Kapacitatīvs sensors ir viens no bezkontakta sensoru veidiem, kura darbības princips ir balstīts uz vides dielektriskās konstantes izmaiņām starp divām kondensatora plāksnēm. Viena plāksne ir pieskāriena sensora ķēde metāla plāksnes vai stieples veidā, bet otrā ir elektrību vadoša viela, piemēram, metāls, ūdens vai cilvēka ķermenis.

Izstrādājot sistēmu automātiskai ūdens padeves ieslēgšanai tualetē bidē, radās nepieciešamība izmantot kapacitatīvo klātbūtnes sensoru un slēdzi, kas ir ļoti uzticami, izturīgi pret ārējās temperatūras, mitruma, putekļu un barošanas sprieguma izmaiņām. Es arī gribēju novērst vajadzību pieskarties sistēmas vadības ierīcēm. Iesniegtās prasības varēja izpildīt tikai pieskārienu sensoru shēmas, kas darbojas pēc kapacitātes maiņas principa. Es nevarēju atrast gatavu shēmu, kas atbilstu nepieciešamajām prasībām, tāpēc man tā bija jāizstrādā pašam.

Rezultāts ir universāls kapacitatīvs pieskāriena sensors, kas neprasa konfigurāciju un reaģē uz tuvošanos elektriski vadošiem objektiem, tostarp cilvēkam, attālumā līdz 5 cm. Piedāvātā pieskāriena sensora pielietojums nav ierobežots. To var izmantot, piemēram, lai ieslēgtu apgaismojumu, sistēmas apsardzes signalizācija, nosakot ūdens līmeni un daudzos citos gadījumos.

Elektrisko slēgumu shēmas

Lai kontrolētu ūdens padevi tualetes bidē, bija nepieciešami divi kapacitatīvi pieskāriena sensori. Viens sensors bija jāuzstāda tieši uz tualetes, tam bija jārada loģisks nulles signāls cilvēka klātbūtnē un, ja nav loģiskā viena signāla. Otrkārt kapacitatīvs sensors tam vajadzēja kalpot kā ūdens slēdzim un būt vienā no diviem loģiskiem stāvokļiem.

Kad roka tika nogādāta pie sensora, sensoram bija jāmaina loģiskais stāvoklis izejā - no sākotnējā viena stāvokļa uz loģisko nulles stāvokli, kad roka tika pieskarties vēlreiz, no nulles stāvokļa uz loģisko vienu stāvokli. Un tā tālāk bezgalīgi, kamēr skārienslēdzis saņem loģisku nulles iespējošanas signālu no klātbūtnes sensora.

Kapacitatīvā pieskāriena sensora ķēde

Kapacitatīvā sensora klātbūtnes sensora ķēdes pamatā ir galvenais taisnstūrveida impulsu ģenerators, kas izgatavots saskaņā ar klasiskā shēma uz diviem mikroshēmas D1.1 un D1.2 loģiskajiem elementiem. Ģeneratora frekvenci nosaka elementu R1 un C1 nominālvērtības, un to izvēlas ap 50 kHz. Frekvences vērtība praktiski neietekmē kapacitatīvā sensora darbību. Es nomainīju frekvenci no 20 uz 200 kHz un vizuāli nemanīju nekādu ietekmi uz ierīces darbību.

No D1.2 mikroshēmas 4. tapas taisnstūra forma caur rezistoru R2 tas nonāk mikroshēmas D1.3 ieejās 8, 9 un caur mainīgo rezistoru R3 uz D1.4 ieejām 12,13. Signāls nonāk D1.3 mikroshēmas ieejā ar nelielām impulsa frontes slīpuma izmaiņām, pateicoties uzstādītajam sensoram, kas ir stieples gabals vai metāla plāksne. Pie ieejas D1.4 kondensatora C2 dēļ priekšpuse mainās uz laiku, kas nepieciešams, lai to uzlādētu. Pateicoties apgriešanas rezistora R3 klātbūtnei, ir iespējams iestatīt impulsa malu ieejā D1.4 vienādu ar impulsa malu ieejā D1.3.

Pietuvinot roku vai metāla priekšmetu antenai (skāriensensoram), palielināsies kapacitāte DD1.3 mikroshēmas ieejā un ienākošā impulsa priekšpuse tiks aizkavēta attiecībā pret impulsa priekšpusi. nonākot pie DD1.4 ieejas. Lai “noķertu” šo aizkavi, apgrieztie impulsi tiek ievadīti DD2.1 mikroshēmā, kas ir D flip-flop, kas darbojas šādi. Gar impulsa pozitīvo malu, kas nonāk pie mikroshēmas C ieejas, signāls, kas tajā brīdī bija ieejā D, tiek pārraidīts uz sprūda izeju Līdz ar to, ja signāls ieejā D nemainās, ienākošie impulsi plkst skaitīšanas ieeja C neietekmē izejas signāla līmeni. Šī D sprūda īpašība ļāva izveidot vienkāršu kapacitatīvu pieskāriena sensoru.

Kad antenas kapacitāte cilvēka ķermeņa tuvošanās tai DD1.3 ieejā palielinās, impulss tiek aizkavēts un tas fiksē D sprūda, mainot tā izejas stāvokli. LED HL1 tiek izmantots, lai norādītu uz barošanas sprieguma esamību, un LED HL2 tiek izmantots, lai norādītu tuvumu pieskāriena sensoram.

Pieskāriena slēdža ķēde

Kapacitatīvā pieskāriena sensora ķēde var tikt izmantota arī skārienslēdža darbināšanai, taču ar nelielu modifikāciju, jo tai ir ne tikai jāreaģē uz cilvēka ķermeņa tuvošanos, bet arī jāpaliek stabilā stāvoklī pēc rokas noņemšanas. Lai atrisinātu šo problēmu, skārienjutīgā sensora izejai bija jāpievieno vēl viens D sprūda DD2.2, kas savienots, izmantojot divu ķēdes dalītāju.

Kapacitatīvā sensora ķēde ir nedaudz pārveidota. Lai izslēgtu viltus trauksmes, jo cilvēks var lēnām atnest un noņemt roku, traucējumu klātbūtnes dēļ sensors var izvadīt vairākus impulsus uz sprūda skaitīšanas ieeju D, pārkāpjot nepieciešamo slēdža darbības algoritmu. Tāpēc tika pievienota R4 un C5 elementu RC ķēde, kas uz īsu brīdi bloķēja iespēju pārslēgt D sprūda.

Trigeris DD2.2 darbojas tāpat kā DD2.1, taču signāls uz ieeju D tiek piegādāts nevis no citiem elementiem, bet gan no DD2.2 apgrieztās izejas. Rezultātā gar impulsa pozitīvo malu, kas nonāk ieejā C, signāls ieejā D mainās uz pretējo. Piemēram, ja sākotnējā stāvoklī 13. tapā bija loģiskā nulle, tad, vienreiz paceļot roku pret sensoru, sprūda pārslēgsies un 13. tapā tiks iestatīts loģiskais. Nākamajā reizē, kad mijiedarbojaties ar sensoru, tapa 13 atkal tiks iestatīta uz loģisko nulli.

Lai bloķētu slēdzi, ja tualetē neatrodas persona, no sensora uz R ieeju tiek piegādāta loģiskā vienība (sprūda izejā iestatot nulli neatkarīgi no signāliem visās pārējās ieejās). Kapacitatīvā slēdža izejā tiek iestatīta loģiska nulle, kas caur instalāciju tiek piegādāta atslēgas tranzistora pamatnei, lai ieslēgtu elektromagnētisko vārstu barošanas un komutācijas blokā.

Rezistors R6, ja kapacitatīvā sensora nav bloķējoša signāla tā atteices vai vadības vada pārrāvuma gadījumā, bloķē sprūdu pie R ieejas, tādējādi novēršot spontānas ūdens padeves iespēju bidē. Kondensators C6 aizsargā ieeju R no traucējumiem. LED HL3 kalpo, lai norādītu ūdens padevi bidē.

Kapacitatīvo pieskārienu sensoru dizains un detaļas

Kad sāku izstrādāt sensoru sistēmu ūdens padevei bidē, visgrūtākais uzdevums man šķita kapacitatīvā noslogojuma sensora izstrāde. Tas bija saistīts ar vairākiem uzstādīšanas un darbības ierobežojumiem. Es negribēju, lai sensors būtu mehāniski savienots ar poda vāku, jo tas periodiski ir jānoņem mazgāšanai, un tas netraucētu sanitārija pati tualete. Tāpēc es izvēlējos konteineru kā reaģējošo elementu.

Klātbūtnes sensors

Pamatojoties uz iepriekš publicēto diagrammu, es izveidoju prototipu. Kapacitatīvā sensora daļas ir saliktas uz iespiedshēmas plates, tā ir ievietota plastmasas kastē un noslēgta ar vāku. Lai pievienotu antenu, korpusā ir uzstādīts četru kontaktu savienotājs RSh2N, kas nodrošina barošanas spriegumu un signālu. Iespiedshēmas plate ir savienota ar savienotājiem ar lodēšanu vara vadītāji fluoroplastiskajā izolācijā.

Kapacitatīvā pieskāriena sensors ir samontēts uz divām KR561 sērijas mikroshēmām LE5 un TM2. KR561LE5 mikroshēmas vietā varat izmantot KR561LA7. Piemērotas ir arī 176. sērijas mikroshēmas un importētie analogi. Rezistori, kondensatori un gaismas diodes derēs jebkura veida. Kondensators C2, lai kapacitatīvā sensora darbība būtu stabila, darbojoties lielu apkārtējās temperatūras svārstību apstākļos, ir jāņem ar mazu TKE.

Sensors ir uzstādīts zem tualetes platformas, uz kuras tas ir uzstādīts cisterna vietā, kur ūdens noplūdes gadījumā no tvertnes nevar iekļūt. Sensora korpuss tiek pielīmēts pie tualetes, izmantojot abpusēju līmlenti.

Kapacitatīvā sensora antenas sensors ir vara gabals savīta stieple 35 cm garumā siltināta ar fluoroplastu, pielīmēta ar caurspīdīgu lenti pie tualetes poda ārsienas centimetru zem briļļu plaknes. Sensors ir skaidri redzams fotoattēlā.

Lai pielāgotu skārienjutīgā sensora jutību, pēc tā uzstādīšanas tualetē mainiet apgriešanas rezistora R3 pretestību tā, lai HL2 gaismas diode nodziest. Tālāk novietojiet roku uz tualetes poda vāka virs sensora atrašanās vietas, HL2 LED vajadzētu iedegties, ja jūs noņemat roku, tai vajadzētu nodziest. Tā kā cilvēka augšstilbs pēc masas vairāk roku, tad darbības laikā pieskāriena sensors pēc šādas regulēšanas tiks garantēts.

Kapacitatīvā skārienslēdža dizains un detaļas

Kapacitatīvā skārienslēdža ķēdē ir vairāk detaļu, un to ievietošanai bija nepieciešams lielāks korpuss, un estētisku apsvērumu dēļ korpusa izskats, kurā tika ievietots klātbūtnes sensors, nebija īpaši piemērots uzstādīšanai redzamā vietā. Uzmanību piesaistīja sienas kontaktligzda rj-11 telefona pieslēgšanai. Tas bija pareizā izmēra un izskatījās labi. Izņēmis no ligzdas visu nevajadzīgo, ievietoju tajā iespiedshēmas plati kapacitatīvā skārienslēdzim.

Nodrošināt iespiedshēmas plate Korpusa pamatnē tika uzstādīts īss statīvs un, izmantojot skrūvi, tam tika pieskrūvēta iespiedshēmas plate ar skārienslēdža daļām.

Kapacitatīvs sensors tika izgatavots, ar Moment līmi pielīmējot misiņa loksni ligzdas vāka apakšā, iepriekš izgriežot logu tajos esošajām gaismas diodēm. Aizverot vāku, atspere (paņemta no silīcija šķiltavas) saskaras ar misiņa loksni un tādējādi nodrošina elektrisko kontaktu starp ķēdi un sensoru.

Kapacitatīvs skārienslēdzis ir uzstādīts uz sienas, izmantojot vienu pašvītņojošo skrūvi. Šim nolūkam korpusā ir paredzēts caurums. Pēc tam tiek uzstādīts dēlis un savienotājs, un vāks ir nostiprināts ar aizbīdņiem.

Kapacitatīvā slēdža iestatīšana praktiski neatšķiras no iepriekš aprakstītā klātbūtnes sensora iestatīšanas. Lai konfigurētu, jāpieslēdz barošanas spriegums un jāpielāgo rezistors tā, lai HL2 gaismas diode iedegtos, kad roka tiek pievilkta pie sensora, un nodziest, kad tā tiek noņemta. Pēc tam jums jāaktivizē skārienjutīgais sensors un jāpārvieto un jānoņem roka uz slēdža sensoru. Jāmirgo HL2 gaismas diode un jāiedegas sarkanajam HL3 LED. Kad roka ir noņemta, sarkanajai gaismas diodei jāpaliek iedegtai. Atkal paceļot roku vai pārvietojot ķermeni prom no sensora, HL3 gaismas diodei vajadzētu nodziest, tas ir, izslēdziet ūdens padevi bidē.

Universāla PCB

Iepriekš minētie kapacitatīvie sensori ir samontēti uz iespiedshēmu plates, kas nedaudz atšķiras no iespiedshēmas plates, kas parādīta zemāk esošajā fotoattēlā. Tas ir saistīts ar abu iespiedshēmu plates apvienošanu vienā universālā. Ja montējat skārienslēdzi, jums ir jāizgriež tikai sliežu ceļa numurs 2. Ja samontējat pieskāriena klātbūtnes sensoru, sliežu ceļa numurs 1 tiek noņemts un nav uzstādīti visi elementi.

Skārienslēdža darbībai nepieciešamie elementi, kas traucē klātbūtnes sensora darbību R4, C5, R6, C6, HL2 un R4, nav uzstādīti. R4 un C6 vietā tiek pielodēti stiepļu džemperi. Ķēdi R4, C5 var atstāt. Tas neietekmēs darbu.

Zemāk ir iespiedshēmas plates rasējums rievēšanai, izmantojot termisko metodi sliežu uzlikšanai folijai.

Pietiek izdrukāt zīmējumu uz glancēta papīra vai pauspapīra un veidne ir gatava iespiedshēmas plates izgatavošanai.

Bidē ūdens padeves skārienvadības sistēmas kapacitatīvo sensoru bez traucējumiem darbība ir apstiprināta praksē trīs nepārtrauktas darbības gadu laikā. Darbības traucējumi netika reģistrēti.

Tomēr es vēlos atzīmēt, ka ķēde ir jutīga pret spēcīgu impulsu troksni. Es saņēmu e-pasta ziņojumu ar lūgumu palīdzēt to iestatīt. Izrādījās, ka ķēdes atkļūdošanas laikā tuvumā atradās lodāmurs ar tiristora temperatūras regulatoru. Pēc lodāmura izslēgšanas ķēde sāka darboties.

Bija vēl viens tāds gadījums. Kapacitatīvs sensors tika uzstādīts lampā, kas bija savienota ar to pašu kontaktligzdu ar ledusskapi. Kad tas tika ieslēgts, gaisma ieslēdzās un atkal izslēdzās. Problēma tika atrisināta, pievienojot lampu citai kontaktligzdai.

Saņēmu vēstuli par aprakstītās kapacitatīvā sensora shēmas veiksmīgu izmantošanu ūdens līmeņa regulēšanai plastmasas uzglabāšanas tvertnē. Apakšējā un augšējā daļā bija ar silikonu pielīmēts sensors, kas kontrolēja elektriskā sūkņa ieslēgšanos un izslēgšanu.

Starp daudzajiem kapacitatīvo konstrukciju veidiem dažkārt var būt grūti izvēlēties konkrētajam gadījumam vispiemērotāko kapacitatīvā sensora opciju. Daudzās publikācijās par kapacitatīvo ierīču tēmu, darbības joma un specifiskas īpatnības Ierosinātās konstrukcijas ir aprakstītas ļoti īsi, un radioamatieris bieži nevar saprast, kura kapacitatīvās ierīces ķēde būtu ieteicama atkārtošanai.

Šajā rakstā ir aprakstīts dažādi veidi doti kapacitatīvie sensori, to salīdzinošie raksturlielumi un ieteikumi katra konkrētā kapacitatīvo konstrukciju veida racionālākai praktiskai izmantošanai.

Kā zināms, kapacitatīvie sensori spēj reaģēt uz jebkuriem objektiem un tajā pašā laikā to reakcijas attālums nav atkarīgs no tādām tuvojošā objekta virsmas īpašībām, piemēram, vai ir silts vai auksts ( atšķirībā no infrasarkanajiem sensoriem), kā arī vai tas ir ciets vai mīksts (atšķirībā no ultraskaņas kustības sensoriem). Turklāt kapacitatīvie sensori var uztvert objektus caur dažādām necaurredzamām “barjerām”, piemēram, ēku sienām, masīviem žogiem, durvīm utt. Šādus sensorus var izmantot gan drošības nolūkos, gan sadzīves vajadzībām, piemēram, lai ieslēgtu apgaismojumu, ieejot telpā; automātiskai durvju atvēršanai; šķidruma līmeņa signalizācijās utt.
Ir vairāki kapacitatīvo sensoru veidi.

1. Sensori uz kondensatoriem.
Šāda veida sensoros atbildes signālu ģenerē, izmantojot kondensatoru shēmas, un līdzīgus dizainus var iedalīt vairākās grupās.
Vienkāršākie no tiem ir shēmas, kuru pamatā ir kapacitatīvie dalītāji.

Šādās ierīcēs, piemēram, sensora antena ir savienota ar darba ģeneratora izeju caur izolācijas kondensatoru maza ietilpība, šajā gadījumā antenas un augstākminētā kondensatora savienojuma vietā veidojas darba potenciāls, kura līmenis ir atkarīgs no antenas kapacitātes, savukārt antena-sensors un atdalošais kondensators veido kapacitatīvo dalītāju un kad jebkurš objekts tuvojas antenai, potenciāls tā savienojuma vietā ar atdalošo kondensatoru – tas nokrīt, kas ir signāls ierīces iedarbināšanai.

Tur ir arīdiagrammas ieslēgtasRC ģeneratori.Šajos konstrukcijās, piemēram, atbildes signāla ģenerēšanai tiek izmantots RC ģenerators, kura frekvences iestatīšanas elements ir antena-sensors, kura kapacitāte mainās (palielinās), kad tam tuvojas kāds objekts. Pēc tam signālu, ko nosaka sensora antenas kapacitāte, salīdzina ar atsauces signālu, kas nāk no otrā (atsauces) ģeneratora izejas.

Sensori uz izvietotiem kondensatoriem.Šādās ierīcēs, piemēram, divas plakanas metāla plāksnes, kas novietotas vienā plaknē, tiek izmantotas kā antenas sensors. Šīs plāksnes ir nesalocīta kondensatora plāksnes un, kad kādi objekti tuvojas, mainās vides dielektriskā konstante starp plāksnēm un attiecīgi palielinās iepriekš minētā kondensatora kapacitāte, kas ir signāls sensora iedarbināšanai.
Ir zināmas arī ierīces, piemēram, kurās tās tiek izmantotas metode antenas kapacitātes salīdzināšanai ar parauga (references) kondensatora kapacitāti(Rospatent saite).

kurā, raksturīga iezīme kapacitatīvie sensori uz kondensatoriem ir to zemā trokšņa imunitāte - šādu ierīču ieejas nesatur elementus, kas var efektīvi nomākt svešas ietekmes. Dažādi uztvērēji un radiotraucējumi, ko uztver antena, rada lielu troksni un traucējumus ierīces ieejā, padarot šādas konstrukcijas nejutīgas pret vājiem signāliem. Šī iemesla dēļ kondensatora sensoru objektu noteikšanas diapazons ir neliels, piemēram, tie uztver cilvēka tuvošanos no attāluma, kas nepārsniedz 10 - 15 cm.
Tajā pašā laikā šādas ierīces var būt ļoti vienkāršas pēc konstrukcijas (piemēram), un nav nepieciešams izmantot tinumu daļas - spoles, shēmas utt., kā dēļ šīs konstrukcijas ir diezgan ērtas un tehnoloģiski progresīvas ražošanā.

Pielietojuma zona kapacitatīvie sensori uz kondensatoriem.
Šīs ierīces var izmantot vietās, kur nav nepieciešama augsta jutība un trokšņu noturība, piemēram, metāla kontaktu detektoros. objektus, šķidruma līmeņa sensorus u.c., kā arī iesācējiem radioamatieriem iepazīstoties ar kapacitatīvo tehnoloģiju.

2. Kapacitatīvie sensori frekvences iestatīšanas LC ķēdē.
Šāda veida ierīces ir mazāk pakļautas radio traucējumiem un traucējumiem, salīdzinot ar kondensatora sensoriem.
Sensora antena (parasti metāla plāksne) ir pievienota (vai nu tieši, vai caur kondensatoru ar jaudu vairākus desmitus pF) ar RF ģeneratora frekvences iestatīšanas LC ķēdi. Kad kāds objekts tuvojas, antenas kapacitāte mainās (palielinās) un attiecīgi arī LC ķēdes kapacitāte. Rezultātā mainās (samazinās) ģeneratora frekvence un notiek darbība.

Īpatnībasšāda veida kapacitatīvie sensori.
1) LC ķēde ar tai pievienoto sensora antenu ir daļa no ģeneratora, kā rezultātā traucējumi un radiotraucējumi, kas ietekmē antenu, ietekmē arī tās darbību: caur pozitīvas atgriezeniskās saites elementiem traucējumu signāli (īpaši impulsi) noplūst uz ģeneratoru. ģeneratora aktīvā elementa ievade un tiek pastiprināti tajā, veidojot ārēju troksni pie ierīces izejas, samazinot struktūras jutīgumu pret vājiem signāliem un radot viltus trauksmes draudus.
2) LC ķēde, kas darbojas kā ģeneratora frekvences iestatīšanas elements, ir ļoti noslogota un tai ir samazināts kvalitātes koeficients, kā rezultātā tiek samazinātas ķēdes selektīvās īpašības un tās spēja mainīt regulējumu, kad antena kapacitātes izmaiņas ir pasliktinājušās, kas vēl vairāk samazina konstrukcijas jutīgumu.
Iepriekš minētās sensoru īpašības frekvences iestatīšanas LC ķēdē ierobežo to trokšņu noturību un objektu noteikšanas diapazonu, piemēram, cilvēka uztveršanas attālums ar šāda veida sensoriem parasti ir 20 - 30 cm.

Ir vairākas kapacitatīvo sensoru šķirnes un modifikācijas ar frekvences iestatīšanas LC ķēdi.

1) Sensori ar kvarca rezonatoru.
Šādās ierīcēs, piemēram, lai palielinātu ģeneratora frekvences jutību un stabilitāti, tiek ieviests: kvarca rezonators un diferenciālais HF transformators, kura primārais tinums ir frekvences iestatīšanas ķēdes elements. ģenerators, un tā divi sekundārie (identiskie) tinumi ir mērīšanas tilta elementi, kuriem tas ir savienots ar antenu-sensoru, kas virknē savienots ar kvarca rezonatoru, un, kad kāds objekts tuvojas antenai, tiek ģenerēts atbildes signāls.
Šādu konstrukciju jutība ir augstāka, salīdzinot ar parastajiem sensoriem frekvences iestatīšanas LC ķēdē, tomēr tiem ir nepieciešams izgatavot diferenciālo HF transformatoru (iepriekš minētajā dizainā tā tinumi ir novietoti uz standarta izmēra gredzena K10 × 6 × 2 izgatavots no M3000NM ferīta, tajā pašā laikā, lai palielinātu kvalitātes koeficientu, gredzenā tiek izgriezta atstarpe 0,9...1,1 mm platumā.

2) Sensori ar sūkšanuLC ķēde.
Šīs konstrukcijas, piemēram, ir kapacitatīvās ierīces, kurās, lai palielinātu jutību, tiek ieviesta papildu (saukta par sūkšanas) LC ķēde, kas induktīvi savienota ar ģeneratora frekvences iestatīšanas ķēdi un noregulēta uz rezonansi ar šo ķēdi.
Antenas sensors šajā gadījumā ir savienots nevis ar frekvences iestatīšanas ķēdi, bet gan ar iepriekš minēto sūkšanas LC ķēdi, kas ietver mazjaudas kondensatoru un solenoīdu, kura induktivitāte ir attiecīgi palielināta. Jo Cilpas kondensatoram šajā gadījumā jābūt mazam - M33 - M75 līmenī.
Šīs ķēdes mazās kapacitātes dēļ sensora antenas kapacitāte kļūst pielīdzināma tai, kā rezultātā antenas kapacitātes izmaiņas būtiski ietekmē iepriekš minētās iesūkšanas LC ķēdes iestatījumu, savukārt frekvences svārstību amplitūda. - ģeneratora iestatīšanas ķēde un attiecīgi ir RF signāla līmenis tā izejā.

Var arī atzīmēt, ka šādos konstrukcijās savienojums starp antenu un ģeneratora frekvences iestatīšanas ķēdi nav tiešs, bet gan induktīvs, kā rezultātā laikapstākļu un klimata ietekme uz antenu nevar tieši ietekmēt antenas darbību. ģeneratora aktīvais elements (tranzistors vai op-amp), kas ir šādu konstrukciju pozitīvas īpašības.
Tāpat kā sensoru gadījumā, kuru pamatā ir kvarca rezonators, kapacitatīvo ierīču jutības palielināšana ar sūkšanas LC ķēdi tiek panākta dažu konstrukcijas sarežģījumu dēļ - šajā gadījumā ir nepieciešama papildu LC ķēdes izgatavošana, ieskaitot induktors. ar divreiz lielāku apgriezienu skaitu (100 apgriezienos), salīdzinot ar frekvences iestatīšanas LC ķēdes spoli.

3) Daži kapacitatīvie sensori izmanto tādu metodi kāsensora antenas izmēra palielināšana. Tajā pašā laikā šādas struktūras palielina arī to uzņēmību pret elektromagnētiskiem un radio traucējumiem; šī iemesla dēļ, kā arī šādu ierīču apjomīguma dēļ (piemēram, metāla režģis 0,5 × 0,5 M), ieteicams šos dizainus izmantot ārpus pilsētas - vietās ar vāju elektromagnētisko fonu un, vēlams, ārpus dzīvojamām telpām, lai nebūtu traucējumu no tīkla vadiem.
Ierīces ar lieliem sensoru izmēriem drošības nolūkos vislabāk izmantot lauku apvidos. dārza gabali un lauka iekārtas.

Pielietojuma zona sensori ar frekvences iestatīšanas LC ķēdi.
Šādas ierīces var izmantot dažādām sadzīves vajadzībām (gaismu ieslēgšanai utt.), kā arī jebkuru objektu noteikšanai vietās ar klusu elektromagnētisko vidi, piemēram, pagrabos(atrodas zem zemes līmeņa), kā arī ārpus pilsētas (lauku apvidos - ja nav radio traucējumu - šāda veida sensori var noteikt, piemēram, cilvēka tuvošanos vairāku desmitu cm attālumā ).
Pilsētas apstākļos šīs konstrukcijas vēlams izmantot vai nu kā sensorus metāla priekšmetu pieskaršanai, vai arī kā daļu no tām signalizācijas ierīcēm, kas viltus trauksmju gadījumā nesagādā lielas neērtības citiem, piemēram, ierīcēs, kas ietver atturošu gaismas plūsmu un zemu skaņas signālu.

3. Diferenciālie kapacitatīvie sensori(ierīces uz diferenciālajiem transformatoriem).
Šādi sensori, piemēram, atšķiras no iepriekš aprakstītajiem dizainiem ar to, ka tiem ir nevis viena, bet divas sensoru antenas, kas ļauj slāpēt (savstarpēju kompensāciju) laikapstākļu un klimatisko ietekmi (temperatūra, mitrums, sniegs, sals, lietus utt.). ).
Šajā gadījumā, lai noteiktu objektu tuvošanos kādai no kapacitatīvās ierīces antenām, tiek izmantots simetrisks mērīšanas LC tilts, kas reaģē uz kapacitātes izmaiņām starp kopējo vadu un antenu.

Šīs ierīces darbojas šādi.
Sensora jutīgie elementi - antenas - ir savienoti ar LC tilta mērīšanas ieejām, un tilta barošanai nepieciešamais RF spriegums tiek ģenerēts diferenciālā transformatorā, kura primārajam tinumam tiek piegādāts RF padeves signāls no RF ģeneratora izeja (vienkāršības labad - ģeneratora frekvences iestatīšanas ķēdes spole ir arī diferenciālā transformatora primārais tinums).
Diferenciālās konstrukcijas transformators satur divus identiskus sekundāros tinumus, kuru pretējos galos tiek ģenerēts pretfāzes mainīgs RF spriegums, lai darbinātu LC tiltu.
Šajā gadījumā tilta izejā nav RF sprieguma, jo RF signāli tā izejā būs vienādi pēc amplitūdas un pretējas zīmes, kā rezultātā notiks to savstarpējā kompensācija un slāpēšana (mērīšanas LC tiltā, darba strāvas iet viena pret otru un izvadā viena otru atceļ).
Sākotnējā stāvoklī mērīšanas LC tilta izejā nav signāla, ja kāds objekts tuvojas kādai no antenām, palielinās viena vai otra mērīšanas tilta pleca kapacitāte, izraisot tā balansēšanas nelīdzsvarotību; no kuriem ģeneratora RF signālu savstarpējā kompensācija kļūst nepilnīga un LC tilta izejā parādās signāls ierīces iedarbināšanai.

Turklāt, ja kapacitāte palielinās (vai samazinās) abām antenām vienlaikus, darbība nenotiek, jo šajā gadījumā LC tilta balansēšana netiek traucēta un RF signāli, kas plūst LC tilta ķēdē, joprojām saglabā tādu pašu amplitūdu un pretējas zīmes.

Pateicoties iepriekšminētajai īpašībai, ierīces, kuru pamatā ir diferenciālie transformatori, kā arī iepriekš aprakstītie diferenciālo kondensatoru sensori ir izturīgas pret laikapstākļiem un klimatiskām svārstībām, jo tās vienādi ietekmē abas antenas un pēc tam viena otru izslēdz un tiek nomāktas. Šajā gadījumā traucējumi un radio traucējumi netiek apspiesti, tiek novērsta tikai laika un klimata ietekme, tāpēc diferenciālie sensori, tāpat kā sensori frekvences iestatīšanas LC ķēdē, periodiski piedzīvo viltus trauksmes signālus.
Antenas jānovieto tā, lai, kādam objektam tuvojoties, trieciens uz vienu no tiem būtu lielāks nekā uz otru.

Diferenciālo sensoru īpašības.
Šo ierīču noteikšanas diapazons ir nedaudz lielāks, salīdzinot ar sensoriem frekvences iestatīšanas LC ķēdē, taču diferenciālo sensoru konstrukcija ir sarežģītāka, un tiem ir palielināts strāvas patēriņš, jo ir zudumi transformatorā, kura efektivitāte ir ierobežota. Turklāt šādām ierīcēm starp antenām ir samazinātas jutības zona.

Pielietojuma zona.
Sensori uz diferenciālā transformatora ir paredzēti lietošanai āra apstākļos. Šīs ierīces var izmantot turpat kā sensorus frekvences iestatīšanas LC ķēdē, ar vienīgo atšķirību, ka diferenciālā sensora uzstādīšanai ir nepieciešama vieta otrai antenai.

4. Rezonanses kapacitatīvie sensori(RF patents Nr. 2419159; saite Rospatent).
Ļoti jutīgas kapacitatīvās ierīces - atbildes signāls šajās konstrukcijās tiek ģenerēts ieejas LC ķēdē, kas ir daļēji atskaņotā stāvoklī attiecībā pret signālu no strādājošā RF ģeneratora, kuram ķēde ir pievienota caur nelielu kondensatoru (nepieciešams pretestības elements ķēdē).
Šādu konstrukciju darbības principam ir divas sastāvdaļas: pirmā ir atbilstoši konfigurēta LC ķēde, bet otrā ir pretestības elements, caur kuru LC ķēde ir savienota ar ģeneratora izeju.

Sakarā ar to, ka LC ķēde atrodas daļējas rezonanses stāvoklī (pie raksturlieluma slīpuma), tās pretestība RF signāla ķēdē ir ļoti atkarīga no kapacitātes - gan no savas, gan no tai pievienotās sensora antenas kapacitātes. . Tā rezultātā, kad kāds objekts tuvojas antenai, RF spriegums LC ķēdē būtiski maina tā amplitūdu, kas ir signāls ierīces iedarbināšanai.

Tajā pašā laikā LC ķēde nezaudē savas selektīvās īpašības un efektīvi nomāc (šuntē uz ķermeni) svešas ietekmes, kas nāk no sensora antenas - traucējumus un radio traucējumus, nodrošinot augsts līmenis konstrukcijas trokšņu noturība.

Rezonanses kapacitatīvos sensoros darba signāls no RF ģeneratora izejas jāpiegādā LC ķēdei caur kādu pretestību, kuras vērtībai jābūt salīdzināmai ar LC ķēdes pretestību darba frekvencē, pretējā gadījumā, objektiem tuvojoties. sensora antena, darba spriegums LC ķēde ļoti vāji reaģēs uz LC ķēdes pretestības izmaiņām ķēdē (ķēdes RF spriegums vienkārši atkārtos ģeneratora izejas spriegumu).

Var šķist, ka LC ķēde, kas atrodas daļējas rezonanses stāvoklī, būs nestabila un pārmērīgi ietekmēs temperatūras izmaiņas. Reāli, - ar nosacījumu, ka tiek izmantots cilpas kondensators ar mazu vērtību, t.i. (M33 – M75) - ķēde ir diezgan stabila, arī tad, ja kapacitatīvā ierīce darbojas āra apstākļos. Piemēram, kad temperatūra mainās no +25 līdz -12 grādiem. RF spriegums LC ķēdē mainās ne vairāk kā par 6%.

Turklāt rezonanses kapacitatīvās konstrukcijās antena ir savienota ar LC ķēdi caur nelielu kondensatoru (šādās ierīcēs nav nepieciešams izmantot spēcīgu savienojumu), kā rezultātā laikapstākļu ietekme uz sensora antenu netraucē sensora antenas darbību. LC ķēde un tās darba RF spriegums paliek praktiski nemainīgs pat lietus laikā.
Rezonanses kapacitatīvie sensori sava diapazona ziņā ir ievērojami (dažreiz vairākas reizes) pārāki par ierīcēm, kuru pamatā ir frekvences iestatīšanas LC ķēdes un diferenciālie transformatori, kas nosaka cilvēka tuvošanos attālumā, kas ievērojami pārsniedz 1 metru.

Ar visu to ļoti jutīgi dizaini, kas izmanto rezonanses darbības principu, parādījās tikai nesen - pirmā publikācija par šī tēma ir raksts “Kapacitatīvs relejs” (žurnāls “Radio” 2010 / 5, 38., 39. lpp.); Turklāt, Papildus informācija par rezonanses kapacitatīvām ierīcēm un to modifikācijām ir pieejama arī iepriekš minētā raksta autora vietnē: http://sv6502.narod.ru/index.html.

Rezonanses kapacitatīvo sensoru īpašības.
1) Izgatavojot rezonanses sensoru, kas paredzēts darbībai āra apstākļos, ir nepieciešama obligāta ieejas mezgla termiskās stabilitātes pārbaude, kurai tiek mērīts potenciāls pie detektora izejas dažādās temperatūrās (šim nolūkam varat izmantot ledusskapi saldētava), detektoram jābūt termiski stabilam (uz lauka tranzistora).
2) Rezonanses kapacitatīvos sensoros savienojums starp antenu un RF ģeneratoru ir vājš un tāpēc radiotraucējumu emisija gaisā šādiem dizainiem ir ļoti niecīga - vairākas reizes mazāka salīdzinājumā ar cita veida kapacitatīvām ierīcēm.

Pielietojuma zona.
Rezonanses kapacitatīvos sensorus var efektīvi izmantot ne tikai laukos un lauka, bet arī pilsētas apstākļos, vienlaikus atturoties no sensoru izvietošanas spēcīgu radiosignālu avotu (radio staciju, televīzijas centru utt.) tuvumā, pretējā gadījumā rezonanses kapacitatīvās ierīces arī uzrādīs nepatiesus rezultātus. izraisot.
Rezonanses sensorus var uzstādīt arī citu elektronisko ierīču tiešā tuvumā – zemā radiosignāla emisijas līmeņa un augstās trokšņu noturības dēļ rezonanses kapacitatīvās struktūras ir palielinājušas elektromagnētisko savietojamību ar citām ierīcēm.

Ņečajevs I. "Kapacitatīvs relejs", žurnāls. "Radio" 1988 /1, 33.lpp.
Eršovs M. "Kapacitatīvs sensors", žurnāls. "Radio" 2004/3, 41., 42. lpp.
Moskvins A. "Bezkontakta kapacitatīvie sensori", žurnāls. "Radio" 2002/10,
38., 39. lpp.
Galkovs A., Homutovs O., Jakuņins A.. "Kapacitatīvi adaptīvs drošības sistēma"RF patents Nr. 2297671 (C2), ar prioritāti datēts ar 2005. gada 23. jūniju - Biļetens "Izgudrojumi. Lietderīgie modeļi”, 2007, 11.nr.
Savčenko V, Gribova L."Bezkontakta kapacitatīvs sensors ar kvarcu
rezonators", žurnāls. "Radio" 2010/11, 27., 28. lpp.
“Kapacitatīvs relejs” - žurnāls. "Radio" 1967/9, 61. lpp. (sadaļa ārzemju
struktūras).
Rubcovs V."Apsardzes signalizācijas iekārta", žurnāls. "Radioamatieris" 1992/8, 26. lpp.
Gluzmans I. "Klātbūtnes relejs", žurnāls. "Modeļu dizainers" 1981/1,
41., 42. lpp.).

Kustību sensori – neticami ērta lieta, kas ļauj kontrolēt apgaismojumu telpā vai kontrolēt durvju atvēršanu un aizvēršanu, kā arī var paziņot par nevēlamiem viesiem. Šajā rakstā mēs jums pateiksim, kā mājās ar savām rokām izveidot kustības sensoru un apskatīt apgabalu iespējamais pielietojums ierīces dati.

Īsumā par sensoriem

Viens no visvairāk vienkārši veidi sensori - gala slēdzis vai pašatiestatīšanas poga (bez fiksācijas).

Tas ir uzstādīts pie durvīm un reaģē uz to atvēršanu un aizvēršanu. Izmantojot vienkāršu shēmu, šī ierīce ieslēdz gaismu ledusskapī. Var aprīkot ar noliktavas telpu vai priekšnama vestibilu, durvīm pie ieejas, dežūrtelpu LED fona apgaismojums, izmantojiet šis slēdzis kā signalizācija, kas informēs par durvju atvēršanu vai aizvēršanu. Dizaina trūkumi var būt uzstādīšanas grūtības un dažreiz neprezentējams izskats.

Uz aizsargājamo objektu durvīm un logiem var redzēt ierīces, kuru pamatā ir magnēti. To darbības princips ir ļoti līdzīgs pogas darbības principam. Niedru slēdzis var atvērt vai savienot kontaktus, kad tam tiek pievienots parasts magnēts. Tādējādi pats niedru slēdzis ir uzstādīts uz durvju ailes, un magnēts ir piekārts pie durvīm. Šis dizains izskatās glīts un tiek izmantots biežāk nekā parastā poga. Ierīču trūkums ļoti specializētām lietojumprogrammām. Tie nav piemēroti atklātu laukumu, laukumu un eju uzraudzībai.

Atvērtām ejām ir ierīces, kas reaģē uz izmaiņām vidi. Tie ietver fotorelejus, kapacitatīvos (lauka sensorus), termiskos (PIR), skaņas relejus. Lai fiksētu noteiktas zonas krustojumu, kontrolētu šķērsli vai objekta kustības klātbūtni pārklāšanās zonā, tiek izmantotas foto vai skaņas atbalss ierīces.

Šādu sensoru darbības princips ir balstīts uz impulsa veidošanos un tā ierakstīšanu pēc atstarošanas no objekta. Kad objekts nonāk šādā zonā, mainās atstarotā signāla raksturlielums, un detektors izejā ģenerē vadības signālu.

Skaidrības labad ir parādīta fotoreleja un skaņas releja darbības shematiska diagramma:

Infrasarkanās gaismas diodes tiek izmantotas kā raidīšanas ierīce optiskajos sensoros, un fototranzistori tiek izmantoti kā uztvērējs. Skaņas sensori darbojas ultraskaņas diapazonā, tāpēc mūsu ausīm to darbība šķiet klusa, taču katrā no tiem ir neliels emitētājs un tvērējs.

Piemēram, ir lieliski aprīkot ar aizmugurgaismotu spoguli ar kustības detektoru. Apgaismojums ieslēgsies tikai tajā brīdī, kad cilvēks atrodas tieši blakus. Vai nevēlaties tādu izgatavot pats?

Montāžas diagrammas

Mikroviļņu krāsns

Kontrolei atklātas telpas un uzraugot objektu klātbūtni vēlamajā zonā, ir kapacitatīvs relejs. Darbības princips no šīs ierīces sastāv no radioviļņu absorbcijas daudzuma mērīšanas. Ikviens ir novērojis vai bijis līdzdalībnieks šajā efektā, kad, tuvojoties strādājošam radio uztvērējam, pazūd frekvence, kurā tas darbojas un parādās traucējumi.

Parunāsim par to, kā izveidot mikroviļņu tipa kustības sensoru. Šī detektora sirds ir radio mikroviļņu ģenerators un īpaša antena.

Par šo shematiska diagramma piedāvā vienkāršu veidu, kā izveidot mikroviļņu kustības sensoru. Tranzistors VT1 ir augstfrekvences ģenerators un arī radio uztvērējs. Detektora diode izlabo spriegumu, pieliekot novirzi tranzistora VT2 pamatnei. Transformatora T1 tinumi ir noregulēti uz dažādām frekvencēm. Sākotnējā stāvoklī, kad antenu neietekmē ārējā kapacitāte, signālu amplitūdas tiek savstarpēji kompensētas un uz detektora VD1 nav sprieguma, mainoties frekvencei, to amplitūdas tiek pievienotas un noteiktas ar diode. Tranzistors VT2 sāk atvērties. Kā salīdzinājums skaidrai “ieslēgtā” un “izslēgtā” stāvokļu apstrādei tiek izmantots tiristors VS1, kas kontrolē 12 voltu jaudas releju.

Zemāk ir efektīva klātbūtnes releja diagramma, izmantojot pieejamos komponentus, kas palīdzēs ar savām rokām salikt kustību detektoru vai vienkārši noderēs ierīces iepazīšanai.

Termiskā

Termiskais IR (PIR) ir visizplatītākā sensoru ierīce biznesa sektorā. Tas izskaidrojams ar lētām sastāvdaļām, vienkāršu montāžas shēmu, papildu sarežģītu iestatījumu neesamību un plašu darbības temperatūras diapazonu.

Gatavo ierīci var iegādāties jebkurā elektropreču veikalā. Bieži vien ar šo sensoru ir aprīkotas lampas, signalizācijas ierīces un citi kontrolleri. Tomēr tagad mēs jums pateiksim, kā mājās izveidot siltuma kustības sensoru. Vienkārša shēma atkārtot tas izskatās šādi:

Īpašs siltuma sensors B1 un fotoelements VD1 veido automatizētu apgaismojuma vadības kompleksu. Ierīce sāk darboties tikai pēc krēslas iestāšanās, reakcijas slieksni var iestatīt ar rezistoru R2. Sensors savieno slodzi, kad kustīga persona nonāk vadības zonā. Iebūvētā taimera izslēgšanas laiku var iestatīt, izmantojot R5 regulatoru.

Pašdarināts modulis priekš Arduino

Lētu sensoru var izgatavot no īpašiem gataviem dēļiem radio dizainerim. Tādā veidā jūs varat iegūt diezgan miniatūru ierīci. Montāžai mums būs nepieciešams kustības sensora modulis Arduino mikrokontrolleriem un vienkanāla releja modulis.

Katrai platei ir trīs kontaktu savienotājs, VCC +5 volti, GND -5 volti, OUT izeja uz detektora un IN ieeja uz releja plates. Lai izgatavotu ierīci ar savām rokām, no barošanas avota, piemēram, no tālruņa lādētāja, ir jāpiegādā 5 volti (plus un mīnus) uz platēm un kopā jāizslēdz un jāpievieno. Savienojumus var izveidot, izmantojot savienotājus, bet drošāk būs visu lodēt. Jūs varat sekot diagrammai zemāk. Miniatūrs tranzistors, kā likums, jau ir iebūvēts releja modulī, tāpēc tas nav jāinstalē papildus.

Kad cilvēks kustas, modulis nosūta signālu uz releju un tas atveras. Ņemiet vērā, ka ir augsta un zema līmeņa releji. Tas ir jāizvēlas, pamatojoties uz signālu, ko sensors rada izejā. Gatavo detektoru var ievietot korpusā un nomaskēt vēlamajā vietā. Turklāt mēs iesakām noskatīties video, kas skaidri parāda montāžas instrukcijas paštaisīti sensori kustības mājās. Ja jums joprojām ir kādi jautājumi, vienmēr varat tos uzdot komentāros.

Kādus trikus saimnieko, lai aizsargātu savu īpašumu! Sākot no vienkāršākajām piekaramajām slēdzenēm, kuru izmērs ir labs ķieģelis(Ziemeļos pat izmantoja... vilku slazdus!) uz modernām signalizācijas sistēmām ar izsmalcinātu elektroniku. Elektroniskā drošība bieži vien balstās uz to, ka noziedznieks kaut kā atdosies un nosūtīs informāciju par savu izskatu. Tā varētu būt soļu skaņa – elektroniskās “ausis” uzreiz reaģēs un dos briesmu signālu. Ir drošības sistēmas, kas reaģē uz cilvēka starojumu, kuru spektrālais sastāvs krasi atšķiras no galvenā fona. Taču noziedznieks nesnauž, cenšoties kļūt nepamanīts, veicot savus netīros darbus – parādās speciāli maskēšanās tērpi un visādi ģeniāli aparāti.

Tikmēr ir absolūti uzticama sistēma aizsardzību. Viņa ir gatava tam fiziskais lauks cilvēks, kuram pati daba izslēdz jebkādu šķēršļu iespējamību. Šis ir gravitācijas lauks, kas ir katram objektam, kuram ir masa. Gravitācija ir gravitācija (pievilcība), universāla mijiedarbība starp jebkura veida fiziskajām matērijām (parasto matēriju, jebkuriem fiziskajiem laukiem), kā teikts Īzaka Ņūtona trešajā likumā.

Šis princips veidoja slavenā izgudrotāja Lifšica ierīces pamatu. Gravitācijas spēki ir niecīgi. Teiksim savstarpēja pievilcība starp diviem ķermeņiem, kas atrodas viena metra attālumā viens no otra un ar katru vienu tonnu, ir tikai aptuveni 0,006 g Tos var novērot tikai ar apjomīgu ierīču palīdzību, kuras izmanto tikai planetārijos. Sh Lifshitz ierīce ir maza, kompakta, ļoti vienkārši izgatavojama un ģeniāla, tāpat kā viss ģeniālais. Tās pamatā ir caurspīdīgs trauks, kas salīmēts no organiskā stikla. Iekšpusē ir starpsiena, kas simetriski sadala to uz pusi augstuma un iziet. Abās starpsienas pusēs ir uzstādītas divas caurules ar šķērsgriezumu 1 kvadrātmetru. mm. Kuģa sānos ir divas īsas caurules ar krāniem. Visi ierīces savienojumi ir noslēgti.

Kuģis ir novietots uz galda vai uz fiksētas platformas. Mazajās mēģenēs tiek ievadīts krāsaina šķidruma piliens. Abiem pilieniem jābūt vienā līmenī. Pēc tam trauku caur īsām caurulēm piepilda ar ūdeni līdz līmenim, kurā starpsienas apakšējā daļa ir pilnībā iegremdēta šķidrumā, un pirms trauka vāka paliek 2–3 mm gaisa slānis. Krāni ir aizvērti, un ierīce ir gatava lietošanai. Ja cilvēks tagad tuvojas vienam no tā galiem, daļa šķidruma to darīs gravitācijas spēks no vienas kuģa puses pāries uz otru - uz to, kuram viņš tuvojās. Un tā kā šķidruma kustība atdalītajās kuģa daļās ir saistīta ar kustību gaisa sprauga, tad arī krāsainie pilieni mazajās caurulītēs kustēsies. Cilvēka izņemšana no ierīces radīs pretēju efektu - apgrieztu pilienu pārvietošanos. Tiek demonstrēta gravitācijas ietekme.

Ja jūs ievedat ierīci ar svaru, kreisajā kapilārā kritums palielināsies, bet labajā - kritīsies

Vai tagad varat uzminēt, kur mēs ar to ejam? Mums tikai nedaudz jāuzlabo mūsu ierīce, lai tā automātiski dotu signālu, kad cilvēks tai tuvojas. Šeit ir daudz iespēju. Kustīgi, tonēti pilieni var bloķēt gaismas staru un izraisīt fotoelementa aizdegšanos un sirēnas ieslēgšanu.

Apskatiet attēlu, un jūs labāk sapratīsit šāda aizsarga darbības mehānismu. Ierīce darbojas, ja tā ir nostiprināta aiz bruņu seifa durvīm vai aiz biezām betona siena- gravitācijai nav šķēršļu. Citiem vārdiem sakot, līdzīgi drošības ierīce visuzticamākais.

Šāda ierīce automātiski atskanēs signālu, kad cilvēks tai tuvosies.

Šodien nevienu nepārsteigsi ar dažādiem mērķiem un efektivitāti. elektroniskās ierīces profilaktiski brīdinājumi, kas brīdina cilvēkus vai ieslēdz apsardzes signalizāciju ilgi pirms nevēlama viesa tieša kontakta ar aizsargājamo robežu (teritoriju). Daudzi no šiem literatūrā aprakstītajiem mezgliem, piemēram, pēc autora domām, ir interesanti, bet sarežģīti.

Atšķirībā no tiem, vienkāršs elektroniskā shēma bezkontakta kapacitatīvs sensors (2.2. att.), kuru var samontēt pat iesācējs radioamatieris. Ierīcei ir augsta ievades jutība, kas ļauj to izmantot, lai brīdinātu par personu, kas tuvojas E1 sensoram.

Ierīces darbības princips ir balstīts uz kapacitātes maiņu starp sensora antenu E1 un “zemi” (kopējais vads: viss, kas atbilst zemējuma cilpai - šajā gadījumā telpas grīda un sienas). Kad cilvēks tuvojas, šī kapacitāte ievērojami mainās, un tas ir pietiekami, lai iedarbinātu K561TL1 mikroshēmu.

Rīsi. 2.2. Elektriskā shēma bezkontakta kapacitatīvs sensors

Dizains ir balstīts uz diviem K561TL1 (DD1) mikroshēmas elementiem, kas savienoti kā invertori. Šajā mikroshēmā ir četri tāda paša veida elements ar funkciju 2I-NOT ar Schmitt trigeriem ar histerēzi (aizkavēšanos) ieejā un inversiju izejā.

Mikroshēmas K561TL1 izmantošana ir saistīta ar zemu strāvas patēriņu, augstu trokšņu noturību (līdz 45% no barošanas sprieguma līmeņa), darbību plašā barošanas sprieguma diapazonā (diapazonā no 3-15 V), ieejas aizsardzību no statiskā elektrība un īslaicīgs ievades līmeņu pārsniegums, kā arī daudzas citas priekšrocības, kas ļauj mikroshēmu plaši izmantot radioamatieru konstrukcijās, neprasot nekādus īpašus piesardzības pasākumus un aizsardzību.

Turklāt mikroshēma K561TL1 ļauj paralēli savienot tās neatkarīgos loģiskos elementus, kā buferelementus, kā rezultātā proporcionāli palielinās izejas signāla jauda. Schmitt trigeri ir bistabilas shēmas, kas var darboties ar lēni pieaugošiem ieejas signāliem, tostarp tādiem, kas satur troksni. Tajā pašā laikā impulsu asās malas, kas nodrošina izeju, var pārsūtīt uz nākamajiem ķēdes mezgliem savienošanai ar citiem galvenajiem elementiem un mikroshēmām. K561TL mikroshēma (kā arī K561TL2) var izvēlēties vadības signālu (ieskaitot digitālo) citām ierīcēm no analogās vai izplūdušās ievades impulsa.

K561TL1 ārvalstu analogs ir CD4093B.

Invertora pieslēguma shēma ir klasiska, tā ir aprakstīta atsauces publikācijās. Piedāvātās izstrādes īpatnība slēpjas tās dizaina niansēs. Pēc strāvas ieslēgšanas elementa DD1.1 ieejā ir nenoteikts stāvoklis, kas ir tuvu zemam loģikas līmenim. Izeja DD1.1 ir augsta, izeja DD1.2 atkal ir zema. Tranzistors VT1 ir aizvērts. Pjezoelektriskā kapsula HAI (ar iekšējo ģeneratoru 34) nav aktīva.

E1 sensoram pieslēgta antena – derēs auto teleskopiskā antena. Kad cilvēks atrodas pie antenas, mainās kapacitāte starp antenas tapu un grīdu. Tas liek elementiem DD1.1, DD1.2 pārslēgties pretējā stāvoklī. Lai pārslēgtu mezglu, vidēja auguma cilvēkam jāatrodas (jāiet) pie 35 cm garas antenas attālumā līdz 1,5 m Mikroshēmas 4. kontaktā parādās augsts sprieguma līmenis, kā rezultātā tranzistors VT1. atveras un atskan kapsula HA1.

Izvēloties kondensatora C1 kapacitāti, var mainīt mikroshēmas elementu darbības režīmu. Tātad, kad kapacitāte C1 tiek samazināta līdz 82-120 pF, mezgls darbojas atšķirīgi. Tagad skaņas signāls skan tikai tad, kad ieeju DD1.1 ietekmē maiņstrāvas sprieguma traucējumi – cilvēka pieskāriens.

Elektrisko ķēdi (2.2. att.) var izmantot arī par pamatu sprūda pieskāriena sensoram. Lai to izdarītu, noņemiet pastāvīgo rezistoru R1, ekranēto vadu un sensoru ir mikroshēmas kontakti 1 un 2.

Ekranēts vads ir savienots virknē ar R1 (kabelis RK-50, RK-75, ekranēts vads AF signāliem - ir piemēroti visi veidi) 1-1,5 m garumā, ekrāns ir savienots ar kopējo vadu, centrālais serde pie gals ir savienots ar antenas tapu.

Ja tiek ievēroti norādītie ieteikumi un tiek izmantoti diagrammā norādītie elementu veidi un reitingi, ierīce ģenerē skaņas signālu ar frekvenci aptuveni 1 kHz (atkarībā no HA1 kapsulas veida), kad cilvēks tuvojas antenas tapai plkst. attālums 1,5-1 m Nav sprūda efekta. Tiklīdz objekts attālinās no antenas, sensors pāriet drošības (gaidīšanas) režīmā.

Eksperiments tika veikts arī ar dzīvniekiem - kaķi un suni: mezgls nereaģē uz viņu pieeju antenas sensoram.

Ierīces iespējas diez vai var pārvērtēt. Autora versijā tas ir uzstādīts blakus durvju rāmis; Ieejas durvis- metāls.

HA1 kapsulas izstarotā AF signāla skaļums ir pietiekams, lai to sadzirdētu slēgtā lodžijā (tas ir salīdzināms ar dzīvokļa zvana skaļumu).

Strāvas padeve ir stabilizēta, ar spriegumu 9-15 V, ar labu pulsācijas sprieguma filtrēšanu izejā. Gaidīšanas režīmā strāvas patēriņš ir niecīgs (vairāki mikroampēri) un palielinās līdz 22-28 mA, kad aktīvi darbojas HA1 emitētājs. Bojājuma iespējamības dēļ nevar izmantot avotu bez transformatora elektrošoks. Oksīda kondensators C2 darbojas kā papildu barošanas avota filtrs, tā tips ir K50-35 vai līdzīgs, darba spriegumam, kas nav zemāks par strāvas avota spriegumu.

Iekārtas darbības laikā, interesantas funkcijas. Mezgla barošanas spriegums ietekmē tā darbību: ja barošanas spriegums tiek palielināts līdz 15 V, tikai parastā daudzkodolu neekranēta elektrība. vara stieplešķērsgriezums 1-2 mm, garums 1 m; Šajā gadījumā nav nepieciešams ekrāns vai rezistors R1, elektriskais vara vads ir savienots tieši ar elementa DD1.1 tapām 1 un 2; Efekts ir līdzīgs. Mainot fāzi tīkla spraudnis barošanas avots, mezgls katastrofāli zaudē jutību un spēj darboties tikai kā sensors (reaģē uz pieskārienu E1). Tas attiecas uz jebkuru barošanas sprieguma vērtību diapazonā no 9 līdz 15 V. Acīmredzot šīs ķēdes otrais mērķis ir parasts sensors (vai sensora sprūda).

Šīs nianses jāņem vērā, atkārtojot ierīci. Taču šeit aprakstītā pareiza pieslēguma gadījumā tiek iegūta svarīga apsardzes signalizācijas sastāvdaļa, nodrošinot mājokļa drošību, brīdinot saimniekus jau pirms avārijas situācijas iestāšanās.

Elementi ir kompakti uzstādīti uz stiklašķiedras plātnes. Ierīces korpuss ir jebkurš dielektrisks (nevadošs) materiāls. Lai kontrolētu barošanas avotu, ierīci var aprīkot ar indikatora LED, kas savienots paralēli barošanas avotam.

Ja stingri tiek ievēroti ieteikumi, korekcija nav nepieciešama. Ja eksperimentējat ar ekranēšanas kabeļa garumu, sensora antenas E1 garumu un laukumu un mainot barošanas spriegumu, iespējams, būs jāpielāgo rezistora R1 pretestība plašā diapazonā - no 0,1 līdz 100 MOhm. Lai samazinātu jutību, palieliniet kondensatora C1 kapacitāti. Ja tas nesniedz rezultātus, paralēli C1 ir pievienots pastāvīgs rezistors ar pretestību 5-10 MOhm.

Rīsi. 2.3. Kapacitatīvs sensors

Nepolārais kondensators C1 ir KM6 tipa. Fiksētais rezistors R2 — MLT-0.25. Rezistors R1 - tips BC-0.5, BC-1. Tranzistors VT1 ir nepieciešams, lai pastiprinātu signālu no elementa DD1.2 izejas. Bez šī tranzistora HA1 kapsula neskan skaļi. Tranzistoru VT1 var aizstāt ar KT503, KT940, KT603, KT801 ar jebkuru burtu indeksu.

HA1 emitera kapsulu var aizstāt ar līdzīgu ar iebūvētu ģeneratoru 34 un darba strāvu ne vairāk kā 50 mA, piemēram, FMQ-2015B, KRKH-1212V un tamlīdzīgi.

Pateicoties kapsulai ar iebūvētu ģeneratoru, iekārtai ir interesants efekts: kad cilvēks tuvojas sensora antenai E1, kapsulas skaņa ir monotona un, kad cilvēks attālinās (vai tuvojas personai). , sākot no 1,5 m attāluma līdz E1), kapsula rada stabilu intermitējošu skaņu atbilstoši potenciāla līmeņa izmaiņām elementa DD1.2 izejā. (Līdzīgs efekts veidoja pirmās elektroniskās bāzes pamatu mūzikas instruments- "Theremin".)

Lai pilnīgāk izprastu kapacitatīvā sensora īpašības, autors iesaka iepazīties ar materiālu.

Ja kā HA1 tiek izmantota kapsula ar iebūvētu AF ģeneratoru, piemēram, KRI-4332-12, tad, kad cilvēks atrodas salīdzinoši tālu no sensora-antenas, skaņa atgādinās sirēnu, un pie maksimālās pieejas periodisks signāls.

Par dažiem ierīces trūkumiem var uzskatīt selektivitātes trūkumu (“drauga/ienaidnieka” atpazīšanas sistēma), tāpēc mezgls signalizēs par jebkuras personas tuvošanos E1, tai skaitā dzīvokļa īpašniekam, kurš ir izgājis. nopirkt maizi. Ierīces darbības pamatā ir elektriskie traucējumi un kapacitātes izmaiņas, kas ir visnoderīgākās, ja to izmanto lielos dzīvojamos rajonos ar attīstītu elektrisko sakaru tīklu; Acīmredzot iekārta nederēs mežā, uz lauka un jebkur, kur nav elektrisko sakaru.

Kaškarov A.P. 500 shēmas radioamatieriem. Elektroniskie sensori.