С целью привлечения клиентов или покупателей можно сделать автоматизированный рекламный стенд или витрину, в которой будет включаться подсветка при приближении к ней человека. Попытка использовать для этого стандартные датчики движения не увенчалась успехом, потому что они реагируют на движение, а не на присутствие.

Датчик приближения на ИК-лучах

Да, при приближении человека датчик движения включит рекламу, но если человек остановится и будет стоять, изучая рекламный стенд или витрину, реклама выключится, потому что движения не будет. Нужен датчик, реагирующий не на движение, а на то, что человек стоит перед ним. Например, датчик ИК-отражения, схема которого здесь приводится. Датчик состоит из «оптической пары» от системы дистанционного управления телевизора, инфракрасного светодиода HL1 и резонансного фотоприемника HF1, настроенного на частоту 36 кГц.

Светодиод и фотоприемник направлены в одну сторону на место перед рекламным стендом или витриной. Они должны быть расположены так, что бы свет от НИ напрямую не попадал на HF1, а только при отражении от расположенного перед датчиком препятствия. То есть, между ними должна быть непрозрачная перегородка.

Мультивибратор на элементах D1.3 и D1.4 генерирует импульсы частотой 36 кГц (точно эту частоту устанавливают подбором сопротивления R7). Эти импульсы поступают на базу ключа на транзисторе VT3. В его коллекторной цепи включен инфракрасный светодиод НИ. Светодиод
излучает вспышки ИК-света, повторяющиеся с частотой 36 кГц, а сила света этих вспышек зависит от тока через светодиод, величина которого устанавливается подбором сопротивления резистора R5.

Если перед датчиком стоит человек, вспышки света, излученные светодиодом НИ, от него отражаются и попадают на фотоприемник HF1. При этом выходной ключ фотоприемника открывается и на его выходе (вывод 3) будет логический ноль. Транзистор VT1 открывается и заряжает конденсатор С2. Напряжение на нем логическая единица. На выходе D1.2 тоже логическая единица.

Транзистор VT2 открывается и реле К1 своими контактами (на схеме не показаны) включает освещение стенда или витрины. Когда человек отходит в сторону свет выключается не сразу, а спустя 23 секунды (время на разряд С2 через R3). Это нужно чтобы свет не мигал при движениях человека возле рекламного стенда или витрины. Чувствительность датчика (дальность до человека) зависит от сопротивления R5.

Сегодняшним устройством будет датчик приближения на инфракрасных лучах. Датчик собран на недорогом микроконтроллере Attiny13, прост в изготовлении и не нуждается в какой либо наладке.

Видео работы датчика:

Чем отличается такой датчик от, скажем, датчиков движения заводского исполнения (которые, кстати, стали очень доступными и недорогими)?

Главное отличие – это область применения. Готовые датчики все-таки больше ориентированы на большие помещения и контроль движения. В нашем случае датчик компактен и больше рассчитан на функции контроля приближения и предназначен для встраивания в готовые проекты.

Сфера использования может быть обширной:

— реакция объектов на приближение руки (например, интерактивные игрушки, автоматические устройства);
— открывание шкафчиков, дверей и тому подобное при приближении руки;
— зажигание света при проходе «контрольной точки»;
— ориентация в пространстве робота (контроль стен и препятствий);
— системы управления движеньями рук;
— сигнализация;
— …

1 Принцип работы.

Работает датчик очень просто. Устройство с определенным периодом посылает импульсы при помощи IR-светодиода. Инфракрасные лучи, отражаясь от объекта, принимаются инфракрасным приемником TSOP. Объект есть – есть сигнал, объекта нет – нет и сигнала. Дабы не было ложных срабатываний от бытовых пультов, помех, импульсов при включении света, устройством передается определенная последовательность импульсов и при декодировании TSOP, все что не совпадает с этой последовательностью – отбрасывается. На бытовую технику (управляемую при помощи ИК-пультов) устройство не оказывает никакого воздействия, так как сигнал относительно слаб и промодулирован последовательностью которая нигде не используется.

2 Схема, плата.

Конструктивно датчик собран на уже . Платка хорошо зарекомендовала себя в различных проектах, поэтому было принято решение и этот проект делать на ней же.
Незначительным изменением конструкции является установка переменного резистора для подстройки чувствительности датчика. Больше изменений нет. Компоненты, применяемые в конструкции, не критичны к номиналам – можно применять близкие к ним.

3 Прошивка микроконтроллера.

Для прошивки микроконтроллера (в плате) нужно подключить программатор к соответствующим выводам:

Напоминаю:Для Algorithm Builder и UniProf галочки ставятся как на картинке.
Для PonyProg, AVR Studio, SinaProg галочки ставятся инверсно.
Фьюз-байты: Low=$7A, High=$FF
Как программировать микроконтроллеры читаем в

4 Конструктивные особенности.

Одним из недостатков работы схемы является зависимость чувствительности датчика от общей освещенности. Это происходит по причине автоматической коррекции чувствительности самим TSOP (для того чтобы посторонняя освещенность не выводила приемник в нерабочую область).

Уменьшить этот эффект можно несколькими способами:

— Для того чтобы на приемник меньше попадало постороннего света нужно его поместить в непрозрачную трубку (я использовал черную термоусадку, предварительно ее усадив для получения более толстых стенок) и закрыть трубку с одной стороны непрозрачной пробкой (я залил черным горячим клеем) с другой поставив темно-красный светофильтр. Такая конструкция максимально ограждается от непрямых засветок при этом не страдает чувствительность так как для ИК-лучей красный светофильтр обладает хорошо проницаемый. Желательно и ИК-светодиод поместить в трубку – это уменьшит боковые отражения инфракрасных лучей – способных давать ложные срабатывания.

— Другим способом решения этой проблемы – применение коррекции по освещенности, например, самым простым является применение фоторезистора в цепи регулировки чувствительности (последовательно с переменным резистором чувствительности). При более ярком освещении ток через фоторезистор увеличивается, что ведет к увеличению чувствительности и наоборот.

Еще одна рекомендация, на этот раз по установке датчика. Так как принцип датчика основан на приеме отраженного излучения, при близком нахождении объекта возле отражающей плоскости (например, стена в коридоре), отражения от плоскости будут давать дополнительный фон который уменьшит общую чувствительность. В таком случае постарайтесь ставить датчик под углом к плоскости – это направит отраженные лучи в сторону (в большей части).

5 Работа датчика.

После сборки датчика – включаем его в работу. Для начала выставляем чувствительность на середину, включаем датчик, направляем его в нужную сторону и чувствительностью настраиваем надежное срабатывание на нужный нам объект.

Если при работе датчика будет использоваться управление от бытового пульта, нужно пройти процедуру изучения кнопки (команды) пульта. В устройстве используется всего одна кнопка – переброс значения триггера. Для изучения кнопки необходимо обесточить устройство, «придавить» ножку выхода TSOP (на схеме ножка «Out») к «земле», включить устройство, отпустить ножку «Out» и нажать выбранную кнопку пульта. Теперь датчик начнет работать в штатном режиме.

При включении нескольких датчиков на близком расстоянии друг от друга (например, для контроля направления движения объекта) датчики будут мешать работе друг друга, так как их сигналы не синхронизированы. Для устранения этой проблемы используется вывод запрета инфракрасного излучения «LED-Запрет». На всех устройствах кроме одного этот вывод должен быть «прижат» к «земле». При этом все датчики будут работать от дного источника инфракрасного сигнала. Если одного излучающего светодиода недостаточно, то можно к выводу излучающего устройства подсоединять ИК-светодиоды в параллель (не забывая при этом о балластных резисторах).

В случае параллельной работы нескольких датчиков все они должны быть обучены одной и той же кнопке пульта или все не обучены.

6 Выводы.

По работе схемы есть как достоинство, так и недостатки.

Для начала недостатки:
— Зависимость работы устройства (чувствительности) от яркости освещения. Это решается, в некоторой степени, но проблема есть;
— Небольшая разрешающая способность (небольшие объекты будут «срабатывать» плохо);
— Небольшая дальность срабатывания (наличие отражающих стен и потолков уменьшают дальность, так как не позволяют увеличить чувствительность – появляются ложные срабатывания от отражений).

Ну и на десерт – достоинства:
— Простота конструкции (а если Вы уже раньше собирали платку – вообще делать почти ничего не нужно!);
— Отсутствие дефицитных и дорогостоящих элементов;
— Не нуждается в наладке.

Как видно из видео, датчик довольно уверенно реагирует на руку в пределах полуметра. Уверенно работает от пульта и не мешает находящемуся рядом телевизору. Потребляемый ток лежит в пределах 10мА. Запитать датчик можно от источников напряжением от 3 до 6 вольт (некоторые TSOP не могут работать ниже 5ти вольт – это нужно учитывать).

К большому сожалению применения пока не будет, так как пришла она ко мне позже, чем планировалось (причина не в скорости доставки, а в некоторых других причинах) и пришлось применить гораздо более дорогое решение.

Существуют разные выключатели и переключатели.
Есть обычные, которые стоят у всех дома. Чтобы их включить или переключить, на них надо нажать.
Есть с датчиком прикосновения, на них не надо нажимать, а достаточно только прикоснуться.
А есть бесконтактные, но не в плане отсутствия контактов (хотя одно не мешает другому), а в отсутствии необходимости даже прикасаться к выключателю, достаточно только поднести к нему руку.
Вот о последнем типе таких устройств и пойдет дальше речь.

Начну пожалуй как всегда с описания и фото того, что получил, а уже в процессе расскажу что это, зачем и какие бывают примерные аналоги данного устройства.
Пришла она в аккуратной коробочке, сам выключатель (или вернее переключатель) был в прозрачном пакетике, но перед фото я его снял.

Внутри пакетика находилось.
Собственно переключатель.
Комплект крепежа, две пластиковые пробки и два шурупа.
Инструкция на английском языке, хотя к этому устройству она особо и не нужна, так как оно не имеет каких либо органов подстройки, а выходы подписаны сзади самого устройства.
Непонятная мне бумажечка.

Инструкция, а вдруг кому нибудь пригодится:)

Сама кнопка выполнена весьма качественно, металл крепкий, хоть и тонкий, очень похож на нержавейку, пластиковые части подогнаны хорошо.
Да и на вид довольно симпатичная, раздражает только надпись Exit, дальше напишу почему.

Сзади присутствуют 5 проводов.
Красный и черный соответственно плюс и минус питания, все соответствует общепринятой маркировке (бывают и исключения).
Желтый - общий контакт реле
Зеленый - нормально разомкнутый контакт
Белый - нормально замкнутый контакт.
Провода не сильно длинные, около 15см.

Вот мы постепенно и добрались до внутренностей.
Плата в устройстве двухсторонняя, сзади так же подписано назначение проводов, что очень приятно, так как бумажка, наклеенная сзади, вполне может оторваться, быть испорченной и т.п.
Задняя крышка не герметична, но подогнана вполне нормально, но отверстие для выхода проводов сделано с запасом, потому класс защиты указан только для передней панели.

По логике дальше должна быть фотография внутренностей. Она и будет, но сначала я сделаю небольшое лирическое отступление.
Для начала, какие бывают бесконтактные выключатели.
1. Ёмкостные, требуют прикосновения, либо поднесения руки на очень близкое расстояние. Наверное самое простое и дешевое решение. У меня был с участием такого датчика.
2. Радиочастотные, работающие по принципу Доплера. Самые дорогие датчики.
3. Датчики, основанные на отражении ИК излучения. Простой и недорогой, но компромиссный вариант.

А теперь достоинства и недостатки.
Ёмкостные , относительно недороги, но желательно прикосновение к поверхности, могу некорректно работать в случае электромагнитных помех.
Радиочастотные , работают на очень высокой частоте, порядка 24ГГц. Сложные и соответственно дорогие, но меньше боятся помех, не боятся загрязнения поверхности, могут работать через непрозрачный пластик.
Инфракрасные , простая конструкция, дальность соизмеримая с радиочастотными, но может снизится если поверхность имеет сильные загрязнения и не работают через непрозрачные в ИК диапазоне материалы.

А теперь я попробую объяснить, почему я использую такие выключатели.
Помимо написания обзоров, паяния плат я занимаюсь установкой автоматических раздвижных дверей. и данные двери не всегда имеют в своем составе датчик движения.
А так как я устанавливаю такие двери и на предприятиях, то там действуют санитарные нормы, по которым желательно (а иногда обязательно, например в операционных и туалетах) применение активаторов открывания двери с бесконтактным управлением (есть даже специальные устройства, куда надо вставлять ногу, что ббы сработал контакт).

До недавнего времени я применял датчики Бельгийской фирмы Bea. Например

Стоимость одного такого датчика составляет (если ничего не путаю) около 130 долларов.
А часто надо два датчика на одну дверь.
Необходимо отметить, что данные датчики не антивандальные, обозреваемый исполнен более крепко, но антивандальным так же не считается.

Вот я плавно дошел до того, что бы показать как ИК датчик устроен внутри.
Сначала покажу само место, куда ставится плата, хорошо видно отверстия для передачи и приема ИК излучения, они сделаны так, что бы ИК приемник видел только отраженное излучение.
Плата сама по себе работать не будет.
Кстати, не помешала бы уплотнительная резинка по периметру металла, но в дорогом радиочастотном ее так же нет.

А теперь сама печатная плата устройства.
На ней видно -
ИК светодиод.
ИК фотоприемник, такие обычно применяются в различной радиоаппаратуре имеющей дистанционное управление, частота работы 38 КГц (измеренная).
Реле, его параметры соответствуют параметрам, указанным в инструкции.
Разъем для подключения проводов.
Вход по питанию имеет защиту в виде самовосстанавливающегося предохранителя и диода, защищающего от подключения питания неправильной полярности. дальше стоит стабилизатор питания на 5 Вольт, электролитические конденсаторы отсутствуют, что только повышает надежность.
Четыре двухцветных светодиода. Светят красным в обычном режиме и синим при срабатывании.
Микросхема управления, маленькая, 6 ног, в корпусе SOT23.

Для управления применена микросхема на которой написано 02En, я нашел в интернете , но не уверен, что это она, так как страница на китайском и похожа на страницу какой то непонятной торговой площадки или форума.
Она не просто постоянно генерит импульсы для управления светодиодом, а формирует некие последовательности пачек импульсов, на нее соответственно заведен фотоприемник.
Вследствие этого распознавание препятствия довольно корректное, на ИК пульт она не реагирует, как и на сильную засветку лампой накаливания (но это заслуга фотоприемника).

Естественно я измерил токи потребления в дежурном режиме и рабочем.
В режиме ожидания потребляет 27мА. Питание 12 Вольт.

В активном режиме немного больше, 38мА, так как включено реле.

В дежурном режиме подсветка имеет красный цвет, немного неравномерно, но может так и задумано.

В активном режиме подсветка синяя, но так как применен матовый светорассеиватель, то она не сильно напрягает.

Дальность срабатывания около 8см от руки и около 15см от листа белой бумаги.
Срабатывает очень четко даже на относительно быстрое движение рукой, после срабатывания находится около двух секунд в активном режиме, после этого переходит в режим ожидания.
На относительно тонкие предметы не срабатывает.

Конструкция довольно тонкая, большая часть утоплена, так как рассчитана на врезку в стену\панель.

На всякий случай я измерил основные размеры, вдруг кому нибудь пригодится.

Как я выше писал, питание составляет 12 Вольт, что намекает на то, что устройство предназначено для применения в охранных системах, да и надпись Exit говорит так же об этом.
Системы для промышленной автоматики имеют стандартное питание в 24 Вольта, причем могут работать и от постоянного тока и от переменного.
Думаю, что при несложной доработке можно вполне применять кнопку и с системами промышленной автоматики.
Кнопка могла бы быть очень удобна в различных сферах применения, но напрягает надпись, на мой взгляд можно было бы предлагать либо разные варианты надписи, либо давать в комплекте наклейки с различными надписями.
Сфера применения -
Устройства контроля доступа.
Управление открыванием дверей в помещениях, где необходимо дать команду на открывание без прикосновения, продуктовые предприятия, операционные, чистые комнаты, туалеты и т.п.
Просто места, где такое управление может быть удобным, например на кухне (с соответствующей декоративной доработкой) для включения освещения.

Вообще когда я писал этот обзор, то у меня было чувство легкого дежавю, похожие впечатления от устройства я описывал в обзоре . В частности очень понравилось качество изготовления и довольно продуманная и надежная на вид схемотехника.

В интернете я встречал как минимум два варианта для самодельной реализации подобного устройства, один на микросхеме LM567CN, а так же на . Последний вариант я собирал и он успешно у меня используется, если интересно, могу как нибудь сделать обзор.

Резюме.
Плюсы.
Цена.
Хороший внешний вид.
Качественное изготовление и довольно продуманная конструкция.

Минусы.
Хотелось бы уплотнительную резинку по периметру, для герметизации.
Так как устройство может быть применено не только как кнопка выхода, то хотелось бы иметь варианты изменения надписи.

Мое мнение. Вполне достойная и простая замена для радиочастотных бесконтактных выключателей, к тому же не создающая радиочастотного излучения.

Данный товар был бесплатно предоставлен, для обзора и тестирования, магазином eachbuyer.

Думаю, что обзор данного устройства может быть полезен. Жду вопросов и комментариев.
Если что-то забыл упомянуть, пишите, добавлю.

P.S. Путем добавления копеечной микросхемы (и возможно одного резистора и конденсатора) можно переделать устройство в бистабильное, т.е. поднесли руку, включили, поднесли еще раз, выключили. Стоимость переделки около 20 центов, микросхема HEF4013BP.
Сейчас устройство работает как аналог не фиксируемой кнопки (как кнопка выхода в домофонах, хотя этот датчик и сделан для такого применения).
Возможно еще будет обзор с похожей доработкой:).