Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2013 № 11

Обычно датчик движения, который работает в инфракрасном диапазоне, действует следующим образом. После его включения сенсор делает инфракрасный снимок, например, пустой комнаты. Через 1–2 с после такой инициализации датчик готов к работе. Теперь он будет сигнализировать о любом движении в охраняемой комнате.

Дело в том, что сигнал на выходе датчика плавно зависит от уровня инфракрасного (ИК) излучения, усредненного по полю зрения датчика. При появлении человека (или другого объекта с температурой, большей, чем температура фона) в пироэлектрическом датчике повышается напряжение. Для того чтобы определить, движется ли объект, в датчике имеется оптическая система в виде линзы Френеля или система вогнутых сегментных зеркал.

Сегменты оптической системы (линзы или зеркала) фокусируют ИК-излучение на пироэлементе, выдающем при этом электроимпульс. По мере перемещения источника ИК-излучения оно улавливается и фокусируется разными сегментами оптической системы, что формирует несколько последовательных импульсов. При этом срабатывает реле.

В датчиках, используемых для управления освещением, обычно применяют твердотельные выключатели на основе тиристоров или симисторов. Мощность нагрузки, коммутируемая датчиком движения для управления освещением, порядка 500-1000 Вт. В сторожевых системах она и того меньше.

Можно ли обмануть датчик движения? Сенсор обнаруживает только изменения инфракрасного фона, то есть неподвижный объект не будет обнаружен. В одном детективе описано, как главный герой повествования обманул такой датчик и проник в охраняемое помещение, раздевшись практически догола и облившись водой комнатной температуры. Однако на практике успех такого мероприятия кажется сомнительным. Надежнее, пожалуй, надеть теплоизоляционный скафандр, наружная поверхность которого будет такой же, как и в помещении. Но и в этом случае человек в скафандре при своем перемещении может перекрыть излучение какого-то стационарного объекта. Общая панорама изменится, и датчик подаст сигнал тревоги.

А поскольку такие датчики стоят порядка 300–400 руб. или даже меньше, имеют небольшие размеры и массу, их применяют довольно часто. Достоинством такого детектора является и тот факт, что на выходе с сенсора мы получаем цифровой сигнал типа «да — нет». Пока движения нет, сигнальный контакт видит логическую единицу. Как только фиксируется движение, сигнальный контакт устанавливается в логический ноль на небольшой промежуток времени.

Схемы подключения датчиков движения.

Датчик подключается к управляющей электронике тремя проводами. При подключении к Arduino удобно использовать Troyka Shield, поскольку шлейф для подключения уже включен в комплект.

Иногда датчиками движения ошибочно называют еще и акселерометры. На самом деле акселерометры реагируют только на ускорение и не могут почувствовать прямолинейное равномерное движение.

В последнее время все чаще в системах автоматического управления освещением, охранной сигнализации, автоматизированных системах управления используют мультисенсоры. В таком датчике имеются сразу инфракрасный сенсор движения, фотоэлемент освещенности и ИК-приемник.

Продолжаем публикацию научных фокусов, коллекцию которых собрал учитель физики А.В. Ломакин.

Поставьте на стол две одинаковые банки с водой. Опустите картофелину в первую банку. Картофелина утонет.

Выловите ее из воды, произнесите над ней пару волшебных заклинаний, а затем опустите в другую банку. К удивлению всех, картошка останется плавать на поверхности воды. Почему?

Объяснение тут таково. Во вторую банку налита не просто вода, а насыщенный раствор поваренной соли. Плотность соленой воды больше, чем чистой. Плотности соленой воды и картофелины примерно одинаковы, и, согласно закону Архимеда, она плавает в растворе соли. А вот плотность чистой воды меньше плотности картофелины, поэтому она тонет.

Для эксперимента потребуются лабораторный штатив с лапкой, бумажное ведерко или коробка, подвешенные на нитках, спиртовка и спички.

Склейте из плотной бумаги небольшое ведерко в виде цилиндра с бумажным дном и стенками. Для удобства проколите в верхней части цилиндра два отверстия, пропустите в них нитку и подвесьте ваше ведерко, например, на лабораторном штативе.

Аккуратно налейте в бумажное ведерко немного воды и спросите зрителей, что случится, если поместить ведерко над пламенем спиртовки? Закипит ли вода в ведерке или скорее сгорит сама бумажная посудина?..

Большинство, вероятно, рассудит, что скорее загорится само ведерко. Однако, к удивлению многих, бумажное ведерко стойко выдерживает огонь, пока вода не закипит. Так происходит потому, что все тепло, выделяющееся при горении спиртовки, идет на нагревание воды, а температура стенок бумажного ведерка не достигает температуры воспламенения бумаги, которая выше, чем температура кипения воды.

Предыдущий опыт можно видоизменить, сделав несгораемым, например, носовой платок. Делается это так. Перед тем как поджечь платок, смочите его незаметно водой и отожмите почти досуха. Потом на глазах зрителей облейте его спиртом и подожгите. Пламя охватит платок, но, к удивлению зрителей, горит только спирт, но не ткань. Почему?

Вы, наверное, уже догадались, что выделяющаяся при горении спирта теплота сначала полностью идет на испарение воды, поэтому она не может зажечь ткань.

Перед проведением публичного сеанса опять-таки стоит потренироваться — сначала на ненужной тряпочке, а потом на носовом платке. Держать его при поджигании лучше пинцетом. Тогда меньше риск обжечь пальцы. Опять-таки в ходе тренировок определите время, в течение которого горит спирт. И гасите пламя раньше, чем загорится ткань.

При проведении такого опыта также примите меры противопожарной безопасности; проводите все манипуляции, положив на стол металлический лист.

ВНИМАНИЕ!Все опыты с огнем делайте только под присмотром взрослых!

Портативная радиостанция, представленная в этой статье, обладает чувствительностью не хуже 1 мкВ и выходной мощностью 200 мВт, что обеспечивает дальность связи на открытой местности в несколько километров, а при использовании полноценной стационарной антенны хотя бы у одного корреспондента (базовая РСТ) дальность связи увеличивается до 10 км.

Принципиальная электрическая схема радиостанции показана на рисунке 1. Радиостанция построена по трансиверной схеме — это когда часть узлов радиостанции используется как для передачи, так и для приема.