Bezdrátový domácí zabezpečovací obvod - solární

Článek pojednává o dálkově ovládaném bezdrátovém domácím bezpečnostním obvodu, který umožňuje detekci možného způsobu narušení předem v závislosti na tom, jak a kde jsou vzdálené senzory umístěny nad vybranými strategickými místy a požadovanou vzdáleností od domu. Nápad požadoval pan Dave Monette.

Žádost má formu e-mailové diskuse mezi panem Davem a mnou, jak je uvedeno níže:

Technické specifikace

Můj syn a já jsme vymysleli velmi užitečný projekt, na kterém bychom mohli pracovat. Jsem strojní inženýr, ale už nějakou dobu jsem se zabýval elektrickými obvody.

Projekt bezdrátového domácího bezpečnostního obvodu by mohl mít mnoho aplikací, ale pro nás by byl na loveckou sezónu jelenů. Často se zdá, že se k nám jeleni vplížili bez varování, ale téměř vždy používají jednu z několika opotřebovaných cest. Cílem by bylo získat nějaké varování předem, než dorazí.

Přemýšlel jsem o připojení nějakého PIR obvodu (musí být napájen vlastním proudem, protože v lese není síťová energie) na strom podél každé ze 4 nebo 5 hlavních cest, kterými jelen bude cestovat. Jakmile PIR spadne jelenem, bude muset vyslat nějaký signál nevidomým, ve kterých sedíme.

Myslel jsem na krabici s pěti LED označenými „cesta 1“, „cesta 2“ atd. Signál by musel mít velmi malé zpoždění. V ideálním případě by byl signál schopen přenášet až 200 yardů, i když by byl dosah menší, stále by to bylo užitečné.

Když se rozsvítí světlo na desce / krabici, bylo by hezké, kdyby to bylo doprovázeno slabým slyšitelným tónem (ne příliš hlasitým, aby to nevyděsilo jelena), světlo by mělo zůstat zapnuto (zpoždění čtení) 15-60 sekund poté, co se rozsvítí (takže nám neunikne světlo, pokud jelen rychle spadne PIR při rychlém pohybu po stezce.

Co myslíš? O tomto projektu diskutujeme už téměř rok, ale nedostal jsem se k žádným odborníkům a je mimo moje elektrické / elektronické schopnosti.

Dave Monette (a 15 let starý syn Collin)

P.s. Líbí se mi vaše stránky www.elprocus.com. Tolik jsem se toho naučil při čtení a studiu obvodů. Návrh obvodu mě opravdu zajímá.

Analýza požadavku na okruh

Děkuji Drahý Dave, velmi si vážím tvých myšlenek!

Váš zápis je tak dobrý, přál bych si, abych jej mohl použít jako nový článek pro svůj web

Jakkoli jste však nevědomky řekli něco, co je pro mě velmi citlivé a zraňující, promiňte, že vám s tímto projektem nebudu moci pomoci, protože je spojen s krutostí zvířat.

Lup,

Omlouvám se, pokud jsem vás urazil, pokud jde o lov, ale jak jsem uvedl, napadá mě tolik využití zařízení jako je tento v reálném čase. Bydlíme na velkém zalesněném pozemku s několika stezkami vedoucími z vnějšku domu k domu. Mít takové zařízení by sloužilo jako včasné varování pro osobní ochranu.

Ještě jedna věc, Swag, žijeme v Michiganu a vedeme národ (zdaleka ve skutečnosti) v dopravních smrtelných úrazech zahrnujících setkání jelenů / vozidel.

Pokud by lidé nelovili v Michiganu, každý rok by došlo ke stovkám životů způsobených samotným přelidněním jelenů.

Dokonce i se všemi lidmi, kteří loví v Michiganu (loni bylo během lovecké sezóny odebráno více než 500 tisíc jelenů), populace jelenů roste. Jelen se množí rychleji než dostupné zdroje potravy v Michiganu.

Jen v loňském roce bylo nalezeno více než 25 000 jelenů mrtvých hladem nebo podvýživou.

Doufejme, že to uvidíte ve svém srdci, abyste nám pomohli v tomto projektu.

Řekl jsem mi, synu, co jsi za čaroděje a dokonce jsme spolu studovali některé z vašich obvodů. Jak jsem již uvedl dříve, pro lov tohoto zařízení existuje mnoho využití.

Doufám, že se vám brzy ozvu Swag. Děkuji, že jsi mi napsal, Dave M.

Odpověď:

Chápu Davea, stále je to bolestivá smrt pro ubohé zvíře. Nebylo by lepší místo kontroly zabíjením použít strategii kontroly porodnosti k minimalizaci jejich populace?

Každopádně se pokusím na to přijít a představit si to pro potřeby jiných aplikací ... jak jste řekli, design lze použít i jako výstražné zařízení.

Navrhnu to a brzy vám dám vědět. Opravdu si vážím Collinových a vašich názorů na mé stránky, moc děkuji!

Děkuji lup. Mluvil jsem s chlápkem ve své práci (Chrysler) a vysvětlil jsem mu koncept. Okamžitě řekl „to by bylo ideální pro domácí bezpečnost“.

Žije na 40 akrech a rád by věděl, že automobily nebo nákladní automobily projíždějí kterýmkoli z jeho 5 mostů / příjezdových cest na jeho majetek. Nejvzdálenější most od jeho domova je asi 0,25 mil.

V současné době má na každé příjezdové cestě nastaveny vlečné kamery, ale to mu nic neříká o přítomnosti kamionu na jeho pozemku v reálném čase.

Řekl, že země mezi jeho domem a nejvzdálenější příjezdovou cestou je většinou rovná a mírně zalesněná.

Říká, že nevidíte nejvzdálenější most z jeho domu dívat se skrz stromy.

Můj syn a já jsme velmi nadšení, že s vámi můžeme na tomto projektu spolupracovat.

Dave

Design

Navrhovaný dálkově ovládaný solární bezdrátový domácí zabezpečovací obvod lze pochopit pomocí následujícího vysvětlení:

V jednom z mých dřívějších článků jsem vysvětlil jednoduchý, ale spolehlivý senzor přiblížení nebo detektor pohybu, který využíval infračervené signály ke zjištění a odrážení přítomnosti vetřelce v zóně a spuštění alarmu.

Návrh se lze komplexně naučit v následujícím článku:

Jednoduchý obvod detektoru přiblížení

Stejný koncept byl použit v současném domácím bezpečnostním systému, vzhledem k jeho jednoduchosti, lepší přesnosti a nákladové efektivnosti ve srovnání s protějškem PIR.

V tomto provedení se místo PIR senzorů používají běžné infračervené fotodiody, jak je patrné z níže uvedeného diagramu:

Schéma

Jak fungují diody

V konstrukci tvoří D1 a D2 infračervený vysílač a přijímací zařízení a jsou umístěny poněkud navzájem rovnoběžně nebo pod určitým úhlem a směřují k zóně, kterou je třeba monitorovat.

D1 může produkovat kontinuální oscilační IR signál zaměřený na omezenou zónu, a pokud se vetřelec pokusí projít touto zónou, očekává se, že přenášený signál zasáhne vetřelce a odrazí se směrem k D2, který je okamžitě zachycen D2 pro další precesi .

Proč se používá LM567

Zde je IC LM567 konfigurován jako vyladěný stupeň IR vysílače / přijímače, který je odpovědný za generování IR signálu přes D1 na dané frekvenci, určené R3 / C2, přes kolík # 5.

Výše uvedená podmínka také umožňuje, aby se IC stal výlučně citlivým na tuto frekvenci přes svůj pin # 3 a odmítl jakýkoli možný zbloudilý signál jiné frekvence.

Když je odražený IR signál detekován D2, frekvence je okamžitě rozpoznána pinem # 3 IC a interně zpracována tak, že pin # 8 IC je v reakci na detekci vykreslen jako nízký.

Výše uvedená situace však přetrvává, pouze pokud se infračervené paprsky neustále odrážejí od těla narušitele a je potlačena v okamžiku, kdy se narušitel dostane pryč.

Za účelem zavedení zpoždění výše uvedeného procesu bez ohledu na dobu detekce lze vidět monostabilní fázi IC 555 integrovanou s kolíkem # 8 IC LM567.

Role IC 555

Jakmile je na pin # 8 IC LM567 odeslán low, IC 555 je okamžitě spuštěn, což způsobí, že jeho pin # 3 bude vysoký a zůstane zablokovaný po určitou předem stanovenou dobu, jak je určeno hodnotami R9 / C5.

Pin č. 3 IC555 lze vidět připojený k relé, u kterého se očekává, že se v této situaci přepne a zůstane aktivován po vypočítanou dobu zpoždění.

U bezpečnostního systému, který nevyžaduje dálkově ovládaný provoz, může být pro zobrazení konečných výsledků připojena siréna nebo alarm přes zobrazené kontakty relé.

Pomocí modulu dálkového ovládání

Protože je však v naší aplikaci zamýšlen dálkově ovládaný domácí bezpečnostní obvod, používáme aktivaci relé k přepínání stupně RF vysílače, jak je vysvětleno níže:

Dnes jsou hotové RF vysílače a přijímače na trhu docela běžně dostupné a lze je pořídit pro diskutovanou aplikaci.

Moduly jsou k dispozici ve formě otevřených sestavených desek plošných spojů, na tomto webu jsem již vysvětlil související příspěvek, můžete jej zahlédnout v následujícím příspěvku:

Jednoduchý RF bezpečnostní obvod automobilu

PCB musí být vhodně zapojeny, jak je vysvětleno v článku pro implementaci účelu.

Lze zvolit sestavení výše uvedených obvodů a připojení jednoho ze spínačů vysílače s kontakty relé spojenými s výše uvedeným stupněm IC 555 výše uvedeného infračerveného obvodu.

Nebo pokud sestava vypadá tvrdě, můžete si jednoduše koupit sadu úhledně sestavené hotové jednotky, jak je znázorněno níže:

Jak fungují moduly Tx a Rx

Jak je vidět na obrázku výše, hotové moduly Tx, Rx budou k dispozici ve výše uvedených tvarech.

Na pravé straně je Tx nebo vysílač, který musíme otevřít a integrovat dva pájecí body mikrospínače, pod červeným tlačítkem s kontakty relé našeho stupně IC 555.

Modul by mohl být napájen 3V knoflíkovou buňkou, kterou by bylo nutné vyjmout a +/- svorky vhodně propojit s 3V regulovaným stejnosměrným zdrojem.

Modul na levé straně s modrým relé je Rx nebo přijímací modul, který má přijímat vysílané signály z modulu Tx a odpovídajícím způsobem přepínat modré relé.

Tato jednotka má být instalována na základnové stanici nebo v domácnosti, kterou je třeba informovat o možném vniknutí, zatímco obvod Tx spolu s infračerveným detektorem musí být spojen přes strom nebo poblíž omezeného místa a vhodně soustředěný přes celou zónu.

Jak zapojit moduly dálkového ovládání

Podrobnosti o zapojení jednotky Rx lze zjistit, jak je uvedeno na následujícím obrázku:

Kontakty relé jednotky Rx, jak je uvedeno na obrázku výše, mohou být vhodně zapojeny pomocí zvukový výstražný systém nebo jakoukoli jinou požadovanou formu zapisovatelného výstražného systému.

Ve výše uvedené diskusi jsme pochopili podrobnosti týkající se výstavby a instalace navrhovaného dálkově ovládaného systému domácího bezpečnostního obvodu, nyní je čas zjistit, jak může být Tx napájen přes solární nabíjecí bateriový obvod.

Jak postavit stejnosměrný zdroj napájený solární energií

Následující obrázek nám říká, jak jednoduše lze dosáhnout solárního 5V nepřerušitelného napájení pomocí malého solárního panelu a napěťového integrovaného obvodu 7805.

Solární nabíjecí obvod 5V pro výše uvedený bezdrátový domácí bezpečnostní obvod

Výše uvedený 5V solární nabíjecí obvod baterie může být použit k napájení sestavy vysílače dálkového detektoru, celý systém spolu s panelem a obvody mohou být umístěny nad stromem nebo nějakou vyztuženou ocelovou konstrukcí na zemi a vhodně maskované.

Tím se uzavírá článek týkající se levného, ​​ale účinného domácího bezpečnostního obvodu, který uživateli umožňuje detekovat vniknutí předem, ke kterému může dojít daleko přes cesty nebo průchody, které nakonec vedou k domu uživatele.

Článek podrobně popisuje pouze jeden takový modul, ačkoli mnoho takových samostatných vzdálených IR modulů může být postaveno a instalováno napříč klikatými pruhy, což umožňuje více sledování a detekci cíle.

Zpětná vazba od pana Davea

Páni, lupe, jsem na mě tak ohromen. Mám několik jednoduchých otázek:

1. Jaký typ rozsahu lze očekávat u jednoduchého tlačítka ve stylu tx a rx
pár modulů zobrazený na obrázku? (Možná 100m max ??)

2. Co byste / mohli byste použít, pokud by požadavek byl 1000 m? (Vidím lidi létat s FPV
drony nebo letadla nad 5000 m online)

3. Jak drahý může být pár modulů tx / rx schopný 1000m? Můžete navrhnout
model nebo umístění ke koupi?

4. Několik míst na vašem schématu má štítky jako '4V9', myslím, že to musí být
znamená 4,9 V při použití 5,0 V baterie. Čtu schematické právo?

Díky moc. Teď musím objednat díly a začít stavět.

Děkuji Dave =)

Zde jsou odpovědi:

1) Ano, dosah je u specifikovaných modulů Tx, Rx kolem 100 metrů

2) Existuje několik možností dlouhého dosahu online, existuje jedna, která používá IC PT2262 a je přiřazena k zajištění dobrého dosahu 2 km, datový list zařízení lze prostudovat v následujícím odkazu:

https://pdf.datasheetcatalog.com/datasheet/PrincetonTechnologyCorporation/mXusxsq.pdf

Reléový stupeň však není součástí modulu, který máte
přidružit k požadovaným akcím. To lze jednoduše provést
integrace stupně budiče relé s kolíkem 'OUT' modulu Rx.

3) Uvedená cena se jeví kolem 18 $ .....

4) ano, čtete schéma naprosto správně :)

Mimochodem, pokud dáváte přednost použití PIR obvodu, můžete přepnout na
následující design.

https://homemade-circuits.com/2014/09/automatic-pir-controlled-fan-circuit.html

S pozdravem
Lup

V případě, že je preferován PIR namísto diskutovaného IR designu laděného IC 567, lze toho dosáhnout integrací PIR systému s RF moduly, jak je znázorněno na následujícím schématu:

Výše uvedený bezdrátový domácí zabezpečovací obvod je samozřejmý, příslušné komponenty je třeba jednoduše zapojit podle pokynů ve výše uvedeném schématu.

Pokud máte pochybnosti nebo nejasnosti, neváhejte a komentujte níže: