Kapasitif sensör, çalışma prensibi iki kapasitör plakası arasındaki ortamın dielektrik sabitindeki bir değişikliğe dayanan temassız sensör türlerinden biridir. Bir plaka, devrenin metal plaka veya tel şeklindeki sensörü, diğeri ise metal, su veya insan vücudu gibi elektriksel olarak iletken bir maddedir.

Bir bide için tuvalete su beslemesini otomatik olarak açmak için bir sistem geliştirirken, dış sıcaklık, nem, toz ve besleme voltajındaki değişikliklere karşı oldukça güvenilir olan kapasitif bir varlık sensörü ve bir anahtar kullanmak gerekli hale geldi. Ayrıca sistemin kontrollerine bir kişinin dokunması ihtiyacını da ortadan kaldırmak istedim. Sunulan gereksinimler, yalnızca kapasitansı değiştirme ilkesiyle çalışan sensör sensörlerinin devreleri tarafından sağlanabilir. Gerekli gereksinimleri karşılayan hazır bir şema bulamadım, kendim geliştirmek zorunda kaldım.

Sonuç, ayar gerektirmeyen ve bir kişi de dahil olmak üzere elektriksel olarak iletken nesnelere 5 cm'ye kadar yaklaşmaya tepki veren evrensel bir kapasitif dokunmatik sensördür.Önerilen dokunmatik sensörün kapsamı sınırlı değildir. Örneğin aydınlatmayı, alarm sistemlerini açmak, su seviyesini belirlemek ve diğer birçok durumda kullanılabilir.

Elektrik devre şemaları

Klozet bidesindeki su akışını kontrol etmek için iki kapasitif dokunmatik sensöre ihtiyaç vardı. Bir sensörün doğrudan tuvalete monte edilmesi gerekiyordu, bir kişi varken ve mantıksal bir sinyalinin yokluğunda mantıklı bir sıfır sinyali vermesi gerekiyordu. İkinci kapasitif sensörün bir su anahtarı görevi görmesi ve iki mantıksal durumdan birinde olması gerekiyordu.

El sensöre getirildiğinde, sensör çıkıştaki mantıksal durumu değiştirmek zorunda kaldı - ilk tek durumdan mantıksal sıfır durumuna geçmek için, ele tekrar dokunulduğunda sıfır durumundan durumuna mantıklı olan. Ve sonsuza kadar, varlık sensöründen gelen mantıksal sıfırın etkinleştirme sinyali dokunmatik anahtara gönderilirken.

Kapasitif dokunmatik sensör devresi

Varlık için kapasitif sensörün devresinin temeli, mikro devre D1.1 ve D1.2'nin iki mantık elemanı üzerinde klasik şemaya göre yapılmış dikdörtgen darbelerin ana üreticisidir. Jeneratör frekansı, R1 ve C1 elemanlarının derecelendirmeleriyle belirlenir ve yaklaşık 50 kHz olarak seçilir. Frekans değeri, kapasitif sensörün çalışmasını pratik olarak etkilemez. Frekansı 20'den 200 kHz'e değiştirdim ve cihazın çalışması üzerindeki etkisini görsel olarak fark etmedim.

D1.2 mikro devresinin 4 pininden, R2 direncinden geçen dikdörtgen sinyal, D1.3 mikro devresinin 8, 9 girişlerine ve değişken direnç R3 üzerinden 12.13 D1.4 girişlerine gider. Sinyal, bir tel parçası veya metal bir plaka olan takılı sensör nedeniyle darbe cephesinin eğiminde hafif bir değişiklikle D1.3 mikro devresinin girişine ulaşır. D1.4 girişinde, C2 kondansatöründen dolayı ön, onu yeniden şarj etmek için gereken süreyi değiştirir. Düzeltici R3'ün varlığı nedeniyle, D1.4 girişindeki darbe kenarlarını, D1.3 girişindeki darbe kenarlarına eşit ayarlamak mümkündür.

Antenin (sensör) yanına bir el veya metal bir nesne getirirseniz, DD1.3 mikro devresinin girişindeki kapasitans artacak ve gelen darbenin önü, ön tarafına göre zaman içinde gecikecektir. DD1.4 girişine giren darbe. 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 ucunda, o anda D girişinde olan sinyal tetik çıkışına iletilir, bu nedenle D girişindeki sinyal değişmezse, gelen darbeler C sayaç girişine çıkış sinyali seviyesini etkilemez. Basit bir kapasitif dokunmatik sensör yapmamızı sağlayan D tetikleyicinin bu özelliğidir.

Antenin kapasitesi, insan vücudunun ona yaklaşması nedeniyle, DD1.3 girişinde arttığında, darbe geciktirilir ve bu, çıkış durumunu değiştirerek D tetikleyicisini sabitler. HL1 LED'i, besleme voltajının varlığını belirtmek için ve HL2, sensöre yakınlığı belirtmek için kullanılır.

Sensör anahtarı devresi

Kapasitif dokunmatik sensör devresi, dokunmatik anahtarı çalıştırmak için de kullanılabilir, ancak hafif bir değişiklikle, çünkü sadece insan vücudunun yaklaşımına yanıt vermesi değil, aynı zamanda eli çıkardıktan sonra sabit bir durumda kalması da gerekir. Bu sorunu çözmek için, ikiye bölücü devresine göre dahil edilen dokunmatik sensörün çıkışına başka bir D tetikleyicisi DD2.2 eklemek gerekiyordu.

Kapasitif sensör devresi biraz değiştirildi. Yanlış alarmları hariç tutmak için, bir kişi parazitin varlığı nedeniyle elini yavaşça içeri ve dışarı götürebildiğinden, sensör, gerekli anahtar çalıştırma algoritmasını bozarak, tetikleyicinin D sayaç girişine birkaç darbe verebilir. Bu nedenle, kısa bir süre için D tetiğini değiştirme olasılığını engelleyen bir RC R4 ve C5 element zinciri eklendi.

DD2.2 tetikleyicisi, DD2.1 ile aynı şekilde çalışır, ancak D girişine gelen sinyal, diğer elemanlardan değil, DD2.2'nin ters çıkışından sağlanır. Sonuç olarak, C girişine gelen darbenin pozitif kenarında, D girişindeki sinyal ters çevrilir. Örneğin, pim 13'teki ilk durumda mantıksal bir sıfır varsa, o zaman elinizi sensöre bir kez kaldırdığınızda, tetik değişecek ve pim 13'te mantıksal bir birim ayarlanacaktır. Sensör üzerindeki bir sonraki işlemle, pim 13'te tekrar mantıksal bir sıfır ayarlanacaktır.

Anahtarı tuvalette bir kişinin yokluğunda bloke etmek için, sensörden DD2.2 mikro devresinin R girişine (diğer tüm girişlerindeki sinyallerden bağımsız olarak tetik çıkışında sıfır ayarı) mantıksal bir birim beslenir. . Kapasitif anahtarın çıkışında, Güç ve Anahtarlama Ünitesindeki solenoid valfi açmak için bir demet aracılığıyla anahtar transistörün tabanına beslenen mantıksal bir sıfır ayarlanır.

Direnç R6, arızası veya kontrol telinin kopması durumunda kapasitif sensörden gelen bir engelleme sinyalinin olmaması durumunda, R girişindeki tetiği bloke eder, böylece bidede kendiliğinden su beslemesi olasılığını ortadan kaldırır. Kapasitör C6, R girişini gürültüden korur. HL3 LED'i, bide içindeki su akışını göstermek için kullanılır.

Kapasitif dokunmatik sensörlerin tasarımı ve detayları

Duyusal bir bide su tedarik sistemi geliştirmeye başladığımda, bana en zor iş kapasitif bir varlık sensörü geliştirmek gibi geldi. Bunun nedeni, kurulum ve çalıştırmayla ilgili bir dizi kısıtlamaydı. Sensörün klozet kapağına mekanik olarak bağlanmasını istemedim, çünkü zaman zaman yıkamak için çıkarılması gerekiyor ve tuvaletin sterilizasyonuna müdahale etmiyordu. Bu nedenle, reaksiyon elemanı olarak bir kap seçtim.

Varlık sensörü

Yukarıda yayınlanan şemaya göre bir prototip yaptım. Kapasitif sensörün parçaları bir baskılı devre kartı üzerine monte edilir, kart plastik bir kutuya yerleştirilir ve bir kapakla kapatılır. Anteni bağlamak için muhafazaya tek pimli bir konektör takılmıştır; besleme voltajı ve sinyali sağlamak için dört pimli bir RSH2N konektörü takılmıştır. Baskılı devre kartı, floroplastik yalıtımda bakır iletkenlerin lehimlenmesiyle konektörlerle bağlanır.

Kapasitif dokunmatik sensör, KR561 serisi, LE5 ​​​​ve TM2'nin iki mikro devresine monte edilmiştir. KR561LE5 mikro devresi yerine KR561LA7 kullanılabilir. İthal muadilleri olan 176 serisinin mikro devreleri de uygundur. Dirençler, kapasitörler ve LED'ler her tür için çalışacaktır. Kapasitör C2, ortam sıcaklığındaki büyük dalgalanmaların olduğu koşullar altında çalışma sırasında kapasitif sensörün kararlı çalışması için küçük bir TKE ile alınmalıdır.

Sarnıcın monte edildiği klozet kapağının altına, sızıntı durumunda rezervuardan su alamayan bir yere sensör takılmaktadır. Sensör gövdesi, çift taraflı bant kullanılarak tuvalete yapıştırılmıştır.

Kapasitif sensörün anten sensörü, gözlük düzleminin bir santimetre altında klozetin dış duvarına şeffaf bantla yapıştırılmış, floroplastik ile yalıtılmış, 35 cm uzunluğunda bakır telli bir tel parçasıdır. Fotoğrafta sensör açıkça görülüyor.

Sensörün hassasiyetini ayarlamak için, tuvalete taktıktan sonra, HL2 LED'inin sönmesini sağlamak için düzeltici R3'ün direncini değiştirerek gereklidir. Ardından, sensörün bulunduğu yerin üzerindeki klozet kapağına elinizi koyun, HL2 LED'i yanmalıdır, elinizi kaldırırsanız söner. Bir kişinin kalçası kütlece elden daha büyük olduğu için, çalışma sırasında böyle bir ayardan sonra dokunmatik sensörün çalışması garanti edilecektir.

Kapasitif dokunmatik anahtarın tasarımı ve detayları

Kapasitif dokunmatik anahtarın devresi daha fazla parçaya sahiptir ve bunları yerleştirmek için daha büyük bir muhafazaya ihtiyaç duyulmuştur ve estetik nedenlerle, varlık sensörünün yerleştirildiği muhafazanın görünümü, göze çarpan bir yere kurulum için pek uygun değildi. Telefon bağlamak için rj-11 duvar prizine dikkat çekildi. Bedene uygun ve güzel görünüyordu. Gereksiz olan her şeyi prizden çıkardıktan sonra içine kapasitif dokunmatik anahtar baskılı devre kartı yerleştirdim.

Baskılı devre kartını sabitlemek için kasanın tabanına kısa bir direk yerleştirildi ve dokunmatik anahtar parçalarına sahip baskılı devre kartı bir vida ile vidalandı.

Kapasitif sensörün sensörü, daha önce içlerinde LED'ler için bir pencere kesmiş olan "Moment" yapıştırıcı ile soket kapağının altına bir pirinç levha yapıştırılarak yapılmıştır. Kapak kapatıldığında (silikon çakmaktan alınan) bir yay pirinç levhaya temas ederek devre ile sensör arasında elektriksel temas sağlar.

Kapasitif dokunmatik anahtar, kendinden kılavuzlu bir vida kullanılarak duvara sabitlenir. Bunun için gövdede bir delik sağlanmıştır. Daha sonra pano kurulur, konektör ve kapak mandallarla sabitlenir.

Kapasitif anahtarın ayarı, yukarıda açıklanan varlık sensörünün ayarıyla hemen hemen aynıdır. Yapılandırmak için, bir besleme voltajı uygulamanız ve direnci ayarlamanız gerekir, böylece bir el sensöre getirildiğinde HL2 LED'i yanar ve çıkarıldığında söner. Ardından, dokunma sensörünü etkinleştirmeniz ve elinizi anahtar sensörüne getirip çıkarmanız gerekir. HL2 LED'i yanıp sönmeli ve kırmızı HL3 LED'i yanmalıdır. El kaldırıldığında, kırmızı LED açık kalmalıdır. El tekrar kaldırıldığında veya vücut sensörden uzaklaştığında, HL3 LED'i sönmelidir, yani bide su beslemesini kapatmalıdır.

Evrensel PCB

Yukarıda sunulan kapasitif sensörler, fotoğrafta aşağıda gösterilen baskılı devre kartından biraz farklı olan baskılı devre kartlarına monte edilmiştir. Bunun nedeni, her iki baskılı devre kartının tek bir evrensel olanda birleşimidir. Dokunmatik anahtarı monte ederseniz, sadece 2 numaralı parçayı kesmeniz gerekir. Varlık sensörünü monte ederseniz, 1 numaralı parça silinir ve tüm elemanlar yüklenmez.

Sensör anahtarının çalışması için gerekli olan ancak varlık sensörünün çalışmasına müdahale eden R4, C5, R6, C6, HL2 ve R4 öğeleri takılı değil. R4 ve C6 yerine tel jumperlar lehimlenmiştir. R4, C5 zinciri bırakılabilir. Çalışmayı etkilemeyecektir.

Aşağıda, folyoya palet uygulamak için termal yöntem kullanılarak haddeleme için bir baskılı devre kartının bir çizimi bulunmaktadır.

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

Bide su temini için bir sensör kontrol sistemi için kapasitif sensörlerin sorunsuz çalışması, üç yıllık sürekli çalışma sırasında pratikte onaylanmıştır. Hiçbir arıza kaydedilmedi.

Ancak devrenin güçlü darbe gürültüsüne duyarlı olduğunu belirtmek isterim. Kurulumda yardım için bir mektup aldım. Devrenin hata ayıklaması sırasında, yakınlarda tristörlü bir sıcaklık kontrol cihazına sahip bir havya olduğu ortaya çıktı. Havyayı kapattıktan sonra devre çalışmaya başladı.

Böyle bir vaka daha vardı. Kapasitif sensör, buzdolabıyla aynı prize bağlı olan lambaya yerleştirildi. Açıldığında, ışık açıldı ve tekrar açıldığında söndü. Lamba başka bir prize bağlanarak sorun çözüldü.

Bir plastik depolama tankındaki su seviyesini ayarlamak için açıklanan kapasitif sensör devresinin başarılı bir şekilde uygulanması hakkında bir mektup geldi. Alt ve üst kısımlarda elektrikli pompanın açılıp kapanmasını kontrol eden bir sensör üzerine silikon ile yapıştırılmıştır.

Çok çeşitli kapasitif tasarımlar arasında, belirli bir durum için kapasitif sensörün en uygun versiyonunu seçmek bazen zordur. Kapasitif cihazlar konusundaki birçok yayında, önerilen tasarımların kapsamı ve ayırt edici özellikleri çok kısaca açıklanmaktadır ve radyo amatörleri genellikle navigasyon yapamamaktadır - tekrarlama için ne tür bir kapasitif cihaz şeması tercih edilmelidir.

Bu makale, çeşitli kapasitif sensör türlerini açıklar, her bir özel kapasitif yapı türünün en rasyonel pratik kullanımı için karşılaştırmalı özelliklerini ve önerilerini verir.

Bildiğiniz gibi, kapasitif sensörler herhangi bir nesneye tepki verme yeteneğine sahiptir ve aynı zamanda algılama mesafeleri, örneğin sıcak veya soğuk olması gibi, yaklaşan bir nesnenin yüzeyinin özelliklerine bağlı değildir (olduğu gibi). kızılötesi sensörlerin aksine) ve katı veya yumuşak (ultrasonik hareket sensörlerinin aksine). 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 açma için; sıvı seviyesi alarmlarında vb.
Birkaç çeşit kapasitif sensör vardır.

1. Kapasitörlerdeki sensörler.
Bu tip sensörlerde, tetikleme sinyali kapasitör devreleri kullanılarak üretilir ve benzer tasarımlar birkaç gruba ayrılabilir.
Bunların en basiti - kapasitif bölücü devreleri.

Bu tür cihazlarda, örneğin, anten sensörü, küçük kapasiteli bir ayırıcı kapasitör aracılığıyla çalışan jeneratörün çıkışına bağlanırken, anten ve yukarıdaki kapasitörün birleşme noktasında bir çalışma potansiyeli oluşur, seviye antenin kapasitesine bağlı olarak, anten-sensörü ve ayırıcı kapasitör kapasitif bir bölücü oluştururken ve bir nesne antene yaklaştığında, ayırıcı kondansatör ile bağlantı noktasındaki potansiyel azalır, bu bir sinyaldir. Cihazın çalışması için.

Ayrıca oradaiçin şemalarRC jeneratörleri.Bu yapılarda, örneğin, frekans ayar elemanı bir sensör anteni olan, bir nesne ona yaklaştığında kapasitesi değişen (artan) bir tetik sinyali üretmek için bir RC jeneratörü kullanılır. Anten sensörünün kapasitansı tarafından ayarlanan sinyal daha sonra ikinci (referans) jeneratörün çıkışından gelen örnek sinyal ile karşılaştırılır.

Genişletilmiş kapasitörlerdeki sensörler.Bu tür cihazlarda örneğin aynı düzleme yerleştirilmiş iki düz metal plaka sensör anteni olarak kullanılır. Bu plakalar genişletilmiş kapasitörün plakalarıdır ve herhangi bir nesne yaklaştığında plakalar arasındaki ortamın dielektrik sabiti değişir ve buna bağlı olarak yukarıdaki kapasitörün kapasitesi artar, bu da sensörün çalışması için bir sinyaldir.
Cihazlar ayrıca, örneğin kullanıldığı bilinmektedir. anten kapasitansını örnek bir (referans) kondansatörün kapasitansı ile karşılaştırma yolu(Ropatent bağlantısı).

burada, 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 paraziti, cihazın girişinde büyük miktarda gürültü ve parazit oluşturarak bu tür tasarımları zayıf sinyallere karşı duyarsız hale getirir. Bu nedenle, kapasitörler üzerinde sensör bulunan nesnelerin algılama aralığı küçüktür, örneğin, bir kişinin yaklaşımını 10-15 cm'yi geçmeyen bir mesafeden algılarlar.
Aynı zamanda, bu tür cihazların tasarımı (örneğin) çok basit olabilir ve bu tasarımların oldukça uygun ve üretimi kolay olduğu için sargı parçaları - bobinler, devreler vb. Kullanmaya gerek yoktur.

Uygulama alanı kapasitörlerde kapasitif sensörler.
Bu cihazlar, örneğin metal dokunma dedektörlerinde, yüksek hassasiyet ve gürültü bağışıklığının gerekli olmadığı yerlerde kullanılabilir. nesneler, sıvı seviye sensörleri vb. ve ayrıca - kapasitif teknolojiyle tanışan acemi radyo amatörleri için.

2. Frekans ayarlı bir LC devresindeki kapasitif sensörler.
Bu tür cihazlar, radyo parazitine ve parazite karşı kapasitör tabanlı sensörlere göre daha az hassastır.
Anten sensörü (genellikle metal bir plaka), RF jeneratörünün frekans ayar LC devresine (doğrudan veya birkaç on pF kapasiteli bir kapasitör aracılığıyla) bağlanır. Bir nesne yaklaştığında, anten kapasitesi değişir (artar) ve buna bağlı olarak LC devre kapasitesi. Bunun sonucunda jeneratör frekansı değişir (azalır) ve bir çalışma meydana gelir.

özellikler bu tip kapasitif sensörler.
1) Kendisine bağlı anten sensörlü LC devresi, jeneratörün bir parçasıdır, bunun sonucunda anteni etkileyen alıcı ve radyo paraziti de çalışmasını etkiler: pozitif geri besleme elemanları aracılığıyla, parazit sinyalleri (özellikle darbe) jeneratörün aktif elemanının girişine sızar ve içinde yükseltilir, cihazın çıkışında yapının zayıf sinyallere duyarlılığını azaltan ve yanlış alarm tehlikesi yaratan yabancı sesler oluşturur.
2) Jeneratörün frekans ayar elemanı olarak görev yapan LC devresi, ağır yüklüdür ve düşük bir Q faktörüne sahiptir, bunun sonucunda devrenin seçici özellikleri azalır ve ayarını değiştirme yeteneği azalır. anten kapasitansı değişir, bu da yapının hassasiyetini daha da azaltır.
Frekans ayarlı LC devresindeki sensörlerin yukarıdaki özellikleri, gürültü bağışıklığını ve nesnelerin algılama aralığını sınırlar, örneğin, bu tip sensörlere sahip bir kişinin algılama mesafesi genellikle 20 - 30 cm'dir.

Frekans ayarlı LC devreli kapasitif sensörlerin birkaç çeşidi ve modifikasyonu vardır.

1) Kuvars rezonatör sensörleri.
Bu tür cihazlarda, örneğin, jeneratör frekansının hassasiyetini ve kararlılığını arttırmak için, aşağıdakiler tanıtılır: bir kuvars rezonatör ve birincil sargısı jeneratörün frekans ayar devresinin bir elemanı olan bir diferansiyel HF transformatörü ve onun iki ikincil (özdeş) sargısı, kuvars rezonatör ile seri olarak bağlanmış bir sensör anteninin bağlı olduğu ölçüm köprüsünün elemanlarıdır ve bir nesne antene yaklaştığında, bir tetik sinyali üretilir.
Bu tür yapıların hassasiyeti, frekans ayarlı bir LC devresindeki geleneksel sensörlere kıyasla daha yüksektir, ancak bir diferansiyel HF transformatörünün üretilmesini gerektirir (yukarıdaki tasarımda, sargıları standart boyutta bir halka üzerine yerleştirilir K10 × 6 × 2 M3000NM ferritten yapılırken, kalite faktörünü arttırmak için halkada 0,9 ... 1,1 mm genişliğinde bir boşluk kesilir.

2) Emme sensörleriLC-kontur.
Bu yapılar, örneğin, duyarlılığı artırmak için, jeneratörün frekans ayar devresine endüktif olarak bağlanan ve bununla rezonansa ayarlanan ek bir (emme adı verilen) LC devresinin yerleştirildiği kapasitif cihazlardır. devre.
Bu durumda anten sensörü, frekans ayar devresine değil, küçük kapasiteli bir kapasitör ve endüktansı buna göre artan bir solenoid içeren yukarıda belirtilen emme LC devresine bağlanır. . Çünkü e. bu durumda döngü kondansatörü küçük olmalıdır - M33 - M75 seviyesinde.
Bu devrenin küçük kapasitesi nedeniyle, anten sensörünün kapasitansı onunla karşılaştırılabilir hale gelir, bu nedenle anten kapasitansındaki değişikliklerin yukarıda belirtilen emme LC devresinin ayarlanması üzerinde önemli bir etkisi vardır, genlik ise Jeneratörün frekans ayar devresindeki salınımların sayısı, büyük ölçüde bu devrenin ayarlanmasına bağlıdır ve sırasıyla, çıkışındaki RF sinyalinin seviyesidir.

Bu tür yapılarda, anten ile jeneratörün frekans ayar devresi arasındaki bağlantının doğrudan değil, anten üzerindeki hava ve iklimsel etkilerin aktifin çalışmasını doğrudan etkileyemediği için endüktif olduğu da not edilebilir. Bu tür yapıların pozitif özelliği olan jeneratörün (transistör veya op-amp) elemanı.
Bir kuvars rezonatöre dayalı sensörlerde olduğu gibi, tasarımın bazı komplikasyonları nedeniyle emme LC devreli kapasitif cihazların duyarlılığında bir artış sağlandı - bu durumda ek bir LC devresi üretilmesi gerekiyor frekans ayarlı LC devresinin bobinine kıyasla iki kat daha fazla dönüşe (-100 dönüşte) sahip bir indüktör içeren .

3) Bazı kapasitif sensörler, algılama aralığını artırmak için aşağıdaki gibi bir yöntem kullanır:sensör anteninin boyutunu artırmak... Aynı zamanda, bu tür yapılar elektromanyetik girişime ve radyo girişimine karşı duyarlılıklarını da arttırır; bu nedenle, bu tür cihazların hantallığından dolayı (örneğin, anten olarak 0,5 × 0,5 M metal ağ kullanılır), bu yapıların şehir dışında, zayıf elektromanyetik arka plana sahip yerlerde kullanılması tavsiye edilir. ve tercihen - yaşam alanlarının dışında - elektrik kablolarından herhangi bir parazit olmaması için.
Büyük sensör boyutlarına sahip cihazlar en iyi şekilde kırsal alanlarda bahçeleri ve tarla alanlarını korumak için kullanılır.

Uygulama alanı frekans ayarlı LC devreli sensörler.
Bu tür cihazlar, çeşitli ev amaçları için (aydınlatmayı açmak vb.) ve ayrıca sakin bir elektromanyetik ortama sahip yerlerde, örneğin bodrumlarda (yer seviyesinin altında bulunur) ve ayrıca bina dışında herhangi bir nesneyi algılamak için kullanılabilir. şehir (kırsal alanlarda - radyo paraziti olmadığında - bu tür sensörler, örneğin bir kişinin yaklaşımını birkaç on cm'ye kadar bir mesafede algılayabilir).
Kentsel koşullarda, bu yapıların metal nesnelere dokunma sensörleri olarak veya yanlış alarm durumunda başkalarına büyük rahatsızlık vermeyen alarm cihazlarının bir parçası olarak, örneğin aşağıdakileri içeren cihazlarda kullanılması tavsiye edilir. korkutucu bir ışık akısı ve düşük bir ses sinyali.

3. Diferansiyel kapasitif sensörler(diferansiyel transformatörlerdeki cihazlar).
Örneğin, bu tür sensörler, hava ve iklimsel etkilerin (sıcaklık, nem, kar, don, yağmur, vb.) bastırılmasına (karşılıklı telafisine) izin veren bir değil, iki anten sensörüne sahip oldukları için yukarıda açıklanan tasarımlardan farklıdır. .).
Aynı zamanda, kapasitif bir cihazın antenlerinden herhangi birine nesnelerin yaklaşımını tespit etmek için, ortak tel ile anten arasındaki kapasitansta bir değişikliğe 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 HF voltajı, bir diferansiyel transformatörde oluşturulur, bunun birincil sargısına, besleme HF sinyalinin çıkışından HF sinyali verilir. HF jeneratörü sağlanır (c - basitlik adına, - jeneratörün frekans ayar devresinin bobini aynı anda diferansiyel transformatörün birincil sargısıdır).
Diferansiyel transformatör, zıt uçlarında LC köprüsüne güç sağlamak için bir antifaz alternatif HF voltajının oluşturulduğu iki özdeş ikincil sargı içerir.
Aynı zamanda, köprünün çıkışında, HF voltajı yoktur, çünkü çıkışındaki HF sinyalleri, karşılıklı kompanzasyon ve bastırma (ölçüm LC-köprü, çalışma akımları arkadaşa doğru gider ve birbirini iptal eder).
İlk durumunda, ölçüm LC köprüsünün çıkışında sinyal yoktur, ancak nesne herhangi bir antene yaklaşırsa, ölçüm köprüsünün bir veya başka bir kolunun kapasitesi artar ve dengesinde bir dengesizliğe neden olur. bunun sonucunda jeneratörün RF sinyallerinin karşılıklı telafisi tamamlanmaz ve LC köprüsünün çıkışında cihazı tetikleyen bir sinyal görünür.

Bu durumda her iki anten için kapasite aynı anda artarsa ​​(veya azalırsa) tetikleme olmaz çünkü bu durumda, LC köprüsünün dengesi bozulmaz ve LC köprüsü devresinde akan RF sinyalleri hala aynı genliği ve zıt işaretleri korur.

Yukarıdaki özellik nedeniyle, diferansiyel transformatörlere dayalı cihazlar ve yukarıda açıklananlar, diferansiyel kapasitör sensörleri, hava ve iklim dalgalanmalarına karşı dayanıklıdır, çünkü bunlar her iki anteni de eşit olarak etkiler ve ardından iptal eder ve iptal eder. Gürültü ve radyo paraziti aynı anda bastırılmaz, yalnızca hava ve iklim etkileri ortadan kaldırılır, bu nedenle frekans ayarlı bir LC devresindeki sensörler gibi diferansiyel sensörler bazen yanlış alarmlar verir.
Antenler, bir nesne yaklaştığında birinin üzerindeki etkinin diğerinden daha büyük olacağı şekilde yerleştirilmelidir.

Diferansiyel sensörlerin özellikleri.
Bu cihazların algılama aralığı, frekans ayarlı bir LC devresindeki sensörlere kıyasla biraz daha yüksektir, ancak aynı zamanda diferansiyel sensörlerin tasarımı daha karmaşıktır ve sınırlı verimliliğe sahip bir transformatördeki kayıplar nedeniyle artan akım tüketimine sahiptir. Ek olarak, bu tür cihazların antenler arasında azaltılmış bir hassasiyet bölgesi vardır.

Uygulama alanı.
Diferansiyel transformatör sensörleri, dış mekan kullanımı için tasarlanmıştır. Bu cihazlar, frekans ayarlı LC-döngüsü üzerindeki sensörlerle aynı yerde kullanılabilir, tek fark, diferansiyel sensörü takmak için ikinci anten için bir yer gereklidir.

4. Rezonans kapasitif sensörler(RF patent No. 2419159; Rospatent bağlantısı).
Son derece hassas kapasitif cihazlar - bu tasarımlardaki tetik sinyali, devrenin küçük bir kapasitör aracılığıyla bağlandığı çalışan RF jeneratöründen gelen sinyale göre kısmen ayarlanmış bir durumda olan giriş LC devresinde oluşturulur (gerekli bir devredeki direnç elemanı).
Bu tür yapıların çalışma prensibi iki bileşene sahiptir: ilki uygun şekilde ayarlanmış bir LC devresidir ve ikincisi, LC devresinin jeneratör çıkışına bağlandığı bir direnç elemanıdır.

LC devresinin kısmi rezonans durumunda (karakteristik eğiminde) olması nedeniyle, RF sinyal devresindeki direnci büyük ölçüde kapasitansa bağlıdır - hem kendisinin hem de anten sensörünün kapasitansı ona bağlı. Sonuç olarak, bir nesne antene yaklaştığında, LC devresindeki HF voltajı, cihazı tetiklemek için bir sinyal olan genliğini önemli ölçüde değiştirir.

Aynı zamanda, LC devresi seçici özelliklerini kaybetmez ve anten sensöründen gelen yabancı etkileri etkili bir şekilde bastırır (vücuda şantlar) - alıcı ve radyo paraziti, yapının yüksek düzeyde gürültü bağışıklığı sağlar.

Rezonans kapasitif sensörlerde, RF jeneratörünün çıkışından gelen çalışma sinyali, değeri çalışma frekansındaki LC devresinin direnciyle karşılaştırılabilir olması gereken belirli bir direnç aracılığıyla LC devresine beslenmelidir, aksi takdirde nesneler olduğunda anten sensörüne yaklaştığınızda, LC devresindeki çalışma voltajı devredeki LC devresi direncindeki değişikliklere çok az tepki verecektir (RF devresi voltajı basitçe jeneratör çıkış voltajını tekrarlayacaktır).

Kısmi rezonansta olan LC devresi kararsız ve sıcaklık değişimlerine aşırı bağımlı olacak gibi görünebilir. Gerçekte, aynı, küçük bir değere sahip bir döngü kapasitörü kullanılması şartıyla, yani. (M33 - M75) - devre, kapasitif cihazın dış koşullarda çalıştığı zamanlar da dahil olmak üzere oldukça kararlıdır. Örneğin, sıcaklık +25 ila -12 derece arasında değiştiğinde. LC devresindeki HF voltajı %6'dan fazla değişmez.

Ek olarak, rezonans kapasitif yapılarda, anten LC devresine küçük bir kapasitör aracılığıyla bağlanır (bu tür cihazlarda güçlü bir bağlantı kullanmaya gerek yoktur), bu nedenle anten sensörü üzerindeki hava etkilerinin çalışmasını bozmaz. LC devresi ve çalışma RF voltajı yağmurda bile pratik olarak değişmeden kalır.
Etki aralığı açısından, rezonans kapasitif sensörler, frekans ayarlı LC devrelerindeki ve diferansiyel transformatörlerdeki cihazlardan önemli ölçüde (bazen birkaç kez) üstündür ve bir kişinin yaklaşımını 1 metreyi önemli ölçüde aşan bir mesafede algılar.

Bütün bunlarla birlikte, rezonans çalışma prensibini kullanan son derece hassas tasarımlar ancak son zamanlarda ortaya çıktı - bu konudaki ilk yayın "Kapasitif röle" makalesidir ("Radyo" 2010/5 dergisi, s. 38, 39); ek olarak, rezonans kapasitif cihazlar ve bunların modifikasyonları hakkında ek bilgiler, yukarıdaki makalenin yazarının web sitesinde de mevcuttur: http://sv6502.narod.ru/index.html.

Rezonans kapasitif sensörlerin özellikleri.
(bir alan etkili transistörde).
2) Rezonans kapasitif sensörlerde, anten ve HF jeneratörü arasındaki bağlantı zayıftır ve bu nedenle, radyo parazitinin havaya radyasyonu, bu tür yapılar için diğer kapasitif cihaz türlerinden birkaç kat daha az, çok önemsizdir.

Uygulama alanı.
Rezonans kapasitif sensörler, sadece kırsal ve arazide değil, aynı zamanda kentsel koşullarda da etkili bir şekilde kullanılabilirken, sensörleri güçlü radyo sinyali kaynaklarının (radyo istasyonları, televizyon merkezleri vb.) yanlış tetikleme.
Rezonans sensörler diğer elektronik cihazların yakınına da kurulabilir - düşük seviyede radyo sinyali emisyonu ve yüksek gürültü bağışıklığı nedeniyle, rezonans kapasitif yapılar diğer cihazlarla artan elektromanyetik uyumluluğa sahiptir.

Neçaev ben... "Kapasitif röle", zhurn. Radyo 1988/1, s. 33.
Ershov, M... "Kapasitif sensör", günlük. Radyo 2004/3, s. 41, 42.
Moskova A... "Temassız kapasitif sensörler", zhurn. "Radyo" 2002/10,
s.38, 39.
Galkov A., Khomutov O., Yakunin A... "Kapasitif uyarlanabilir güvenlik sistemi" RF patent No. 2297671 (C2), önceliği 23.06.2005 - Bülten "Buluşlar. Faydalı Modeller ”, 2007, No. 11.
Savchenko V, Gribova L. Kuvars ile temassız kapasitif sensör
rezonatör ", zhurn. Radyo 2010/11, s. 27, 28.
"Kapasitif röle" - zhurn. "Radyo" 1967/9, s. 61 (yabancı
tasarımlar).
Rubtsov V."Güvenlik alarm cihazı", zhurn. "Radyo amatörü" 1992/8, s. 26.
Gluzman I... "Varlık rölesi", zhurn. "Model Tasarımcısı" 1981/1,
s. 41, 42).

Hareket sensörleri, bir odadaki ışığı kontrol etmenize veya kapıların açılıp kapanmasını kontrol etmenize olanak tanıyan ve ayrıca istenmeyen misafirlere karşı sizi uyarabilen son derece kullanışlı şeylerdir. Bu yazıda size evde kendi elinizle nasıl hareket sensörü yapacağınızı anlatacağız ve bu cihazların olası uygulamalarının kapsamını ele alacağız.

Sensörler hakkında kısaca

En basit sensör türlerinden biri, bir limit anahtarı veya kendi kendini sıfırlayan bir düğmedir (kilitlemesiz).

Kapıya monte edilir ve açılıp kapanmasına tepki verir. Basit bir şema yardımıyla bu cihaz buzdolabındaki ışığı yakar. Bir kiler veya bir koridor antre, bir giriş kapısı, bir bekleme LED aydınlatma ile donatılabilir, bu anahtarı kapı açık veya kapalı olduğunda size bildirecek bir alarm olarak kullanın. Tasarımın dezavantajları, kurulum zorlukları ve bazen öngörülemeyen bir görünüm olabilir.

Mıknatıs tabanlı cihazlar, korunan nesnelerin kapı ve pencerelerinde görülebilir. Çalışma prensipleri bir düğmeye çok benzer. Bir manyetik anahtar, üzerine geleneksel bir mıknatıs getirildiğinde kontakları açabilir veya bağlayabilir. Böylece, kamış anahtarın kendisi kapıya monte edilir ve mıknatıs kapıya asılır. Bu tasarım düzgün görünüyor ve normal bir düğmeden daha sık kullanılıyor. Dar bir şekilde uzmanlaşmış bir uygulamada cihaz eksikliği. Açık alanların, meydanların, geçitlerin izlenmesi için uygun değildirler.

Açık geçişler için ortamdaki değişikliklere tepki veren cihazlar bulunmaktadır. Bunlara fotoğraf röleleri, kapasitif (alan sensörleri), termal (PIR), ses röleleri dahildir. Belirli bir alanın kesişimini düzeltmek için bir engeli kontrol edin, örtüşme bölgesindeki herhangi bir nesnenin hareketinin varlığını kontrol edin, bir fotoğraf veya cihazın ses yankısını kullanın.

Bu tür sensörlerin çalışma prensibi, bir darbe oluşumuna ve nesneden yansıdıktan sonra sabitlenmesine dayanır. Bir nesne böyle bir bölgeye girdiğinde, yansıyan sinyalin karakteristiği değişir ve dedektör çıkışta bir kontrol sinyali üretir.

Netlik için, fotoğraf rölesi ve ses rölesinin çalışmasının şematik bir diyagramı sunulmuştur:

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

Örneğin, ışıklı bir aynayı hareket dedektörü ile donatmak harikadır. Aydınlatma, yalnızca bir kişinin doğrudan yanında olduğu anda açılacaktır. Kendin yapmak ister misin?

Montaj şemaları

Mikrodalga

Açık alanları kontrol etmek ve istenen alandaki nesnelerin varlığını kontrol etmek için kapasitif bir röle vardır. Bu cihazın çalışma prensibi, radyo dalgalarının absorpsiyon miktarını ölçmektir. Çalışan bir radyo alıcısına yaklaşırken, çalıştığı frekans kaybolduğunda ve parazit göründüğünde herkes bu etkiyi gözlemlemiştir veya katılmıştır.

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

Bu şematik diyagram, bir mikrodalga hareket sensörü yapmanın basit bir yolunu göstermektedir. VT1 transistörü, yüksek frekanslı bir jeneratör ve kombinasyon halinde bir radyo alıcısıdır. Dedektör diyotu, transistör VT2'nin tabanına bir önyargı uygulayarak voltajı düzeltir. T1 transformatörünün sargıları farklı frekanslara ayarlanmıştır. Başlangıç ​​durumunda, harici kapasitans antene etki etmediğinde, sinyallerin genlikleri karşılıklı olarak kompanze edilir ve VD1 dedektöründe voltaj yoktur.Frekans değiştiğinde genlikleri eklenir ve diyot tarafından algılanır. Transistör VT2 açılmaya başlar. Tristör VS1, 12 voltluk bir güç rölesini kontrol eden "açık" ve "kapalı" durumların net bir şekilde çalışması için bir karşılaştırıcı olarak kullanılır.

Aşağıda, kendi ellerinizle bir hareket dedektörü kurmanıza veya sadece cihazı tanımak için kullanışlı hale gelmenize yardımcı olacak mevcut bileşenler üzerindeki varlık rölesinin etkili bir diyagramı bulunmaktadır.

termal

Termal DD (PIR), iş sektöründe en yaygın sensör aparatıdır. Bunun nedeni ucuz bileşenler, basit bir montaj şeması, ek karmaşık ayarların olmaması ve geniş bir çalışma sıcaklığı aralığıdır.

Bitmiş cihaz herhangi bir elektrik mağazasından satın alınabilir. Armatürler, alarmlar ve diğer kontrolörler genellikle bu sensörle donatılmıştır. Ancak şimdi sizlere evde termal hareket sensörü nasıl yapılır onu anlatacağız. Tekrarlamak için basit bir taslak şöyle görünür:

Özel bir ısı sensörü B1 ve bir fotoğraf elemanı VD1 otomatik bir aydınlatma kontrol kompleksi oluşturur. Cihaz ancak alacakaranlığın başlamasından sonra çalışmaya başlar, eşik direnç R2 ile ayarlanabilir. Hareket eden bir kişi izleme alanına girdiğinde sensör yükü bağlar. Dahili kapatma zamanlayıcısı, R5 düğmesi ile ayarlanabilir.

Arduino için bir modülden ev yapımı

Bir radyo tasarımcısı için özel hazır panolardan ucuz bir sensör yapılabilir. Böylece oldukça minyatür bir cihaz elde edebilirsiniz. Montaj için Arduino mikrodenetleyicileri için bir hareket sensörü modülüne ve tek kanallı bir röle modülüne ihtiyacımız var.

Her kartın üç pinli konektörü, VCC +5 volt, GND -5 volt, dedektörde OUT çıkışı ve röle kartında IN girişi vardır. Kendi elinizle bir cihaz yapmak için, örneğin telefonlar için şarjdan, güç kaynağından kartlara 5 Volt (artı ve eksi) uygulamanız ve birlikte ve dışarı bağlanmanız gerekir. Bağlantılar konektörler kullanılarak yapılabilir, ancak her şeyi lehimlemek daha güvenli olacaktır. Aşağıdaki diyagramı takip edebilirsiniz. Kural olarak minyatür bir transistör, röle modülüne zaten yerleştirilmiştir, bu nedenle ek olarak kurmaya gerek yoktur.

Bir kişi hareket ettiğinde modül röleye bir sinyal gönderir ve açılır. Yüksek ve düşük röleler olduğunu unutmayın. Sensörün çıkışta ürettiği sinyale göre seçilmelidir. Bitmiş dedektör muhafazaya yerleştirilebilir ve istenilen yerde maskelenebilir. Ek olarak, evde ev yapımı hareket sensörlerinin montajına ilişkin talimatları açıkça gösteren bir video izlemenizi öneririz. Hala sorularınız varsa, bunları her zaman yorumlarda sorabilirsiniz.

Sahiplerin, mülklerini korumak için başvurmadıkları hileler! En basit asma kilitlerden başlayarak, iyi bir tuğla boyutunda (Kuzey'de bile ... kurt tuzakları kullanıldı!) Gelişmiş elektroniklere sahip modern alarm sistemlerine. Elektronik güvenlik genellikle suçlunun kendisine bir şeyle ihanet etmesi, görünüşü hakkında bilgi göndermesi gerçeğine dayanır. Ayak sesleri olabilir - elektronik "kulaklar" anında tepki verir ve bir tehlike sinyali verir. Spektral bileşimi ana arka plandan keskin bir şekilde farklı olan insan radyasyonuna tepki veren güvenlik sistemleri vardır. Ancak suçlu uykuda değil, siyah işlerini yaparken farkedilmemeye çalışıyor - özel kamuflaj kıyafetleri var, her türlü akıllı cihaz.

Bu arada, kesinlikle güvenilir bir koruma sistemi var. Doğanın kendisinin herhangi bir engel olasılığını dışladığı bir kişinin böyle bir fiziksel alanına uyum sağlar. Bu, kütlesi olan her nesnenin sahip olduğu yerçekimi alanıdır. Isaac Newton'un üçüncü yasası, yerçekiminin yerçekimidir (çekim), her tür fiziksel madde (sıradan madde, herhangi bir fiziksel alan) arasındaki evrensel bir etkileşimdir.

Bu ilke, ünlü mucit S. Lifshitz'in cihazının temelini oluşturdu. Yerçekimi kuvvetleri ihmal edilebilir. Örneğin, birbirinden bir metre uzaklıkta bulunan ve her biri bir ton kütleye sahip iki cisim arasındaki karşılıklı çekim sadece yaklaşık 0.006 g'dır.Sadece planetaryumlarda kullanılan hacimli cihazlar yardımıyla gözlemlenebilirler. . S. Lifshits'in cihazı küçük, kompakt, üretimi son derece basit ve dahiyane olan her şey gibi esprili. Temeli, pleksiglastan yapıştırılmış şeffaf bir kaptır. İçeride simetrik olarak yüksekliğinin yarısına kadar bölen ve dışarı çıkan bir bölme var. Bölmenin her iki tarafında, 1 metrekarelik bir kesite sahip iki tüp vardır. mm. Geminin yanlarında musluklu iki kısa tüp vardır. Cihazın tüm bağlantıları mühürlenmiştir.

Gemi bir masaya veya sabit bir platforma kurulur. Küçük tüplere bir damla renkli sıvı verilir. Her iki damla da aynı seviyede olmalıdır. Bundan sonra, kısa tüpler vasıtasıyla, bölmenin alt kısmının tamamen sıvıya daldırıldığı bir seviyeye kadar kap suyla doldurulur ve kap kapağına kadar 2 - 3 mm'lik bir hava tabakası kalır. Musluklar kapatılır ve cihaz kullanıma hazırdır. Şimdi bir kişi uçlarından birine yaklaşırsa, geminin bir yarısından yerçekimi kuvvetinin etkisi altındaki sıvının bir kısmı diğerine - yaklaştığı tarafa gidecektir. Ve kabın bölünmüş kısımlarındaki sıvının hareketi hava boşluğunun hareketi ile bağlantılı olduğu için küçük tüplerdeki renkli damlalar da hareket edecektir. Bir kişiyi cihazdan uzaklaştırmak ters etkiye neden olur - damlacıkların ters yer değiştirmesi. Yerçekiminin etkisinin bir kanıtı var.

Cihaza bir ağırlık getirirseniz, sol kılcaldaki düşüş yükselir ve sağdaki düşer - düşer.

Şimdi, tahmin edin neye gidiyoruz? Sadece bir kişi yaklaştığında otomatik olarak sinyal verecek şekilde cihazımızı biraz geliştirmek gerekiyor. Birçok seçenek var. Hareketli, renkli damlacıklar ışık huzmesini engelleyebilir ve fotoselin yanmasına neden olabilir, sireni açın.

Resme bakın ve böyle bir korumanın hareket mekanizmasını daha iyi anlayacaksınız. Cihaz, zırhlı bir kasa kapısının arkasına veya kalın bir beton duvarın arkasına sabitlendiğinde çalışır - yerçekimi için hiçbir engel yoktur. Başka bir deyişle, böyle bir güvenlik cihazı en güvenilir olanıdır.

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

Bugün, istenmeyen bir misafirin korumalı bir sınır (bölge) ile doğrudan temasından çok önce insanları bilgilendiren veya güvenlik alarmlarını açan çeşitli amaç ve etkinlikteki elektronik önleyici uyarı cihazlarıyla kimseyi şaşırtmayacaksınız. Literatürde açıklanan bu tür düğümlerin çoğu, örneğin, yazarın görüşüne göre, ilginç, ancak karmaşıktır.

Bunların aksine, acemi bir radyo amatörü tarafından bile monte edilebilen, temassız bir kapasitif sensörün (Şekil 2.2) basit bir elektronik devresi geliştirilmiştir. Cihaz, E1 sensörüne yaklaşan bir kişi hakkında uyarmak için kullanılmasına izin veren yüksek bir giriş hassasiyetine sahiptir.

Cihazın çalışma prensibi, sensör-anten E1 ile "toprak" (ortak tel: topraklama devresi ile ilgili her şey - bu durumda, odanın zemini ve duvarları) arasındaki kapasitansta bir değişikliğe dayanır. ). Bir kişi yaklaştığında, bu kapasite önemli ölçüde değişir, bu da K561TL1 mikro devresinin çalışması için yeterli olduğu ortaya çıkar.

Pirinç. 2.2. Temassız kapasitif bir sensörün elektrik şeması

Tasarım, invertör olarak dahil edilen K561TL1 (DD1) mikro devresinin iki elemanına dayanmaktadır. Bu mikro devre, girişte histerezis (gecikme) ve çıkışta inversiyon ile Schmitt tetikleyicileri ile 2I-NOT işleviyle aynı tipte dört eleman içerir.

K561TL1 mikro devresinin kullanımı, düşük akım tüketimi, yüksek gürültü bağışıklığı (besleme voltajı seviyesinin %45'ine kadar), geniş bir besleme voltajı aralığında çalışma (3-15 V aralığında), koruma statik elektrikten giriş ve giriş seviyelerinin kısa süreli aşılması ve diğer birçok avantaj, mikro devrenin amatör telsiz tasarımlarında herhangi bir özel önlem ve koruma gerektirmeden yaygın olarak kullanılmasını sağlar.

Ek olarak, K561TL1 mikro devresi, bağımsız mantık elemanlarının tampon elemanlar olarak paralel bağlanmasına izin verir, bunun sonucunda çıkış sinyal gücü orantılı olarak artar. Schmitt tetikleyicileri, gürültü katkısı da dahil olmak üzere, yavaş artan giriş sinyalleriyle çalışabilen iki durumlu devrelerdir. Bu durumda, çıkışı sağlayan darbelerin dik kenarları, diğer anahtar elemanlar ve mikro devrelerle kenetlenmek için devrenin sonraki düğümlerine aktarılabilir. K561TL mikro devresi (bu arada K561TL2'nin yanı sıra), analog veya bulanık giriş darbesinden diğer cihazlar için bir kontrol sinyali (dijital dahil) çıkarabilir.

K561TL1 - CD4093B'nin yabancı analogu.

İnverter anahtarlama devresi klasiktir, referans kitaplarında açıklanmıştır. Sunulan gelişmenin özelliği, yapıcı nüanslarındadır. DD1.1 elemanının girişindeki gücü açtıktan sonra, düşük mantık seviyesine yakın tanımsız bir durum var. DD1.1 çıkışında - yüksek seviye, DD1.2 çıkışında - yine düşük. Transistör VT1 kapalı. HAI piezoelektrik kapsülü (bir dahili jeneratör 34 ile) aktif değildir.

E1 sensörüne bir anten bağlı - bir araba teleskopu yapacak. Antenin yakınında bir kişi olduğunda, anten pimi ile zemin arasındaki kapasitans değişir. Bu anahtar elemanlarından DD1.1, DD1.2 ters durumdadır. Düğümü değiştirmek için, ortalama yükseklikte bir kişinin 35 cm uzunluğunda bir antenin yanında (geçmesi) gerekir, mikro devrenin pim 4'ünde 1.5 mA'ya kadar bir mesafede yüksek voltaj seviyesi belirir, bunun sonucunda VT1 transistör açılır ve HA1 kapsülü sesleri.

C1 kondansatörünün kapasitansını seçerek, mikro devre elemanlarının çalışma modunu değiştirebilirsiniz. Böylece, C1 kapasitansı 82-120 pF'ye düştüğünde, düğüm farklı çalışır. Artık ses sinyali, yalnızca DD1.1 girişi alternatif bir voltajın alınmasından - bir kişinin dokunuşundan - etkilendiği sürece duyulur.

Elektrik devresi (Şekil 2.2), bir tetik sensörü için temel olarak da kullanılabilir. Bunu yapmak için, sabit direnç R1'i hariç tutun, korumalı kablo ve mikro devre 1 ve 2'nin kontakları sensördür.

1-1,5 m uzunluğunda R1 (kablo RK-50, RK-75, AF sinyalleri için ekranlı tel - tüm tipler uygundur) ile seri olarak blendajlı bir kablo bağlanır, ekran ortak bir kabloya bağlanır, merkezi uçtaki çekirdek anten pimine bağlanır.

Bu tavsiyelere uyulursa ve şemada belirtilen elemanların tipleri ve derecelendirmeleri uygulanırsa, bir kişi anten pimine bir mesafede yaklaştığında ünite yaklaşık 1 kHz frekansta (HA1 kapsülünün tipine bağlı olarak) bir ses sinyali üretir. 1.5-1 m mesafe Tetik etkisi yoktur. Nesne antenden uzaklaşır uzaklaşmaz sensör silahlı (bekleme) moduna geçer.

Deney hayvanlarla da gerçekleştirildi - bir kedi ve bir köpek: düğüm, sensör antenine yaklaşımlarına tepki vermiyor.

Cihazın yeteneklerini abartmak zordur. Yazarın versiyonunda kapı çerçevesinin yanına monte edilmiştir; ön kapı metaldir.

HA1 kapsülü tarafından yayılan AF sinyalinin yüksekliği, kapalı bir sundurmada duymak için yeterlidir (bir apartman zilinin sesiyle karşılaştırılabilir).

Güç kaynağı, çıkıştaki dalgalanma voltajının iyi filtrelenmesiyle 9-15 V'luk bir voltajla stabilize edilir. Bekleme modunda (birkaç mikroamper) akım tüketimi ihmal edilebilir ve HA1 emitörü aktif olduğunda 22-28 mA'ya yükselir. Elektrik çarpması riskinden dolayı transformatörsüz bir kaynak kullanılamaz. Oksit kapasitör C2, ek bir güç kaynağı filtresi görevi görür, tipi, güç kaynağı voltajından daha düşük olmayan bir çalışma voltajı için K50-35 veya benzeridir.

Birimin çalışması sırasında ilginç özellikler ortaya çıktı. Düğümün besleme voltajı çalışmasını etkiler: besleme voltajı 15 V'a yükseldiğinde, sensör anteni olarak yalnızca 1-2 mm kesitli ve 1 m uzunluğunda sıradan bir telli blendajsız elektrik bakır teli kullanılır; bu durumda ekran ve direnç R1 gerekmez, elektrik bakır teli doğrudan DD1.1 elemanının 1 ve 2 terminallerine bağlanır. Etkisi benzer. Güç kaynağının şebeke fişinin fazı değiştirildiğinde, düğüm feci bir şekilde hassasiyetini kaybeder ve yalnızca bir sensör olarak çalışabilir (E1'e dokunmaya tepki verir). Bu, 9-15 V aralığındaki herhangi bir güç kaynağı voltajı değeri için geçerlidir. Açıkçası, bu devrenin ikinci amacı sıradan bir sensördür (veya tetik sensörü).

Cihaz tekrarlanırken bu nüanslar dikkate alınmalıdır. Ancak burada anlatılan bağlantının doğru olması durumunda, evin güvenliğini sağlayan, anormal bir durum ortaya çıkmadan önce bile ev sahiplerini uyaran hırsız alarmının önemli bir bileşeni elde edilir.

Elemanlar bir fiberglas levha üzerine kompakt bir şekilde monte edilmiştir. Cihazın muhafazası herhangi bir dielektrik (iletken olmayan) malzemedir. Açmayı kontrol etmek için cihaz, güç kaynağına paralel olarak bağlanan bir gösterge LED'i ile donatılabilir.

Tavsiyelere sıkı sıkıya bağlı kalarak ayarlama gerekli değildir. Ekranlama kablosunun uzunluğu, E1 sensör anteninin uzunluğu ve alanı ve besleme voltajındaki değişiklik ile deney yaparsanız, direnç R1'in direncini geniş bir aralıkta ayarlamanız gerekebilir - 0,1 ila 100 MΩ. Duyarlılığı azaltmak için C1 kondansatörünün kapasitansı artırılır. Bu sonuç vermezse, C1'e paralel 5-10 megohm dirençli sabit bir direnç içerir.

Pirinç. 2.3. kapasitif sensör

Polar olmayan kapasitör C1 - KM6 tipi. Sabit direnç R2 - MLT-0.25. Direnç R1 - ВС-0.5, ВС-1 tipi. DD1.2 elemanının çıkışından gelen sinyali yükseltmek için transistör VT1 gereklidir. Bu transistör olmadan HA1 kapsülü düşük ses çıkarır. Transistör VT1, herhangi bir harf indeksi ile KT503, KT940, KT603, KT801 ile değiştirilebilir.

HA1 emitör kapsülü, yerleşik bir jeneratör 34 ve 50 mA'dan fazla olmayan bir çalışma akımı, örneğin FMQ-2015B, KPX-1212V ve benzeri ile benzer bir kapsül ile değiştirilebilir.

Dahili jeneratörlü bir kapsülün kullanılması sayesinde, ünite ilginç bir etki gösterir: bir kişi E1 sensör antenine yaklaştığında, kapsülün sesi monotondur ve bir kişi uzaklaştığında (veya bir kişiye yaklaştığında, 1,5 m mesafeden E1)'e kadar, kapsül, DD1.2 elemanının çıkışındaki potansiyel seviyesindeki değişime uygun olarak sabit bir aralıklı ses çıkarır. (Benzer bir etki, ilk elektronik müzik aleti Thereminvox'un temelini oluşturdu.)

Kapasitif bir sensörün özelliklerini daha iyi anlamak için yazar, malzemeye aşina olmanızı önerir.

HA1 olarak, yerleşik bir ZCh jeneratörü olan bir kapsül kullanırsak, örneğin, KPI-4332-12, o zaman bir kişinin sensör anteninden nispeten büyük bir mesafede, ses bir sirene benzeyecektir ve maksimumda yaklaşma, aralıklı bir sinyal.

Cihazın bir dezavantajı, seçicilik eksikliği olarak kabul edilebilir ("dost / düşman" tanıma sistemi), bu nedenle düğüm, ekmek için dışarı çıkan ev sahibi de dahil olmak üzere herhangi bir kişinin E1'e yaklaştığını bildirir. Cihazın çalışmasının temeli, elektriksel indüksiyonların ve kapasitedeki değişikliklerin, gelişmiş bir elektrik iletişim ağı ile büyük yerleşim bölgelerinde çalışırken en faydalı olmasıdır; Açıkçası, cihaz ormanda, tarlada ve elektriksel iletişimin olmadığı her yerde işe yaramaz.

Kashkarov A.P. radyo amatörleri için 500 şema. Elektronik sensörler.