Trådlös hemskyddskrets - soldriven

I artikeln diskuteras en fjärrstyrd trådlös hemskyddskrets som använder det som möjliggör upptäckt av ett eventuellt intrång i förväg beroende på hur och var fjärrsensorerna är placerade över de valda strategiska platserna och önskat avstånd från huset. Idén begärdes av Dave Monette.

Begäran är i form av en e-postdiskussion mellan Mr. Dave och mig, som presenteras nedan:

Tekniska specifikationer

Min son och jag tänkte på ett mycket användbart projekt att arbeta med. Jag är maskiningenjör men har dabbled i elektriska kretsar under en tid nu.

Det trådlösa hemsäkerhetskretsprojektet kan ha många applikationer men för oss skulle det vara för rådjurjaktsäsongen. Ofta verkar hjorten smyga på oss utan varning men de använder nästan alltid en av flera slitna vägar. Målet skulle vara att få en förvarning innan de anländer.

Jag tänkte montera någon form av PIR-krets (måste vara självdriven eftersom ingen linjekraft i skogen) till ett träd längs vart och ett av de 4 eller 5 huvudvägarna rådjur kommer att färdas. När PIR har utlösts av hjorten skulle den behöva skicka någon form av signal till blinden vi sitter i.

Jag tänkte på en låda med fem lysdioder märkta 'väg 1', 'väg 2' osv. Signalen måste ha mycket liten fördröjning. Helst skulle signalen kunna sändas upp till 200 meter, men om räckvidden var mindre skulle det fortfarande vara till hjälp.

När lampan på brädet / lådan tänds skulle det vara trevligt om det skulle åtföljas av en låg hörbar ton (inte särskilt högt så att det inte skulle skrämma hjorten), ljuset borde vara kvar (läsfördröjning) under 15-60 sek efter i varv på (så att vi inte missar ljuset om en hjort snabbt snubblar i PIR medan den rör sig snabbt nerför leden.

Vad tror du? Vi har diskuterat detta projekt i nästan ett år nu men jag har inte nått ut till några experter och det ligger långt utanför min elektriska / elektroniska förmåga.

Dave Monette (och 15 år gammal son Collin)

P.s. Jag älskar din webbplats www.elprocus.com. Jag har lärt mig så mycket av att läsa den och studera kretsarna. Kretsdesign intresserar mig verkligen.

Analysera kretsförfrågan

Tack Kära Dave, jag uppskattar dina tankar väldigt mycket!

Din skrivning är så bra, jag önskar att jag kunde använda den som en ny artikel för min webbplats

Men omedvetet har du sagt något som är extremt känsligt och gör ont för mig, så ursäkta mig att jag inte kommer att kunna hjälpa dig med detta projekt eftersom det är kopplat till djurgrymhet.

Bylte,

Ledsen om jag förolämpade dig när det gäller jakt men som jag sa kan jag tänka på så många användningsområden för en realtidsenhet som denna. Vi bor på en stor bit trädbevuxen fastighet med flera stigar som leder från utsidan av fastigheten till huset. Att ha en sådan enhet skulle fungera som en tidig varning för personligt skydd.

En sak till, Swag, vi bor i Michigan och vi leder nationen (överlägset faktiskt) i trafikdödsfall som involverar hjort / fordonstrafik.

Om människor inte jagade i Michigan skulle det tappas hundratals liv varje år på grund av överbefolkningen enbart av rådjur.

Även med alla människor som jagar i Michigan (förra året togs över 500 000 hjortar under jaktsäsongen) ökar hjortpopulationen. Hjort reproducerar snabbare än tillgängliga matkällor i Michigan.

Bara förra året hittades över 25 000 rådjur döda av svält eller undernäring.

Förhoppningsvis kan du se det i ditt hjärta att hjälpa oss med detta projekt.

Jag sa till min son vilken trollkarl du är och vi studerade till och med några av dina kretsar tillsammans. Som jag sa tidigare finns det många användningsområden för en sådan enhet utanför jakt.

Hoppas att höra från dig snart Swag. Tack för att du skrev tillbaka mig, Dave M.

Svar:

Jag förstår Dave, det är ändå en smärtsam död för det fattiga djuret. Istället för att kontrollera genom att döda, skulle det inte vara bättre att använda en preventivmedelstrategi för att minimera deras befolkning?

Hur som helst, jag ska försöka lista ut det och föreställa mig att det är för något annat applikationsbehov ... som du sa, kan designen också användas som en varningsenhet.

Jag designar det och meddelar dig snart. Jag uppskattar verkligen Collins och dina åsikter om min webbplats, så mycket tack!

Tack Swag. Jag pratade med en kille på mitt arbete (Chrysler) och förklarade konceptet för honom. Omedelbart sa han 'det skulle vara perfekt för hemsäkerhet'.

Han bor på 40 hektar och skulle veta att bilar eller lastbilar passerar någon av hans 5 broar / uppfart till hans egendom. Den längsta bron från hans hem är cirka 0,25 mi (ca 1300 fot).

För närvarande har han spårkameror installerade vid varje uppfart men det gör ingenting för att berätta för honom om närvaron av en lastbil på hans egendom i realtid.

Han sa att marken mellan sitt hus och den längsta uppfarten mestadels är plan och måttligt skogbevuxen.

Han säger att du inte kan se den längsta bron från hans hus titta genom träden.

Min son och jag är båda väldigt glada över att arbeta med dig om detta projekt.

Dave

Designen

Den föreslagna fjärrstyrda trådlösa solkretsen för hemmet kan förstås med hjälp av följande förklaring:

I en av mina tidigare artiklar förklarade jag om en enkel men idiotsäker närhetssensor eller rörelsedetektor som använde infraröda signaler för att upptäcka och reflektera en inkräktares närvaro inom zonen och utlösa ett larm.

Designen kan läsas ingående i följande artikel:

Enkel närhetsdetektorkrets

Samma koncept har använts i det nuvarande hemsäkerhetssystemet på grund av dess enkelhet, bättre noggrannhet och kostnadseffektivitet jämfört med en PIR-motsvarighet.

I denna design istället för PIR-sensorer används vanliga infraröda fotodioder, vilket kan ses i diagrammet nedan:

Den schematiska

Hur dioderna fungerar

I utformningen bildar D1 och D2 IR-sändaren respektive mottagaranordningarna och är placerade något parallellt med varandra eller med en viss vinkel och pekar mot den zon som behöver övervakas.

D1 får producera en kontinuerlig oscillerande IR-signal fokuserad mot den begränsade zonen, och om en inkräktare försöker passera över denna zon förväntas den sända signalen träffa inkräktaren och reflekteras mot D2, som omedelbart fångas upp av D2 för vidare föregångning .

Varför LM567 används

Här är IC LM567 konfigurerad som ett avstämt IR-sändar- / mottagarsteg som blir ansvarigt för att generera IR-signal via D1 vid en given frekvens, bestämd av R3 / C2, genom stift nr 5.

Ovanstående tillstånd gör det också möjligt för IC att bli uteslutande lyhörd mot denna frekvens över sin stift # 3 och avvisa eventuell avvikande signal med en annan frekvens.

När den reflekterade IR-signalen detekteras av D2, känns frekvensen omedelbart av stift nr 3 på IC: n och behandlas internt så att stift # 8 på IC: n görs låg som svar på detekteringen.

Ovanstående situation upprätthålls dock bara så länge IR-strålarna fortsätter att reflektera från inkräktarkroppen och inhiberas i det ögonblick som inkräktaren kommer bort.

För att införa en fördröjning av ovanstående process oavsett detekteringstiden, kan ett IC 555 monostabilt steg ses integrerat med stift nr 8 i IC LM567.

IC 555: s roll

Så snart en låg sänds vid stift nr 8 i IC LM567, utlöses IC 555 omedelbart och får sin stift nr 3 att gå högt och förbli låst under någon förutbestämd period, bestämd av värdena på R9 / C5.

Stift nr 3 på IC555 kan ses anslutet till ett relä som förväntas växla i denna situation och förbli aktiverat under den beräknade fördröjningsperioden.

För säkerhetssystem som inte kräver fjärrstyrd funktion kan en siren eller ett larm kopplas över de visade reläkontakterna för det slutliga resultatet.

Använda en fjärrkontrollmodul

Eftersom det i vår applikation är avsedd med en fjärrstyrd säkerhetskrets för hemmet, använder vi reläaktivering för att växla ett RF-sändarsteg som förklaras nedan:

Idag är färdiga RF-sändare, mottagarmoduler ganska vanligt tillgängliga på marknaden och kan köpas för den diskuterade applikationen.

Modulerna finns i form av öppna monterade PCB-kort, jag har redan förklarat ett relaterat inlägg på den här webbplatsen, du kan få en glimt av det i följande inlägg:

Enkel RF-bilsäkerhetskrets

PCB: erna måste anslutas på lämpligt sätt som förklaras i artikeln för att genomföra syftet.

Man kan välja att bygga ovanstående kretsar och ansluta en av sändarbrytarna med reläkontakterna associerade med IR-kretsens ovanstående IC 555-steg.

Eller om monteringen ser tuff ut kan man helt enkelt köpa en uppsättning snyggt monterad färdiggjord enhet som visas nedan:

Hur Tx- och Rx-modulerna fungerar

Som kan ses i bilden ovan skulle de färdiga Tx, Rx-modulerna vara tillgängliga i ovanstående former.

Den högra sidan är Tx eller sändarluren, som vi behöver för att öppna och integrera de två lödpunkterna på mikrobrytaren, under den röda knappen med reläkontakterna i vårt IC 555-steg.

Modulen kan eventuellt drivas med en 3V-knappcell som måste tas bort och +/- anslutningarna är korrekt anslutna till en 3V-reglerad likströmskälla.

Den vänstra sidamodulen med det blå reläet är Rx eller mottagarmodulen som ska ta emot de sända signalerna från Tx-modulen och växla det blå reläet i enlighet därmed.

Den här enheten ska installeras vid basstationen eller hemmet som behöver informeras om ett eventuellt intrång, medan Tx-kretsen tillsammans med IR-detektorn tillsammans måste anslutas över ett träd eller nära den begränsade platsen och på lämpligt sätt fokuserad över hela zonen.

Hur man kopplar ihop fjärrkontrollmodulerna

Kabeldetaljerna för Rx-enheten kan läsas enligt följande bild:

Reläkontakterna för Rx-enheten, såsom anges i bilden ovan, kan anslutas på lämpligt sätt med en hörbart larmsystem eller någon annan önskad form av inspelningsbart larmsystem.

I diskussionen ovan förstod vi detaljerna om byggande och installation av det föreslagna fjärrstyrda kretssystemet för hemskydd, nu är det dags att identifiera hur Tx kan drivas genom en soluppladdningsbar batterikrets.

Hur man bygger den soldrivna DC UPS

Följande bild berättar för oss hur enkelt en 5V avbrottsfri strömförsörjning kan uppnås med en liten solpanel och en 7805 spännings-IC.

Solar 5V batteriladdarkrets för ovanstående trådlösa krets för hemskydd

Ovanstående 5V solbatteriladdarkrets kan användas för att driva fjärrdetektorsändarenheten, hela systemet tillsammans med panelen och kretsarna kan placeras över ett träd eller någon form av förstärkt stålkonstruktion på marken och kamoufleras på lämpligt sätt.

Detta avslutar artikeln om en billig men ändå effektiv hemskyddskrets som gör det möjligt för användaren att upptäcka ett intrång i förväg, vilket kan äga rum långt borta över körfält eller passager som slutligen leder till användarens hus.

Artikeln beskriver endast en sådan modul, även om många sådana fristående IR-moduler kan byggas och installeras över sicksackfält, vilket möjliggör multipel spårning och detektering för målet.

Feedback från Mr. Dave

Wow Swag, jag är så imponerad. Jag har några enkla frågor:

1. Vilken typ av intervall kan förväntas med den enkla tryckknappstypen tx och rx
modulpar som visas på bilden? (Kanske max 100m ??)

2. Vad skulle / skulle du kunna använda om kravet stod på 1000 m? (Jag ser killar flyga FPV
drönare eller flygplan över 5000 meter online)

3. Hur dyrt kan ett tx / rx-modulpar vara 1000 m? Kan du föreslå en
modell eller plats att köpa?

4. Flera fläckar på din schematiska du har etiketter som '4V9', jag tror att detta måste
genomsnitt 4,9V när du använder ett 5,0V batteri. Läser jag schematisk eller hur ??

Tack så mycket. Nu måste jag beställa delarna och bygga.

Tack Dave =)

Här är svaren:

1) Ja räckvidden är cirka 100 meter för de angivna Tx, Rx-modulerna

2) Det finns några alternativ för lång räckvidd tillgängliga online, det finns en som använder IC PT2262 och har tilldelats ett bra 2 km-intervall, databladet för enheten kan studeras i följande länk:

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

Relästeget ingår dock inte i den modul du kan ha
att associera för de åtgärder som krävs. Det kan enkelt göras av
integrera ett relästrivningssteg med 'OUT' -stiften på Rx-modulen.

3) Den angivna kostnaden verkar vara runt $ 18 ...

4) ja du läser schemat helt korrekt :)

Förresten, om du föredrar att använda en PIR-krets kan du byta till
följande design.

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

Vänliga hälsningar
Bylte

Om en PIR föredras istället för den diskuterade IC 567-avstämda IR-designen, kan samma uppnås genom att integrera PIR-systemet med RF-modulerna som visas i följande diagram:

Ovanstående trådlösa säkerhetskrets för hemmet är självförklarande, de relevanta komponenterna behöver helt enkelt anslutas enligt de givna instruktionerna i ovanstående diagram.

Om du är osäker eller förvirrad är du välkommen att kommentera nedan: