这种监测器可以记录某一时间段内房间内所有来访者的人数。此装置可以安装在诸如电影放映厅、大楼和办公室的入口处。本设计中采用简单而常见的计算器来代替专用计数器和显示电路,所以制作成本很低。装置中所使用的所有元件都很容易从市场上买到。电路组装、调试也很容易。
电路概述两对光电检测装置安装在进出通道上。其中一边,光源A(发送器)和光敏电阻LDR1(接收器)安装在通道进口处;另一边,光源B(发送器)和光敏电阻LDR2(接收器)则安装在通道出口处。光源的两束光线要保持照射在接收器的光敏电阻上,光束要求准确定向。上图显示了在通道上的光源和接收器的安装位置。
下图显示了双向来访者监测装置的电路原理。A、B两个部分是光线检测电路。逻辑控制电路以与门芯片IC3、异或门IC4和触发器IC5、IC6为核心组成;定时器IC11和IC12组成延时电路;光耦IC7和IC10用做计算器与检测电路间的电压隔离。
电源电路显示在下图的A、B部分之间。交流市电通过变压器X1降为交流12V。通过二极管D1—D4组成的整流器,变为直流。再通过Cl滤波,在稳压电路IC7809(ICl)上产生9V稳定电压,加到整个电路上。
工作原理
初加电时,由于电阻R5和电容C3和C4所组成加电复位电路的作用,触发器IC5和IC6处于复位状态。
从而三极管T3和T4最初处于截止状态。也就是说:加电时,计算器上的‘1’、‘+’、‘-’和‘=’键都保持断开状态。
由光敏电阻LDR1、三极管TI和与非门N1以及由光敏电阻LDR2、三极管T2和与非门N2分别组成的电路A、B两部分检测光线的通、断。然后分别可在与非门N1的第3脚和与非门N2的第4脚上产生一个脉冲。
当没有人通过通道时,光线照射在光敏电阻LDR1和LDR2上,使其阻值变低。当LDR1阻值变低时,晶体管T1导通,其集电极电平变低;此低电平送给与非门N1,在其第3脚上产生一个高电平。由于或非门N7和N8的输出为低,使光耦IC8内部的LED处于关闭状态,从而计算器的‘+’键触点保持断开。类似的,电阻LDR2也为低,晶体管T2导通,使其集电极为低电平;此低电平信号送给与非门N2,使其输出端第4脚为高电平。由于或非门N9、N10的输出为低,使光耦IC3内部的LED处于关闭状态,从而计算器的‘一’键触点保持断开。
当有某个人进入房间或大厅的通道,就会依次截断A、B两束光线。当光线A被遮住时,光敏电阻LDR1的阻值增加,TI截止.N1的第3脚产生低电平输出。此电平送与门N3和或非门N7和N8;由于N8的第6脚也为低电平,使N8的输出变高,将IC6(B)的输出第1脚Q1置为高电平。同时IC8被激活,其内部的晶体管接通计算器的‘+’键。
当此人继续向前走,光线B被遮住时。光敏电阻LDR2的阻值增加,T2截止,在N2的第4脚产生低电平输出。由于IC6(B)处于置位状态,从而使或非门N10的输入端第13脚也为低电平,使N10的输出变高电平。使IC6(A)置位,其输出Q2(13脚)变为高电平。引起晶体管T3导通;IC7被激活,其内部的晶体管接通计算器的‘1’键连线。IC6(A)的输出同时通过晶体管T4、电容C5、二极管D5触发单稳态电路IC11.在延迟约1秒钟后,进一步触发单稳态电路IC12。IC12的输出通过晶体管T5激活IC10,使其内部的晶体管接通计算器内的‘=’键。使‘=’键在‘1’键按下后约1秒钟后按下。
此时与门N5的输出仍然为低,因为其第8脚在光线被遮挡期间为低电平。当人从光源B移开时,光线再次照到LDR2上,则N5的输出变高,从而使触发器IC6(B)复位,其输出端Q1(第2脚)变高;进而复位触发器IC6(A),其输出端Q2(第13脚)变低。因此与门N5的输出再次变低,引起晶体管T3和T4截止,使计算器的‘1’和‘=’键被释放。这样,电路在顺序按下‘+’、‘1’、‘=’键之后,恢复初始状态。并且准备好另一次计算。
上述说明可以概括如下:当某人进入通道,依次截断LDR1和LDR2两束光线时,计算器上的‘+’、‘1’、‘=’键被自动顺序按下。实现在计算器上的总计数值上加1.表示有1个人进入房间。
如果有人离开房间,首先会遮断光线B,然后才遮断光线A。当光线B被遮断时,LDR2的阻值增加,在N2的第4脚上产生低电平输出;此电平送给与门N6、或非门N9和N10。由于N9的第9脚最初为低,所以其输出变高电平,置位IC5(B),从而激活IC9,使其内部晶体管短接计算器‘-’键的触点。
而当此人越过光源B而遮断光线A时.LDR1的电阻增加,在与非门N1输出的第3脚产生低电平,同时由于IC5( B)在置位状态,N7的第2脚为低电平,故N7的输出变高。从而使IC5(A)置位,其Q1(1脚)变高。进而引起晶体管T3导通,激活IC70其内部晶体管短接计算器的‘1’键。IC5( A)的高电平输出通过晶体管T4、电容C5和二极管D5触发单稳电路IC11,在延时1秒钟后触发IC12。IC12的输出通过晶体管T5激活IC10,其内部晶体管短接计算器‘=’键的触点。使‘=’键在‘1’键按下约1秒后按下。
在光线A被遮期间,与门N4由于其第5脚保持低电平,故其输出为低。而当人通过后,光线再次照到LDR1上时.N4的输出变高;从而复位IC5(B),其Q2输出(脚12)高电位,进而复位触发器IC5( A),使其Ql的输出(1脚)变低。因此使与门N4的输出再次变低。从而使得晶体管T3和T4停止导通。计算器的‘1’和‘=’键释放。
电路恢复其初始状态。
总之,当LDR2的光线先遮断,LDR1的光线后被遮断时,计算器自动顺序按下:‘-’、‘1’、‘=’键。从计算器的总计数中减掉1,指示有一个人离开了房间。
因此.在任何时候,逗留在房间或大厅内的总人数都会显示在计算器的显示屏上。
结构说明双向访客计数电路的实际大小的PCB板如上图所示,其中包括电源部分。其元件布局见下图。如果不用上图的PCB板,电路也可以组装在一个通用的电路板上。
焊接好电路后,连接计算器到电路上。可以使用各种简单的计算器。连接时注意不要损坏它。如果使用接线插头,随时可以从电路上拔下计算器,仍可当作普通计算器使用。为实现连接,需要打开计算器,在‘+’、‘-’、‘1’、‘=’键的触点上焊接好的连接线。然后在计算器的背面打孔,将引线穿出。将接点焊盘放回后,关好计算器盖子。接通计算器电源。
用一个数字万用表测量一下从‘1’键所引出的导线上的电压,判断其极性。将负极导线接到光耦IC7的发射极(第4脚)上。而将正极引线接到集电极(第5脚)上。类似地找出‘+’、‘-’、‘=’键的引线极性,分别连接到光耦合器IC8、IC9、ICl0上。现在电路就可以准备使用了。
如右图所示,将组装好的系统安在需要监控来访人数的大厅或房间的入口处,可以用9V电池作为备用电源。
测试
测试电路时,将LDR暴露在同样强度的光线下。接通电源,测量晶体管T1的集电极与地之间的电压。如果电压超过5V,就调整电位器VR1,将其设置为约1V(或低于1V)。现在,遮住光线,再次测量电压。如果电压低于5V,就使用VR1将其调整到5V以上。
对于200kQ的.VR1.光敏电阻LDR在未被照亮时的阻值应该比照亮时高出约100k左右。在不亮状态,电阻值约10k左右。如果作不到,就需要改变VR1的值。
接着,按上述同样方法检测T2。调整完毕,关闭电路电源,在5~10秒后再打开。现在打开计算器的电源,按下AC(全清除)键,显示器将显示‘O’。快速地遮断光线A,再遮断光线B。当光线B路径上的障碍清除后,计算器将显示‘1’。
重复此过程,计算器的显示由‘1’增加到‘2’。每次先遮断光线A,再遮断B,都会使计算器显示增加1.表示上行计数工作正常。
为测试下行计数,按下AC(全清除)键,显示器将显示‘O’。快速地遮断光线B,再遮断光线A。当光线A路径上的障碍清除后,计算器将显示‘-1’。重复此过程,计算器的显示由‘-1’增加到‘-2’。表示有两个人从房间离开了。每次先遮断光线B,再遮断A,都会使计算器显示减少1,表示下行计数工作正常。如果计数工作不正常,检查电路上是否有遗漏的焊点未焊好。可以通过短接计算器来的引线,可以检查与计算器的连接是否正确。
注意:为防止周围环境光线照射到LDR上,安装时,LDR必须装入一个朝向光源的黑色管子中。集成电路最好安装在插座上,在插座焊接好后再插上IC。连接到计算器上的引线要求质量好一些,最好带有焊接头。