Bezdrôtový domáci bezpečnostný obvod - solárny

Tento článok pojednáva o diaľkovo ovládanom bezdrôtovom domácom bezpečnostnom obvode, ktorý umožňuje vopred detekovať možný spôsob vniknutia v závislosti od toho, ako a kde sú vzdialené senzory umiestnené nad vybranými strategickými miestami a požadovanou vzdialenosťou od domu. O túto myšlienku požiadal pán Dave Monette.

Žiadosť má formu e-mailovej diskusie medzi pánom Daveom a mnou, ktorá je uvedená nižšie:

Technické špecifikácie

So synom sme vymysleli veľmi užitočný projekt, na ktorom by sa dalo pracovať. Som strojný inžinier, ale už nejaký čas sa bavím elektrickými obvodmi.

Projekt bezdrôtového domáceho bezpečnostného obvodu by mohol mať veľa aplikácií, ale pre nás by bol na loveckú sezónu jeleňov. Zdá sa, že jeleň sa k nám často priplíži bez varovania, ale takmer vždy použije jednu z niekoľkých opotrebovaných ciest. Cieľom by bolo vopred dostať varovanie pred ich príchodom.

Uvažoval som o pripojení nejakého okruhu PIR (musí byť sám napájaný, pretože v lese nie je napájanie zo siete) na strom pozdĺž každej zo 4 alebo 5 hlavných ciest, ktorými bude jeleň cestovať. Len čo jeleň zakopne PIR, musel by vyslať nejaký signál nevidiacim, v ktorých sedíme.

Myslel som na skrinku s piatimi LED diódami označenými „cesta 1“, „cesta 2“ atď. Signál by musel mať veľmi malé oneskorenie. V ideálnom prípade by bol signál schopný prenášať až 200 metrov, aj keď by bol dosah menší, stále by to bolo užitočné.

Keď sa rozsvieti svetlo na doske / krabici, bolo by pekné, keby ho sprevádzal slabý počuteľný tón (nie veľmi hlasný, aby to nevystrašilo jeleňa), tiež by malo zostať rozsvietené (oneskorenie čítania) po 15 - 60 s po zapnutí (aby sme neminuli svetlo, ak jeleň rýchlo zakopne o PIR pri rýchlom pohybe po stope.

Co si myslis? O tomto projekte diskutujeme už takmer rok, ale nedostal som sa k žiadnym odborníkom a je to dosť mimo mojich elektrických / elektronických schopností.

Dave Monette (a 15-ročný syn Collin)

P.s. Páči sa mi vaša stránka www.elprocus.com. Toľko som sa naučil pri jeho čítaní a štúdiu obvodov. Dizajn obvodov ma skutočne zaujíma.

Analýza požiadavky na okruh

Ďakujem Drahý Dave, veľmi si vážim tvoje myšlienky!

Váš príspevok je veľmi dobrý, bol by som rád, keby som ho mohol použiť ako nový článok pre svoju stránku

Avšak nevedomky ste povedali niečo, čo je pre mňa mimoriadne citlivé a zraňujúce, takže prepáčte, nebudem vám môcť s týmto projektom pomôcť, pretože je spojený s týraním zvierat.

Mať štýl,

Prepáčte, ak som vás urazil, čo sa týka lovu, ale ako som uviedol, myslím, že dokážem vymyslieť toľko spôsobov použitia tohto zariadenia v reálnom čase. Bývame na veľkom zalesnenom pozemku s niekoľkými chodníkmi vedúcimi z vonkajšej strany domu k domu. Takéto zariadenie by slúžilo ako včasné varovanie pre osobnú ochranu.

Ešte jedna vec, Swag, žijeme v Michigane a vedieme národ (zďaleka v skutočnosti) v dopravných nehodách, pri ktorých dochádza k stretom jeleňov / vozidiel.

Keby ľudia nelovili v Michigane, každý rok by došlo k stovkám životov v dôsledku premnoženia samotných jeleňov.

Aj u všetkých ľudí, ktorí lovia v Michigane (v minulom roku bolo počas poľovnej sezóny ulovených viac ako 500 000 jeleňov), populácia jeleňov stúpa. Jelene sa množia rýchlejšie ako dostupné zdroje potravy v Michigane.

Len v minulom roku bolo nájdených viac ako 25 000 jeleňov mŕtvych od hladu alebo podvýživy.

Dúfajme, že to uvidíte vo svojom srdci, aby ste nám pomohli pri tomto projekte.

Povedal som mi, synu, aký si čarodejník, a dokonca sme spolu študovali niektoré tvoje okruhy. Ako som už uviedol vyššie, pre lov tohto zariadenia existuje veľa využití.

Dúfam, že sa vám ozveme čoskoro. Ďakujem, že si mi odpísal, Dave M.

Odpoveď:

Rozumiem Daveovi, aj tak je to pre úbohé zviera bolestivá smrť. Namiesto kontroly zabíjaním by nebolo lepšie použiť stratégiu kontroly pôrodnosti na minimalizáciu ich populácie?

Každopádne sa to pokúsim zistiť a predstavím si, že to bude pre nejakú inú potrebu aplikácie ... ako ste povedali, dizajn by sa dal použiť aj ako výstražné zariadenie.

Navrhnem to a čoskoro vám dám vedieť. Veľmi si vážim Collinove a vaše názory na moju stránku, ďakujem veľmi pekne!

Ďakujem lup. Pri mojej práci som hovoril s chlapom (Chrysler) a vysvetlil som mu koncept. Okamžite povedal: „to by bolo ideálne pre domácu bezpečnosť“.

Žije na 40 akroch a vedel by, že osobné alebo nákladné autá prechádzajú cez ktorýkoľvek z jeho 5 mostov / príjazdových ciest na jeho pozemok. Najvzdialenejší most od jeho domu je vzdialený asi 0,25 míle.

V súčasnosti má na každej príjazdovej ceste nastavené trailové kamery, ale to mu nič nehovorí o prítomnosti nákladného vozidla na jeho pozemku v reálnom čase.

Povedal, že zem medzi jeho domom a najvzdialenejšou príjazdovou cestou je väčšinou rovná a stredne zalesnená.

Hovorí, že nevidíte najvzdialenejší most z jeho domu, ktorý sa pozerá cez stromy.

Môj syn a ja sme veľmi nadšení, že s vami môžeme spolupracovať na tomto projekte.

Dave

Dizajn

Navrhovaný diaľkovo ovládaný solárny bezdrôtový domáci bezpečnostný obvod možno pochopiť pomocou nasledujúceho vysvetlenia:

V jednom z mojich predchádzajúcich článkov som vysvetlil jednoduchý, ale spoľahlivý snímač vzdialenosti alebo detektor pohybu, ktorý využíval infračervené signály na zistenie a odrážanie prítomnosti votrelca v zóne a na spustenie poplachu.

Dizajn sa možno komplexne naučiť v nasledujúcom článku:

Jednoduchý obvod detektora blízkosti

Rovnaký koncept sa použil aj v súčasnom domácom bezpečnostnom systéme kvôli jeho jednoduchosti, lepšej presnosti a nákladovej efektívnosti v porovnaní s náprotivkom PIR.

V tomto prevedení sa namiesto PIR senzorov používajú bežné infračervené fotodiódy, ako je zrejmé z nižšie uvedeného diagramu:

Schéma

Ako fungujú diódy

V koncepcii tvoria D1 a D2 infračervený vysielač a prijímacie zariadenie a sú umiestnené trochu navzájom rovnobežne alebo pod určitým uhlom a smerujú k zóne, ktorú je potrebné monitorovať.

D1 môže produkovať nepretržitý oscilujúci IR signál zameraný smerom k obmedzenej zóne a ak sa narušiteľ pokúsi prejsť cez túto zónu, očakáva sa, že vysielaný signál zasiahne narušiteľa a odrazí sa smerom k D2, ktorý je okamžite zachytený D2 na ďalšie precesovanie .

Prečo sa používa LM567

Tu je IC LM567 nakonfigurovaný ako vyladený stupeň IR vysielača / prijímača, ktorý je zodpovedný za generovanie IR signálu cez D1 na danej frekvencii, určenej R3 / C2, cez kolík # 5.

Vyššie uvedená podmienka tiež umožňuje, aby sa IC stal výhradne responzívnym na túto frekvenciu cez svoj pin # 3 a odmietol akýkoľvek možný rozptýlený signál inej frekvencie.

Keď je odrazený IR signál detekovaný D2, frekvencia je okamžite rozpoznaná pinom # 3 IC a interne spracovaná tak, že pin # 8 IC je v odozve na detekciu nízky.

Vyššie uvedená situácia však pretrváva, iba ak sa infračervené lúče odrážajú od tela narušiteľa a sú potlačené v okamihu, keď sa narušiteľ dostane preč.

Aby sa zaviedlo oneskorenie vyššie uvedeného procesu, bez ohľadu na čas detekcie, je možné vidieť monostabilný stupeň IC 555 integrovaný s kolíkom # 8 IC LM567.

Úloha IC 555

Akonáhle sa na pin # 8 IC LM567 pošle low, IC 555 sa okamžite spustí, čo spôsobí, že jeho pin # 3 stúpne vysoko a zostane zablokovaný po určité vopred určené obdobie, čo je určené hodnotami R9 / C5.

Pin 3 na IC555 je viditeľný spojený s relé, od ktorého sa očakáva, že sa v tejto situácii prepne a zostane aktívny po vypočítanú dobu oneskorenia.

Pre bezpečnostný systém, ktorý nevyžaduje diaľkovo ovládanú operáciu, je možné pre konečný výsledok zapojiť cez zobrazené kontakty relé sirénu alebo alarm.

Používanie modulu diaľkového ovládania

Pretože je však v našej aplikácii určený diaľkovo ovládaný domáci bezpečnostný obvod, používame aktiváciu relé na prepínanie stupňa RF vysielača, ako je vysvetlené nižšie:

Dnes sú na trhu hotové pripravené moduly RF vysielača a prijímača, ktoré si je možné zaobstarať pre diskutovanú aplikáciu.

Moduly sú k dispozícii vo forme otvorených zostavených dosiek plošných spojov, súvisiaci príspevok som už vysvetlil na tomto webe, v nasledujúcom príspevku ho môžete vidieť:

Jednoduchý RF bezpečnostný obvod automobilu

PCB je potrebné vhodne zapojiť, ako je vysvetlené v článku na účely implementácie tohto účelu.

Jeden sa môže rozhodnúť zostaviť vyššie uvedené obvody a pripojiť jeden z prepínačov vysielača k kontaktom relé priradeným k uvedenému stupňu IC 555 vyššie uvedeného infračerveného obvodu.

Alebo ak zostava vyzerá ťažko, môžete si jednoducho kúpiť sadu prehľadne zostavenej hotovej jednotky, ako je uvedené nižšie:

Ako fungujú moduly Tx a Rx

Ako je zrejmé z vyššie uvedeného obrázka, pripravené moduly Tx a Rx budú k dispozícii vo vyššie uvedených tvaroch.

Na pravej strane je Tx alebo prenosné slúchadlo, ktoré musíme otvoriť a integrovať dva spájkovacie body mikrospínača, pod červeným tlačidlom s kontaktmi relé nášho stupňa IC 555.

Modul by mohol byť napájaný z 3V tlačidlovej bunky, ktorú by bolo treba demontovať a +/- svorky vhodne prepojiť s 3V regulovaným jednosmerným zdrojom.

Modul na ľavej strane s modrým relé je Rx alebo prijímací modul, ktorý má prijímať vysielané signály z modulu Tx a podľa toho prepínať modré relé.

Táto jednotka sa má inštalovať na základňovej stanici alebo v domácnosti, o ktorej je potrebné informovať o možnom vniknutí, zatiaľ čo obvod Tx spolu s infračerveným detektorom je potrebné spojiť cez strom alebo blízko obmedzeného miesta a vhodným spôsobom zameral cez zónu.

Ako zapojiť moduly diaľkového ovládania

Podrobnosti o zapojení jednotky Rx nájdete na nasledujúcom obrázku:

Kontakty relé jednotky Rx, ako je znázornené na obrázku vyššie, môžu byť vhodne zapojené pomocou zvukový výstražný systém alebo iná požadovaná forma zapisovateľného výstražného systému.

Vo vyššie uvedenej diskusii sme pochopili podrobnosti týkajúce sa stavby a inštalácie navrhovaného systému diaľkového ovládania domáceho bezpečnostného obvodu, teraz je čas zistiť, ako môže byť Tx napájaný cez solárny akumulátorový obvod.

Ako je možné zostaviť solárne napájaný jednosmerný zdroj UPS

Nasledujúci obrázok nám hovorí o tom, ako jednoducho možno dosiahnuť solárny napájací zdroj 5V pomocou malého solárneho panelu a napäťového integrovaného obvodu 7805.

Solárny obvod nabíjačky batérií 5 V pre vyššie uvedený bezdrôtový domáci bezpečnostný obvod

Vyššie uvedený obvod nabíjačky solárnych batérií s napätím 5 V sa môže použiť na napájanie zostavy vysielača a diaľkového detektora, celý systém spolu s panelom a obvody môžu byť umiestnené nad stromom alebo nejakou vystuženou oceľovou konštrukciou na zemi a vhodne maskované.

Týmto sa uzatvára článok o lacnom, ale účinnom domácom bezpečnostnom obvode, ktorý umožňuje používateľovi vopred detekovať vniknutie, ktoré sa môže uskutočniť ďaleko cez jazdné pruhy alebo priechody, ktoré nakoniec vedú k domu používateľa.

V článku sa uvádza podrobnosť iba jedného takého modulu, aj keď veľa takýchto samostatných diaľkových infračervených modulov môže byť zabudovaných a nainštalovaných cez kľukaté pruhy, čo umožňuje viacnásobné sledovanie a detekciu cieľa.

Spätná väzba od pána Davea

Páni, lup, som veľmi ohromený. Mám niekoľko jednoduchých otázok:

1. Aký typ rozsahu možno očakávať pri jednoduchom tlačidle v štýle tx a rx
pár modulov zobrazený na obrázku? (Možno 100m max ??)

2. Čo by ste mohli / mohli použiť, ak by bola požiadavka povedzme 1 000 m? (Vidím chlapcov lietať na FPV
drony alebo lietadlá nad 5 000 m online)

3. Aký drahý môže byť pár modulu tx / rx schopný 1 000 metrov? Môžete navrhnúť a
model alebo umiestnenie na kupu?

4. Niekoľko miest na vašej schéme má štítky ako „4V9“, myslím, že to musí byť
znamená 4,9 V pri použití 5,0 V batérie. Čítam schematické právo ??

Ďakujem veľmi pekne. Teraz musím objednať diely a stavať.

Ďakujem Dave =)

Tu sú odpovede:

1) Áno, dosah je pre určené moduly Tx, Rx okolo 100 metrov

2) Existuje niekoľko možností dlhého dosahu online, je tu ten, ktorý používa IC PT2262 a je určený na zabezpečenie dobrého dosahu 2 km, technický list zariadenia je možné preštudovať na nasledujúcom odkaze:

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

Reléový stupeň však nie je súčasťou modulu, ktorý máte
združiť sa za požadované úkony. Dá sa to jednoducho urobiť
integrácia stupňa budiča relé s vývodom 'OUT' modulu Rx.

3) Zdá sa, že uvedené náklady sú okolo 18 dolárov .....

4) áno, čítate schému úplne správne :)

Mimochodom, ak uprednostňujete použitie obvodu PIR, môžete prepnúť na
nasledujúci dizajn.

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

S Pozdravom
Mať štýl

V prípade, že sa pred diskutovaným IR dizajnom ladeným IC 567 uprednostňuje PIR, je možné dosiahnuť to isté integráciou PIR systému s RF modulmi, ako je znázornené na nasledujúcom diagrame:

Vyššie uvedený bezdrôtový domáci bezpečnostný obvod je samozrejmý, príslušné komponenty je jednoducho potrebné zapojiť podľa pokynov v schéme vyššie.

Ak máte pochybnosti alebo zmätky, neváhajte komentovať nižšie: