Αυτόματο κύκλωμα πόρτας με χρήση PIR - Touchless Door

Μαζί με τις κοινωνικές αποστάσεις και τις μάσκες, το άλλο σημαντικό πράγμα που η εποχή μετά το COVID-19 ανάγκασε τον κόσμο να εφαρμόσει είναι να πάει χωρίς επαφή. Αυτό συνιστάται για πολλές δημόσιες συσκευές, όπως πόρτες, απολυμαντικά χεριών , κουμπιά, διακόπτες κ.λπ. προκειμένου να περιοριστεί η εξάπλωση ιών που μπορεί να προκληθούν λόγω της φυσικής αγγίγματος των κουμπιών και των λαβών.

Το άρθρο καταβάλλει προσπάθειες για την υποστήριξη της έννοιας χωρίς αφή ή χωρίς αφή για πόρτες, αναβαθμίζοντας το σύστημα πόρτας σε ηλεκτρονικό σύστημα θυρών , που μπορεί να ανταποκρίνεται σε ανθρώπινη παρουσία και να εκτελεί τις εργασίες ανοίγματος και κλεισίματος αποκλειστικά χωρίς την ανάγκη χειροκίνητης έλξης ή ώθησης της πόρτας.

Περιγραφή κυκλώματος

Το κύκλωμα αφής χωρίς πόρτα που βασίζεται σε ανίχνευση ανθρώπινου PIR φαίνεται στο παραπάνω σχήμα.

Ας μάθουμε να λειτουργεί με τη βοήθεια των ακόλουθων σημείων:

Ο σχεδιασμός λειτουργεί χρησιμοποιώντας τα ακόλουθα κύρια στοιχεία:

• Αισθητήρας PIR
• Ρελέ DPDT / SPDT
• IC 4093
• Μαγνητικός Διακόπτες Reed

Συνέλευση PIR : Η αριστερή πλευρά σε σχήμα λευκού θόλου, τοποθετημένη σε πράσινο PCB είναι η μονάδα Passive Infra Red ή η μονάδα PIR. Η μονάδα ανιχνεύει τον υπέρυθρο χάρτη θερμότητας που προέρχεται από ανθρώπινο σώμα και τις μετατρέπει σε θετικό δυναμικό στο τερματικό εξόδου του.

Όπως μπορεί να φανεί, η μονάδα έχει 3 pinouts, δηλαδή Vcc ή τον θετικό πείρο τροφοδοσίας, το OUT που παράγει το δυναμικό εξόδου σε απόκριση σε μια ανθρώπινη παρουσία εντός του εύρους ανίχνευσής του, και το pinout Vss που είναι το έδαφος ή τον αρνητικό πείρο τροφοδοσίας του συσκευή.

Στο παραπάνω σχήμα, τα 3 pinouts του PIR διαμελίζονται άμεσα με αντίσταση ρεύματος περιοριστή 1k και τρανζίστορ ενισχυτή.

Το 1k παρέχει μια γρήγορη και αξιόπιστη συμβατότητα για το PIR με την παροχή 12 V, καθώς είναι βασικά μια συσκευή 5 V και η άμεση σύνδεση 12 V μπορεί να προκαλέσει μόνιμη ζημιά στη συσκευή. Το τρανζίστορ λειτουργεί σαν ενισχυτής που μετατρέπει την έξοδο χαμηλού ρεύματος και χαμηλής τάσης από το PIR σε ένα αρκετά υψηλότερο επίπεδο για τη λειτουργία ενός ρελέ.

Η άμεση συναρμολόγηση των αναφερθέντων εξαρτημάτων στις ακίδες του PIR εξασφαλίζει μια εγγυημένη και αξιόπιστη λειτουργία του PIR χωρίς την ανάγκη ειδικών PCB ή σταθεροποιητικών στοιχείων.

Εργασία ρελέ : Το ρελέ που συνδέεται με το τρανζίστορ PIR ανάβει όταν το PIR ανιχνεύει έναν άνθρωπο και απενεργοποιείται όταν ένας άνθρωπος απομακρύνεται από το εύρος ανίχνευσής του. Αυτό το ρελέ είναι τύπου DPDT που έχει δύο σύνολα επαφών N / O και N / C.

Αυτές οι επαφές είναι ενσύρματοι με έναν κινητήρα ισχύος για να ενεργοποιήσετε ένα περιστροφή προς τα εμπρός και προς τα πίσω ως απόκριση στην ενεργοποίηση και απενεργοποίηση του ρελέ DPDT.

Υπάρχει επίσης ένα δεύτερο άλλο ρελέ που είναι τύπου SPDT, που σημαίνει με ένα μόνο σύνολο επαφών N / O, N / C. Αυτό το ρελέ παρέχει τη θετική τροφοδοσία στις επαφές ρελέ DPDT και στον κινητήρα, έτσι ώστε αυτή η παροχή να διακόπτεται κάθε φορά που ο κινητήρας τραβά την πόρτα και στα δύο άκρα των ορίων ανοίγματος / κλεισίματος.

Ναντ Γκέιτς : Το κύκλωμα χρησιμοποιεί 4 πύλες NAND από το IC 4093, οι οποίες ελέγχουν το ρελέ SPDT για την απαιτούμενη απενεργοποίηση του κινητήρα μόλις η πόρτα κυληθεί στα άκρα του ταξιδιού.

Ρελέ Ριντ : Χρησιμοποιούνται δύο διακόπτες ρελέ καλαμιού σε αυτό το αυτόματο κύκλωμα ελεγκτή πόρτας PIR χωρίς επαφή. Οι διακόπτες καλαμιού παρέχουν τα απαραίτητα ηλεκτρικά σήματα στις πύλες NAND για να διασφαλίσουν ότι ο κινητήρας είναι σβησμένος όταν η πόρτα τραβιέται στα δύο όριά τους.

Το κύκλωμα λειτουργεί σε λεπτομέρειες

Η πολικότητα των καλωδίων του κινητήρα συνδέεται με το ρελέ DPDT με τέτοιο τρόπο ώστε οι επαφές N / C ή κανονικά κλειστές επαφές να επιτρέπουν το κλείσιμο της πόρτας, και οι επαφές N / O ή οι κανονικά ανοικτές επαφές επιτρέπουν το άνοιγμα της πόρτας.

Ας υποθέσουμε ότι η πόρτα χωρίς άγγιγμα βρίσκεται σε τελείως κλειστή θέση και ότι δεν υπάρχει ανθρώπινο ον εντός του εύρους ανίχνευσης του PIR.

Σε αυτή τη θέση το ρελέ DPDT είναι σε απενεργοποιημένη κατάσταση με τις επαφές του να ακουμπούν στα σημεία N / C τους.

Επίσης, ο διακόπτης καλαμιού S1 είναι κατάλληλα τοποθετημένος εξωτερικά έτσι ώστε όταν κλείνει η πόρτα να ευθυγραμμίζεται με έναν μαγνήτη εγκατεστημένο στην άκρη της πόρτας.

Ομοίως, ο διακόπτης καλαμιού S2 είναι τοποθετημένος για να αποκρίνεται με έναν άλλο μαγνήτη που σχετίζεται με την πόρτα, όταν η πόρτα είναι σε ανοιχτή θέση.

Έτσι, το S1 βρίσκεται τώρα πολύ κοντά στο με μαγνήτη , είναι σε κλειστή και αγώγιμη κατάσταση.

Επίσης, δεδομένου ότι το PIR είναι απενεργοποιημένο, το τρανζίστορ 8050 είναι επίσης απενεργοποιημένο, προκαλώντας την είσοδο της πύλης Α1 να είναι υψηλή.

Δεδομένου ότι οι πύλες NAND είναι ενσύρματοι ως μετατροπείς, η έξοδος του A3 σε αυτήν την περίπτωση γίνεται χαμηλή ή 0 V.

Αυτό το 0 V προκαλεί την ενεργοποίηση του BC557 και εφαρμόζει θετική τροφοδοσία μέσω S1 στις δύο εισόδους της πύλης A4.

Ως αποτέλεσμα, η πύλη Α4 γίνεται χαμηλή, ή 0 V διατηρώντας απενεργοποιημένο το BC547 και το σχετικό διακόπτη ρελέ. Αυτό διακόπτει την παροχή στο ρελέ DPDT και ο κινητήρας της πόρτας παραμένει απενεργοποιημένος.

Όλο το σύστημα περιμένει τώρα σε κατάσταση αναμονής.

Τώρα, ας υποθέσουμε ότι ένας άνθρωπος πλησιάζει την πόρτα και έρχεται εντός του εύρους PIR. ο Το PIR ανάβει , ενεργοποιώντας το ρελέ DPT στη θέση N / O.

Η ενεργοποίηση PIR προκαλεί επίσης ένα χαμηλό σήμα να εμφανίζεται στην είσοδο της πύλης Α1, το οποίο με τη σειρά του προκαλεί την έξοδο του Α3 να φτάσει ψηλά.

Αυτή η ενέργεια απενεργοποιεί το BC557, προκαλώντας την είσοδο του Α4 0 και 1 λογική στις εισόδους του, η οποία μετατρέπει την έξοδο σε υψηλή τιμή και ενεργοποιεί το BC547 και το σχετικό ρελέ SPDT.

Το SPDT παρέχει τώρα την απαιτούμενη τροφοδοσία στο DPDT και στον κινητήρα.

Ο κινητήρας ενεργοποιείται γρήγορα και αρχίζει να περιστρέφει την πόρτα σε ανοιχτή θέση.

Μόλις η πόρτα είναι πλήρως ανοιχτή, το καλάμι S2 ενεργοποιείται, προκαλώντας μια λογική 1 να εμφανίζεται στην αντίστοιχη είσοδο του Α4. Η άλλη είσοδος είναι ήδη υψηλή ή 1, η έξοδος του Α4 γίνεται χαμηλή, αναγκάζοντας το BC547 και το SPDT να απενεργοποιηθούν.

Η τροφοδοσία διακόπτεται αμέσως και ο κινητήρας σταματά.

Το άτομο μπαίνει τώρα στην πόρτα και κινείται μπροστά από το εύρος του PIR.

Το PIR απενεργοποιείται τώρα, αλλάζοντας το DPDT προς τις επαφές N / C που υποτίθεται ότι αντιστρέφει τη λειτουργία του κινητήρα. Αυτό προκαλεί επίσης υψηλό στην είσοδο A1 και χαμηλό στην έξοδο του A3. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα στις εισόδους του A4 να λάβουν 0 και 0 λογική αντίστοιχα, μετατρέποντας την έξοδο του σε υψηλή τιμή και ενεργοποιώντας το BC547 και το ρελέ SPDT.

Το SPDT ξεκινά την τροφοδοσία στο DPDT και στον κινητήρα, έτσι ώστε ο κινητήρας να αρχίζει τώρα να τραβά την πόρτα προς την κλειστή θέση.

Εδώ, το S2 ανοίγει προκαλώντας χαμηλό στην αντίστοιχη είσοδο του A4, αλλά αυτό δεν επηρεάζει το A4, καθώς το 0 και το 1 διατηρούν ακόμα την έξοδο A4 ψηλά.

Τέλος, όταν η πόρτα φτάσει σε κλειστή θέση, το ρελέ καλαμιού S1 οδηγεί και ολόκληρο το σύστημα σταματά και βρίσκεται σε κατάσταση αναμονής.

Αυτόματη λειτουργία συρόμενης πύλης χωρίς επαφή

Η παραπάνω επεξήγηση της έννοιας χωρίς πόρτα θα μπορούσε επίσης να εφαρμοστεί αποτελεσματικά για την εφαρμογή ενός αυτόματου αφής χωρίς αφή συρόμενη πύλη .

Ο μηχανισμός για το σύστημα πύλης μπορεί να απεικονιστεί στο παραπάνω σχήμα.

Η πύλη γλιστράει με τη βοήθεια μερικών τροχών.

Ένας τροχός είναι τοποθετημένος στο μπροστινό άκρο της πύλης που στηρίζει την πύλη για να κυλήσει ελεύθερα σε όλη τη μεταλλική ράγα.

Ο άλλος τροχός που είναι σε μορφή γραναζιού είναι τοποθετημένος στον άξονα του κινητήρα έτσι ώστε τα δόντια του να συνδέονται με τα δόντια του οριζόντιου γραναζιού εγκατεστημένα στο κάτω μέρος της πύλης.

Τώρα, καθώς ο κινητήρας λειτουργεί, ο οδοντωτός τροχός δαγκώνει τα οριζόντια δόντια γραναζιών και αναγκάζει το συγκρότημα της πύλης να κυλήσει προς την κατεύθυνση όπως καθορίζεται από την δεξιόστροφη ή αριστερόστροφη κίνηση του γραναζιού.

Αναβάθμιση μιας τυπικής πόρτας σε μια πόρτα χωρίς άγγιγμα

Για τη μετατροπή ενός συνηθισμένου ή ενός τυπικού συστήματος θυρών σε μια έκδοση χωρίς άγγιγμα, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ο ακόλουθος απλός μηχανισμός έλξης κινητήρα.

Εδώ, μπορούμε να δούμε έναν άξονα ενωμένο στη μέση και τα άκρα μέσω ξεχωριστών μεντεσέδων, το οποίο επιτρέπει στον άξονα να είναι εύκαμπτο και να λυγίζει στις απαιτούμενες γωνίες για να επιτρέπει το τράβηγμα ή το σπρώξιμο της πόρτας σε απόκριση στην περιστροφή του δίσκου του κινητήρα .

Οι μαγνήτες και τα ρελέ καλαμιών τοποθετούνται κατά μήκος του δίσκου του κινητήρα, έτσι ώστε οι αντίστοιχοι μαγνήτες και οι διακόπτες καλαμιών να ευθυγραμμίζονται μεταξύ τους κατά το άνοιγμα και το κλείσιμο της πόρτας στις προκαθορισμένες γωνίες.