Умные дома и здания извлекают выгоду из интеллектуальных технологий, которые делают их более удобными, безопасными и энергоэффективными. Например, на следующем показан широкий ассортимент товаров, доступных как для дома, так и для зданий. Эти продукты могут автоматически контролироваться потребителями в их домах и персоналом управления зданием.
Одним из продуктов, сочетающих в себе удобство, безопасность и энергосбережение, является инфракрасный датчик движения. Инфракрасный датчик движения определяет присутствие в помещении и затем может активировать освещение, систему вентиляции и кондиционирования или сигнализацию. Если датчик движения обеспечивает функцию безопасности, то он должен надежно работать 24 часа в сутки, 7 дней в неделю.
Пассивная инфракрасная технология является ведущей технологией обнаружения движения благодаря сочетанию надежной работы и низкой стоимости. Рынок демонстрирует хорошие среднегодовые темпы роста, превышающие 13%, и ожидается, что к 2025 году он превысит 3,5 млрд долларов.
Поскольку пассивные инфракрасные датчики движения используются либо для внутреннего, либо для наружного наблюдения, эти изделия должны быть устойчивы к нарушениям окружающей среды. Если детекторы питаются от сети переменного тока, они должны быть способны выдерживать перегрузки по току и переходные процессы напряжения, которые могут распространяться по линии переменного тока. Помимо защиты цепей, для получения качественного продукта необходимы эффективное управление и надежные измерения. На следующем рисунке показан пример инфракрасного детектора движения и указаны рекомендуемые компоненты защиты, управления и обнаружения, которые повышают надежность и производительность продукта.
На следующем рисунке мы показываем блок-схему пассивного инфракрасного детектора движения и показываем, в каких цепях должны быть размещены рекомендуемые компоненты защиты, обнаружения и управления. Обсудим каждый блок, в котором рекомендуются компоненты.
Силовой каскад AC/DC преобразования обеспечивает питание для других схемных блоков. Эта схема взаимодействует с линией питания переменного тока и подвержена скачкам сверхтока и переходным процессам перенапряжения. Переходные процессы перенапряжения и скачки тока могут возникать в результате ударов молнии, индуктивных выбросов при включении и выключении, а также переходных процессов при колебаниях напряжения в линии питания. Против этих потенциальных помех мы рекомендуем металлооксидный варистор (MOV) в качестве первой линии защиты для платы силового каскада. Расположите MOV как можно ближе к входу переменного напряжения в цепи, чтобы минимизировать путь распространения переходных процессов в линии переменного тока на печатной плате. Выберите MOV с этими характеристиками. Он должен безопасно поглощать пиковый импульсный ток до 10 кА или 150 Дж энергии импульса для защиты последующих цепей от удара молнии.
На выходе силового каскада мы предлагаем вам использовать диод подавления переходных процессов (TVS) для дополнительной защиты всех цепей нагрузки в источнике питания. TVS-диод минимизирует переходные нагрузки на силовые компоненты в различных цепях нагрузки. TVS-диод должен поглощать до 600 Вт пиковой импульсной мощности или 100 А пикового импульсного тока. Также он должен осуществлять защиту от электростатических разрядов, которая может достигать 30 кВ.
Как показано на следующем, TVS-диоды могут быть двунаправленными, с двумя последовательными диодами в корпусе, или однонаправленными, с одним диодом. Помимо функций защиты, TVS-диоды потребляют небольшую мощность. При нормальной работе без помех компонент потребляет менее 1 мкА. Наконец, доступны версии TVS-диодов для поверхностного монтажа для экономии места на печатных платах.
Основными элементами пассивного инфракрасного детектора являются датчик инфракрасного излучения и блок микроконтроллера. Имейте в виду, что сегодня на рынке доступны полноценные устройства, включающие датчик, объектив и микроконтроллер. Такое решение обеспечивает сокращение затрат на материалы конструкции, поскольку датчик подключается непосредственно к микросхеме микроконтроллера. Микроконтроллер содержит все схемы, необходимые для полного проектирования электроники обнаружения и обработки. Микроконтроллер содержит ЦП, ОЗУ, таймеры, компараторы, аналого-цифровой преобразователь, интерфейс связи и встроенное ПО для датчика. Двухэлементный или четырехэлементный датчик в сочетании с линзой может предложить множество вариантов для разных полей зрения. Такие устройства позволяют использовать более дешевые керамические конденсаторы меньшего размера по сравнению с типичным использованием электролитических конденсаторов, которые имеют более высокую утечку и более короткий срок службы продукта. Также в них имеются усовершенствованные алгоритмы детектора движения, обеспечивающие управление чувствительностью, диапазоном и полем обнаружения.
Для экономии энергии ищите сборку, которая имеет режим низкого энергопотребления, когда движение не обнаруживается. На следующем рисунке показан пример комплекта инфракрасного детектора движения. Комбинация интегрированного корпуса с меньшим количеством компонентов и отсутствием электролитических конденсаторов повышает общую надежность продукта, экономит место на печатной плате и снижает затраты.
Теперь перейдем непосредственно к сигнализации. Цепь сигнализации активируется, когда инфракрасный датчик обнаруживает соответствующее количество движения. Схема обычно управляет мигающей светодиодной лампой или комбинацией светодиодной лампы и динамика. Цепи аварийной сигнализации потребуется управляющий компонент для подачи питания на внешнее устройство. Рассмотрим герконовое или твердотельное реле, оба из которых будут обеспечивать гальваническую развязку мощного привода от маломощной логической схемы. Твердотельное реле обеспечивает более длительный срок службы выходных контактов привода, а герконовое реле обеспечивает более низкое энергопотребление.
Герконовые реле выпускаются в компактных однорядных корпусах. Вы также можете приобрести герконовые реле со встроенными диодами, подавляющими обратную ЭДС, для защиты цепи возбуждения катушки и с опциями магнитного экрана, чтобы предотвратить попадание электромагнитных помех катушки в схему управления. Кроме того, контакты герконового реле имеют более длительный срок службы, чем обычные электромеханические реле, и они относительно невосприимчивы к широкому диапазону температур окружающей среды.
Твердотельные реле оптически объединяют управление между входным светодиодом и выходным транзистором фотодетектора. Твердотельные реле могут иметь изоляцию между входом и выходом до 1500 В ср.кв. Многие из них предназначены для устранения генерации помех с помощью логики, которая инициирует переключение при переходах через нулевое напряжение. Версии твердотельных реле могут иметь низкий выходной ток утечки в закрытом состоянии, менее 1 мкА, для минимизации энергопотребления. Они доступны в компактных корпусах для поверхностного монтажа.
Ваш выбор компонента привода будет зависеть от обеспечения того, чтобы контакты или выход имели достаточную емкость привода для типов выходов, которые будут использоваться. Размер, энергопотребление и стоимость будут другими факторами, которые вы захотите учесть при выборе компонента привода.
© digitrode.ru