На какие только ухищрения не идут владельцы магазинов и торговых павильонов чтобы привлечь покупателей. Особенно это касается магазинов торгующих игрушками. Устанавливают светящиеся вывески, кланяющихся клоунов, электрические игрушки, находящиеся в движении. Сделать такую витрину еще более привлекательной и одновременно сэкономить на электроэнергии можно, если сделать так, чтобы электрооборудование реагировало на наличие потенциальных покупателей.
Нужно, чтобы, например, модель железной дороги включалась только при приближении человека к витрине, и работала пока он её рассматривает. Чтобы клоун кланялся только при приближении посетителя к входной двери магазина.
Реализовать это можно относительно просто, оснастив витрину фотодатчиком, работающим на отражение инфракрасного излучения. Датчик должен включать электрооборудование при приближении к витрине человека, а выключать его не сразу после его ухода, а, скажем, через 20 секунд. Эта задержка времени нужна чтобы питание электрооборудования не прерывалось из-за перемещения человека возле витрины или из-за приближения — удаления других людей. Желательно, чтобы электрооборудование было оборудовано дополнительным датчиком какого-то исходного положения, чтобы, например, после ухода зрителя локомотив игрушечной железной дороги останавливался не в произвольном месте, а только на исходной позиции, или чтобы клоун выпрямлялся и был готов поклониться следующему посетителю.
Датчик состоит из генератора ИК-модулированных импульсов и фотоприемника-демодулятора. Мультивибратор на элементах D1.3 и D1.4 вырабатывает прямоугольные импульсы частотой около 1000 Гц. Эти импульсы через усилитель мощности на включенных параллельно элементах D1.1 и D1.2 поступают на ключ на составном транзисторе VT1, в коллекторной цепи которого включен светодиод инфракрасного излучения VD4. Генератор работает постоянно и светодиод постоянно излучает ИК-свет, промодулированный частотой 1000 Гц. При наличии отражающей поверхности отраженный свет от VD4 поступает на фотодиод VD1, включенный на входе специализированной микросхемы А1 (К1056УП1), содержащей усилитель фототока и формирователь импульсов (демодулятор). Импульсы с выхода А1 через развязывающий конденсатор С4 поступают на детектор на VD2, VD3 и С6.
При наличии оптической связи между VD1 и VD4 на С6 появляется постоянное напряжение, близкое уровню логической единицы. В результате на выходе D2.2 появляется логическая единица. Открывается диод VD5 и через4 него и R6 происходит быстрая зарядка конденсатора С9. Напряжение на С9 достигает логической единицы и эта единица поступает на приоритетный вход RS-триггера D3.3-D3.4. Поскольку данный вход является приоритетным, то независимо от состояния датчика (SD1) положения объекта управления триггер принимает нулевое положение, и логическая единица с выхода инвертора D3.2 поступает на ключ на составном транзисторе VT2, в коллекторной цепи которого включена обмотка реле Р1, управляющего питанием объекта управления. Контакты реле замыкаются и объект управления (железная дорога, клоун) приходит в движение.
Если оптическая связь между VD1 и VD4 прекращается, то на выходе D2.2 появляется лог. ноль. Диод VD5 закрывается и конденсатор С9 начинает медленно разряжаться через R7 и обратное сопротивление VD5. На эту разрядку до уровня логического нуля уходит примерно 15-25 секунд. Поэтому, если оптическая связь пропадает на время меньшее этого, то это никак не влияет на работу объекта управления. Если же оптическая связь отсутствует дольше этого времени, то С9 успевает разрядиться и напряжение на нем приобретает уровень логического нуля. Но это не приводит к выключению объекта управления, это только снимает единицу с приоритетного входа триггера D3.3-D3.4 и позволяет ему изменить свое положение при подаче единицы на его второй вход. Это и происходит, когда объект управления принимает состояние, замыкающее датчик SD1. На выходе D3.2 устанавливается единица и триггер перекидывается в единичное положение. На выходе инвертора D3.2 будет ноль, и ключ на VT2 закрывается, реле обесточивается и отключает питание объекта управления.
В результате, объект управления каждый раз возвращается на исходную позицию, а не останавливается в произвольном положении. Комплектация достаточно доступная и не должна вызывать затруднений. Если нет составных транзисторов КТ972 их можно заменить парами транзисторов КТ503 и КТ817, включенными по составной схеме. Реле КУЦ-1 применялось в системах ДУ телевизоров типа УСЦТ. Оно рассчитано на коммутацию нагрузки мощностью не более 150 Вт. При необходимости, при мощности нагрузки до 50 Вт его можно заменить на реле РЭС-22 с обмоткой на 12 В, при нагрузке от 1 до 1000 Вт можно рекомендовать автомобильное реле типа 3747-10 (от ВАЗ-2108-099) в пластмассовом корпусе. Это реле лучше питать напряжением 9-10 В (при номинальном 12 В его обмотка существенно нагревается) или подключить через токоограничительный резистор (10-100 Ом в зависимости от напряжения питания обмотки).
Фотоприемник на ФД320 и К1056УП1 можно заменить любым другим, например, взять транзисторный фотоприемник от 3-УСЦТ или интегральный от современных телевизоров или видеомагнитофонов. При необходимости, интегральный стабилизатор КР142ЕН5А можно заменить простым параметрическим.
Диоды КД503 можно заменить любыми аналогами (КД521, КД522, КД103, КД102). В качестве VD2 и VD3 можно использовать такие диоды как Д9, Д18, Д20, ГД507. Светодиод АЛ147А можно заменить любым другим ИК-светодиодом, например АЛ 107, но при этом может существенно уменьшиться дальность действия датчика.
Конструктивно, основное устройство, содержащее фотоприемник с логическим узлом, и генератор ИК-импульсов собраны в виде отдельных узлов. ИК-генератор (микросхема D1, транзистор VT1 и светодиод VD4) располагается так, чтобы исключить прямую оптическую связь с фотодиодом VD1, но обеспечивалась оптическая связь через отражение от человека, подошедшего к витрине магазина. Как это сделать в конкретном случае, естественно, зависит от конкретных условий (наличие отражающих поверхностей, форма витрины, прилавка и т.д.). В авторском варианте, устройство управляло макетом железной дороги, который был расположен на металлическом столе. Фотоприемник располагался на поверхности этого стола и был направлен в сторону посетителей. Никаких бленд или линз для него не применялось. ИК-излучатель расположился под столом и был прикреплен снизу к столешнице, на расстоянии примерно 300 мм от края стола.
В результате такого размещения датчик срабатывал только если к витрине, за которой был стол с макетом железной дороги, приближался человек на расстояние не более 1,5-2 метров.
На аналогичном столе был размещен электрический клоун, расположение датчиков было примерно таким же.
Если нужно, чтобы объект управления включался не от приближения человека, а от открывания входной двери магазина, то фотодатчик можно исключить, а на дверь установить надежный контактный датчик, который будет при открывании двери подавать логическую единицу на входы элемента D2.1.
Время, в течении которого объект управления остается включенным после прекращения оптической связи между VD1 и VD4 можно установить подбором номинала R7. При необходимости уменьшить дальность действия датчика, можно либо прикрыть светодиод бумагой выбрав её толщину, либо немного увеличить сопротивление R4.
Если требуется, чтобы устройство срабатывало от. пересечения ИК-луча нужно просто исключить инвертор D2.4, а ИК-излучатель и фотоприемник расположить друг на против друга, установив на них бленды. Расстояние между ними может быть до 8 метров.
