Egy egyszerű kapacitív közelségriasztás vázlata. Kapacitív érzékelők és relé áramkörök
Ez az egyszerű, három tranzisztoros áramkör nagyon hasznos lesz, ha reagálni kell arra, ha valaki megérint valami fémet, például egy ajtókilincset.
Az érzékelő vezetékkel van rögzítve egy fémtárgyhoz. Ha megérinti ezt a tárgyat, a jelző LED kigyullad, és a kimeneti feszültség nő.
Az érzékelő áramkör egy RF oszcillációs generátorból, egy detektorból és egy egyenfeszültségű erősítőből áll.
Statikus üzemmódban az RF generátor működik, kimenőjele az érzékelőhöz kerül, amelyen egy bizonyos állandó feszültség keletkezik, blokkolva a jelző LED-et.
Az érzékelő működése a generálásának külső kapacitás hatására bekövetkező megszakításán alapul. Ugyanakkor az érzékelő kimenetén a feszültség leesik, és a jelző LED feloldódik.
Az érzékelő áramköre az ábrán látható. A nagyfrekvenciás generátor a VT1 tranzisztoron készül. Az áramkör az L1 tekercsből, annak kapacitásából és külső kapacitásából áll. Az R3 ellenállás úgy állítja be az áramköri tolatás mértékét, hogy az áramkör kapacitív komponensének éles növekedésével a generálási zavarok biztosítva legyenek.
A jelet a VT1 tranzisztor emitterétől veszik. Generáció jelenlétében itt van egy rádiófrekvenciás feszültség, amelyet a VD1 és VD2 diódákon lévő diódadetektorhoz és a VT2 tranzisztorhoz táplálnak C5 kondenzátorral a kimeneten. A VT2 alján RF feszültség jelenlétében van egy feszültség, amely megnyitja azt. Kinyílik, és a C5 feszültsége csökken. Ez a VT3 alján a feszültség csökkenéséhez vezet, ami a záráshoz vezet.
A VT3 emitter feszültsége leesik, a LED nem világít. Ha megérinti azt a tárgyat, amelyhez az érzékelő csatlakozik, az áramkör kapacitása megnő, és sokkal nagyobb lesz, mint az SZ kapacitás. Annyival magasabb, hogy az SZ kapacitása már nem elegendő a generáció támogatására. A generálás meghiúsul, és a VT1 emitter RF feszültsége megszűnik. A VT2 tranzisztor zár, és a C5 kondenzátor feszültsége megnő. A VT3 tranzisztor kinyílik, a feszültség az emitterén nő, és a HL LED világít.
Az R2 ellenállás keretként szolgál az ÉS tekercs tekercseléséhez, ezért a diagramon két wattosnak van feltüntetve, mert a tekercs tekercseléséhez szükséges méretek szükségesek. Az And tekercs 25-30 menetes PEV 0,35 vezetéket tartalmaz az R2 ellenállás köré, és ennek a tekercsnek a végei az R2 vezetékekre vannak forrasztva.
Az L2 tekercs 5-15 millihenry fojtó kész. A házilag készített fojtótekercset is ki lehet cserélni egy ilyen induktivitásra.
A KT3102 tranzisztorok bármilyen analógra cserélhetők.
HL LED - bármilyen jelző LED, például AL307.
A VT3 emitterről feszültséggel vezérelhet valamilyen áramkört, amelynek be kell kapcsolnia, amikor megérinti az ajtókilincset.
A beállítás az érzékelő érzékenységének R3 trimmelő ellenállással történő beállításából áll, hogy az ajtókilincs vagy a VT1 kollektorhoz csatlakoztatott egyéb tárgy megérintésekor működjön.
A mozgásérzékelőt leggyakrabban arra használják, hogy felkapcsolják a lámpákat, amikor elhaladnak mellette vagy közel járnak hozzá. Ezzel jól megtakaríthatja az áramot, és megkímélheti magát attól, hogy át kell fordítania a kapcsolót. Ezt az eszközt riasztórendszerekben is használják a nem kívánt behatolások észlelésére. Emellett gyártósorokon is megtalálhatóak, ott minden technológiai feladat automatizált végrehajtásához szükségesek. A mozgásérzékelőket néha jelenlétérzékelőknek is nevezik.
A mozgásérzékelők típusai
A mozgásérzékelőket a működési elv szerint különböztetjük meg, ettől függ működésük, működési pontosságuk és használati jellemzőik. Mindegyiknek vannak erősségei és gyengeségei. Egy ilyen érzékelő végső ára a felhasznált elem kialakításától és típusától is függ.
A mozgásérzékelő ugyanabban a házban és különböző házakban készülhet (a vezérlőegység külön van az érzékelőtől).
Kapcsolatba lépni
A legegyszerűbb mozgásérzékelő opció a ill. A reed kapcsoló (zárt érintkező) olyan kapcsoló, amely mágneses mező megjelenésekor működik. A munka lényege, hogy az ajtóra egy alaphelyzetben nyitott érintkezős végálláskapcsolót vagy egy reed kapcsolót szerelünk fel, amikor kinyitjuk és belépünk a helyiségbe, az érintkezők záródnak, bekapcsolja a relét, és bekapcsolja a világítást. Az alábbiakban egy ilyen sémát mutatunk be.
infravörös
Hősugárzás váltja ki őket, reagálnak a hőmérséklet változásaira. Amikor belép egy ilyen érzékelő látóterébe, azt a testéből származó hősugárzás váltja ki. Ennek a meghatározási módszernek a hátránya a hamis pozitív eredmény. A hősugárzás mindenben benne van, ami körülvesz. Íme néhány példa:
1. elektromos fűtőberendezéssel ellátott helyiségben áll, amely időnként be- és kikapcsol egy időzítővel vagy termosztáttal. Ha a fűtés be van kapcsolva, téves riasztások lehetségesek. Ezt megpróbálhatja elkerülni egy hosszan tartó és gondos érzékenység beállítással, valamint megpróbálja úgy irányítani, hogy ne legyen fűtőtest a látómezőben.
2. Ha a szabadban van felszerelve, meleg széllökések miatti kioldás lehetséges.
Általában ezek az érzékelők jól működnek, bár ez a legolcsóbb lehetőség. Érzékeny elemként PIR érzékelőt használnak, amely a hősugárzással arányos elektromos teret hoz létre.
Maga az érzékelő azonban nem rendelkezik széles irányszöggel, a tetejére egy Fresnel-lencse került.
Helyesebb lenne azt mondani - többszegmenses lencse, vagy többlencse. Ügyeljen egy ilyen érzékelő ablakára, szakaszokra van osztva, ezek a lencseszegmensek, amelyek a bejövő sugárzást keskeny nyalábba fókuszálják és az érzékelő érzékeny területére irányítják. Ennek eredményeként a piroelektromos érzékelő kis vevőablakára különböző irányú sugárnyalábok esnek.
A mozgásérzékelés hatékonyságának növelése érdekében kettős vagy negyedérzékelős vagy több különálló érzékelő is beépíthető. Így a készülék látómezeje kibővül.
A fentiek alapján figyelembe kell venni, hogy az érzékelőt ne érje a lámpa fénye, és ne legyenek izzólámpák a látóterében, ez is erős infravörös sugárzás forrása, akkor a a rendszer egésze instabil és előre nem látható lesz. Az IR nem megy át jól az üvegen, így nem fog működni, ha ablak vagy üvegajtó mögé sétál.
Ez a legelterjedtebb szenzortípus, megvásárolható, vagy az alapján összeszerelhető saját kezűleg, ezért gondoljuk át részletesen a kialakítását.
Hogyan szereljünk össze egy infravörös mozgásérzékelőt saját kezűleg?
A leggyakoribb lehetőség a HC-SR501. Megvásárolható rádióalkatrész boltban, az ali-expressen, gyakran Arduino készletekben szállítják. Használható mikrokontrollerrel párhuzamosan és függetlenül is. Ez egy nyomtatott áramkör mikroáramkörrel, pánttal és egy PIR érzékelővel. Utóbbit lencsével borítják, két potenciométer található a táblán, az egyik az érzékenységet szabályozza, a másik pedig az az idő, ameddig jel van az érzékelő kimenetén. Mozgás érzékelésekor egy jel jelenik meg a kimeneten, és a beállított idő megmarad.
5-20 voltos feszültséggel működik, 3-7 méter távolságban működik, a kimenőjel pedig 5-300 másodpercig tart, ezt az időtartamot meghosszabbíthatja mikrokontroller vagy késleltető relé használatával. A látószög körülbelül 120 fok.
A képen látható az érzékelő szerelvény (balra), az objektív (jobbra lent), a tábla hátoldala (jobbra fent).
Nézzük meg közelebbről a táblát. Az elülső oldalán egy érzékeny elem található. A hátoldalon egy mikroáramkör, annak pántolása, jobb oldalon két hangoló ellenállás található, ahol a felső a jel késleltetési ideje, az alsó pedig az érzékenység. A jobb alsó részen egy jumper található a H és L módok közötti váltáshoz.L módban az érzékelő csak a potenciométer által beállított időtartamra ad kimenő jelet. A H mód jelet ad, amíg Ön az érzékelő hatótávolságán belül van, és amikor elhagyja azt, a jel a felső potenciométer által beállított idő után eltűnik.
Ha az érzékelőt mikrokontrollerek nélkül szeretné használni, akkor szerelje össze ezt az áramkört, minden elem alá van írva. Az áramkör táplálása egy oltókondenzátoron keresztül történik, a tápfeszültség 12 V-ra korlátozódik zener dióda segítségével. Ha pozitív jel jelenik meg az érzékelő kimenetén, a P relé bekapcsol az NPN tranzisztoron keresztül (például BC547, mje13001-9, KT815, KT817 és mások). Használhat autórelét vagy bármilyen más 12V-os tekercset.
Ha más funkciókat is meg kell valósítania, akkor például egy mikrokontrollerrel együtt használhatja. Az alábbiakban a bekötési rajz és a programkód látható.
Ultrahangos
Az emitter magas frekvencián működik - 20 kHz és 60 kHz között. Ez egy bajhoz vezet: az állatok, például a kutyák érzékenyek ezekre a frekvenciákra, ráadásul elriasztják és kiképezik őket. Az ilyen érzékelők zavarhatják őket, és problémákat okozhatnak.
Az ultrahangos mozgásérzékelő a Doppler-effektuson működik. A mozgó tárgyról visszaverődő kisugárzott hullám visszatér, és a vevő fogadja, miközben a hullámhossz (frekvencia) kissé megváltozik. Ezt észleli, és az érzékelő jelet ad ki, amely a relé vagy triac vezérlésére és a terhelés átkapcsolására szolgál.
Az érzékelő jól kidolgozza a mozdulatokat, de ha nagyon lassúak, előfordulhat, hogy nem működik. Előnye, hogy nem érzékenyek a környezeti feltételek változásaira.
Lézer vagy fotoszenzorok
Van egy adójuk (például egy IR LED) és egy vevő (hasonló spektrumú fotodióda). Ez egy egyszerű érzékelő, két változatban valósítható meg:
1. Az emitter és a fotodióda a járatban (ellenőrzött területen) egymással szemben van felszerelve. Ha áthalad rajta, blokkolja a sugárzást és nem éri el a vevőt, ekkor kiold az érzékelő és bekapcsol a relé. Ez riasztórendszerekben is használható.
2. Az emitter és a fotodióda egymás mellett van, amikor az érzékelő körzetében tartózkodik, a sugárzás visszaverődik Önről és a fotodiódát éri. Ezt akadályérzékelőnek is nevezik, és sikeresen használják a robotikában.
mikrohullámú sütő
Adóból és vevőből is áll. Az első nagyfrekvenciás jelet állít elő, a második fogadja azokat. Ahogy elhalad mellette, a frekvencia változik. A vevő úgy van konfigurálva, hogy amikor a frekvencia megváltozik, a jel felerősödik, és a végrehajtó szervhez, például egy reléhez továbbítódik, és a terhelés bekapcsol.
A mikrohullámú mozgásérzékelők nagyon érzékenyek, lehetővé teszik, hogy akár ajtó vagy üveg mögött is "láthassunk" egy tárgyat, de ez téves riasztási problémákat is okoz, ha az objektum kívül esik a kívánt látómezőn.
Ezek meglehetősen drága érzékelők, de reagálnak a legkisebb mozdulatokra is.
A kapacitív eszközök hasonló módon működnek. Az alábbiakban egy ilyen sémát mutatunk be.
Hogyan lehet mozgásérzékelőt csatlakoztatni?
Számtalan lehetőséget és sémát találhat ki a mozgásérzékelő csatlakoztatására az Ön igényei szerint, néha szükség van a rendszer működésére, amikor különböző helyeken mozog, például utcai világítás a háztól a kapuig és fordítva. , egyéb esetekben erőltetni kell a lámpákat, hogy fel- vagy kikapcsoljanak stb. .d. Több lehetőséget is megvizsgálunk.
A mozgásérzékelőnek általában három vezetéke vagy három csatlakozója van a csatlakoztatáshoz:
1. Bejövő fázis.
2. Kimenő fázis a terhelés táplálására.
Ha nincs elegendő érzékelő teljesítménye - használjon közbenső relét és. Ehhez az alábbi ábrákon látható izzó helyett a tekercsvezetékeket kell csatlakoztatni.
Az alábbi képen láthatók azok a kapcsok, amelyekhez a tápvezetékek csatlakoztatva vannak.
Következtetés
A mozgásérzékelők használata, függetlenül attól, hogy hangzik, egy lépés. Először is, energiát takarít meg és a lámpa élettartamát. Másodszor, nem kell minden alkalommal átfordítani a kapcsolót. Kültéri világításhoz a megfelelő beállításokkal a ház kapujához közeledve felkapcsolhatja a lámpát.
Ha a kapu és a ház távolsága 7-10 - egy érzékelővel meg lehet birkózni, akkor nem kell kábelt fektetni a második érzékelőhöz, vagy nem kell áramkört összeállítani egy átmenő kapcsolóval.
Mint már említettük, az IR érzékelők a legelterjedtebbek, egyszerű feladatokra elegendőek, ha nagyobb érzékenységre vagy pontosságra van szükség, nézzen meg más típusú érzékelőket.
Ma már senkit sem lep meg különféle célú és hatékonyságú elektronikus megelőző figyelmeztető eszközökkel, amelyek már jóval azelőtt értesítik az embereket, vagy bekapcsolják a riasztót, hogy a nem kívánt vendég közvetlenül érintkezne védett határral (területtel). A szakirodalomban leírt csomópontok közül sok, például a ben, a szerző szerint érdekes, de bonyolult.
Ezzel szemben egy érintésmentes kapacitív érzékelőhöz egy egyszerű elektronikus áramkört fejlesztettek ki (2.2. ábra), amelyet még egy kezdő rádióamatőr is össze tud szerelni. A készülék nagy bemeneti érzékenységgel rendelkezik, amely lehetővé teszi, hogy figyelmeztesse az E1 érzékelőhöz közeledő személyt.
A készülék működési elve az E1 érzékelő-antenna és a "föld" közötti kapacitás változásán alapul (közös vezeték: minden, ami a földhuroknak felel meg - ebben az esetben ez a szoba padlója és falai ). Amikor egy személy közeledik, ez a kapacitás jelentősen megváltozik, ami elegendő a K561TL1 chip aktiválásához.
Rizs. 2.2. Érintkezés nélküli kapacitív érzékelő elektromos diagramja
A tervezés a K561TL1 (DD1) mikroáramkör két elemén alapul, amelyek inverterként szerepelnek. Ez a mikroáramkör négy azonos típusú elemet tartalmaz 2I-NOT funkcióval, Schmitt triggerekkel, hiszterézissel (késleltetéssel) a bemeneten és inverzióval a kimeneten.
A K561TL1 mikroáramkör használata az alacsony áramfelvételnek, a magas zajtűrésnek (a tápfeszültség szint 45%-áig), a széles tápfeszültség-tartományban (3-15 V-os tartományban) való működésnek, a bemeneti védelemnek köszönhető. statikus elektromosság és a bemeneti szintek rövid távú túllépése, és még sok más előnye, amely lehetővé teszi a chip széles körben történő használatát az amatőr rádiótervezésben, különösebb óvintézkedések és védelem nélkül.
Ezen kívül a K561TL1 mikroáramkör lehetővé teszi független logikai elemeinek párhuzamos, pufferelemként történő csatlakoztatását, aminek hatására a kimeneti jelteljesítmény arányosan növekszik. A Schmitt triggerek bistabil áramkörök, amelyek képesek kezelni a lassan növekvő bemeneti jeleket, beleértve a zajt is. Ugyanakkor a kimenetet biztosító impulzusok meredek eleje továbbítható az áramkör következő csomópontjaihoz, hogy dokkoló legyen más kulcselemekkel és mikroáramkörökkel. A K561TL chip (és mellesleg a K561TL2 is) vezérlőjelet (beleértve a digitálist is) tud lefoglalni más eszközök számára egy analóg vagy fuzzy bemeneti impulzusból.
A K561TL1 külföldi analógja - CD4093B.
Az inverter kapcsoló áramköre egy klasszikus, leírása a kézikönyvekben található. A bemutatott fejlesztés sajátossága a tervezési árnyalatokban rejlik. A tápfeszültség bekapcsolása után a DD1.1 elem bemenetén egy alacsony logikai szinthez közeli, meghatározatlan állapot van. A DD1.1 kimenetén - magas szint, a DD1.2 kimenetén - ismét alacsony. A VT1 tranzisztor zárva van. A HAI piezoelektromos kapszula (34-es belső generátorral) nem aktív.
Antenna csatlakozik az E1 érzékelőhöz - egy autó teleszkópos antenna megfelelő. Ha valaki az antenna közelében van, megváltozik az antennatüske és a padló közötti kapacitás. Ebből a DD1.1, DD1.2 kapcsolóelemek ellentétes állapotban. A csomópont átkapcsolásához egy átlagos magasságú személynek egy 35 cm hosszú antenna mellett kell (elhaladnia) legfeljebb 1,5 m távolságban A mikroáramkör 4-es érintkezőjénél magas feszültségszint jelenik meg, aminek következtében a tranzisztor A VT1 kinyílik, és megszólal a HA1 kapszula.
A C1 kondenzátor kapacitásának kiválasztásával megváltoztathatja a mikroáramköri elemek működési módját. Tehát, amikor a C1 kapacitás 82-120 pF-re csökken, a csomópont másképp működik. Most már csak a hangjelzés szólal meg, miközben a DD1.1 bemenetet váltakozó feszültség interferenciája érinti – emberi érintés.
Az elektromos áramkör (2.2. ábra) egy trigger érzékelő alapjaként is használható. Ehhez az R1 állandó ellenállást, az árnyékolt vezetéket kizárják, és az érzékelők az 1. és 2. mikroáramkör érintkezői.
Árnyékolt vezeték van sorba kötve az R1-gyel (RK-50, RK-75 kábel, árnyékolt vezeték AF jelekhez - minden típus megfelelő) 1-1,5 m hosszú, az árnyékolás egy közös vezetékre csatlakozik, a központi mag a vége csatlakozik az antenna érintkezőhöz.
A fenti ajánlások és a diagramon feltüntetett elemek típusainak és besorolásának figyelembevételével a csomópont körülbelül 1 kHz frekvenciájú hangjelet generál (a HA1 kapszula típusától függően), amikor egy személy megközelíti az antennát. 1,5–1 m távolságra nincs kiváltó hatás. Amint a tárgy eltávolodik az antennától, az érzékelő élesített (készenléti) módba kapcsol.
A kísérletet állatokkal is elvégezték - macskával és kutyával: a csomópont nem reagál az érzékelő antennájához való közeledésükre.
A készülék képességeit aligha lehet túlbecsülni. A szerző változatában az ajtókeret mellé van felszerelve; a bejárati ajtó fém.
A HA1 kapszula által kibocsátott AF jel hangereje elegendő ahhoz, hogy azt egy zárt loggián halljuk (ez egy házharang hangerejének megfelelő).
A tápegység stabilizált, 9-15 V feszültséggel, a kimeneti hullámfeszültség jó szűrésével. Az áramfelvétel készenléti üzemmódban elhanyagolható (több mikroamper), és 22-28 mA-re nő, ha a HA1 emitter aktív. A transzformátor nélküli forrás nem használható az áramütés valószínűsége miatt. A C2 oxidkondenzátor kiegészítő teljesítményszűrőként működik, típusa K50-35 vagy hasonló, a tápfeszültségnél nem alacsonyabb üzemi feszültséghez.
A csomópont működése során érdekességek derültek ki. A csomópont tápfeszültsége befolyásolja a működését: amikor a tápfeszültség 15 V-ra emelkedik, érzékelő-antennaként csak egy közönséges, 1-2 mm keresztmetszetű és 1 m hosszúságú, árnyékolatlan elektromos rézvezetéket használnak; ebben az esetben nincs szükség árnyékolóra és R1 ellenállásra, az elektromos rézvezeték közvetlenül a DD1.1 elem 1. és 2. kapcsaira csatlakozik. A hatás hasonló. A tápegység hálózati csatlakozójának fázisbeosztása megváltoztatásakor a csomópont katasztrofálisan elveszíti érzékenységét, és csak érzékelőként tud működni (reagál az E1 érintésére). Ez igaz a tápfeszültség bármely értékére a 9-15 V tartományban. Nyilvánvaló, hogy ennek az áramkörnek a második célja egy közönséges érzékelő (vagy érzékelő-trigger).
Ezeket az árnyalatokat figyelembe kell venni az eszköz megismétlésekor. Az itt leírt helyes bekötés esetén azonban a betörésjelző fontos alkatrészét kapjuk, amely biztosítja az otthon biztonságát, figyelmeztetve a tulajdonosokat még a vészhelyzet előtt.
Az elemek kompaktan üvegszálas lapra vannak felszerelve. A készülék háza bármilyen dielektromos (nem vezető) anyagból készül. A bekapcsolás vezérléséhez a készülék felszerelhető az áramforrással párhuzamosan csatlakoztatott jelző LED-del.
Az ajánlások szigorú betartásával történő beállítás nem szükséges. Ha kísérletezik az árnyékoló kábel hosszával, az E1 szenzorantenna hosszával és területével, valamint a tápfeszültség megváltoztatásával, akkor előfordulhat, hogy az R1 ellenállás ellenállását széles tartományban kell beállítani - 0,1 és 100 között. MΩ. Az érzékenység csökkentése érdekében növelje meg a C1 kondenzátor kapacitását. Ha ez nem hoz eredményt, akkor a C1-gyel párhuzamosan egy 5-10 MΩ ellenállású állandó ellenállást kell csatlakoztatni.
Rizs. 2.3. kapacitív érzékelő
Nem poláris kondenzátor C1 - KM6 típusú. R2 fix ellenállás - MLT-0,25. R1 ellenállás - VS-0.5, VS-1 típus. A VT1 tranzisztor szükséges a DD1.2 elem kimenetének jelének erősítéséhez. E tranzisztor nélkül a HA1 kapszula lágyan szól. A VT1 tranzisztor helyettesíthető KT503-ra, KT940-re, KT603-ra, KT801-re bármilyen betűindexszel.
A HA1 kapszula emitter helyettesíthető egy hasonlóval, amely beépített 34 generátorral és legfeljebb 50 mA üzemi árammal rendelkezik, például FMQ-2015B, KRX-1212V és hasonlók.
A beépített generátorral ellátott kapszula használatának köszönhetően az összeállítás érdekes hatást fejt ki: amikor az ember közeledik az E1 szenzorantennához, a kapszula hangja monoton, ha pedig távolodik (vagy közeledik egy személyhez) , 1,5 m távolságból kiindulva az E1-ig), a kapszula szaggatott hangot ad ki, amely természetben stabil, a DD1.2 elem kimenetén a potenciálszint változásának megfelelően. (Hasonló hatás képezte az első elektronikus hangszer, a Theremin alapját.)
A kapacitív érzékelő tulajdonságainak teljesebb képéhez a szerző javasolja az anyag elolvasását.
Ha egy beépített AF-generátorral ellátott kapszulát, például KRI-4332-12-t használnak HA1-ként, akkor az érzékelőantennától viszonylag nagy távolságban a hang szirénára fog hasonlítani, és maximális közelítéssel - egy szaggatott jel.
A készülék hátránya a szelektivitás hiánya (a „barát/ellenség” felismerő rendszer), így a csomópont bármely személy E1-hez közeledését jelzi, beleértve a „kenyérért” kiment lakástulajdonost is. Az eszköz működésének alapja az elektromos hangszedők és a kapacitásváltozások, amelyek akkor a leghasznosabbak, ha fejlett elektromos kommunikációs hálózattal rendelkező nagy lakóterületeken használják; nyilván használhatatlan lesz a készülék erdőben, terepen és mindenhol, ahol nincs elektromos kommunikáció.
Kashkarov A.P. 500 sémák rádióamatőrök számára. Elektronikus érzékelők.
A kapacitív érzékelő az érintésmentes érzékelők egyik fajtája, amelynek elve a közeg dielektromos állandójának változásán alapul két kondenzátorlemez között. Az egyik lemez egy áramköri érzékelő fémlemez vagy huzal formájában, a második pedig egy elektromosan vezető anyag, például fém, víz vagy az emberi test.
A bidé WC-csészéjének vízellátásának automatikus bekapcsolására szolgáló rendszer kidolgozásakor szükségessé vált egy kapacitív jelenlét-érzékelő és egy nagy megbízhatóságú, a külső hőmérséklet, a páratartalom, a por és a tápfeszültség változásainak ellenálló kapcsoló használata. Azt is meg akartam szüntetni, hogy valakinek meg kell érintenie a rendszer kezelőszerveit. A követelményeket csak kapacitásváltozás elvén működő érzékelő áramkörök tudták biztosítani. Nem találtam kész, a szükséges követelményeknek megfelelő sémát, magamnak kellett kidolgoznom.
Az eredmény egy univerzális kapacitív érintésérzékelő, amely nem igényel beállítást, és legfeljebb 5 cm távolságból reagál az elektromosan vezető tárgyakhoz, köztük egy személyhez, A javasolt érintésérzékelő hatóköre nem korlátozott. Használható például világítás bekapcsolására, riasztórendszerekre, vízszint érzékelésre és sok más esetben is.
Elektromos kapcsolási rajzok
Két kapacitív érintésérzékelőre volt szükség a víz áramlásának szabályozásához a WC-bidében. Egy érzékelőt közvetlenül a WC-re kellett felszerelni, ennek ember jelenlétében logikai nulla jelet kellett adnia, logikai egység jelzése hiányában. A második kapacitív érzékelőnek vízkapcsolóként kellett volna működnie, és két logikai állapot egyikében kell lennie.
Amikor egy kezet az érzékelőhöz vittek, az érzékelőnek meg kellett változtatnia a logikai állapotot a kimeneten - a kezdeti egyetlen állapotból a logikai nulla állapotba, amikor a kezet a nulla állapotból ismét megérintette, hogy az állapotba lépjen. a logikusról. És így tovább a végtelenségig, amíg az érzékelőkapcsoló logikai nulla engedélyezési jelet nem kap a jelenlétérzékelőtől.
Kapacitív érintésérzékelő áramkör
A kapacitív érzékelő jelenlét-érzékelő áramkörének alapja a fő négyszögletes impulzusgenerátor, amely a klasszikus séma szerint készült a D1.1 és D1.2 mikroáramkör két logikai elemén. Az oszcillátor frekvenciáját az R1 és C1 elemek értéke határozza meg, és körülbelül 50 kHz-en választják meg. A frekvenciaérték gyakorlatilag nincs hatással a kapacitív érzékelő működésére. A frekvenciát 20-ról 200 kHz-re változtattam, és vizuálisan nem vettem észre semmilyen hatást a készülék működésére.
A D1.2 chip 4 kimenetéről egy téglalap alakú jelet vezetünk az R2 ellenálláson keresztül a D1.3 chip 8., 9. bemeneteire és az R3 változó ellenálláson keresztül a 12.13 D1.4 bemenetekre. A jel a D1.3 chip bemenetére az impulzusfront enyhe lejtésének változásával érkezik a beépített szenzor miatt, ami egy drótdarab vagy fémlemez. A D1.4 bemeneten a C2 kondenzátor miatt az előlap átváltozik a feltöltéséhez szükséges időre. Az R3 hangolóellenállás jelenléte miatt a D1.4 bemeneten a D1.3 bemeneten lévő impulzusfrontok egyenlőre állíthatók.
Ha egy kezet vagy fémtárgyat közelebb visz az antennához (érintésérzékelő), akkor a DD1.3 mikroáramkör bemeneténél a kapacitás megnő, és a bejövő impulzus eleje időben késik az antennához képest. impulzus érkezik a DD1.4 bemenetére. ennek a késleltetésnek a "elkapásához" körülbelül fordított impulzusokat táplálnak a DD2.1 chipre, ami egy D flip-flop, amely a következőképpen működik. A C mikroáramkör bemenetére érkező impulzus pozitív élén az abban a pillanatban a D bemeneten lévő jel a trigger kimenetére kerül, ezért ha a D bemeneten a jel nem változik, a a C számláló bemeneten érkező impulzusok nem befolyásolják a kimeneti jel szintjét. A D trigger ezen tulajdonsága lehetővé tette egy egyszerű kapacitív érintésérzékelő elkészítését.
Amikor az antenna kapacitása az emberi test közeledése miatt a DD1.3 bemenetén megnő, az impulzus késik és ezt a D trigger rögzíti, megváltoztatva a kimeneti állapotát. A HL1 LED a tápfeszültség meglétét, a HL2 pedig az érintésérzékelő közelségét jelzi.
Érintőkapcsoló áramkör
A kapacitív érintésérzékelő áramkör az érintőkapcsoló működtetésére is használható, de kis finomítással, hiszen nem csak az emberi test közeledésére kell reagálnia, hanem a kéz levétele után is stabil állapotban kell maradnia. . A probléma megoldásához egy újabb D triggert, DD2.2-t kellett hozzáadni az érintésérzékelő kimenetéhez, amelyet a kettesosztó áramkör szerint csatlakoztattak.
A kapacitív érzékelő áramköre némileg módosult. A hamis pozitívumok kiküszöbölése érdekében, mivel egy személy az interferencia jelenléte miatt lassan hozza és távolítja el a kezét, az érzékelő több impulzust is kiadhat a trigger D számláló bemenetére, megsértve a szükséges kapcsolóműködési algoritmust. Ezért egy R4 és C5 elemekből álló RC láncot adtunk hozzá, amely egy rövid időre blokkolta a D trigger átkapcsolásának lehetőségét.
A DD2.2 trigger ugyanúgy működik, mint a DD2.1, de a D bemenetre érkező jel nem más elemekről érkezik, hanem a DD2.2 inverz kimenetéről. Ennek eredményeként a C bemenetre érkező impulzus pozitív élén a D bemeneten lévő jel az ellenkezőjére változik. Például, ha a kezdeti állapotban logikai nulla volt a 13-as érintkezőnél, akkor ha egyszer a kezét az érzékelőhöz viszi, a trigger átkapcsol, és a 13-as érintkezőn logikai egység kerül beállításra. A következő alkalommal, amikor az érzékelőt érintik, a 13-as érintkezőnél ismét egy logikai nulla lesz.
A kapcsoló blokkolásához, ha valaki nem tartózkodik a WC-n, az érzékelőtől egy logikai egységet táplálunk a DD2.2 mikroáramkör R bemenetére (nullázás a trigger kimeneten, függetlenül a többi bemenetén lévő jelektől). . A kapacitív kapcsoló kimenetén egy logikai nulla van beállítva, amely a kábelkötegen keresztül a kulcstranzisztor aljához kerül a táp- és kapcsolóegység mágnesszelepének bekapcsolásához.
Az R6 ellenállás a kapacitív érzékelő blokkoló jelének hiányában annak meghibásodása vagy a vezérlővezeték megszakadása esetén blokkolja a triggert az R bemeneten, ezáltal kiküszöböli a bidé spontán vízellátásának lehetőségét. A C6 kondenzátor védi az R bemenetet az interferencia ellen. A HL3 LED a bidé vízellátását jelzi.
A kapacitív érintésérzékelők felépítése és részletei
Amikor elkezdtem bidé szenzorrendszert tervezni, a legnehezebb feladatnak egy kapacitív jelenlét-érzékelő kifejlesztése tűnt. Ennek oka a telepítés és a működés számos korlátozása volt. Nem akartam, hogy az érzékelő mechanikusan csatlakozzon a WC-fedélhez, mivel rendszeresen el kell távolítani a mosáshoz, és nem zavarja magának a WC-nek a fertőtlenítését. Ezért a kapacitást választottam reagáló elemnek.
Jelenlét érzékelő
A fent közölt séma szerint elkészítettem a prototípust. A kapacitív érzékelő részleteit nyomtatott áramköri lapra szereljük össze, a lapot műanyag dobozba helyezzük és fedéllel zárjuk le. Az antenna csatlakoztatásához egy egytűs csatlakozót szereltek be a házba, és egy négy tűs RSh2N csatlakozót a tápfeszültség és a jel ellátására. A nyomtatott áramköri lap a csatlakozókhoz fluoroplast szigetelésű rézvezetőkkel forrasztva csatlakozik.
Az érintéses kapacitív érzékelő a KR561 sorozat két mikroáramkörére, az LE5-re és a TM2-re van szerelve. A KR561LE5 chip helyett használhatja a KR561LA7-et. A 176-os sorozatú chipek, importált analógok is alkalmasak. Az ellenállások, kondenzátorok és LED-ek bármilyen típushoz illeszkednek. A C2 kondenzátort a kapacitív érzékelő stabil működéséhez, amikor a környezeti hőmérséklet nagy ingadozásai között működik, kis TKE-vel kell venni.
A WC-csésze platformja alá egy érzékelő van felszerelve, amelyre a leeresztő tartály olyan helyre van felszerelve, ahol a tartályból való szivárgás esetén a víz nem juthat be. Az érzékelő testét kétoldalas ragasztószalaggal ragasztják a WC-csészére.
A kapacitív szenzor antennaérzékelője egy PTFE szigetelésű, 35 cm hosszú rézszálas drótdarab, amelyet átlátszó szalaggal ragasztanak a WC csésze külső falára centiméterrel a poharak síkja alatt. Az érzékelő jól látható a képen.
Az érintésérzékelő érzékenységének beállításához a WC-re való felszerelés után az R3 hangolóellenállás ellenállásának változtatásával szükséges, hogy a HL2 LED kialudjon. Ezután tegye a kezét a WC-fedélre az érzékelő helye felett, a HL2 LED-nek világítania kell, ha eltávolítja a kezét, aludjon ki. Mivel az emberi comb tömege nagyobb, mint a kar, így működés közben az érintésérzékelő egy ilyen beállítás után garantáltan működik.
A kapacitív érintőkapcsoló kialakítása és részletei
A kapacitív érintéskapcsoló áramkör több részlettel rendelkezik, elhelyezésükhöz nagyobb tokra volt szükség, illetve esztétikai okokból a jelenlétérzékelőt elhelyezett ház megjelenése nem nagyon volt alkalmas arra, hogy jól feltűnő helyre kerüljenek. A telefon csatlakoztatására szolgáló rj-11 fali aljzat hívta fel magára a figyelmet. Méretnek megfelelő és jól néz ki. Miután eltávolítottam a konnektorból mindent, ami felesleges volt, belehelyeztem a kapacitív érintőkapcsoló nyomtatott áramkörét.
A nyomtatott áramköri lap rögzítéséhez a tok aljára egy rövid állványt szereltek fel, amelyhez csavarral csavaroztak rá egy nyomtatott áramköri lapot érintőkapcsolós részekkel.
A kapacitív érzékelő szenzora úgy készült, hogy a foglalat fedelének aljára egy sárgaréz lapot ragasztottak Moment ragasztóval, miután ablakot vágtak a bennük lévő LED-ek számára. Amikor a fedél zárva van, a rugó (egy tűzköves öngyújtóból) érintkezik a sárgaréz lemezzel, és így elektromos kapcsolatot biztosít az áramkör és az érzékelő között.
A kapacitív érintőkapcsoló egy önmetsző csavarral rögzíthető a falhoz. Ehhez egy lyuk van a testben. Ezután fel kell szerelni a táblát, a csatlakozót, és rögzíteni kell a fedelet reteszekkel.
A kapacitív kapcsoló beállítása gyakorlatilag megegyezik a jelenlétérzékelő fent leírt beállításával. A konfiguráláshoz rá kell adni a tápfeszültséget, és úgy kell beállítani az ellenállást, hogy a HL2 LED világítson, ha a kezet az érzékelőhöz hozzák, és kialszik, ha eltávolítják. Ezután aktiválnia kell az érintésérzékelőt, és a kezét a kapcsolóérzékelőhöz kell vinnie és el kell távolítania. A HL2 LED-nek villognia kell, és a piros HL3 LED-nek világítania kell. A kéz eltávolítása után a piros LED-nek égve kell maradnia. Amikor ismét felemeli a kezét, vagy eltávolítja a testet az érzékelőről, a HL3 LED-nek ki kell aludnia, vagyis el kell zárnia a vízellátást a bidében.
Univerzális PCB
A fent bemutatott kapacitív érzékelők nyomtatott áramköri lapokra vannak felszerelve, amelyek kissé eltérnek az alábbi képen látható nyomtatott áramköri laptól. Ez annak köszönhető, hogy mindkét nyomtatott áramköri lapot egyetlen univerzálisan kombinálják. Ha összeszereli az érintőkapcsolót, akkor csak a 2. számú sávot kell levágnia. Ha összeszereli a jelenlétérzékelőt, akkor az 1. számú sáv eltávolításra kerül, és nincs minden elem telepítve.
Az érintőkapcsoló működéséhez szükséges, de a jelenlétérzékelő működését zavaró R4, C5, R6, C6, HL2 és R4 elemek nincsenek felszerelve. Az R4 és C6 helyett huzal jumpereket forrasztanak. Az R4, C5 lánc elhagyható. Nem lesz hatással a munkára.
Az alábbiakban egy nyomtatott áramköri kártya rajza látható, amely a fóliára történő vágások termikus módszerével történik.
Elég, ha a rajzot fényes papírra vagy pauszpapírra nyomtatja, és a sablon készen áll a nyomtatott áramköri lap gyártására.
A bidé vízellátásának érintésvezérlésére szolgáló kapacitív érzékelők problémamentes működését a gyakorlatban három év folyamatos működés igazolta. Meghibásodást nem jegyeztek fel.
Azonban szeretném megjegyezni, hogy az áramkör érzékeny az erős impulzuszajra. Kaptam egy e-mailt, amelyben segítséget kértem a beállításhoz. Kiderült, hogy az áramkör hibakeresése közben volt a közelben egy forrasztópáka, tirisztoros hőmérséklet-szabályozóval. A forrasztópáka kikapcsolása után az áramkör működött.
Volt egy másik eset is. A kapacitív érzékelőt a lámpába szerelték be, amely ugyanahhoz a konnektorhoz volt csatlakoztatva, mint a hűtőszekrény. Bekapcsoláskor a lámpa felgyullad, majd ha újra kikapcsolja. A probléma úgy oldódott meg, hogy a lámpát egy másik konnektorhoz csatlakoztatta.
Levél érkezett a leírt kapacitív érzékelő áramkör sikeres alkalmazásáról műanyag tárolótartályban lévő vízszint beállítására. Alsó és felső részen az érzékelő mentén szilikonnal ragasztották, ami az elektromos szivattyú be- és kikapcsolását szabályozta.
Milyen trükkökhöz nem nyúlnak be a tulajdonosok, védve tulajdonukat! A legegyszerűbb, jó tégla méretű lakatoktól kezdve (északon még ... farkascsapdákat is használtak!) a modern riasztórendszerekig, kifinomult elektronikával. Az elektronikus biztonság gyakran azon alapul, hogy az elkövető valamilyen módon kiadja magát, információkat küld a megjelenéséről. Ez lehet lépések hangja – az elektronikus „fülek” azonnal reagálnak, és veszélyjelzést adnak. Vannak olyan biztonsági rendszerek, amelyek reagálnak az emberi sugárzásra, amelyek spektrális összetétele élesen eltér a fő háttértől. De a bűnöző nem alszik, megpróbál észrevétlen maradni, miközben piszkos tetteit végzi - speciális terepszínű ruhák, mindenféle zseniális eszközök jelennek meg.
Eközben van egy abszolút megbízható védelmi rendszer. Az ember olyan fizikai mezejére van hangolva, amelynél maga a természet kizárja az akadályok lehetőségét. Ez az a gravitációs mező, amellyel minden tömegű objektum rendelkezik. A gravitáció a gravitáció (vonzás), univerzális kölcsönhatás bármilyen fizikai anyag (közönséges anyag, bármilyen fizikai mező) között, ahogy Isaac Newton harmadik törvénye mondja.
Ez az elv képezte a híres feltaláló, S. Lifshitz eszközének alapját. A gravitációs erők elhanyagolhatóak. Tegyük fel, hogy két, egymástól egy méter távolságra elhelyezkedő, egyenként egy-egy tonna tömegű test kölcsönös vonzása csak kb. Sh. Lifshitz készüléke kicsi, kompakt, rendkívül egyszerűen gyártható és szellemes, mint minden zseniális. Alapja egy plexiből ragasztott átlátszó edény. Belül - egy válaszfal, amely szimmetrikusan osztja fel a magasság felére, és kialszik. A válaszfal mindkét oldalán két 1 négyzetméter keresztmetszetű cső található. mm. Az edény oldalain két rövid cső található csapokkal. A készülék minden csatlakozása tömített.
A hajót asztalra vagy rögzített platformra kell felszerelni. A kis csövekbe egy csepp színezett folyadékot vezetnek. Mindkét cseppnek azonos szinten kell lennie. Ezt követően az edényt rövid csöveken keresztül feltöltik vízzel olyan szintre, ahol a válaszfal alsó része teljesen elmerül a folyadékban, és az edény fedeléig 2-3 mm-es levegőréteg marad. A csapok el vannak zárva, a készülék üzemkész. Ha most valaki megközelíti az egyik végét, a gravitációs erő hatására a folyadék egy része az edény egyik feléből átmegy a másikba - abba, amelyhez közeledett. És mivel a folyadék mozgása az edény elválasztott részeiben a légréteg mozgásával függ össze, a kis csövekben lévő színezett cseppek is mozogni fognak. Ha egy személyt eltávolítunk a készülékből, az ellenkező hatást vált ki - a cseppek fordított elmozdulását. Van egy demonstráció a gravitáció hatásáról.
Ha súlyt visz a készülékre, akkor a bal kapilláris csökkenése megemelkedik, a jobbban pedig leesik.
Most találd ki, mire jutunk? Csupán annyit kell fejleszteni a készülékünkön, hogy az automatikusan jelet adjon, ha valaki közeledik hozzá. Itt sok lehetőség van. A mozgó, színezett cseppek blokkolhatják a fénysugarat, és működésbe hozhatják a fotocellát, kapcsolja be a szirénát.
Nézze meg a képet, és jobban megérti egy ilyen őr működési mechanizmusát. A készülék akkor működik, ha a széf páncélozott ajtaja mögött vagy vastag betonfal mögött van megerősítve - a gravitációnak nincs akadálya. Más szóval, egy ilyen biztonsági eszköz a legmegbízhatóbb.
Egy ilyen eszköz automatikusan jelet ad, amikor egy személy megközelíti.
