Kapasitif sensör, çalışma prensibi iki kapasitör plakası arasındaki ortamın dielektrik sabitindeki bir değişikliğe dayanan temassız sensör türlerinden biridir. Plakalardan biri, metal plaka veya tel formundaki bir dokunmatik sensör devresidir ve ikincisi, örneğin metal, su veya insan vücudu gibi elektriksel olarak iletken bir maddedir.

Bide için tuvalete su beslemesini otomatik olarak açmak için bir sistem geliştirirken, son derece güvenilir, dış sıcaklık, nem, toz ve besleme voltajındaki değişikliklere dayanıklı bir kapasitif varlık sensörü ve anahtarın kullanılması gerekli hale geldi. Ayrıca bir kişinin sistem kontrollerine dokunma ihtiyacını da ortadan kaldırmak istedim. Sunulan gereksinimler ancak kapasitansın değiştirilmesi prensibiyle çalışan dokunmatik sensör devreleri ile karşılanabilirdi. Gerekli gereksinimleri karşılayan hazır bir şema bulamadım, bu yüzden onu kendim geliştirmek zorunda kaldım.

Sonuç, konfigürasyon gerektirmeyen ve 5 cm'ye kadar bir mesafeden yaklaşan elektriksel olarak iletken nesnelere yanıt veren evrensel bir kapasitif dokunmatik sensördür. Önerilen dokunmatik sensörün uygulama kapsamı sınırlı değildir. Örneğin aydınlatmayı, sistemleri açmak için kullanılabilir. hırsız alarmı, su seviyesinin belirlenmesi ve diğer birçok durumda.

Elektrik devre şemaları

Tuvalet bidesindeki su kaynağını kontrol etmek için iki kapasitif dokunmatik sensöre ihtiyaç vardı. Bir sensörün doğrudan tuvalete kurulması gerekiyordu; bir kişinin varlığında mantıksal bir sıfır sinyali üretmesi gerekiyordu ve mantıksal bir sinyalin yokluğunda. Saniye kapasitif sensör su anahtarı görevi görmeli ve iki mantıksal durumdan birinde olmalıdır.

El sensöre getirildiğinde, sensörün çıkıştaki mantıksal durumu değiştirmesi gerekiyordu - başlangıçtaki tek durumdan mantıksal sıfır durumuna, ele tekrar dokunulduğunda sıfır durumundan mantıksal bir duruma. Dokunmatik anahtar varlık sensöründen mantıksal bir sıfır etkinleştirme sinyali aldığı sürece bu böyle sonsuza kadar devam eder.

Kapasitif dokunmatik sensör devresi

Kapasitif sensör varlığı sensörü devresinin temeli, aşağıdakilere göre yapılmış bir ana dikdörtgen puls üretecidir: klasik şema D1.1 ve D1.2 mikro devresinin iki mantıksal elemanı üzerinde. Jeneratör frekansı R1 ve C1 elemanlarının değerlerine göre belirlenir ve 50 kHz civarında seçilir. Frekans değerinin kapasitif sensörün çalışması üzerinde neredeyse hiçbir etkisi yoktur. Frekansı 20'den 200 kHz'e değiştirdim ve cihazın çalışması üzerinde görsel olarak herhangi bir etki fark etmedim.

D1.2 çipinin 4 numaralı pininden dikdörtgen şekil direnç R2 aracılığıyla mikro devre D1.3'ün 8, 9 girişlerine ve değişken direnç R3 aracılığıyla D1.4'ün 12,13 girişlerine gider. Sinyal, bir tel parçası veya metal bir plaka olan kurulu sensör nedeniyle darbe ön eğiminde hafif bir değişiklikle D1.3 yongasının girişine ulaşır. D1.4 girişinde, C2 kapasitörü nedeniyle ön kısım, onu yeniden şarj etmek için gereken süre boyunca değişir. Trimleme direnci R3'ün varlığı sayesinde, D1.4 girişindeki darbe kenarını D1.3 girişindeki darbe kenarına eşit olarak ayarlamak mümkündür.

Elinizi veya metal bir nesneyi antene (dokunmatik sensör) yaklaştırırsanız, DD1.3 mikro devresinin girişindeki kapasitans artacak ve gelen darbenin önü, darbenin önüne göre zamanla gecikecektir. DD1.4 girişine varıyor. Bu gecikmeyi "yakalamak" için ters çevrilmiş darbeler, aşağıdaki gibi çalışan bir D flip-flop olan DD2.1 yongasına beslenir. C mikro devresinin girişine gelen darbenin pozitif kenarı boyunca, o anda D girişinde bulunan sinyal tetikleyicinin çıkışına iletilir. Sonuç olarak, D girişindeki sinyal değişmezse, gelen darbeler sayma girişi C, çıkış sinyalinin seviyesini etkilemez. D tetikleyicinin bu özelliği, basit bir kapasitif dokunmatik sensör yapılmasını mümkün kıldı.

DD1.3 girişindeki insan vücudunun yaklaşması nedeniyle anten kapasitansı arttığında, darbe gecikir ve bu, D tetikleyicisini sabitleyerek çıkış durumunu değiştirir. LED HL1, besleme voltajının varlığını belirtmek için kullanılır ve LED HL2, dokunmatik sensöre yakınlığı belirtmek için kullanılır.

Dokunmatik anahtar devresi

Kapasitif dokunmatik sensör devresi aynı zamanda bir dokunmatik anahtarı çalıştırmak için de kullanılabilir, ancak küçük bir değişiklikle, çünkü yalnızca bir kişinin vücudunun yaklaşımına yanıt vermesi değil, aynı zamanda el kaldırıldıktan sonra da sabit bir durumda kalması gerekir. Bu sorunu çözmek için, iki devreli bir bölücü kullanılarak bağlanan dokunmatik sensörün çıkışına başka bir D tetikleyici (DD2.2) eklemek zorunda kaldık.

Kapasitif sensör devresi biraz değiştirildi. Yanlış pozitifleri ortadan kaldırmak için, bir kişi parazitin varlığı nedeniyle elini yavaşça getirip kaldırabildiğinden, sensör, anahtarın gerekli çalışma algoritmasını ihlal ederek tetikleyicinin sayma girişine D birkaç darbe gönderebilir. Bu nedenle, kısa bir süre için D tetikleyicisini değiştirme yeteneğini engelleyen R4 ve C5 elementlerinden oluşan bir RC zinciri eklendi.

Tetikleyici DD2.2, DD2.1 ile aynı şekilde çalışır, ancak D girişine giden sinyal diğer elemanlardan değil, DD2.2'nin ters çıkışından sağlanır. Sonuç olarak, C girişine gelen darbenin pozitif kenarı boyunca, D girişindeki sinyal tersine değişir. Örneğin, başlangıç ​​​​durumunda pin 13'te mantıksal bir sıfır varsa, o zaman elinizi sensöre bir kez kaldırdığınızda tetik değişecek ve pin 13'te mantıksal bir sıfır ayarlanacaktır. Sensörle bir sonraki etkileşiminizde pin 13 tekrar mantıksal sıfıra ayarlanacaktır.

Tuvalette bir kişi olmadığında anahtarı bloke etmek için, sensörden R girişine bir mantıksal ünite sağlanır (diğer tüm girişlerdeki sinyallerden bağımsız olarak tetikleyicinin çıkışında sıfır ayarı). Güç ve Anahtarlama Ünitesindeki solenoid valfı açmak için kablo demeti aracılığıyla anahtar transistörün tabanına beslenen kapasitif anahtarın çıkışında mantıksal bir sıfır ayarlanır.

Direnç R6, arıza durumunda veya kontrol telinde bir kopma olması durumunda kapasitif sensörden gelen bir engelleme sinyalinin yokluğunda, R girişindeki tetiği bloke eder, böylece bidede kendiliğinden su temini olasılığını ortadan kaldırır. Kondansatör C6, R girişini parazitten korur. LED HL3, bidedeki su kaynağını göstermeye yarar.

Kapasitif dokunmatik sensörlerin tasarımı ve detayları

Bidede su temini için bir sensör sistemi geliştirmeye başladığımda, bana en zor görev kapasitif doluluk sensörünün geliştirilmesi gibi göründü. Bunun nedeni bir dizi kurulum ve çalıştırma kısıtlamasıdır. Sensörün tuvalet kapağına mekanik olarak bağlanmasını istemedim çünkü yıkama için periyodik olarak çıkarılması gerekiyor ve buna müdahale etmiyor. sanitasyon tuvaletin kendisi. Bu yüzden tepki veren element olarak kabı seçtim.

Varlık sensörü

Yukarıda yayınlanan şemaya dayanarak bir prototip yaptım. Kapasitif sensörün parçaları baskılı devre kartı üzerine monte edilir; kart plastik bir kutuya yerleştirilir ve bir kapakla kapatılır. Anteni bağlamak için, besleme voltajını ve sinyalini sağlamak üzere dört pimli bir RSh2N konektörünün takılı olduğu kasaya tek pimli bir konektör takılıdır. Baskılı devre kartı konektörlere lehimleme yoluyla bağlanır bakır iletkenler floroplastik izolasyonda.

Kapasitif dokunmatik sensör, iki KR561 serisi mikro devre, LE5 ​​​​ve TM2 üzerine monte edilmiştir. KR561LE5 mikro devresi yerine KR561LA7'yi kullanabilirsiniz. 176 serisi mikro devreler ve ithal analoglar da uygundur. Dirençler, kapasitörler ve LED'ler her türe uyacaktır. Kapasitif sensörün ortam sıcaklığındaki büyük dalgalanmaların olduğu koşullarda çalışırken stabil çalışması için Kondansatör C2, küçük bir TKE ile alınmalıdır.

Sensör, monte edildiği tuvalet platformunun altına monte edilir sarnıç Tanktan sızıntı olması durumunda suyun giremeyeceği bir yerde. Sensör gövdesi çift taraflı bant kullanılarak tuvalete yapıştırılmıştır.

Kapasitif sensörün anten sensörü bir bakır parçasıdır telli tel 35 cm uzunluğunda floroplastik ile yalıtılmış, klozetin dış duvarına cam düzleminin bir santimetre altına şeffaf bantla yapıştırılmıştır. Sensör fotoğrafta açıkça görülüyor.

Dokunma sensörünün hassasiyetini ayarlamak için tuvalete monte ettikten sonra, kesme direnci R3'ün direncini HL2 LED'i sönecek şekilde değiştirin. Daha sonra elinizi sensörün bulunduğu yerin üzerindeki klozet kapağının üzerine koyun, HL2 LED'i yanmalı, elinizi çekerseniz sönmelidir. Kütle olarak insan uyluğundan bu yana daha fazla el, daha sonra çalışma sırasında böyle bir ayarlamadan sonra dokunmatik sensörün çalışması garanti edilecektir.

Kapasitif dokunmatik anahtarın tasarımı ve detayları

Kapasitif dokunmatik anahtar devresi daha fazla parçaya sahipti ve bunları barındırmak için daha büyük bir mahfaza gerekiyordu ve estetik nedenlerden dolayı varlık sensörünün yerleştirildiği mahfazanın görünümü görünür bir yere kurulum için pek uygun değildi. Telefon bağlamak için kullanılan rj-11 duvar prizi dikkat çekti. Doğru boyuttaydı ve iyi görünüyordu. Gereksiz her şeyi soketten çıkardıktan sonra, kapasitif dokunmatik anahtar için baskılı devre kartını içine yerleştirdim.

Güvence altına almak baskılı devre kartı Kasanın tabanına kısa bir stand yerleştirildi ve buna bir vida kullanılarak dokunmatik anahtar parçalarına sahip bir baskılı devre kartı vidalandı.

Kapasitif sensör, daha önce içlerindeki LED'ler için bir pencere kesildikten sonra, Moment tutkalıyla soket kapağının tabanına bir pirinç levha yapıştırılarak yapıldı. Kapağı kapatırken yay (silikon çakmaktan alınan) pirinç levhaya temas eder ve böylece devre ile sensör arasındaki elektriksel teması sağlar.

Kapasitif dokunmatik anahtar, bir adet kendinden kılavuzlu vida kullanılarak duvara monte edilir. Bu amaçla mahfazada bir delik bulunur. Daha sonra kart ve konektör takılır ve kapak mandallarla sabitlenir.

Kapasitif bir anahtarın ayarlanması, yukarıda açıklanan varlık sensörünün kurulmasından pratik olarak farklı değildir. Yapılandırmak için, besleme voltajını uygulamanız ve direnci, sensöre bir el getirildiğinde HL2 LED'i yanacak ve kaldırıldığında sönecek şekilde ayarlamanız gerekir. Daha sonra, dokunma sensörünü etkinleştirmeniz ve elinizi anahtar sensörüne doğru hareket ettirip çekmeniz gerekir. HL2 LED'i yanıp sönmeli ve kırmızı HL3 LED'i yanmalıdır. El kaldırıldığında kırmızı LED yanık kalmalıdır. Tekrar elinizi kaldırdığınızda veya vücudunuzu sensörden uzaklaştırdığınızda HL3 LED'inin sönmesi yani bidedeki su beslemesinin kapatılması gerekir.

Evrensel PCB

Yukarıda sunulan kapasitif sensörler, aşağıda fotoğrafta gösterilen baskılı devre kartından biraz farklı olarak baskılı devre kartları üzerine monte edilmiştir. Bunun nedeni, her iki baskılı devre kartının tek bir evrensel kartta birleştirilmesidir. Bir dokunmatik anahtar monte ederseniz, yalnızca 2 numaralı parçayı kesmeniz gerekir. Bir dokunma varlığı sensörünü monte ederseniz, 1 numaralı parça kaldırılır ve tüm öğeler takılmaz.

Dokunmatik anahtarın çalışması için gerekli olan ancak varlık sensörünün çalışmasına müdahale eden R4, C5, R6, C6, HL2 ve R4 elemanları takılmamıştır. R4 ve C6 yerine tel köprüler lehimlenmiştir. R4, C5 zinciri bırakılabilir. Çalışmayı etkilemeyecektir.

Aşağıda, folyoya iz uygulamanın termal yöntemini kullanarak tırtıklı hale getirmek için bir baskılı devre kartının çizimi bulunmaktadır.

Çizimi parlak kağıda veya aydınger kağıdına yazdırmak yeterlidir ve şablon, baskılı devre kartı yapımı için hazırdır.

Bidede su temini için dokunmatik kontrol sistemine yönelik kapasitif sensörlerin sorunsuz çalışması, üç yıllık sürekli çalışma boyunca pratikte onaylanmıştır. Hiçbir arıza kaydedilmedi.

Ancak devrenin güçlü darbe gürültüsüne karşı duyarlı olduğunu belirtmek isterim. Kurulum konusunda yardım isteyen bir e-posta aldım. Devrenin hata ayıklaması sırasında yakınlarda tristör sıcaklık kontrol cihazına sahip bir havya olduğu ortaya çıktı. Havyayı kapattıktan sonra devre çalışmaya başladı.

Böyle bir durum daha vardı. Kapasitif sensör, buzdolabıyla aynı çıkışa bağlanan bir lambaya yerleştirildi. Açıldığında ışık açıldı ve tekrar söndüğünde. Lambanın başka bir prize bağlanmasıyla sorun çözüldü.

Plastik bir depolama tankındaki su seviyesini düzenlemek için açıklanan kapasitif sensör devresinin başarılı bir şekilde kullanıldığına dair bir mektup aldım. Alt ve üst kısımlarda elektrikli pompanın açılıp kapanmasını kontrol eden silikonla yapıştırılmış bir sensör vardı.

Çok çeşitli kapasitif tasarımlar arasından belirli bir durum için en uygun kapasitif sensör seçeneğini seçmek bazen zor olabilir. Kapasitif cihazlar konusuna ilişkin birçok yayında kapsam ve ayırt edici özelliklerÖnerilen tasarımlar çok kısa bir şekilde açıklanmaktadır ve radyo amatörleri sıklıkla tekrarlama için hangi kapasitif cihaz devresinin tercih edilmesi gerektiğini çözememektedir.

Bu makalede açıklanmaktadır çeşitli türler kapasitif sensörler, karşılaştırmalı özellikleri ve her bir spesifik kapasitif yapı tipinin en rasyonel pratik kullanımına yönelik öneriler verilmektedir.

Bilindiği gibi, kapasitif sensörler herhangi bir nesneye tepki verme yeteneğine sahiptir ve aynı zamanda tepki mesafeleri, örneğin sıcak veya soğuk olması gibi yaklaşan nesnenin yüzeyinin özelliklerine bağlı değildir ( kızılötesi sensörlerden farklı olarak) ve sert mi yoksa yumuşak mı olduğu (ultrasonik hareket sensörlerinden farklı olarak). Ek olarak, kapasitif sensörler, örneğin binaların duvarları, büyük çitler, kapılar vb. gibi çeşitli opak "bariyerler" aracılığıyla nesneleri algılayabilir. Bu tür sensörler hem güvenlik amacıyla hem de ev amaçları için kullanılabilir; örneğin bir odaya girerken aydınlatmayı açmak için; otomatik kapı açılması için; sıvı seviyesi alarmlarında vb.
Birkaç çeşit kapasitif sensör vardır.

1. Kapasitörlerdeki sensörler.
Bu tip sensörlerde yanıt sinyali kapasitör devreleri kullanılarak üretilir ve benzer tasarımlar birkaç gruba ayrılabilir.
Bunlardan en basiti Kapasitif bölücülere dayalı devreler.

Bu tür cihazlarda, örneğin sensör anteni, bir izolasyon kapasitörü aracılığıyla çalışan jeneratörün çıkışına bağlanır. küçük kapasite bu durumda, antenin ve yukarıdaki kapasitörün bağlantı noktasında, seviyesi antenin kapasitansına bağlı olan bir çalışma potansiyeli oluşurken, anten sensörü ve ayırma kapasitörü kapasitif bir bölücü oluşturur ve ne zaman Herhangi bir nesne antene yaklaştığında, ayırıcı kapasitörle bağlantı noktasındaki potansiyel aşağı iner, bu da cihazı tetikleyecek bir sinyaldir.

Ayrıca vardiyagramlarRC jeneratörleri.Bu tasarımlarda, örneğin bir yanıt sinyali oluşturmak için, frekans ayar elemanı bir anten sensörü olan, herhangi bir nesne ona yaklaştığında kapasitansı değişen (artan) bir RC jeneratörü kullanılır. Sensör anteninin kapasitansı tarafından belirlenen sinyal daha sonra ikinci (referans) jeneratörün çıkışından gelen referans sinyalle karşılaştırılır.

Yerleştirilmiş kapasitörlerdeki sensörler.Bu tür cihazlarda örneğin aynı düzleme yerleştirilen iki düz metal plaka anten-sensör olarak kullanılır. Bu plakalar, açılmış bir kapasitörün plakalarıdır ve herhangi bir nesne yaklaştığında plakalar arasındaki ortamın dielektrik sabiti değişir ve buna bağlı olarak yukarıdaki kapasitörün kapasitansı artar, bu da sensörü tetikleyecek bir sinyaldir.
Örneğin kullanıldıkları cihazlar da bilinmektedir. bir antenin kapasitansını örnek (referans) bir kapasitörün kapasitansıyla karşılaştırmak için bir yöntem(Rospatent bağlantısı).

Aynı zamanda karakteristik özellik kapasitörlerdeki kapasitif sensörler düşük gürültü bağışıklığıdır - bu tür cihazların girişleri, yabancı etkileri etkili bir şekilde bastırabilecek unsurlar içermez. Anten tarafından alınan çeşitli alıcılar ve radyo parazitleri, cihazın girişinde büyük miktarda gürültü ve parazit oluşturarak bu tür tasarımları zayıf sinyallere karşı duyarsız hale getirir. Bu nedenle kapasitör tabanlı sensörlerin nesne algılama aralığı küçüktür; örneğin bir kişinin yaklaşımını 10 – 15 cm'yi aşmayan bir mesafeden algılarlar.
Aynı zamanda, bu tür cihazların tasarımı çok basit olabilir (örneğin) ve bu tasarımların üretimi oldukça uygun ve teknolojik olarak gelişmiş olduğundan, sarım parçalarının (bobinler, devreler vb.) kullanılmasına gerek yoktur.

Uygulama kapsamı kapasitörlerdeki kapasitif sensörler.
Bu cihazlar, metal kontak dedektörleri gibi yüksek hassasiyet ve gürültü bağışıklığının gerekli olmadığı yerlerde kullanılabilir. nesneler, sıvı seviye sensörleri vb. ile kapasitif teknolojiyle tanışan yeni başlayan radyo amatörleri için.

2. Frekans ayarlı LC devresindeki kapasitif sensörler.
Bu tür cihazlar, kapasitör tabanlı sensörlere kıyasla radyo parazitine ve parazite karşı daha az hassastır.
Sensör anteni (genellikle metal bir plaka), RF jeneratörünün frekans ayarlayıcı LC devresine (doğrudan veya birkaç on pF kapasiteli bir kapasitör aracılığıyla) bağlanır. Herhangi bir nesne yaklaştığında antenin kapasitansı değişir (artır) ve buna bağlı olarak LC devresinin kapasitansı. Bunun sonucunda jeneratörün frekansı değişir (azalır) ve çalışma meydana gelir.

Özellikler Bu tip kapasitif sensörler.
1) Üzerine anten sensörünün takılı olduğu LC devresi jeneratörün bir parçasıdır, bunun sonucunda anteni etkileyen parazit ve radyo paraziti de çalışmasını etkiler: pozitif geri besleme elemanları aracılığıyla parazit sinyalleri (özellikle darbeli olanlar) jeneratörün aktif elemanının girişi ve içinde yükseltilir, cihazın çıkışında yabancı gürültü oluşturur, yapının zayıf sinyallere duyarlılığını azaltır ve yanlış alarm tehlikesi yaratır.
2) Jeneratörün frekans ayar elemanı olarak çalışan LC devresi ağır yüklüdür ve düşük kalite faktörüne sahiptir, bunun sonucunda devrenin seçici özellikleri azalır ve anten açıldığında ayarını değiştirme yeteneği azalır. kapasitans değişiklikleri bozulur ve bu da tasarımın hassasiyetini daha da azaltır.
Frekans ayarlı LC devresindeki sensörlerin yukarıda belirtilen özellikleri, gürültüye karşı dayanıklılıklarını ve nesne algılama aralığını sınırlar; örneğin, bu tip sensörlerle insan algılama mesafesi genellikle 20 - 30 cm'dir.

Frekans ayarlı bir LC devresine sahip kapasitif sensörlerin çeşitli çeşitleri ve modifikasyonları vardır.

1) Kuvars rezonatörlü sensörler.
Bu tür cihazlarda, örneğin jeneratör frekansının hassasiyetini ve stabilitesini arttırmak için aşağıdakiler tanıtılmıştır: bir kuvars rezonatörü ve birincil sargısı frekans ayar devresinin bir elemanı olan bir diferansiyel RF transformatörü. jeneratör ve onun iki ikincil (özdeş) sargısı, bir kuvars rezonatör ile seri olarak bağlanan bir anten sensörünün bağlandığı ölçüm köprüsünün elemanlarıdır ve herhangi bir nesne antene yaklaştığında bir yanıt sinyali üretilir.
Bu tür tasarımların hassasiyeti, frekans ayarlı bir LC devresindeki geleneksel sensörlerle karşılaştırıldığında daha yüksektir, ancak diferansiyel bir HF transformatörünün üretilmesini gerektirirler (yukarıdaki tasarımda, sargıları standart K10 × 6 × halka üzerine yerleştirilmiştir) 2 M3000NM ferritten yapılmış olup, aynı zamanda kalite faktörünü arttırmak için halkada 0,9...1,1 mm genişliğinde bir boşluk kesilmektedir.

2) Emişli sensörlerLC devresi.
Bu tasarımlar, örneğin, duyarlılığı arttırmak amacıyla, jeneratörün frekans ayarlama devresine endüktif olarak bağlanan ve bu devre ile rezonansa ayarlanan ek bir (emme adı verilen) LC devresinin eklendiği kapasitif cihazlardır.
Bu durumda sensör anteni, frekans ayar devresine değil, düşük kapasiteli bir kapasitör ve buna göre endüktansı arttırılmış bir solenoid içeren yukarıda belirtilen emme LC devresine bağlanır. Çünkü Bu durumda döngü kapasitörü küçük olmalıdır - M33 - M75 seviyesinde.
Bu devrenin küçük kapasitansı nedeniyle, anten kapasitansındaki değişikliklerin yukarıdaki emme LC devresinin ayarlanması üzerinde önemli bir etkiye sahip olması nedeniyle sensör anteninin kapasitansı bununla karşılaştırılabilir hale gelirken, frekanstaki salınımların genliği -jeneratörün ayar devresi ve sırasıyla çıkışındaki RF sinyalinin seviyesidir.

Bu tür tasarımlarda, anten ile jeneratörün frekans ayar devresi arasındaki bağlantının doğrudan değil, endüktif olduğu, dolayısıyla anten üzerindeki hava ve iklim etkilerinin jeneratörün çalışması üzerinde doğrudan bir etkiye sahip olamayacağı da belirtilebilir. Bu tür yapıların olumlu özellikleri olan jeneratörün aktif elemanı (transistör veya op-amp).
Kuvars rezonatöre dayalı sensörlerde olduğu gibi, tasarımın bazı komplikasyonlarından dolayı emme LC devreli kapasitif cihazların hassasiyetinin arttırılması elde edilir - bu durumda, bir indüktör dahil ek bir LC devresinin üretilmesi gerekir. frekans ayarlı LC devresinin bobiniyle karşılaştırıldığında iki kat daha büyük dönüş sayısına (-100 turda) sahip.

3) Bazı kapasitif sensörler aşağıdaki gibi bir yöntem kullanır:sensör anteninin boyutunun arttırılması. Aynı zamanda bu tür yapılar elektromanyetik girişime ve radyo girişimine karşı hassasiyetlerini de arttırır; bu nedenle ve bu tür cihazların hacimli olması nedeniyle (örneğin, metal örgü 0,5 × 0,5 M boyutunda), ağ kablolarından parazit gelmemesi için bu tasarımların şehir dışında - zayıf elektromanyetik arka plana sahip yerlerde ve tercihen konut binalarının dışında - kullanılması tavsiye edilir.
Büyük sensör boyutlarına sahip cihazlar, güvenlik amacıyla kırsal alanlarda en iyi şekilde kullanılır. Bahçe arazileri ve saha tesisleri.

Uygulama kapsamı frekans ayarlı LC devresine sahip sensörler.
Bu tür cihazlar, çeşitli ev amaçları için (ışıkların açılması vb.) kullanılabileceği gibi, örneğin sessiz bir elektromanyetik ortama sahip yerlerdeki nesnelerin tespit edilmesi için de kullanılabilir. Bodrum katları(yer seviyesinin altında bulunur) ve şehir dışında (kırsal alanlarda - radyo paraziti olmadığında - bu tür sensörler, örneğin bir kişinin onlarca cm'ye kadar olan mesafeye yaklaşımını algılayabilir. ).
Kentsel koşullarda, bu tasarımların ya metal nesnelere dokunmak için sensörler olarak ya da yanlış alarm durumunda başkalarına büyük rahatsızlık vermeyen alarm cihazlarının bir parçası olarak, örneğin aşağıdakileri içeren cihazlarda kullanılması tavsiye edilir: caydırıcı bir ışık akısı ve düşük bir ses sinyali.

3. Diferansiyel kapasitif sensörler(diferansiyel transformatörlerdeki cihazlar).
Örneğin bu tür sensörler, hava ve iklim etkilerinin (sıcaklık, nem, kar, don, yağmur vb.) bastırılmasına (karşılıklı telafi) izin veren bir değil iki sensör antenine sahip olmaları bakımından yukarıda açıklanan tasarımlardan farklıdır. ).
Bu durumda, nesnelerin kapasitif cihazın antenlerinden herhangi birine yaklaşımını tespit etmek için, ortak tel ile anten arasındaki kapasitans değişikliklerine yanıt veren simetrik bir ölçüm LC köprüsü kullanılır.

Bu cihazlar aşağıdaki gibi çalışır.
Sensörün hassas elemanları - antenler - LC köprüsünün ölçüm girişlerine bağlanır ve köprüye güç sağlamak için gereken RF voltajı, birincil sargısı RF besleme sinyali ile beslenen bir diferansiyel transformatörde üretilir. RF jeneratörünün çıkışı (basitlik açısından, jeneratörün frekans ayar devresinin bobini aynı zamanda diferansiyel transformatörün birincil sargısıdır).
Diferansiyel tasarımlı transformatör, zıt uçlarında LC köprüsüne güç sağlamak için anti-faz alternatif RF voltajının üretildiği iki özdeş ikincil sargı içerir.
Bu durumda, köprünün çıkışında RF voltajı yoktur, çünkü çıkışındaki RF sinyalleri genlik bakımından eşit ve işaret bakımından zıt olacaktır, bu nedenle karşılıklı dengeleme ve bastırma meydana gelecektir (ölçüm LC köprüsünde, çalışma akımları birbirine doğru gider ve çıkışta karşılıklı olarak dengelenir).
Başlangıç ​​durumunda, ölçüm LC köprüsünün çıkışında sinyal yoktur; eğer bir nesne antenlerden herhangi birine yaklaşırsa, ölçüm köprüsünün bir veya diğer kolunun kapasitansı artar ve sonuç olarak dengelemede dengesizliğe neden olur. bunlardan jeneratörün RF sinyallerinin karşılıklı telafisi eksik hale gelir ve LC köprüsünün çıkışında cihazı tetikleyecek bir sinyal belirir.

Ayrıca, her iki antenin kapasitansı aynı anda artarsa ​​(veya azalırsa), o zaman işlem gerçekleşmez çünkü bu durumda LC köprüsünün dengelemesi bozulmaz ve LC köprüsü devresinde akan RF sinyalleri hala aynı genliği ve zıt işaretleri korur.

Yukarıdaki özellik sayesinde diferansiyel transformatörlere dayalı cihazlar ve yukarıda açıklanan diferansiyel kapasitör sensörleri hava koşullarına ve iklimsel dalgalanmalara karşı dayanıklıdır çünkü her iki anteni de eşit şekilde etkilerler ve sonra birbirlerini iptal ederler ve iptal edilirler. Bu durumda, parazit ve radyo paraziti bastırılmaz, yalnızca hava ve iklim etkileri ortadan kaldırılır, bu nedenle frekans ayarlı LC devresindeki sensörler gibi diferansiyel sensörler periyodik olarak yanlış alarmlarla karşılaşır.
Antenler, bir nesne yaklaştığında birinin üzerindeki etkinin diğerine göre daha büyük olacağı şekilde konumlandırılmalıdır.

Diferansiyel sensörlerin özellikleri.
Bu cihazların algılama aralığı, frekans ayarlı LC devresindeki sensörlerle karşılaştırıldığında biraz daha yüksektir, ancak diferansiyel sensörler tasarım açısından daha karmaşıktır ve verimliliği sınırlı olan transformatördeki kayıplar nedeniyle artan akım tüketimine sahiptir. Ek olarak, bu tür cihazların antenler arasında duyarlılığı azaltılmış bir bölgesi vardır.

Uygulama kapsamı.
Diferansiyel transformatör üzerindeki sensörler dış mekan koşullarında kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Bu cihazlar, frekans ayarlı LC devresindeki sensörlerle aynı yerde kullanılabilir; tek fark, diferansiyel sensör takmak için ikinci bir anten için alana ihtiyaç duyulmasıdır.

4. Rezonans kapasitif sensörler(RF patenti No. 2419159; Rospatent bağlantısı).
Son derece hassas kapasitif cihazlar - bu tasarımlardaki yanıt sinyali, devrenin küçük bir kapasitör (gerekli) aracılığıyla bağlandığı, çalışan RF jeneratöründen gelen sinyale göre kısmen ayarsız durumda olan giriş LC devresinde üretilir. Devredeki direnç elemanı).
Bu tür yapıların çalışma prensibi iki bileşenden oluşur: birincisi uygun şekilde yapılandırılmış bir LC devresi, ikincisi ise LC devresinin jeneratör çıkışına bağlandığı bir direnç elemanıdır.

LC devresinin kısmi rezonans durumunda olması nedeniyle (karakteristiğin eğiminde), RF sinyal devresindeki direnci büyük ölçüde kapasitansa bağlıdır - hem kendi hem de ona bağlı sensör anteninin kapasitansı . Sonuç olarak, herhangi bir nesne antene yaklaştığında, LC devresindeki RF voltajı, cihazı tetikleyecek bir sinyal olan genliğini önemli ölçüde değiştirir.

Aynı zamanda, LC devresi seçici özelliklerini kaybetmez ve sensör anteninden gelen yabancı etkileri (parazit ve radyo paraziti) etkili bir şekilde bastırır (vücuda şant yapar), yüksek seviye tasarımın gürültü bağışıklığı.

Rezonans kapasitif sensörlerde, RF jeneratörünün çıkışından gelen çalışma sinyali, değeri LC devresinin çalışma frekansındaki direnciyle karşılaştırılabilir olması gereken bir miktar direnç yoluyla LC devresine beslenmelidir, aksi takdirde nesneler yaklaştığında sensör anteni, çalışma voltajı LC devresi, devredeki LC devresinin direncindeki değişikliklere çok zayıf tepki verecektir (devrenin RF voltajı, jeneratörün çıkış voltajını basitçe tekrarlayacaktır).

Kısmi rezonans durumunda olan bir LC devresinin kararsız olacağı ve sıcaklık değişikliklerinden aşırı derecede etkileneceği düşünülebilir. Gerçekte, küçük değere sahip bir döngü kapasitörü kullanmanız şartıyla, yani. (M33 – M75) - kapasitif cihazın dış mekan koşullarında çalışması da dahil olmak üzere devre oldukça kararlıdır. Örneğin sıcaklık +25 dereceden -12 dereceye değiştiğinde. LC devresindeki RF voltajı %6'dan fazla değişmez.

Ek olarak, rezonans kapasitif tasarımlarda anten, küçük bir kapasitör aracılığıyla LC devresine bağlanır (bu tür cihazlarda güçlü kuplaj kullanılmasına gerek yoktur), bu nedenle sensör anteni üzerindeki hava koşullarının etkileri cihazın çalışmasını bozmaz. LC devresi ve çalışma RF voltajı yağmurda bile pratik olarak değişmeden kalır.
Menzilleri açısından, rezonans kapasitif sensörler, frekans ayarlı LC devrelerine ve diferansiyel transformatörlere dayanan cihazlardan önemli ölçüde (bazen birkaç kez) üstündür ve bir kişinin 1 metreyi önemli ölçüde aşan bir mesafedeki yaklaşımını algılar.

Tüm bunlarla birlikte, rezonans çalışma prensibini kullanan son derece hassas tasarımlar ancak yakın zamanda ortaya çıktı. bu konu“Kapasitif röle” makalesidir (“Radyo” dergisi 2010 / 5, s. 38, 39); Ayrıca, Ek Bilgiler rezonans kapasitif cihazlar ve bunların modifikasyonları hakkında yukarıdaki makalenin yazarının web sitesinde de mevcuttur: http://sv6502.narod.ru/index.html.

Rezonans kapasitif sensörlerin özellikleri.
1) Dış mekan koşullarında çalıştırılmak üzere tasarlanmış bir rezonans sensörü üretirken, dedektör çıkışındaki potansiyelin farklı sıcaklıklarda ölçüldüğü giriş düğümünün termal kararlılık açısından zorunlu bir kontrolü gereklidir (bunun için bir buzdolabı kullanabilirsiniz) dondurucu), dedektör termal olarak kararlı olmalıdır (bir alan etkili transistörde).
2) Rezonans kapasitif sensörlerde, anten ile RF jeneratörü arasındaki bağlantı zayıftır ve bu nedenle, bu tür tasarımlar için havaya radyo parazitinin emisyonu çok önemsizdir - diğer kapasitif cihaz türleriyle karşılaştırıldığında birkaç kat daha azdır.

Uygulama kapsamı.
Rezonans kapasitif sensörler yalnızca kırsal ve arazide değil aynı zamanda kentsel koşullarda da etkili bir şekilde kullanılabilir; sensörleri güçlü radyo sinyali kaynaklarının (radyo istasyonları, televizyon merkezleri vb.) yakınına yerleştirmekten kaçınılır, aksi takdirde rezonans kapasitif cihazlar da yanlış sinyaller verecektir. tetikleyici.
Rezonans sensörleri ayrıca diğer elektronik cihazların yakınına da monte edilebilir - düşük düzeyde radyo sinyali emisyonu ve yüksek gürültü bağışıklığı nedeniyle, rezonans kapasitif yapılar diğer cihazlarla elektromanyetik uyumluluğu arttırmıştır.

Neçaev ben. "Kapasitif röle", günlük. "Radyo" 1988/1, s.33.
Erşov M. "Kapasitif sensör", günlük. "Radyo" 2004/3, s. 41, 42.
Moskova A. "Temassız kapasitif sensörler", dergi. "Radyo" 2002/10,
s. 38, 39.
Galkov A., Khomutov O., Yakunin A.. "Kapasitif uyarlanabilir güvenlik sistemi"RF patenti No. 2297671 (C2), rüçhan tarihi 23 Haziran 2005 - Bülten "Buluşlar. Faydalı modeller", 2007, No. 11.
Savchenko V, Gribova L."Kuvarslı temassız kapasitif sensör
rezonatör", dergi. "Radyo" 2010/11, s. 27, 28.
“Kapasitif röle” - günlük. "Radyo" 1967 / 9, s. 61 (yabancı bölüm)
yapılar).
Rubtsov V."Güvenlik alarm cihazı", dergi. "Radyo Amatörü" 1992/8, s.
Gluzman ben. "Varlık aktarımı", günlük. "Model tasarımcısı" 1981/1,
s. 41, 42).

Hareket sensörleri - inanılmaz uygun şey Odadaki ışığı kontrol etmenizi veya kapıların açılıp kapanmasını kontrol etmenizi sağlayan, aynı zamanda istenmeyen misafirleri de size bildirebilen bir uygulamadır. Bu yazımızda size evde kendi ellerinizle hareket sensörünü nasıl yapacağınızı ve bölgeye nasıl bakacağınızı anlatacağız. olası uygulama cihaz verileri.

Kısaca sensörler hakkında

En çok biri basit türler sensörler - limit anahtarı veya kendi kendini sıfırlama düğmesi (sabitleme olmadan).

Kapının yakınına monte edilir ve açılıp kapanmasına tepki verir. Basit bir devre kullanan bu cihaz, buzdolabındaki ışığı açar. Bir depo odası veya koridor girişi, girişte bir kapı, bir görev odası ile donatılabilir. LED arka ışık, kullanmak bu anahtar Bir kapının açılması veya kapanması hakkında sizi bilgilendirecek bir alarm olarak. Tasarımın dezavantajları kurulumdaki zorluklar ve bazen öngörülemeyen görünüm olabilir.

Mıknatıs bazlı cihazlar, korunan nesnelerin kapı ve pencerelerinde görülebilir. Çalışma prensipleri düğmeninkine çok benzer. Bir kamış anahtarı, kendisine geleneksel bir mıknatıs getirildiğinde kontakları açabilir veya bağlayabilir. Böylece, kamış anahtarın kendisi kapı aralığına takılır ve mıknatıs kapıya asılır. Bu tasarım zarif görünüyor ve normal bir düğmeden daha sık kullanılıyor. Son derece uzmanlaşmış uygulamalara yönelik cihazların eksikliği. Açık alanların, meydanların ve geçitlerin izlenmesi için uygun değildirler.

Açık geçişler için, değişikliklere yanıt veren cihazlar bulunmaktadır. çevre. Bunlara fotoğraf röleleri, kapasitif (saha sensörleri), termal (PIR) ve ses röleleri dahildir. Belirli bir alanın kesişimini kaydetmek, bir engeli kontrol etmek veya örtüşen alanda bir nesnenin hareketinin varlığını kaydetmek için fotoğraf veya ses yankı cihazları kullanılır.

Bu tür sensörlerin çalışma prensibi bir darbenin oluşması ve bir nesneden yansıdıktan sonra kaydedilmesi esasına dayanır. Bir nesne böyle bir bölgeye girdiğinde yansıyan sinyalin karakteristiği değişir ve dedektör çıkışta bir kontrol sinyali üretir.

Açıklık sağlamak için, bir fotoğraf rölesinin ve ses rölesinin çalışmasının şematik bir diyagramı sunulmuştur:

Optik sensörlerde verici cihaz olarak kızılötesi LED'ler, alıcı olarak ise fototransistörler kullanılır. Ses sensörleri ultrasonik aralıkta çalışır, dolayısıyla çalışmaları kulaklarımıza sessiz gelir, ancak her biri küçük bir yayıcı ve yakalayıcı içerir.

Örneğin, arkadan aydınlatmalı bir aynayı hareket dedektörüyle donatmak harikadır. Aydınlatma yalnızca bir kişinin doğrudan yanında olduğu anda açılacaktır. Kendin yapmak istemiyor musun?

Montaj şemaları

Mikrodalga

Kontrol için açık alanlar ve istenilen bölgedeki nesnelerin varlığının izlenmesi için kapasitif bir röle bulunmaktadır. Çalışma prensibi bu cihazın radyo dalgası emiliminin miktarının ölçülmesinden oluşur. Çalışan bir radyo alıcısına yaklaşıldığında, çalıştığı frekansın kaybolması ve parazitin ortaya çıkması, herkes bu etkiyi gözlemlemiş veya katılımcı olmuştur.

Mikrodalga tipi hareket sensörünün nasıl yapılacağından bahsedelim. Bu dedektörün kalbi bir radyo mikrodalga jeneratörü ve özel bir antendir.

Bu konuda şematik diyagram Mikrodalga hareket sensörü yapmanın basit bir yolunu sunuyor. Transistör VT1, yüksek frekanslı bir jeneratör ve aynı zamanda bir radyo alıcısıdır. Dedektör diyotu, transistör VT2'nin tabanına bir öngerilim uygulayarak voltajı düzeltir. Transformatör T1'in sargıları farklı frekanslara ayarlanmıştır. Başlangıç ​​durumunda, anten harici kapasitanstan etkilenmediğinde, sinyallerin genlikleri karşılıklı olarak dengelenir ve VD1 dedektöründe voltaj yoktur. Frekans değiştiğinde genlikleri eklenir ve bir diyot tarafından tespit edilir. Transistör VT2 açılmaya başlar. "Açık" ve "kapalı" durumlarının net bir şekilde işlenmesi için bir karşılaştırıcı olarak, 12 voltluk bir güç rölesini kontrol eden tristör VS1 kullanılır.

Aşağıda, bir hareket dedektörünü kendi ellerinizle monte etmenize yardımcı olacak veya sadece cihazı tanımak için yararlı olacak, mevcut bileşenleri kullanan bir varlık rölesinin etkili bir diyagramı bulunmaktadır.

Termal

Termal IR (PIR), iş sektöründe en yaygın sensör cihazıdır. Bu, ucuz bileşenler, basit bir montaj şeması, ek karmaşık ayarların bulunmaması ve geniş bir sıcaklık aralığı ile açıklanmaktadır.

Bitmiş cihaz herhangi bir elektrikli eşya mağazasından satın alınabilir. Genellikle bu sensör lambalar, alarm cihazları ve diğer kontrolörlerle donatılmıştır. Ancak şimdi size evde termal hareket sensörünün nasıl yapılacağını anlatacağız. Basit şema tekrarlamak gerekirse şöyle görünür:

Özel bir termal sensör B1 ve bir VD1 fotoğraf elemanı, otomatik bir aydınlatma kontrol kompleksini oluşturur. Cihaz ancak gün batımından sonra çalışmaya başlar; yanıt eşiği R2 direnci ile ayarlanabilir. Sensör, hareketli bir kişi kontrol bölgesine girdiğinde yükü bağlar. Dahili zamanlayıcının kapatma süresi, R5 regülatörü kullanılarak ayarlanabilir.

Arduino için ev yapımı modül

Bir radyo tasarımcısı için özel hazır kartlardan ucuz bir sensör yapılabilir. Bu şekilde oldukça minyatür bir cihaz elde edebilirsiniz. Montaj için Arduino mikrodenetleyicileri için bir hareket sensörü modülüne ve tek kanallı bir röle modülüne ihtiyacımız olacak.

Her kartta üç pinli bir konnektör, VCC +5 volt, GND -5 volt, dedektörde OUT çıkışı ve röle kartında IN girişi bulunur. Kendi ellerinizle bir cihaz yapmak için, güç kaynağından, örneğin bir telefon şarj cihazından kartlara 5 Volt (artı ve eksi) sağlamanız ve birlikte bağlayıp bağlamanız gerekir. Bağlantılar konektörler kullanılarak yapılabilir, ancak her şeyi lehimlemek daha güvenli olacaktır. Aşağıdaki diyagramı takip edebilirsiniz. Röle modülünde, kural olarak minyatür bir transistör zaten yerleşiktir, bu nedenle ek olarak kurulmasına gerek yoktur.

Bir kişi hareket ettiğinde modül röleye bir sinyal gönderir ve röle açılır. Yüksek ve düşük seviyeli rölelerin bulunduğunu unutmayın. Sensörün çıkışta ürettiği sinyale göre seçilmelidir. Bitmiş dedektör muhafazaya yerleştirilebilir ve istenilen yerde maskelenebilir. Ayrıca montaj talimatlarını açıkça gösteren videoları izlemenizi öneririz. ev yapımı sensörler evde hareketler. Hala sorularınız varsa, bunları her zaman yorumlarda sorabilirsiniz.

Sahipler mülklerini korumak için hangi hilelere başvuruyorlar! Boyutu en basit asma kilitlerden başlayarak iyi tuğla(Kuzey'de kurt tuzakları bile kullandılar!) gelişmiş elektroniklere sahip modern alarm sistemlerine. Elektronik güvenlik genellikle suçlunun bir şekilde kendisini ele vermesi ve görünüşü hakkında bilgi göndermesi gerçeğine dayanmaktadır. Ayak sesleri olabilir; elektronik "kulaklar" anında tepki verecek ve bir tehlike sinyali verecektir. Spektral bileşimi ana arka plandan keskin bir şekilde farklı olan insan radyasyonuna tepki veren güvenlik sistemleri vardır. Ancak suçlu uyumuyor, kirli işlerini yaparken fark edilmemeye çalışıyor - özel kamuflaj kıyafetleri ve her türlü ustaca cihaz ortaya çıkıyor.

Bu arada kesinlikle güvenilir sistem koruma. O buna hazır fiziksel alan doğanın kendisinin herhangi bir engel olasılığını dışladığı bir kişi. Bu, kütlesi olan her nesnenin sahip olduğu çekim alanıdır. Yerçekimi, yerçekimidir (çekim), Isaac Newton'un üçüncü yasasının söylediği gibi, her türlü fiziksel madde (sıradan madde, herhangi bir fiziksel alan) arasındaki evrensel etkileşimdir.

Bu prensip ünlü mucit Lifshitz'in cihazının temelini oluşturdu. Yerçekimi kuvvetleri ihmal edilebilir düzeydedir. diyelim ki karşılıklı çekim Birbirinden bir metre uzaklıkta bulunan ve her biri bir ton kütleye sahip iki gövde arasında yalnızca yaklaşık 0,006 g bulunur. Yalnızca planetaryumlarda kullanılan büyük cihazlar yardımıyla gözlemlenebilirler. S. Lifshitz'in cihazı küçük, kompakt, üretimi son derece basit ve ustaca olan her şey gibi ustacadır. Temeli pleksiglastan birbirine yapıştırılmış şeffaf bir kaptır. İçeride onu simetrik olarak yüksekliğin yarısına bölen ve dışarı çıkan bir bölme vardır. Bölmenin her iki tarafına 1 metrekare kesitli iki tüp monte edilmiştir. mm. Geminin yanlarında musluklu iki kısa tüp bulunmaktadır. Cihazın tüm bağlantıları yalıtılmıştır.

Kap bir masanın veya sabit bir platformun üzerine yerleştirilir. Küçük tüplere bir damla renkli sıvı damlatılır. Her iki damla da aynı seviyede olmalıdır. Bundan sonra kap, bölmenin alt kısmının tamamen sıvıya daldırılacağı ve kabın kapağının önünde 2 - 3 mm'lik bir hava tabakası kalacak seviyeye kadar kısa tüpler aracılığıyla suyla doldurulur. Musluklar kapatılır ve cihaz kullanıma hazır hale gelir. Eğer kişi şimdi uçlarından birine yaklaşırsa, sıvının bir kısmı yerçekimi kuvveti geminin bir yarısından diğerine - yaklaştığı tarafa geçecek. Ve sıvının kabın ayrılmış kısımlarındaki hareketi hareketle ilişkili olduğundan hava boşluğu, küçük tüplerdeki renkli damlalar da hareket edecektir. Bir kişinin cihazdan çıkarılması ters etkiye neden olacaktır; damlacıkların ters yönde yer değiştirmesi. Yerçekiminin etkisinin bir gösterimi var.

Cihaza ağırlık getirirseniz sol kılcal damardaki damla yükselir, sağdaki ise düşer

Şimdi bununla nereye varacağımızı tahmin edebiliyor musun? Cihazımızı bir kişi yaklaştığında otomatik olarak sinyal verecek şekilde biraz geliştirmemiz gerekiyor. Burada birçok seçenek var. Hareketli, renkli damlacıklar ışık ışınını engelleyebilir ve fotoselin ateşlenmesine ve sirenin açılmasına neden olabilir.

Resme baktığınızda böyle bir korumanın etki mekanizmasını daha iyi anlayacaksınız. Cihaz, zırhlı bir kasa kapısı veya kalın bir güvenlik duvarı arkasına sabitlendiğinde çalışır. beton duvar- yer çekimine karşı hiçbir engel yoktur. Başka bir deyişle benzer güvenlik cihazı en güvenilir.

Böyle bir cihaz, bir kişi ona yaklaştığında otomatik olarak bir sinyal verecektir.

Bugün farklı amaçları ve etkinlikleri olan kimseyi şaşırtmayacaksınız. elektronik cihazlar istenmeyen bir misafirin korunan bir sınırla (bölge) doğrudan temasından çok önce insanları bilgilendiren veya güvenlik alarmını çalıştıran önleyici uyarılar. Literatürde açıklanan bu düğümlerin çoğu, örneğin yazara göre ilginç ama karmaşıktır.

Bunların aksine basit bir elektronik devre acemi bir radyo amatörünün bile monte edebileceği temassız kapasitif sensör (Şekil 2.2). Cihaz, E1 sensörüne yaklaşan bir kişiyi uyarmak için kullanılmasına olanak tanıyan yüksek giriş hassasiyetine sahiptir.

Cihazın çalışma prensibi, E1 sensör anteni ile "toprak" (ortak kablo: toprak döngüsüne karşılık gelen her şey - bu durumda odanın zemini ve duvarları) arasındaki kapasitansın değiştirilmesine dayanmaktadır. Bir kişi yaklaştığında bu kapasite önemli ölçüde değişir ve bu, K561TL1 mikro devresini tetiklemek için yeterlidir.

Pirinç. 2.2. Elektrik şeması temassız kapasitif sensör

Tasarım, invertör olarak bağlanan K561TL1 (DD1) mikro devresinin iki elemanına dayanmaktadır. Bu mikro devre dört tane içerir aynı türden eleman Girişte histerezis (gecikme) ve çıkışta ters çevirme ile Schmitt tetikleyicileri ile 2I-NOT fonksiyonu ile.

K561TL1 mikro devresinin kullanımı, düşük akım tüketimi, yüksek gürültü bağışıklığı (besleme voltajı seviyesinin% 45'ine kadar), geniş bir besleme voltajı aralığında (3-15 V aralığında), giriş korumasından kaynaklanmaktadır. Statik elektrik, giriş seviyelerinin kısa süreli fazlalığı ve daha birçok avantaj, çipin amatör radyo tasarımlarında herhangi bir özel önlem ve koruma gerektirmeden yaygın olarak kullanılmasına olanak tanıyor.

Ek olarak, K561TL1 mikro devresi, bağımsız mantık elemanlarını tampon elemanlar olarak paralel olarak bağlamanıza olanak tanır, bunun sonucunda çıkış sinyali gücü orantılı olarak artar. Schmitt tetikleyicileri, gürültü içerenler de dahil olmak üzere yavaş yavaş artan giriş sinyalleriyle çalışabilen iki durumlu devrelerdir. Aynı zamanda, çıkışı sağlayan darbelerin keskin kenarları, diğer anahtar elemanlar ve mikro devrelerle bağlantı için devrenin sonraki düğümlerine iletilebilir. K561TL mikro devresi (K561TL2'nin yanı sıra), analog veya bulanık giriş darbesinden diğer cihazlar için bir kontrol sinyali (dijital dahil) seçebilir.

K561TL1'in yabancı analogu CD4093B'dir.

İnvertör bağlantı şeması klasiktir, referans yayınlarda açıklanmıştır. Sunulan gelişmenin özelliği tasarım nüanslarında yatmaktadır. Gücü açtıktan sonra DD1.1 elemanının girişinde düşük mantık seviyesine yakın tanımsız bir durum mevcut. DD1.1 çıkışı yüksek, DD1.2 çıkışı yine düşük. Transistör VT1 kapalı. Piezoelektrik kapsül HAI (dahili jeneratör 34 ile) aktif değil.

E1 sensörüne bir anten bağlı - bir araba teleskopik anteni iş görecektir. Bir kişi antenin yakınında olduğunda anten pimi ile zemin arasındaki kapasite değişir. Bu durum DD1.1, DD1.2 elemanlarının ters duruma geçmesine neden olur. Düğümü değiştirmek için, ortalama yükseklikte bir kişinin 1,5 m'ye kadar bir mesafede 35 cm uzunluğunda bir antenin yanında olması (yürümesi) gerekir, bunun sonucunda transistör VT1'in 4 numaralı piminde yüksek bir voltaj seviyesi belirir. açılır ve kapsül HA1 sesi duyulur.

C1 kapasitörünün kapasitansını seçerek mikro devre elemanlarının çalışma modunu değiştirebilirsiniz. Yani C1 kapasitansı 82-120 pF'ye düştüğünde düğüm farklı şekilde çalışır. Artık ses sinyali yalnızca DD1.1 girişi AC voltaj girişiminden - insan dokunuşundan - etkilendiğinde duyulur.

Elektrik devresi (Şekil 2.2) aynı zamanda tetik dokunma sensörünün temeli olarak da kullanılabilir. Bunu yapmak için, sabit direnç R1'i, korumalı kabloyu ve sensörün mikro devre kontakları 1 ve 2'yi ortadan kaldırın.

1-1,5 m uzunluğunda R1'e (RK-50, RK-75 kablosu, AF sinyalleri için korumalı tel - her tür uygundur) seri olarak ekranlanmış bir kablo bağlanır, ekran ortak kabloya, merkezi çekirdeğe bağlanır. ucu anten pinine bağlanır.

Belirtilen tavsiyelere uyulursa ve şemada belirtilen elemanların türleri ve değerleri kullanılırsa, bir kişi anten pimine yaklaştığında ünite yaklaşık 1 kHz frekansında (HA1 kapsülünün türüne bağlı olarak) bir ses sinyali üretir. 1,5-1 m mesafe tetikleme etkisi yoktur. Nesne antenden uzaklaştığında sensör güvenlik (bekleme) moduna geçer.

Deney ayrıca hayvanlarla (bir kedi ve bir köpek) gerçekleştirildi: düğüm, anten sensörüne yaklaşmalarına tepki vermiyor.

Cihazın yetenekleri fazla tahmin edilemez. Yazarın versiyonunda yanına monte edilmiştir kapı çerçevesi; ön kapı- metal.

HA1 kapsülü tarafından yayılan AF sinyalinin hacmi, onu kapalı bir sundurmada duymak için yeterlidir (bir apartman zilinin ses seviyesiyle karşılaştırılabilir).

Güç kaynağı, çıkıştaki dalgalı voltajın iyi bir şekilde filtrelenmesiyle 9-15 V'luk bir voltajla stabilize edilir. Bekleme modunda akım tüketimi ihmal edilebilir düzeydedir (birkaç mikroamper) ve HA1 yayıcı aktif olarak çalışırken 22-28 mA'ya yükselir. Hasar olasılığı nedeniyle transformatörsüz kaynak kullanılamaz elektrik çarpması. Oksit kapasitör C2, güç kaynağının voltajından daha düşük olmayan bir çalışma voltajı için ek bir güç kaynağı filtresi görevi görür, tipi K50-35 veya benzeridir.

Ünitenin çalışması sırasında, ilginç özellikler. Düğümün besleme voltajı çalışmasını etkiler: besleme voltajı 15 V'a yükseltildiğinde, yalnızca sıradan çok çekirdekli korumasız bir elektrik bakır tel kesit 1-2 mm, uzunluk 1 m; Bu durumda herhangi bir ekran veya direnç R1 gerekli değildir; elektrik bakır teli doğrudan DD1.1 elemanının 1 ve 2 numaralı pinlerine bağlanır. Etki benzerdir. Aşamayı değiştirirken ağ fişi güç kaynağı, düğüm felaketle hassasiyetini kaybeder ve yalnızca bir sensör olarak çalışabilir (E1'e dokunulduğunda tepki verir). Bu, 9-15 V aralığındaki herhangi bir güç kaynağı voltaj değeri için geçerlidir. Açıkçası, bu devrenin ikinci amacı sıradan bir sensördür (veya sensör tetikleyicisidir).

Cihazı tekrarlarken bu nüanslar dikkate alınmalıdır. Ancak burada açıklanan doğru bağlantı durumunda, evin güvenliğini sağlayan, ev sahiplerini acil bir durum ortaya çıkmadan önce uyaran güvenlik alarmının önemli bir bileşeni elde edilmiş olur.

Elemanlar bir fiberglas panel üzerine kompakt bir şekilde monte edilmiştir. Cihazın mahfazası herhangi bir dielektrik (iletken olmayan) malzemeden yapılmıştır. Güç kaynağını kontrol etmek için cihaz, güç kaynağına paralel bağlanan bir gösterge LED'i ile donatılabilir.

Tavsiyelere sıkı sıkıya uyulduğu takdirde herhangi bir ayarlamaya gerek yoktur. Koruma kablosunun uzunluğunu, E1 sensör anteninin uzunluğunu ve alanını deneyip besleme voltajını değiştirirseniz, R1 direncinin direncini 0,1 ila 100 MOhm arasında geniş bir aralıkta ayarlamanız gerekebilir. Hassasiyeti azaltmak için C1 kapasitörünün kapasitansını artırın. Bu sonuç getirmezse C1'e paralel olarak 5-10 MOhm dirençli sabit bir direnç bağlanır.

Pirinç. 2.3. Kapasitif sensör

Polar olmayan kapasitör C1, KM6 tipindedir. Sabit direnç R2—MLT-0,25. Direnç R1 - BC-0,5, BC-1 tipi. Transistör VT1, DD1.2 elemanının çıkışından gelen sinyali yükseltmek için gereklidir. Bu transistör olmadan HA1 kapsülünün sesi yüksek çıkmaz. Transistör VT1, herhangi bir harf indeksiyle KT503, KT940, KT603, KT801 ile değiştirilebilir.

HA1 yayıcı kapsül, yerleşik jeneratörü (34) olan ve çalışma akımı 50 mA'yı geçmeyen benzer bir kapsülle (örneğin FMQ-2015B, KRKH-1212V ve benzeri) değiştirilebilir.

Yerleşik jeneratörlü bir kapsülün kullanılması sayesinde, ünite ilginç bir etki sergiliyor: Bir kişi sensör-anten E1'e yaklaştığında kapsülün sesi monoton oluyor ve kişi uzaklaştığında (veya yaklaştığında) (E1)'e 1,5 m mesafeden başlayarak kapsül, DD1.2 elemanının çıkışındaki potansiyel seviyesindeki değişime göre sabit aralıklı bir ses üretir. (Benzer bir etki ilk elektronik müzik aleti- “Theremin”.)

Kapasitif bir sensörün özelliklerini daha iyi anlamak için yazar, malzemeyi tanımanızı önerir.

HA1 olarak yerleşik AF jeneratörüne sahip bir kapsül (örneğin KRI-4332-12) kullanılırsa, o zaman bir kişi sensör anteninden nispeten uzakta olduğunda ses bir sirene benzeyecek ve maksimum yaklaşımda, aralıklı bir sinyal.

Cihazın dezavantajlarından bazıları, seçiciliğin olmaması ("dost/düşman" tanıma sistemi) olarak düşünülebilir, bu nedenle düğüm, dışarı çıkan dairenin sahibi de dahil olmak üzere herhangi bir kişinin E1'e yaklaşmasını işaret edecektir. ekmek al. Cihazın çalışmasının temeli, gelişmiş bir elektrik iletişim ağına sahip geniş yerleşim alanlarında kullanıldığında en yararlı olan elektriksel girişim ve kapasitans değişiklikleridir; Açıkçası cihaz ormanda, tarlada ve elektrik bağlantısının olmadığı her yerde işe yaramayacak.

Radyo amatörleri için Kashkarov A.P. 500 planları. Elektronik sensörler.