч попадал на линзу.

Когда охранная сигнализация данного типа задействована, луч проходит по прямой линии к фотоэлементу. Так как пучок света преодолевает большое расстояние и не рассеивается, то его можно отражать неопределённое количество раз при помощи обычных зеркальных поверхностей, направленных под определённым углом друг к другу. Это помогает создать запутанный лабиринт, пройти который, не задев такую «растяжку», практически невозможно.

Если вор-неудачник пересечёт луч, сигнал не поступает к фотоэлементу, возникает сопротивление и реле блокируется. Таким образом реле передает сигнал резистору, а последний — извещателю.

Сразу после нарушения в зоне активации лазер также прекращает работу, чтобы не задействовать фотоэлемент снова, иначе сигнал тревоги прервётся. Полностью выключить сигнализацию можно лишь отключив питание.

Чтобы сигнализация не срабатывала от обычных солнечных лучей или иных источников света фоторезистор имеет специальную изоляцию.

Схемы

На основе контроллера Arduino

Для сборки схемы понадобится детский лазер и фоторезистор.

На лазере есть кнопка, которая включает свечение. Вот пошаговая инструкция сборки настоящей, вполне работоспособной сигнализации.

1. Разберите лазер, сняв насадку. Выньте батарейки и вытащите само устройство.
2. Кнопку необходимо отпаять, после чего продеть в отверстие на корпусе провод и припаять его к кнопке.

1. Соберите приборчик в обратном порядке.
2. Фоторезистор необходимо поместить в закрытое пространство, чтобы исключить попадание лучей света (иначе не будет работать днём). Можно использовать коробок или тёмный пластиковый контейнер, укрепив изолентой.
3. Фоторезистор монтируйте к контроллеру по приведёной схеме. Сопротивление резистора 10 кОм.
4. Подключите контроллер к компьютеру и запустите среду Arduino IDE .
5. Залейте следующий скетч

#define foto 0 //Фотоэлемент подключен к пину 0 (аналоговый вход)

Serial.println(analogRead(foto)); //Выводим на монитор последовательного порта значения с фоторезистора

1. Установите датчик напротив лазера, добившись прямого попадания луча на фотоэлемент.
2. В программаторе откройте “монитор последовательного порта” и отследите полученные значения. На их основе определите пороговую величину срабатывания сигнализации.
3. Светодиод подключите к пину №5 контроллера и добавьте новый скетч.

#define foto 0 //Фотоэлемент подключен к пину 0 (аналоговый вход)

#define led 5 //светодиод подключен к 5 пину

else digitalWrite(led , LOW);

Итог. При прерывании луча значение сигнала на последовательном порте падает ниже пороговой величины. При этом контроллер выдаёт сигнал на светодиод, тот начинает мигать.

Смотрите видео демонстрацию работы устройства

Дальнейшее наращивание схемы и подключение дополнительных элементов проводите по вкусу. Отличный вариант – добавить модули GSM для получения сигнала на свой сотовый.

На тиристоре BT169

Для сборки потребуются следующие элементы.

• тиристор BT169;
• конденсатор;
• резисторы 47k;
• фоторезистор или LDR;
• светодиод;
• бытовой лазер;

Монтаж осуществляется согласно приведенной схеме.

Принцип действия аналогичен предыдущей модели – при прерывании луча фоторезистор блокирует схему. Тиристор работает как переключатель, подавая сигнал на звуковой сигнал или светодиод. Подробности монтажа и использования смотрите на ролике.

На микросхеме NE555

• piezo buzzer (пищалка);
• резистор 750 Ом;
• резистор 130 кОм;
• микропереключатель;
• фоторезистор;
• микросхема интегрального таймера NE555.

Микросхема имеет широкий диапазон питающих напряжений: от 4.5 до 18 В, выходной ток достигает 200 мА. Сопротивление резисторов R1 и R2 рассчитывается в зависимости от напряжения питания.

Сборка по схеме не представляет особых затруднений. Следует учесть порядок выводов NE555, чтобы не сжечь микросхему.

В остальном схема работает по классическому принципу – при отсутствие сигнала на фоторезисторе, повышается напряжение на шестой ножке, в результате подаётся питание на звуковой сигнал. Выключение с помощью микропереключателя.

Заключение

На основе простого механизма строится мощная и надёжная система охраны для предприятий и финансовых учреждений. Для применения в быту вы можете либо сами сделать систему защиты по своему вкусу, либо заказать готовый комплект в китайских интернет-магазинах, естественно, без всяких гарантий качества. Важный плюс – сравнительно небольшие энергозатраты делают лазерную сигнализацию автономной от источников электроснабжения.

Источник

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

Источник