Мои разработки

LED светильник с ультразвуковым датчиком

Уважаемый читатель!

Некоторое время тому назад меня заинтересовали ультразвуковые датчики. В Интернет я нашел описание недорогого, компактного ультразвукового модуля HC-SR04. Данный модуль привлек мое внимание тем, что на его измерительном выходе присутствует нормированный по амплитуде ответный эхо-сигнал. Остается только измерить его длительность для определения измеренного расстояния.

На основе HC-SR04 я решил сделать LED светильник, который срабатывал бы только тогда, когда в зоне его действия находился бы человек.

Принцип действия HC-SR04 напоминает принцип действия локатора -  короткий импульс излучается передающим излучателем, отражается от препятствия и возвращается к приемной головке. При этом на выводе ECHO формируется прямоугольный импульс, длительность которого пропорциональна расстоянию до препятствия.

Временная диаграмма работы модуля представлена ниже. Необходимо только сформировать 10us импульс запуска. HC-SR04  формирует 8 ультразвуковых импульсов на частоте 40 кГц. Формула для расчета расстояния до препятствия имеет вид  S=r[us]/58.

Формирование управляющего импульса и вычисление длительности ответного импульса ECHO осуществляет микроконтроллер PIC12F675.

При первом включении  микроконтроллер выполняет 4 цикла измерения расстояния до контрольной отметки в месте своего расположения. Затем производится вычисление среднего арифметического, которое запоминается в EEPROM памяти данных микроконтроллера.

Микроконтроллер постоянно сравнивает вновь измеренное значение с записанным в EEPROM. В случае, если оно будет меньше сохраненного значения, то принимается решение о наличии человека в зоне действия датчика. И если на улице ночь (на выводе GP0 присутствует лог.1), то плавно включается светодиод.

Узел Q1Q1R7R8 представляет фотодатчик. Резистором R7 производится настройка порога срабатывания датчика.

На ОУ U1(MAX922) собран компаратор для нормализации уровня лог. 0 (“день”) или 1 (“ночь”) на входе микроконтроллера.

Узел включения светодиода собран на транзисторе Q3 (KT972).

Питание светильника осуществляется от аккумуляторной батареи 9-12V. Стабилизатор 9V/5V собран на микросхеме U3 (MC34063AD3).

3D модель светильника представлена на рисунке ниже.

HEX file:

:020000040000FA
:1000000001288316FF239000833081001614831289
:100010008B15003090000730990083160930850059
:1000200000309F0083128B1385018F018E012130D8
:1000300084000430A000AB0185160821FA201721A6
:100040000F088000840A0E088000840A8F018E0148
:10005000A00B1D2822082407AD0003183214210824
:100060002307AC000318AB0A321C38280130AD0757
:1000700032102608AD07031832142508AC07031800
:10008000AB0A321C45280130AC0732102808AD07F6
:10009000031832142708AC070318AB0A321C522885
:1000A0000130AC0732100230B3000310AB0CAC0CC3
:1000B000AD0CB30B55282B0883169A0000309B001B
:1000C000ED202C0883169A009B0AED202D0883163C
:1000D0009A009B0AED20051C6E28702847216B288A
:1000E00047210000000085160230B4000821FA20E4
:1000F00017210F08AE000E08AF008F018E012E08E9
:100100002C02B00003198628031C8C282F082D020E
:10011000B100031CB0038E2808216B28B008031D12
:100120009428B10803198C28FF303002031D992848
:100130008C2802303002031DA4284A3031020319F2
:100140008C28031C6B28A728031C8C28A728B40B19
:1001500076282E0883169A0004309B00ED202F0885
:1001600083169A009B0AED20FC30B7001830B800C7
:10017000FF30B5000730B60037088F0038088E0012
:1001800010142121B60AB503B3303502031DBC2873
:10019000303090005830B900C0308E0010148514F3
:1001A0002B21851032210C1CCF2810100C10B90BFC
:1001B000CC280030900037088F0038088E001014CB
:1001C0002121B50AB60306303602031DDB2885104F
:1001D00083168330810083126B281C158B135530D6
:1001E0009D00AA309D009C141C119C18F5288312B8
:1001F0008312080005150000000000000000000048
:1002000000000000000000000000000005110800D0
:1002100064001930A9000F21A90B0B290800640004
:100220000B11053081000B1D13290B110800640010
:10023000851D17291014640085191B2910100C1036
:100240000800640085142B21851032210C1C222902
:1002500010100C1008003508810064000B1D2D29BA
:100260000B1108003608810064000B1D34290B11A6
:10027000080064001E30AA004021AA0B3C29080097
:100280006400FA30A9000F21A90B43290800851248
:1002900083168F3081008312640063000000000029
:1002A00083168330810083120B10850164000800DF
:0402B00000340034E2
:02400E008C0123

:00000001FF