Bezprzewodowy obwód bezpieczeństwa w domu - zasilany energią słoneczną

W artykule omówiono zdalnie sterowany bezprzewodowy obwód bezpieczeństwa domu, który umożliwia wykrycie ewentualnego włamania z wyprzedzeniem, w zależności od tego, jak i gdzie zdalne czujniki są rozmieszczone nad wybranymi strategicznymi lokalizacjami i pożądaną odległością od domu. Pomysł został zgłoszony przez pana Dave'a Monette'a.

Prośba ma formę e-mailowej dyskusji między mną a Panem Dave, jak przedstawiono poniżej:

Specyfikacja techniczna

Mój syn i ja wymyśliliśmy bardzo przydatny projekt do pracy. Jestem inżynierem mechanikiem, ale od jakiegoś czasu zajmuję się obwodami elektrycznymi.

Projekt bezprzewodowego obwodu zabezpieczającego dom może mieć wiele zastosowań, ale dla nas byłby to sezon polowań na jelenie. Często zdarza się, że jelenie podkradają się do nas bez ostrzeżenia, ale prawie zawsze korzystają z jednej z kilku wytartych ścieżek. Celem byłoby uzyskanie wcześniejszego ostrzeżenia, zanim dotrą na miejsce.

Myślałem o zamontowaniu jakiegoś obwodu PIR (musi być zasilany samodzielnie, ponieważ w lesie nie ma zasilania) do drzewa wzdłuż każdej z 4 lub 5 głównych ścieżek, którymi będzie podróżował jeleń. Gdy jeleń zadziała, musiałby wysłać jakiś sygnał do niewidomych, w których siedzimy.

Myślałem o pudełku z pięcioma diodami oznaczonymi „ścieżka 1”, „ścieżka 2” itd. Sygnał musiałby mieć bardzo małe opóźnienie. Idealnie byłoby, gdyby sygnał był transmitowany na odległość do 200 jardów, chociaż gdyby zasięg był mniejszy, nadal byłby pomocny.

Gdy zapali się lampka na tablicy / pudełku, dobrze by było, gdyby towarzyszył jej niski słyszalny dźwięk (niezbyt głośny, aby nie wystraszyć jelenia), również światło powinno pozostać włączone (opóźnienie odczytu) przez 15-60 sekund po włączeniu (więc nie przegapimy światła, jeśli jeleń szybko potknie się na PIR, poruszając się szybko w dół szlaku.

Co myślisz? Omawiamy ten projekt od prawie roku, ale nie skontaktowałem się z żadnym ekspertem i wykracza on daleko poza moje możliwości elektryczne / elektroniczne.

Dave Monette (i 15-letni syn Collin)

P.s. Uwielbiam twoją witrynę www.elprocus.com. Wiele się nauczyłem czytając go i studiując obwody. Projektowanie obwodów naprawdę mnie interesuje.

Analiza żądania obwodu

Dziękuję Drogi Dave, bardzo doceniam Twoje myśli!

Twój opis jest tak dobry, że chciałbym użyć go jako nowego artykułu na mojej stronie

Jednak nieświadomie powiedziałeś coś, co jest dla mnie niezwykle wrażliwe i raniące, więc wybacz mi, nie będę w stanie ci pomóc w tym projekcie, ponieważ jest on związany z okrucieństwem wobec zwierząt.

Łup,

Przepraszam, jeśli uraziłem cię w związku z polowaniem, ale jak powiedziałem, przychodzi mi do głowy wiele zastosowań takiego urządzenia czasu rzeczywistego. Mieszkamy na dużym zalesionym terenie z kilkoma ścieżkami prowadzącymi z zewnątrz posesji do domu. Posiadanie takiego urządzenia służyłoby jako wczesne ostrzeżenie dla ochrony osobistej.

Jeszcze jedno Swag, mieszkamy w Michigan i przewodzimy krajowi (tak naprawdę zdecydowanie) w wypadkach śmiertelnych wypadków drogowych z udziałem jeleni / pojazdów.

Gdyby ludzie nie polowali w Michigan, co roku z powodu przeludnienia samych jeleni traciłoby życie setki ludzi.

Nawet przy wszystkich ludziach polujących w Michigan (w zeszłym roku w sezonie łowieckim złowiono ponad 500 tys. Jeleni) populacja jeleni rośnie. Jelenie rozmnażają się szybciej niż dostępne źródła pożywienia w Michigan.

Tylko w zeszłym roku znaleziono ponad 25 000 jeleni martwych z głodu lub niedożywienia.

Miejmy nadzieję, że widzisz to w swoim sercu, aby pomóc nam w tym projekcie.

Powiedziałem mi synu, jakim jesteś czarodziejem i nawet razem studiowaliśmy niektóre z twoich obwodów. Jak wspomniałem wcześniej, poza polowaniem takie urządzenie ma wiele zastosowań.

Mam nadzieję, że wkrótce się odezwiesz Swag. Dziękuję za odpowiedź, Dave M.

Odpowiadać:

Rozumiem, Dave, ale i tak jest to bolesna śmierć dla biednego zwierzęcia. Zamiast kontrolować poprzez zabijanie, czy nie byłoby lepiej zastosować strategię kontroli urodzeń, aby zminimalizować ich populację?

W każdym razie spróbuję to rozgryźć i wyobrazić sobie, że jest to potrzebne do innych zastosowań ... jak powiedziałeś, projekt może być również używany jako urządzenie ostrzegawcze.

Zaprojektuję to i dam znać wkrótce. Naprawdę doceniam opinie Collina i twoje opinie dotyczące mojej witryny, wielkie dzięki!

Dziękuję Swag. Rozmawiałem z facetem w mojej pracy (Chrysler) i wyjaśniłem mu koncepcję. Od razu powiedział, że „to byłoby idealne rozwiązanie dla bezpieczeństwa w domu”.

Mieszka na 40 akrach i chciałby wiedzieć, jak samochody lub ciężarówki przejeżdżają przez którykolwiek z jego 5 mostów / podjazdów na jego posiadłość. Najdalszy most od jego domu ma około 0,25 mili (około 1300 stóp).

Obecnie na każdym podjeździe ma ustawione kamery śledzące, ale to nie mówi mu w czasie rzeczywistym o obecności ciężarówki na jego terenie.

Powiedział, że grunt między jego domem a najdalszym podjazdem jest w większości płaski i umiarkowanie zalesiony.

Mówi, że najdalszego mostu z jego domu nie widać, patrząc przez drzewa.

Mój syn i ja jesteśmy bardzo podekscytowani pracą z wami nad tym projektem.

Dave

Projektowanie

Proponowany zdalnie sterowany bezprzewodowy obwód bezpieczeństwa domu słonecznego można zrozumieć za pomocą następującego wyjaśnienia:

W jednym z moich wcześniejszych artykułów wyjaśniłem w odniesieniu do prostego, ale niezawodnego czujnika zbliżeniowego lub detektora ruchu, który wykorzystywał sygnały podczerwieni do wykrywania i odzwierciedlania obecności intruza w strefie i wyzwalania alarmu.

Projektowania można się kompleksowo nauczyć z poniższego artykułu:

Prosty obwód detektora zbliżeniowego

Ta sama koncepcja została zastosowana w obecnym systemie bezpieczeństwa domu, ze względu na jego prostotę, lepszą dokładność i ekonomiczność w porównaniu z odpowiednikiem PIR.

W tej konstrukcji zamiast czujników PIR zastosowano zwykłe fotodiody podczerwieni, co widać na poniższym schemacie:

Schemat

Jak działają diody

W projekcie D1 i D2 tworzą odpowiednio nadajnik podczerwieni i urządzenia odbiorcze i są umieszczone nieco równolegle do siebie lub pod pewnym kątem i skierowane w stronę strefy, która ma być monitorowana.

D1 może wytwarzać ciągły, oscylujący sygnał IR skupiony w kierunku strefy zamkniętej, a jeśli intruz próbował przejść przez tę strefę, oczekuje się, że transmitowany sygnał uderzy w intruza i zostanie odbity w kierunku D2, który jest natychmiast przechwytywany przez D2 w celu dalszej obróbki .

Dlaczego używany jest LM567

Tutaj układ scalony LM567 jest skonfigurowany jako dostrojony stopień nadajnika / odbiornika podczerwieni, który staje się odpowiedzialny za generowanie sygnału IR przez D1 na danej częstotliwości, określonej przez R3 / C2, poprzez pin # 5.

Powyższy warunek umożliwia również układowi scalonemu reagowanie wyłącznie na tę częstotliwość na jego pinie # 3 i odrzucanie wszelkich możliwych sygnałów zbłąkanych o innej częstotliwości.

Gdy odbity sygnał podczerwieni zostanie wykryty przez D2, częstotliwość jest natychmiast rozpoznawana przez pin nr 3 układu scalonego i przetwarzana wewnętrznie tak, że pin # 8 układu scalonego jest obniżany w odpowiedzi na wykrycie.

Jednak powyższa sytuacja utrzymuje się tylko tak długo, jak długo promienie podczerwone odbijają się od ciała intruza i są hamowane w momencie ucieczki intruza.

Aby wprowadzić opóźnienie do powyższego procesu, niezależnie od czasu detekcji, można zobaczyć stopień monostabilny IC 555 zintegrowany z pinem # 8 układu IC LM567.

Rola IC 555

Gdy tylko niski zostanie wysłany na pin # 8 układu IC LM567, IC 555 jest natychmiast wyzwalany, powodując, że jego pin # 3 przechodzi w stan wysoki i pozostaje zablokowany przez pewien z góry określony okres, określony przez wartości R9 / C5.

Pin # 3 układu IC555 można zobaczyć jako połączony z przekaźnikiem, który powinien przełączać się w tej sytuacji i pozostać aktywowany przez obliczony okres opóźnienia.

W przypadku systemu bezpieczeństwa, który nie wymaga zdalnie sterowanej operacji, syrenę lub alarm można podłączyć do pokazanych styków przekaźnika, aby uzyskać ostateczny wynik.

Korzystanie z modułu zdalnego sterowania

Ponieważ jednak w naszej aplikacji przeznaczony jest zdalnie sterowany obwód bezpieczeństwa domu, używamy aktywacji przekaźnika do przełączania stopnia nadajnika RF, jak wyjaśniono poniżej:

Obecnie gotowe moduły nadajników i odbiorników RF są dość powszechnie dostępne na rynku i można je zamówić do omawianego zastosowania.

Moduły są dostępne w postaci otwartych zmontowanych płytek PCB, wyjaśniłem już powiązany post na tej stronie, możesz go rzucić okiem w następującym poście:

Prosty obwód bezpieczeństwa samochodu RF

Płytki PCB muszą być odpowiednio okablowane, jak wyjaśniono w artykule, aby zrealizować cel.

Można zdecydować się na zbudowanie powyższych obwodów i dołączyć jeden z przełączników nadajnika do styków przekaźnika skojarzonych ze stopniem IC 555 powyższego obwodu IR.

Lub jeśli montaż wygląda na trudny, można po prostu kupić zestaw starannie zmontowanej gotowej jednostki, jak pokazano poniżej:

Jak działają moduły Tx i Rx

Jak widać na powyższym obrazku, gotowe moduły Tx, Rx byłyby dostępne w powyższych kształtach.

Prawa strona to Tx lub pilot nadajnika, który musimy otworzyć i zintegrować dwa punkty lutownicze mikroprzełącznika, pod czerwonym przyciskiem ze stykami przekaźnika naszego stopnia IC 555.

Moduł mógłby być ewentualnie zasilany baterią guzikową 3V, którą należałoby usunąć, a zaciski +/- odpowiednio podłączyć do regulowanego źródła prądu stałego 3V.

Lewy moduł z niebieskim przekaźnikiem to Rx lub moduł odbiornika, który ma odbierać transmitowane sygnały z modułu Tx i odpowiednio przełączać niebieski przekaźnik.

Urządzenie to ma być zainstalowane na stacji bazowej lub w domu, który musi być poinformowany o możliwym włamaniu, natomiast obwód Tx wraz z detektorem IR musi być podpięty nad drzewem lub w pobliżu zastrzeżonego miejsca i odpowiednio skoncentrowany na całej strefie.

Jak podłączyć moduły zdalnego sterowania

Szczegóły okablowania jednostki Rx można poznać, jak pokazano na poniższym obrazku:

Styki przekaźnika modułu Rx, jak pokazano na powyższym obrazku, mogą być odpowiednio połączone przewodem dźwiękowy system alarmowy lub inną pożądaną formę nagrywalnego systemu alarmowego.

W powyższej dyskusji zrozumieliśmy szczegóły dotyczące budowy i instalacji proponowanego systemu zdalnie sterowanego obwodu bezpieczeństwa w domu, teraz nadszedł czas, aby określić, w jaki sposób Tx może być zasilany przez obwód baterii słonecznej.

Jak zbudować zasilany energią słoneczną DC UPS

Poniższy obraz pokazuje, jak łatwo można uzyskać bezprzerwowe zasilanie 5 V zasilane energią słoneczną za pomocą małego panelu słonecznego i układu scalonego o napięciu 7805.

Solarny obwód ładowarki 5 V do powyższego bezprzewodowego obwodu bezpieczeństwa domu

Powyższy obwód ładowarki baterii słonecznej 5V może być wykorzystany do zasilania zespołu nadajnika detektora zdalnego, cały system wraz z panelem i obwodami może być umieszczony nad drzewem lub jakąś konstrukcją ze stali zbrojonej na ziemi i odpowiednio zakamuflowany.

Na tym kończy się artykuł dotyczący taniego, ale efektywnego domowego obwodu zabezpieczającego, który umożliwia użytkownikowi wykrycie z wyprzedzeniem włamania, które może mieć miejsce daleko w poprzek pasów lub przejść ostatecznie prowadzących do domu użytkownika.

W artykule opisano tylko jeden taki moduł, chociaż wiele takich niezależnych zdalnych modułów IR można zbudować i zainstalować na zygzakowatych pasach, umożliwiając wielokrotne śledzenie i wykrywanie celu.

Informacje zwrotne od pana Dave'a

Wow Swag, jestem pod wielkim wrażeniem. Mam kilka prostych pytań:

1. Jakiego zakresu można się spodziewać po prostym stylu przycisku tx i rx
para modułów pokazana na zdjęciu? (Może 100m max ??)

2. Czego byś / mógłbyś użyć, gdyby wymaganie wynosiło 1000 m? (Widzę facetów latających FPV
drony lub samoloty powyżej 5000m online)

3. Ile kosztuje para modułów tx / rx o długości do 1000 m? Czy możesz zasugerować
model lub lokalizacja do kupienia?

4. W kilku miejscach na schemacie masz etykiety typu „4V9”, myślę, że to musi
oznacza 4,9 V przy użyciu baterii 5,0 V. Czy dobrze czytam schemat ??

Dzięki wielkie. Teraz muszę zamówić części i zacząć budować.

Dziękuję Dave =)

Oto odpowiedzi:

1) Tak, zasięg wynosi około 100 metrów dla określonych modułów Tx, Rx

2) Istnieje kilka opcji dalekiego zasięgu dostępnych online, jest jedna, która wykorzystuje IC PT2262 i jest przypisana do zapewnienia dobrego zasięgu 2 km, arkusz danych urządzenia można przejrzeć pod następującym linkiem:

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

Jednak stopień przekaźnikowy nie jest zawarty w module, który możesz mieć
skojarzyć dla wymaganych działań. Można to po prostu zrobić
integracja stopnia sterownika przekaźnika z pinem „OUT” modułu Rx.

3) Wskazany koszt wyniesie około 18 USD .....

4) tak, czytasz schemat absolutnie poprawnie :)

Przy okazji, jeśli wolisz używać obwodu PIR, możesz przełączyć się na
następujący projekt.

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

Z poważaniem
Łup

W przypadku, gdy preferowany jest PIR zamiast omawianego projektu IC 567 dostrojonego IR, to samo można osiągnąć integrując system PIR z modułami RF, jak pokazano na poniższym schemacie:

Powyższy bezprzewodowy obwód bezpieczeństwa domu jest oczywisty, wystarczy podłączyć odpowiednie komponenty zgodnie z instrukcjami podanymi na powyższym schemacie.

Jeśli masz wątpliwości lub niejasności, prosimy o komentarz poniżej: