Tasarlanan lazer ışık bariyeri, 100 metre ve daha fazla menzilde güvenilir algılama sağlayabilmektedir. Sürekli dalga (CW) çalışan, görünür ışık bölgesinde ve alçak frekans (AF) genlik modülasyonlu lazer diyot kullanılan bu tasarımda, teorik algılama mesafesi 1000 metrenin üzerindedir.
Pratik uygulamalarda ise 100 metreye kadar mesafeler güvenilir şekilde aşılabilmektedir. Bu noktada sistemin başarısını belirleyen en önemli faktörler; verici ve alıcının sağlam montajı, hassas hizalanması ve mekanik stabilitesidir.
Bu özellikler sayesinde hem büyük binaların hem de geniş açık alanların ve müstakil mülklerin güvenliği, görece basit bir kurulumla sağlanabilmektedir.
Bunun yanında lazer ışık bariyeri, endüstriyel otomasyon ve teknik uygulamalarda da çok sayıda kullanım alanı sunmaktadır.
Verici lazer modülü yaklaşık 50mA akım tüketir ve tüm elektronik devre, modülasyon dâhil olmak üzere epoksiyle doldurulmuş bir plastik tüp içine yerleştirilmiştir.
Alıcı tarafı da benzer şekilde demodülatör devresiyle birlikte bir plastik tüp içinde yer alır. Bu yapı, montajı son derece kolaylaştırır (örneğin montaj kelepçeleri ile).
Alıcı çıkışında bulunan açık kolektör sürücü, lazer ışınının alınıp alınmadığı veya kesilip kesilmediği bilgisini verir.
Lazer Bariyer Devre Yapısı
İçerik
Yüksek menzil gerektiren uygulamalarda lazerler, klasik LED tabanlı ışık bariyerlerine kıyasla önemli avantajlar sunar.
Lazer tüpleri bu tür uygulamalar için hem maliyetli hem de gereksiz derecede hassas olduğundan, bu tasarımda görünür bölgede çalışan lazer diyotlar tercih edilmiştir.
Önemli bir unsur da, lazer diyot önüne yerleştirilen kolimatör optiktir. Bu optik yapı sayesinde lazer ışını son derece dar ve yönlü hâle getirilir.
Parazit Bağışıklığı: Yüksek parazit bağışıklığı elde etmek amacıyla sistem, AF-AM (alçak frekans genlik modülasyonu) ile çalışmaktadır. Verici ve alıcı devreleri birbirinden bağımsız olarak tasarlanmış.
Lazer Verici Devresi
Verici devresi, 7805 entegresi ile regüle edilen 5V besleme gerilimiyle çalışır. 8–20 V arası giriş gerilimi, ters polarite koruma diyodu üzerinden regülatöre uygulanır.
Kondansatörler, gerilim dalgalanmalarını ve osilasyon eğilimini bastırmak için kullanılmıştır.
Modülasyon frekansı, CD4060 entegresi kullanılarak oluşturulur. Harici kristal osilatör yardımıyla üretilen 2MHz saat sinyali, entegre içinde bölünerek 122 Hz frekans elde edilir. Bu sinyal lazer diyodun sürülmesinde kullanılır.
Lazer diyot için yaklaşık 3V’luk sabit bir besleme, transistör ve Zener diyot yardımıyla sağlanmıştır. İkinci bir transistör ile bu gerilim, 122 Hz sinyaliyle modüle edilerek lazer diyoduna uygulanır.
Lazer Bariyer Alıcı Devresi
LM358 Lazer Alıcı devresinde de 8–20 V giriş geriliminden stabilize edilmiş bir besleme elde edilir. Ters polarite koruması ve filtreleme kondansatörleriyle güvenli çalışma sağlanır.
Algılayıcı olarak BPW34 fotodiyot kullanılmıştır. Fotodiyotun çalışma noktası, bir operasyonel yükselteç ve transistör yardımıyla otomatik olarak ayarlanır.
Bu sayede ortam ışığındaki değişimler dengelenir ve maksimum hassasiyet, çevresel aydınlatmadan bağımsız olarak korunur.
Fotodiyottan gelen sinyal, 122 Hz merkez frekanslı ve yaklaşık 5 Hz bant genişliğine sahip bir bant geçiren filtreden geçirilir. Bu dar bant, ortamdan gelebilecek parazitleri büyük ölçüde bastırır.
Filtrelenmiş sinyal yükseltilir, doğrultulur ve bir komparatör tarafından değerlendirilir.
Sinyal belirlenen eşik değeri aştığında çıkış aktif hâle gelir, bir LED ile durum gösterilir ve open-collector çıkış üzerinden harici yükler sürülebilir.
Röle gibi endüktif yüklerin kullanılması durumunda, yük üzerine serbest dönüş diyodu (flyback diode) bağlanması zorunludur.
Lazer Bariyer Montaj ve Mekanik Yapı
Verici ve alıcı devreleri, sırasıyla 13 cm ve 17 cm uzunluğunda plastik tüpler içine yerleştirilmiştir.
Alıcı tüpünün iç yüzeyi, yansımaları önlemek amacıyla siyah renk seçilmelidir.
Devre kartları, sınırlı alan nedeniyle çift taraflı bileşen yerleşimi ile tasarlanmıştır.
Tüm devre elemanları yerleştirildikten sonra ilk fonksiyon testi yapılır.
Yaklaşık 1 metrelik mesafede hizalama yapılarak sistem kontrol edilir.
Fonksiyon testinin ardından devreler epoksi ile doldurularak tamamen yalıtılır.
Kurulum ve Ayarlama Önerileri
Alıcı, mümkün olduğunca doğrudan güneş ışığından korunmalıdır.
Uzun mesafelerde hizalama işlemi, akşam saatlerinde yapılırsa lazer huzmesi daha rahat görülebilir.
Verici ünitesi mutlaka sağlam ve titreşimsiz bir yüzeye (beton duvar, kolon vb.) monte edilmelidir.
Ayarlanabilir metal montaj aparatları sayesinde hassas yönlendirme mümkündür.
Lazer Bariyer PCB Çizimleri
2 modülünde PCB çizimi tek katmanlı. Lazer verici devresinin malzeme montajı fazla karışık değil.
Lazer alıcı devresinin PCB çizimi mümkün olduğunca küçük tutulmuş Bu yüzden bazı komponentler PCB altından lehimlenmiş.
Devrenin bitmiş halinin ve PCB üst görünümüne bakarak montajı dikkatlice yapın.
Sprint layout 6 ile kopyalanan PCB kopyaları kontrol edildi test edilmedi. PCB gerber ve PDF dosyaları dosyaya eklendi.
İlgili bir yazı: https://320volt.com/lazer-ile-ev-guvenligi-100m-bariyel/
Kaynak: de.elv.com/p/laser-lichtschranke-mit-hoher-reichweite-P202883/
