Temassız kapasitif sensör - kendiniz yapın. Basit yakınlık sensörü Kapasitif sensör nasıl yapılır

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

Bir bide için klozete su beslemesini otomatik olarak açmak için bir sistem geliştirirken, kapasitif bir varlık sensörü ve yüksek güvenilirliğe, dış sıcaklık, nem, toz ve besleme voltajındaki değişikliklere karşı dirençli bir anahtar kullanmak gerekli hale geldi. Ayrıca sistemin kontrollerine bir kişinin dokunması ihtiyacını da ortadan kaldırmak istedim. Gereksinimler ancak kapasitans değişimi prensibi ile çalışan sensör devreleri ile 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 yanıt veren evrensel bir kapasitif dokunmatik sensördü.Önerilen dokunmatik sensörün kapsamı sınırlı değildir. Örneğin aydınlatmayı, alarm sistemlerini açmak, su seviyelerini tespit etmek ve diğer birçok durumda kullanılabilir.

Elektrik devre şemaları

Klozet bidesindeki su akışını kontrol etmek için iki kapasitif dokunmatik sensöre ihtiyaç vardı. Bir sensör doğrudan tuvalete kurulmalıydı, bir kişinin varlığında ve mantıksal bir birim sinyalinin yokluğunda mantıksal bir sıfır sinyali vermeliydi. İkinci kapasitif sensörün bir su anahtarı görevi görmesi ve iki mantıksal durumdan birinde olması gerekiyordu.

Sensöre bir el getirildiğinde, sensörün çıkıştaki mantıksal durumu değiştirmesi gerekiyordu - ilk tek durumdan mantıksal sıfır durumuna geçmek için, ele tekrar dokunulduğunda sıfır durumundan duruma gitmek için mantıksal olanından. Ve sonsuza kadar, sensör anahtarı varlık sensöründen mantıksal bir sıfır etkinleştirme sinyali alana kadar.

Kapasitif dokunmatik sensör devresi

Kapasitif sensör varlığı sensörünün devresinin temeli, mikro devre D1.1 ve D1.2'nin iki mantık elemanı üzerinde klasik şemaya göre yapılmış ana dikdörtgen darbe üretecidir. Osilatör frekansı, R1 ve C1 elemanlarının değerleri ile belirlenir ve yaklaşık 50 kHz'de seçilir. Frekans değerinin, kapasitif sensörün çalışması üzerinde pratikte hiçbir etkisi yoktur. Frekansı 20'den 200 kHz'e değiştirdim ve görsel olarak cihazın çalışması üzerinde herhangi bir etki fark etmedim.

D1.2 çipinin 4 çıkışından, R2 direnci üzerinden D1.3 çipinin 8, 9 girişlerine ve değişken direnç R3 üzerinden 12.13 D1.4 girişlerine dikdörtgen bir sinyal beslenir. Sinyal, bir tel parçası veya metal bir plaka olan takılı sensör nedeniyle darbe cephesinin eğiminde hafif bir değişiklikle D1.3 çipinin girişine ulaşır. D1.4 girişinde, C2 kondansatöründen dolayı ön, onu yeniden şarj etmek için gereken süreyi değiştirir. Bir ayar direnci R3'ün varlığı nedeniyle, D1.4 girişindeki darbe cephelerini, D1.3 girişindeki darbe cephesine eşit ayarlamak mümkündür.

Antenin (dokunma sensörü) 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 gelen darbe. bu gecikmeyi "yakalamak" için, yaklaşık 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, C sayma girişindeki gelen darbeler, çıkış sinyalinin seviyesini etkilemez. D tetikleyicinin bu özelliği, basit bir kapasitif dokunmatik sensör yapmayı mümkün kıldı.

Antenin kapasitansı, insan vücudunun ona yaklaşması nedeniyle, DD1.3 girişinde arttığında, darbe geciktirilir ve bu, çıkış durumunu değiştirerek D tetikleyicisi tarafından sabitlenir. HL1 LED'i besleme geriliminin varlığını ve HL2 dokunmatik sensöre yakınlığı göstermeye yarar.

Dokunmatik anahtar devresi

Kapasitif dokunmatik sensör devresi, dokunmatik anahtarı çalıştırmak için de kullanılabilir, ancak biraz iyileştirme ile, çünkü sadece insan vücudunun yaklaşımına yanıt vermesi değil, aynı zamanda elin çıkarılmasından sonra da sabit bir durumda kalması gerekir. . Bu sorunu çözmek için, ikiye bölücü devresine göre bağlanan dokunmatik sensörün çıkışına başka bir D tetikleyicisi DD2.2 eklemek gerekiyordu.

Kapasitif sensör devresi biraz değiştirildi. Yanlış pozitifleri ortadan kaldırmak için, bir kişi parazitin varlığı nedeniyle elini yavaşça getirip çıkarabileceğinden, sensör, gerekli anahtar çalıştırma algoritmasını ihlal ederek, tetikleyicinin sayma girişine D 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 giden sinyal diğer elemanlardan değil, DD2.2'nin ters çıkışından sağlanır. Sonuç olarak, C girişine gelen darbenin pozitif kenarında, D girişindeki sinyal tersi yönde değişir. Örneğin, ilk durumda pim 13'te mantıksal bir sıfır varsa, o zaman elinizi sensöre bir kez getirdiğinizde tetik değişecek ve pim 13'te mantıksal bir birim ayarlanacaktır. Sensöre bir sonraki işlem yapıldığında, pim 13'te tekrar mantıksal bir sıfır ayarlanacaktır.

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

Direnç R6, arızası veya kontrol telinde bir kopma olması durumunda kapasitif sensörden gelen bir engelleme sinyalinin olmaması durumunda, R girişindeki tetiği bloke eder, böylece bideye kendiliğinden su beslemesi olasılığını ortadan kaldırır. Kapasitör C6, R girişini parazitten korur. LED HL3, bide içindeki su beslemesini göstermeye yarar.

Kapasitif dokunmatik sensörlerin yapısı ve detayları

Bide sensör sistemi tasarlamaya başladığımda, benim için en zor iş, kapasitif bir varlık sensörünün geliştirilmesi gibi görünüyordu. Bunun nedeni, kurulum ve çalıştırmayla ilgili bir dizi kısıtlamaydı. Sensörün klozet kapağına mekanik olarak bağlanmasını istemedim, çünkü yıkama için periyodik olarak çıkarılması gerekiyor ve tuvaletin kendisinin sterilize edilmesini engellemedi. Bu nedenle, tepki veren eleman olarak kapasitansı seçtim.

Varlık sensörü

Yukarıda yayınlanan şemaya göre bir prototip yaptım. Kapasitif sensörün detayları bir baskılı devre kartına monte edilir, kart plastik bir kutuya yerleştirilir ve bir kapakla kapatılır. Anteni bağlamak için muhafazaya tek pimli bir konektör ve besleme voltajı ve sinyali sağlamak için dört pimli bir RSh2N konektörü takılıdır. Baskılı devre kartı, floroplastik izolasyonda bakır iletkenlerle lehimlenerek konektörlere bağlanır.

Dokunmatik kapasitif sensör, KR561 serisi, LE5 ​​​​ve TM2'nin iki mikro devresine monte edilmiştir. KR561LE5 yongası yerine KR561LA7'yi kullanabilirsiniz. 176 serisinin cipsleri, ithal analogları da uygundur. Dirençler, kapasitörler ve LED'ler her türe uyacaktır. Kapasitör C2, ortam sıcaklığındaki büyük dalgalanmaların olduğu koşullarda çalışırken kapasitif sensörün kararlı çalışması için küçük bir TKE ile alınmalıdır.

Drenaj tankının monte edildiği klozet platformunun altına, tanktan sızıntı olması durumunda suyun giremeyeceği bir yerde bir sensör monte edilmiştir. Sensör gövdesi, çift taraflı yapışkan bant kullanılarak klozete yapıştırılmıştır.

Kapasitif sensörün anten sensörü, PTFE yalıtımında 35 cm uzunluğunda bakır telli bir tel parçası olup, gözlük düzleminin bir santimetre altında klozetin dış duvarına şeffaf bantla yapıştırılmıştır. Sensör fotoğrafta açıkça görülüyor.

Dokunma sensörünün hassasiyetini ayarlamak için, tuvalete kurduktan sonra, HL2 LED'inin sönmesi için ayar direnci R3'ün direncini değiştirerek gereklidir. Ardından, sensörün bulunduğu yerin üstündeki klozet kapağına elinizi koyun, HL2 LED'i yanmalıdır, elinizi çekerseniz söner. İnsan uyluğunun kütlesi koldan daha büyük olduğu için, çalışma sırasında böyle bir ayardan sonra dokunmatik sensör çalışacaktır.

Kapasitif dokunmatik anahtarın tasarımı ve detayları

Kapasitif dokunmatik anahtar devresi daha fazla ayrıntıya sahiptir ve bunları barındırmak için daha büyük bir kasaya ihtiyaç duyulmuştur ve estetik nedenlerle varlık sensörünün yerleştirildiği kasanın görünümü göze çarpan bir yere kurulum için çok uygun değildi. Telefonu bağlamak için kullanılan rj-11 duvar prizi dikkatleri üzerine çekti. Boyuta uygun ve iyi görünüyor. Gereksiz her şeyi prizden çıkardıktan sonra, kapasitif dokunmatik anahtarın baskılı devre kartını içine yerleştirdim.

Baskılı devre kartını sabitlemek için kasanın tabanına kısa bir stant yerleştirildi ve dokunmatik anahtar parçalarına sahip bir baskılı devre kartı bir vidayla vidalandı.

Kapasitif sensör sensörü, içlerindeki LED'ler için bir pencere kesildikten sonra, Moment yapıştırıcı ile soket kapağının altına bir pirinç levha yapıştırılarak yapılmıştır. Kapak kapatıldığında (çakmaktaşı çakmaktan alınan) yay pirinç levha ile temas ederek devre ile sensör arasında elektriksel temas sağlar.

Kapasitif dokunmatik anahtar, kendinden kılavuzlu bir vida kullanılarak duvara sabitlenir. Bunun için gövdede bir delik sağlanır. Daha sonra kart, konektör takılır ve kapak mandallarla sabitlenir.

Kapasitif anahtarın ayarı, yukarıda açıklanan varlık sensörünün ayarıyla hemen hemen aynıdır. Konfigüre etmek için, besleme voltajını uygulamanız ve rezistörü, bir el sensöre getirildiğinde HL2 LED'i yanacak ve çıkarıldığında sönecek şekilde ayarlamanız gerekir. 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 yanık kalmalıdır. El tekrar kaldırıldığında veya vücut sensörden kaldırıldığında, HL3 LED'i sönmelidir, yani bide içindeki su beslemesini kapatmalıdır.

Evrensel PCB

Yukarıda sunulan kapasitif sensörler, aşağıdaki fotoğrafta 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 kaldırılır ve tüm elemanlar takılmaz.

Dokunmatik anahtarın çalışması için gerekli olan ancak varlık sensörü R4, C5, R6, C6, HL2 ve R4'ün çalışmasına müdahale eden elemanlar takılı değil. R4 ve C6 yerine tel köprüler lehimlenmiştir. R4, C5 zinciri bırakılabilir. Çalışmayı etkilemeyecektir.

Aşağıda, folyoya ray uygulamak için termal yöntem kullanılarak tırtıl için bir baskılı devre kartının çizimi bulunmaktadır.

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

Bide su beslemesinin dokunmatik kontrol sistemi için kapasitif sensörlerin sorunsuz çalışması, üç yıllık sürekli çalışma için pratikte kanıtlanmıştır. Hiçbir arıza kaydedilmedi.

Ancak devrenin güçlü darbe gürültüsüne duyarlı olduğunu belirtmek isterim. Kurulumla ilgili yardım isteyen bir e-posta aldım. Devrenin hata ayıklaması sırasında, yakınlarda tristörlü bir sıcaklık kontrol cihazına sahip bir havya olduğu ortaya çıktı. Havyayı kapattıktan sonra devre çalıştı.

Başka bir vaka vardı. Kapasitif sensör, buzdolabıyla aynı prize bağlı olan lambaya yerleştirildi. Açtığınızda, ışık yanar ve tekrar kapattığınızda. 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 sensör boyunca silikon ile yapıştırılmıştır.

Yakınlık sensörleri kapasitif, ultrasonik, optiktir. Instrictables'ın yazarı Electro maker takma adı altında basit bir optik yakınlık sensörü buldu. Yalnızca kızılötesi LED'den geçen akımın hiçbir şekilde modüle edilmediğinden ve buna göre fotodiyot sürekli radyasyona tepki verdiğinden ve diğer ışık kaynaklarından (örneğin bir tüp) koruma gerektirdiğinden sakıncalıdır. Cihaz şeması aşağıda gösterilmiştir:

Usta, ev yapımı için bileşenleri seçer. Kızılötesi LED ve Fotodiyot:

Sabit Dirençler:

Düzeltici Direnç:

İşlemsel yükselteç LM358:

Görünür LED:

Mikro devre paneli (isteğe bağlı):

Bir LED yerine, yerleşik bir jeneratöre sahip bir sesli uyarıcı bağlayabilirsiniz, ardından ilgili direnç gereksiz hale gelir:

Kendi elinizle harici bir ses frekansı jeneratörü monte ederseniz, yerleşik jeneratörü olmayan bir tweeter da uygundur. Perfboard gibi bir breadboard üzerinde yeterli alan var:

Birkaç Sabit Fiyatı atladıysanız ve hepsinde sürekli hareket makineleri tükendiyse, daha basit bir güç kaynağı kullanmanız gerekecektir:

Bileşenleri tahtaya taktıktan sonra, master bunları lehimleme şemasına göre bağlar:

Fotodiyot ve her iki LED'in yanı sıra pil (veya güç kaynağı), şemada belirtilen polariteye bağlanmalı, mikro devre doğru şekilde yönlendirilmelidir. Geliştirici şeffaf bir kızılötesi LED ve siyah bir fotodiyot ile karşılaştı, ancak tam tersi oluyor. Pil, direnç ve kameralı herhangi bir telefon hangisinin hangisi olduğunu belirlemeye yardımcı olacaktır.

Bir fotodiyot ve 10 kΩ direnç bir voltaj bölücü oluşturur. Fotodiyot, örneğin elden yansıyan kızılötesi ışınlarla aydınlatıldığında, işlemsel yükselticinin bölücüye bağlantı noktasındaki voltaj artar. Op-amp, karşılaştırıcı olarak çalışacak şekilde bağlanır. Bölücüden gelen voltajı, trimmerin hareketli piminden gelen voltajla karşılaştırır. Böylece, bir yandan yanlış pozitifleri ortadan kaldırarak ve diğer yandan güvenilir yakınlık tespiti sağlayarak sensörün eşiğini ayarlamak mümkündür.

Sihirbaz, eşiği ayarlayarak sensörün çalışmasını kontrol eder.

Çok çeşitli kapasitif tasarımlar arasında, bu özel durum için kapasitif sensörün en uygun çeşidini seçmek bazen zordur. Kapasitif cihazlar konusundaki birçok yayında, önerilen tasarımların kapsamı ve ayırt edici özellikleri çok kısaca açıklanmaktadır ve radyo amatörleri, tekrarlama için hangi kapasitif cihaz şemasının tercih edilmesi gerektiğini çoğu zaman çözememektedir.

Bu makale, çeşitli kapasitif sensör türlerinin bir tanımını, bunların karşılaştırmalı özelliklerini ve her bir özel kapasitif yapı tipinin en rasyonel pratik kullanımı için önerileri sağlar.

Bildiğiniz gibi, kapasitif sensörler herhangi bir nesneye yanıt verebilir ve aynı zamanda algılama mesafeleri, örneğin sıcak veya soğuk olması gibi yaklaşan bir nesnenin yüzeyinin özelliklerine bağlı değildir ( kızılötesi sensörlerin aksine) ve katı veya yumuşak (ultrasonik hareket sensörlerinin aksine). Ek olarak, kapasitif sensörler, bina duvarları, devasa çitler, kapılar vb. gibi çeşitli opak "engellerden" geçen nesneleri algılayabilir. Bu tür sensörler, hem güvenlik amacıyla hem de ev amaçları için kullanılabilir, örneğin bir odaya girerken aydınlatmayı açmak için; kapıların otomatik açılması için; sıvı seviye dedektörlerinde vb.
Birkaç çeşit kapasitif sensör vardır.

1. Kapasitörlerdeki sensörler.
Bu tip sensörlerde, tepki sinyali kapasitör devreleri kullanılarak oluşturulur ve benzer tasarımlar birkaç gruba ayrılabilir.
En basit olanlar kapasitif bölücü devreler.

Bu tür cihazlarda, örneğin, sensör anteni, düşük kapasiteli bir ayırma kapasitörü aracılığıyla çalışan jeneratörün çıkışına bağlanırken, antenin ve yukarıdaki kapasitörün bağlantı noktasında, seviyesi olan bir çalışma potansiyeli oluşur. antenin kapasitansına bağlıdır, sensör anteni ve kapasitörü ayıran kapasitif bir bölücü oluşturur ve bir nesne antene yaklaştığında, izolasyon kapasitörü ile bağlantı noktasındaki potansiyel azalır, bu da sinyali tetikleyen bir sinyaldir. cihaz.

Ayrıca oradaüzerinde şemalarRC jeneratörleri.Bu tasarımlarda, örneğin, frekans ayar elemanı bir sensör anteni olan ve bir nesne ona yaklaştığında kapasitansı 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 kapasitör sensörleri.Bu tür cihazlarda örneğin aynı düzleme yerleştirilmiş iki düz metal plaka anten-sensör olarak kullanılmaktadır. Bu plakalar, katlanmamış bir kapasitörün plakalarıdır ve herhangi bir nesne yaklaştığında, plakalar arasındaki ortamın dielektrik sabiti değişir ve buna bağlı olarak, sensörü tetiklemek için bir sinyal olan yukarıdaki kapasitörün kapasitansı artar.
Cihazlar da bilinmektedir, örneğin antenin kapasitansını örnek bir (referans) kapasitörün kapasitansı ile karşılaştırmak için bir yöntem(Rospatent'i bağlayın).

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 parazitler ve radyo parazitleri, cihazın girişinde büyük miktarda gürültü ve parazit oluşturarak bu tür yapıları zayıf sinyallere karşı duyarsız hale getirir. Bu nedenle, kapasitörlerdeki sensörlerden 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 üretilebilir olması nedeniyle 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 kapasitif teknolojiyle tanışan yeni başlayan radyo amatörleri için.

2. Frekans ayarlı bir 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 ayarlı LC devresine (doğrudan veya birkaç on pF kapasiteli bir kapasitör aracılığıyla) bağlanır. Bir nesne yaklaştığında, antenin kapasitansı değişir (artar) ve buna bağlı olarak LC devresinin kapasitansı. Bunun sonucunda jeneratörün frekansı değişir (azalır) ve tetikleme meydana gelir.

özellikler bu tip kapasitif sensörler.
1) Kendisine bağlı bir anten sensörlü bir LC devresi, jeneratörün bir parçasıdır, bunun sonucunda anteni etkileyen parazit ve radyo paraziti de çalışmasını etkiler: pozitif geri besleme elemanları aracılığıyla, parazit sinyalleri (özellikle darbe sinyalleri) jeneratörün aktif elemanının girişi ve içinde yükseltilir, cihazın çıkışında yapının hassasiyetini zayıf sinyallere azaltan ve yanlış pozitifler tehlikesi yaratan yabancı gürültü oluşturur.
2) Jeneratörün frekans ayar elemanı olarak çalışan LC devresi, aşırı yüklüdür ve düşük kalite faktörüne sahiptir, bunun sonucunda devrenin seçici özellikleri azalır ve anten açıldığında ayarını değiştirme yeteneği. yapının hassasiyetini daha da azaltan kapasitans değişiklikleri.
Frekans ayarlı LC devresindeki sensörlerin yukarıdaki özellikleri, gürültü bağışıklığını ve nesnelerin algılama aralığını sınırlar, örneğin, bir kişinin bu tip sensörler tarafından algılama mesafesi genellikle 20 - 30 cm'dir.

Frekans ayarlı bir LC devresine sahip kapasitif sensörlerin birkaç çeşidi ve modifikasyonu vardır.

1) Kuvars rezonatörlü sensörler.
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 RF transformatörü, ve iki ikincil (özdeş) sargısı, kuvars rezonatör ile seri olarak bağlanmış bir sensör anteninin bağlı olduğu bir ölçüm köprüsünün elemanlarıdır ve bir nesne antene yaklaştığında, bir tetik sinyali üretilir.
Bu tür tasarımların duyarlılığı, frekans ayarlı bir LC devresindeki geleneksel sensörlere kıyasla daha yüksektir, ancak, bir diferansiyel RF transformatörünün üretilmesini gerektirir (yukarıdaki tasarımda, sargıları yapılmış bir K10 × 6 × 2 halkasına yerleştirilir). M3000NM ferrit, kalite faktörünü arttırmak için halkada 0,9 ... 1,1 mm genişliğinde bir boşluk kesilir.

2) Emişli sensörlerLC-kontur.
Bu tasarımlar, örneğin, duyarlılığı artırmak için, jeneratörün frekans ayar devresine endüktif olarak bağlanan ve bununla rezonansa ayarlanan ek bir (emme adı verilen) LC devresinin tanıtıldığı kapasitif cihazlardır. devre.
Bu durumda anten sensörü, frekans ayar devresine değil, düşük kapasiteli bir kapasitör ve endüktansı buna göre artan bir solenoid içeren yukarıdaki emme LC devresine bağlanır. Çünkü döngü kondansatörü aynı zamanda küçük olmalıdır - M33 - M75 seviyesinde.
Bu devrenin düşük kapasitansı nedeniyle, anten sensörünün kapasitansı, antenin kapasitansındaki değişikliklerin yukarıdaki emme LC devresinin ayarı üzerinde önemli bir etkisi olması nedeniyle onunla karşılaştırılabilir hale gelirken, salınımların genliği jeneratörün frekans ayar devresi büyük ölçüde bu devrenin ayarına bağlıdır ve sırasıyla çıkışındaki RF sinyalinin seviyesidir.

Bu tür tasarımlarda, anten ile jeneratörün frekans ayar devresi arasındaki bağlantının doğrudan değil, anten üzerindeki hava ve iklimsel etkilerin aktif elemanın çalışmasını doğrudan etkileyemediği için endüktif olduğu da not edilebilir. Bu tür yapıların olumlu özellikleri olan jeneratörün (transistör veya op-amp) özellikleri.
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 devresinin üretilmesi gerekiyor. frekans ayarlı LC devresinin bobinine kıyasla iki kat daha büyük (-100 dönüşte) dönüş sayısına sahip bir indüktör içerir.

3) Bazı kapasitif sensörler, aşağıdaki gibi bir yöntem kullanır:anten sensörünün boyutunu artırmak. Aynı zamanda, bu tür yapılar elektromanyetik girişime ve radyo girişimine karşı duyarlılıklarını da arttırır; bu nedenle, bu tür cihazların hacimli olması nedeniyle (örneğin, anten olarak 0,5 × 0,5 M boyutunda bir metal ağ kullanılır), bu yapıların şehir dışında kullanılması tavsiye edilir, - zayıf elektromanyetik arka plan ve tercihen - yaşam alanlarının dışında - böylece ağ kablolarından parazit oluşmaz.
Büyük sensörlü cihazlar en iyi şekilde kırsal alanlarda bahçe arazilerini ve tarla tesislerini korumak için kullanılır.

Uygulama alanı frekans ayarlı LC devreli sensörler.
Bu tür cihazlar, çeşitli ev amaçları (aydınlatmayı açmak vb.) için ve ayrıca sakin bir elektromanyetik ortama sahip yerlerde, örneğin bodrumlarda (yer seviyesinin altında bulunur) ve ayrıca dışarıda 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 nesneler için dokunmatik sensörler olarak veya yanlış alarm durumunda başkalarına büyük rahatsızlık vermeyen alarm cihazlarının bir parçası olarak, örneğin aşağıdakileri içeren cihazlarda kullanılması tavsiye edilir. ürkütücü 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.) ).
Bu durumda, kapasitif cihazın antenlerinden herhangi birine nesnelerin yaklaşımını tespit etmek için, ortak tel ile anten arasındaki kapasitans değişikliğine yanıt veren simetrik bir ölçüm LC köprüsü kullanılır.

Bu cihazlar aşağıdaki gibi çalışır.
Sensör - antenlerin hassas elemanları, LC köprüsünün ölçüm girişlerine bağlanır ve köprüye güç sağlamak için gerekli RF voltajı, birincil sargısı çıkıştan bir besleme RF sinyali ile beslenen bir diferansiyel transformatörde oluşturulur. RF jeneratörünün (basitlik için, - jeneratörün frekans ayar devresinin bobini aynı zamanda diferansiyel transformatörün birincil sargısıdır).
Diferansiyel tasarımların transformatörü, zıt uçlarında LC köprüsüne güç sağlamak için bir antifaz alternatif RF voltajının oluşturulduğu iki özdeş ikincil sargı içerir.
Aynı zamanda, köprünün çıkışında RF voltajı yoktur, çünkü çıkışındaki RF sinyalleri genlik olarak aynı ve işarette zıt olacaktır, bu nedenle birbirlerini iptal edecekler ve bastıracaklar (içinde). ölçüm LC köprüsü, çalışma akımları birbirine arkadaşa doğru gider ve birbirini iptal eder).
İlk durumunda, ölçüm LC köprüsünün çıkışında sinyal yoktur, herhangi bir antene yaklaşan bir nesne durumunda, ölçüm köprüsünün bir veya başka bir kolunun kapasitansı artar ve dengesinin ihlaline neden olur. bunun bir sonucu olarak, jeneratörün RF sinyallerinin karşılıklı telafisi tamamlanmaz ve cihazı tetiklemek için LC köprüsünün çıkışında bir sinyal belirir.

Aynı zamanda, her iki anten için kapasitans aynı anda artarsa ​​(veya azalırsa) çalışma gerçekleşmez. bu durumda, LC köprüsünün dengesi bozulmaz ve LC köprü devresinde akan RF sinyalleri hala aynı genliği ve zıt işaretleri korur.

Yukarıdaki özellik nedeniyle, diferansiyel transformatörlere dayalı cihazlar ve yukarıda açıklanan diferansiyel kapasitör sensörleri, hava ve iklim dalgalanmalarına karşı dayanıklıdır. her iki anteni de eşit olarak etkilerler ve sonra birbirlerini iptal ederler ve iptal ederler. Aynı zamanda, alıcılar ve radyo paraziti bastırılmaz, yalnızca hava ve iklim etkileri ortadan kaldırılır, bu nedenle diferansiyel sensörlerin yanı sıra frekans ayarlı bir LC devresindeki sensörler periyodik olarak yanlış pozitifler yaşar.
Antenler, bir nesne yaklaştığında, birinin üzerindeki etki diğerinden daha büyük olacak şekilde yerleştirilmelidir.

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

Uygulama alanı.
Diferansiyel transformatör üzerindeki sensörler, dış mekan kullanımı için tasarlanmıştır. Bu cihazlar, frekans ayarlı LC devresindeki sensörlerle aynı yerde kullanılabilir, tek fark, diferansiyel sensör kurulumunun ikinci bir anten için alan gerektirmesidir.

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

LC devresinin kısmi rezonans durumunda (karakteristiğin eğiminde) olması nedeniyle, RF sinyal devresindeki direnci, hem kendisinin hem de bağlı sensör anteninin kapasitansına büyük ölçüde bağlıdır. o. Sonuç olarak, bir nesne antene yaklaştığında, LC devresindeki RF voltajı, amplitüdünü önemli ölçüde değiştirir, bu da cihazı tetiklemek için bir sinyaldir.

Aynı zamanda, LC devresi seçici özelliklerini kaybetmez ve sensör anteninden gelen yabancı etkileri etkili bir şekilde bastırır (vücuda şantlar) - parazit 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 sensör antenine yaklaştığınızda, LC devresindeki çalışma voltajı devredeki LC devresinin direncindeki değişikliklere çok az tepki verecektir (RF devresi voltajı, jeneratörün çıkış voltajını tekrarlayacaktır).

Kısmi rezonans durumundaki bir LC devresinin kararsız ve aşırı sıcaklık değişikliklerine bağlı olacağı görünebilir. Gerçekte, aynı, - küçük bir değere sahip bir döngü kapasitörünün kullanımına tabidir, yani. (M33 - M75) - devre, kapasitif cihaz dış koşullarda çalışırken dahil olmak üzere oldukça kararlıdır. Örneğin, sıcaklık +25 ila -12 derece arasında değiştiğinde. LC devresindeki RF voltajı %6'dan fazla değişmez.

Ayrıca rezonans kapasitif yapılarda, anten LC devresine küçük bir kapasitör vasıtasıyla bağlanır (bu tür cihazlarda güçlü bir bağlantı kullanmaya gerek yoktur), bu nedenle sensör anteni üzerindeki hava etkilerinin çalışmasını bozmaz. LC devresi ve çalışma RF voltajı yağmur yağdığında bile neredeyse 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 sadece son zamanlarda ortaya çıktı - bu konudaki ilk yayın "Kapasitif röle" makalesidir (Journal "Radyo" 2010 / 5, 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.
1) Dış mekan çalışması için tasarlanmış bir rezonans sensörünün imalatında, dedektörün çıkışındaki potansiyelin farklı sıcaklıklarda ölçüldüğü termal kararlılık için giriş ünitesinin zorunlu bir kontrolü gereklidir (bunun için bir buzdolabı dondurucu kullanabilirsiniz). bu), dedektörün termal olarak kararlı olması gerekirken ( alan etkili transistör).
2) Rezonans kapasitif sensörlerde, anten ve RF jeneratörü arasındaki bağlantı zayıftır ve bu nedenle bu tür yapılarda havaya radyo paraziti emisyonu çok önemsizdir, diğer kapasitif cihaz türlerine kıyasla birkaç kat daha azdır.

Uygulama alanı.
Rezonans kapasitif sensörler, yalnızca kırsal ve arazi koşullarında değil, aynı zamanda kentsel koşullarda da etkili bir şekilde kullanılabilirken, sensörleri güçlü radyo sinyali kaynaklarının (radyo istasyonları, televizyon merkezleri vb.) yakınına yerleştirmekten, aksi takdirde yanlış tetiklemeden kaçınır.
Rezonans sensörlerini diğer elektronik cihazlara yakın bir yere kurmak da mümkündür - düşük seviyede radyo sinyali radyasyonu ve yüksek gürültü bağışıklığı nedeniyle, rezonans kapasitif yapılar diğer cihazlarla artan elektromanyetik uyumluluğa sahiptir.

Neçaev ben. "Kapasitif röle", dergi. "Radyo" 1988/1, s.33.
Ershov M. "Kapasitif sensör", dergi. "Radyo" 2004 / 3, s. 41, 42.
Moskova A. "Temassız kapasitif sensörler", dergi. "Radyo" 2002/10,
s. 38, 39.
Galkov A., Khomutov O., Yakunin A. 23 Haziran 2005 tarihli rüçhanlı Rusya Federasyonu 2297671 (C2) sayılı "Kapasitif uyarlanabilir güvenlik sistemi" patenti - Bülten "Buluşlar. Faydalı Modeller”, 2007, No. 11.
Savchenko V, Gribova L. Kuvars ile temassız kapasitif sensör
rezonatör", dergi. "Radyo" 2010/11, s. 27, 28.
"Kapasitif röle" - dergi. "Radyo" 1967 / 9, s. 61 (yabancı bölümü
yapılar).
Rubtsov V."Hırsız alarm cihazı", dergi. "Radyo Amatör" 1992 / 8, s. 26.
Gluzman I. "Varlık Rölesi", dergi. "Model tasarımcısı" 1981 / 1,
s. 41, 42).

Burada, modern endüstriyel ekipmanlarda her yerde bulunan endüktif sensörlerin bir transistör çıkışına bağlanması gibi önemli bir pratik konuyu ayrı ayrı ele aldım. Ek olarak, sensörler için gerçek talimatlar ve örneklere bağlantılar vardır.

Bu durumda sensörlerin aktivasyon (çalışma) prensibi herhangi bir - endüktif (yaklaşım), optik (fotoelektrik) vb.

İlk bölümde sensör çıkışları için olası seçenekler anlatılmıştır. Sensörlerin kontaklı (röle çıkışı) bağlanmasıyla ilgili herhangi bir sorun olmamalıdır. Ve transistörler ve kontrolöre bağlanma ile her şey o kadar basit değil.

PNP ve NPN sensörleri için bağlantı şemaları

PNP ve NPN sensörleri arasındaki fark, güç kaynağının farklı kutuplarını değiştirmeleridir. PNP ("Pozitif" kelimesinden) güç kaynağının pozitif çıkışını NPN - negatif olarak değiştirir.

Aşağıda, örneğin, transistör çıkışlı sensörler için bağlantı şemaları bulunmaktadır. Yük - kural olarak, bu denetleyicinin girişidir.

Abone! İlginç olacak.

sensör. Yük (Yük) sürekli olarak "eksi" (0V) ile bağlanır, ayrı "1" (+V) beslemesi bir transistör tarafından değiştirilir. NO veya NC sensörü - kontrol devresine bağlıdır (Ana devre)

sensör. Yük (Yük) sürekli olarak "artı" (+V) ile bağlantılıdır. Burada, yüke açık transistörden güç verilirken, sensör çıkışındaki aktif seviye (ayrık “1”) düşüktür (0V).

Herkesi kafa karıştırmamaya çağırıyorum, bu planların çalışması daha sonra ayrıntılı olarak açıklanacaktır.

Aşağıdaki diyagramlar temelde aynı şeyi göstermektedir. Vurgu, PNP ve NPN çıkışlarının devrelerindeki farklılıklar üzerindedir.

NPN ve PNP sensör çıkışları için bağlantı şemaları

Soldaki şekilde - çıkış transistörlü bir sensör NPN. Bu durumda güç kaynağının negatif kablosu olan ortak kablo değiştirilir.

Sağda - transistörlü durum PNPçıkışta. Bu durum en sık görülen durumdur, çünkü modern elektronikte güç kaynağının negatif kablosunu ortak yapmak ve kontrolörlerin ve diğer kayıt cihazlarının girişlerini pozitif potansiyele sahip etkinleştirmek gelenekseldir.

Endüktif sensör nasıl test edilir?

Bunu yapmak için, ona güç uygulamanız, yani devreye bağlamanız gerekir. Ardından - etkinleştirin (başlatın). Etkinleştirildiğinde, gösterge yanacaktır. Ancak gösterge, endüktif sensörün doğru çalışmasını garanti etmez. %100 emin olmak için yükü bağlamanız ve üzerindeki voltajı ölçmeniz gerekir.

Sensörlerin değiştirilmesi

Daha önce yazdığım gibi, temel olarak, iç yapılarına ve anahtarlama devrelerine göre bölünmüş, transistör çıkışlı 4 tip sensör vardır:

• PNP HAYIR
• PNP NC
• NPN HAYIR
• NPN NC

Tüm bu tip sensörler birbirleriyle değiştirilebilir, yani. değiştirilebilirler.

Bu, aşağıdaki şekillerde uygulanır:

• Başlatma cihazının değiştirilmesi - tasarım mekanik olarak değişir.
• Sensörü açmak için mevcut şemayı değiştirme.
• Sensör çıkışı tipinin değiştirilmesi (sensör gövdesinde bu tür anahtarlar varsa).
• Program yeniden programlama - bu girişin aktif seviyesinin değiştirilmesi, program algoritmasının değiştirilmesi.

Aşağıda, bağlantı şemasını değiştirerek bir PNP sensörünü bir NPN sensörüyle nasıl değiştirebileceğinize ilişkin bir örnek verilmiştir:

PNP-NPN değiştirilebilirlik şemaları. Solda orijinal diyagram, sağda değiştirilmiş olan.

Bu devrelerin çalışmasını anlamak, transistörün sıradan röle kontakları ile temsil edilebilecek bir anahtar unsur olduğu gerçeğinin anlaşılmasına yardımcı olacaktır (örnekler aşağıda, gösterimdedir).

Ve VK grubunda taze olan ne? SamElectric.ru ?

Abone olun ve makaleyi daha fazla okuyun:

Yani diyagram solda. Sensör tipinin HAYIR olduğunu varsayalım. Ardından (çıkıştaki transistörün türünden bağımsız olarak), sensör aktif olmadığında, çıkış “kontakları” açıktır ve bunlardan akım geçmez. Sensör aktif olduğunda, tüm sonuçlarla birlikte kontaklar kapatılır. Daha doğrusu, bu kontaklardan geçen akımla)). Akan akım, yük boyunca bir voltaj düşüşü yaratır.

Dahili yük, bir nedenle noktalı çizgi ile gösterilir. Bu direnç mevcuttur, ancak varlığı sensörün kararlı çalışmasını garanti etmez, sensör kontrolör girişine veya başka bir yüke bağlanmalıdır. Bu girişin direnci ana yüktür.

Sensörde dahili yük yoksa ve kollektör "havada asılı" ise buna "açık kollektör devresi" denir. Bu devre SADECE bağlı bir yük ile çalışır.

Yani PNP çıkışı olan bir devrede, etkinleştirildiğinde, açık transistörden geçen voltaj (+V) kontrolör girişine girer ve etkinleştirilir. NPN'nin piyasaya sürülmesiyle aynı şey nasıl elde edilir?

Gerekli sensörün elinizin altında olmadığı ve makinenin “şu anda” çalışması gerektiği durumlar vardır.

Sağdaki şemadaki değişikliklere bakıyoruz. Her şeyden önce, sensörün çıkış transistörünün çalışma modu sağlanır. Bunun için devreye ek bir direnç eklenir, direnci genellikle 5,1 - 10 kOhm arasındadır. Artık sensör aktif değilken ek bir direnç üzerinden kontrolör girişine voltaj (+V) verilir ve kontrolör girişi aktif hale gelir. Sensör aktif olduğunda, kontrolör girişi açık bir NPN transistörü tarafından şöntlendiğinden ve ek direncin neredeyse tüm akımı bu transistörden geçtiğinden, kontrolör girişinde ayrı bir “0” vardır.

Bu durumda, sensör çalışmasının yeniden fazlanması söz konusudur. Ancak sensör modda çalışır ve kontrolör bilgi alır. Çoğu durumda, bu yeterlidir. Örneğin, nabız sayma modunda - bir takometre veya boşluk sayısı.

Evet, tam olarak istediğimiz gibi değil ve npn ve pnp sensörleri için değiştirilebilirlik şemaları her zaman kabul edilebilir değil.

Tam işlevsellik nasıl elde edilir? Yöntem 1 - bir metal plakayı (aktivatör) mekanik olarak hareket ettirin veya yeniden yapın. Veya optik bir sensörden bahsediyorsak ışık aralığı. Yöntem 2 - denetleyici girişini ayrık "0" denetleyicinin aktif durumu ve "1" pasif olacak şekilde yeniden programlayın. Elinizde bir dizüstü bilgisayarınız varsa, ikinci yöntem hem daha hızlı hem de daha kolaydır.

Yakınlık sensörü sembolü

Devre şemalarında endüktif sensörler (yakınlık sensörleri) farklı şekilde gösterilir. Ancak asıl mesele, içinde 45 ° döndürülmüş bir kare ve iki dikey çizgi olmasıdır. Aşağıdaki şemalarda olduğu gibi.

NO NC sensörleri. Ana şemalar.

Üst şemada normalde açık (NO) bir kontak vardır (şartlı olarak PNP transistörü olarak işaretlenmiştir). İkinci devre normalde kapalıdır ve üçüncü devrenin her ikisi de bir mahfazadaki kontaklardır.

Sensör çıkışlarının renk kodlaması

Standart sensörlü markalama sistemi bulunmaktadır. Tüm üreticiler şu anda buna bağlı kalmaktadır.

Ancak kurulumdan önce bağlantı kılavuzuna (talimatlar) bakarak bağlantının doğru olduğundan emin olmakta fayda var. Ek olarak, kural olarak, boyutu izin veriyorsa, kabloların renkleri sensörün kendisinde gösterilir.

İşte işaretleme.

• Mavi (Mavi) - Eksi güç
• Kahverengi (Kahverengi) - Artı
• Siyah (Siyah) - Çıkış
• Beyaz (Beyaz) - ikinci çıkış veya kontrol girişi, talimatlara bakmalısın.

Endüktif sensörler için atama sistemi

Sensör tipi, sensörün ana parametrelerini kodlayan alfasayısal bir kodla belirtilir. Aşağıda popüler Autonics göstergeleri için etiketleme sistemi bulunmaktadır.

Bazı endüktif sensör türleri için talimatları ve kılavuzları indirin:
/ Splan programında PNP ve NPN şemalarına göre sensörleri açma şeması / Kaynak dosyası., rar, 2.18 kB, indirildi: 2294 kez./

Gerçek sensörler

Sensör satın almak sorunlu, ürün spesifik ve elektrikçiler mağazalarda böyle satmıyor. Alternatif olarak, Çin'de Aliexpress üzerinden satın alınabilirler.

İşte benim çalışmalarımda gördüklerim.

İlginiz için hepinize teşekkür ederim, yorumlarda sensörlerin bağlanmasıyla ilgili soruları bekliyorum!

Bugün, korunan bir sınır (bölge) ile istenmeyen bir misafirin doğrudan temasından çok önce insanları bilgilendiren veya hırsız alarmını açan çeşitli amaç ve etkili elektronik önleyici uyarı cihazlarıyla kimseyi şaşırtmayacaksınız. Bence literatürde açıklanan bu düğümlerin çoğu ilginç ama karmaşık. Bunların aksine, acemi bir radyo amatörünün bile monte edebileceği, temassız bir kapasitif sensörün (Şekil 1) basit bir elektronik devresi. Cihaz, herhangi bir canlı nesnenin (örneğin bir kişinin) E1 sensörüne yaklaşması hakkında uyarmak için kullanılan biri - yüksek giriş hassasiyeti - çok sayıda olasılığa sahiptir.
Devre, K561TL1 mikro devresinin invertör olarak bağlı iki elemanına dayanmaktadır. Bu mikro devre, girişte histerezis (gecikme) ve çıkışta ters çevirme ile Schmitt tetikleyicisinden gelen 2I-NOT işleviyle aynı tipte dört eleman içerir. İşlevsel gösterim - histerezis döngüsü ekranları

Pirinç. 1. Temassız kapasitif bir sensörün elektrik devresi, atamalarının içindeki bu tür elemanlarda. K561TL1'in bu devrede kullanılması, (ve özellikle K561 serisi mikro devrelerin) çok düşük çalışma akımlarına, yüksek gürültü bağışıklığına (besleme voltajı seviyesinin% 45'ine kadar) sahip olması, geniş bir alanda çalışması gerçeğiyle doğrulanır. besleme gerilimi aralığı (3'ten 15 V'a kadar), statik elektrik potansiyelinden ve giriş seviyelerinin kısa süreli fazlalığından girişte koruma ve herhangi bir özel önlem gerektirmeden amatör telsiz tasarımlarında yaygın olarak kullanılmasına izin veren birçok avantaja sahiptir ve koruma.
Ek olarak, K561TL1, bağımsız mantık elemanlarını paralel olarak tampon elemanlar olarak bağlamanıza izin verir, bunun sonucunda çıkış sinyal gücü çarpılır. Schmitt tetikleyicileri, kural olarak, girişim katkısı olanlar da dahil olmak üzere yavaş artan giriş sinyalleriyle çalışabilen, çıkışta dik darbe cepheleri sağlarken, diğerleriyle bağlantı için devrenin sonraki düğümlerine iletilebilen iki durumlu devrelerdir. anahtar elemanlar ve mikro devreler .
K561TL1 yongası (bu arada K561TL2'nin yanı sıra), bulanık bir giriş darbesinden diğer cihazlar için bir Kontrol sinyali (dijital dahil) tahsis edebilir. K561TL1 - CD4093B'nin yabancı analogu.
Limit durumu düşük mantığa yakın. DD1.1 çıkışında - yüksek seviye, DD1.2 çıkışında - yine düşük. Akım yükselticisi olarak görev yapan transistör VT1, kapalı. Piezoelektrik kapsül HA1 (dahili 3H jeneratörlü) etkin değil.
E1 sensörüne bir anten bağlanır - onun gibi bir araba teleskopik anteni kullanılır. 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 kişi antenin yanında 35 cm uzunluğunda ve 1,5 m'ye kadar bir mesafede olmalıdır (geçer).
Mikro devrenin pim 4'ünde yüksek bir voltaj seviyesi belirir, bunun sonucunda transistör VT1 açılır ve HA1 kapsülü ses çıkarır.
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 indüksiyonundan - bir insan dokunuşundan - etkilendiğinde duyulur.
Elektrik devresi (Şekil 1) ayrıca bir tetikleyici sensör düğümü için temel olarak kullanılabilir. Bunu yapmak için, sabit direnç R1, korumalı tel hariç tutulur ve sensörler, mikro devre 1 ve 2'nin kontaklarıdır.
Ekranlı bir tel R1 ile seri olarak bağlanır (kablo RK-50, RK-75, sinyaller için ekranlı tel 34 - tüm tipler uygundur) 1-1,5 m uzunluğunda, ekran ortak bir kabloya bağlanır. Uçtaki merkezi (ekransız) tel, anten pimine bağlanır.
Yukarıdaki tavsiyelere tabi olarak, şemada belirtilen elemanların tiplerinin ve derecelendirmelerinin kullanılmasına bağlı olarak, bir kişi anten pimine yaklaştığında düğüm yaklaşık 1 kHz frekansta (HA1 kapsülünün tipine bağlı olarak) bir ses sinyali üretir. 1.5-1 m mesafede Tetik etkisi yoktur. Bir kişi antenden uzaklaştığında HA1 kapsülündeki ses durur.
Deney ayrıca hayvanlarla - bir kedi ve bir köpekle gerçekleştirildi: düğüm, sensöre - antene yaklaşımlarına tepki vermiyor. toprak döngüsüne - bu durumda, odanın zemini ve duvarlarıdır). Bir kişi yaklaştığında, bu kapasitans önemli ölçüde değişir, bu da K561TL1 mikro devresinin çalışması için yeterli olduğu ortaya çıkar.
Düğümün pratik uygulamasını abartmak zordur. Yazarın versiyonunda, cihaz bir apartmanın kapı çerçevesinin yanına monte edilmiştir. Giriş kapısı metaldir.
HA1 kapsülü tarafından yayılan sinyalin 34 hacmi, kapalı bir sundurma üzerinde duymak için yeterlidir (bir ev zilinin sesiyle karşılaştırılabilir).
Güç kaynağı, çıkıştaki dalgalanma voltajının iyi filtrelenmesiyle 9-15 V'luk bir voltajla stabilize edilir. Bekleme modunda (birkaç mikroamper) akım tüketimi önemsizdir ve HA1 emitörü aktif olduğunda 22-28 mA'ya yükselir.Elektrik çarpması olasılığı nedeniyle transformatörsüz bir kaynak kullanılamaz. Oksit kapasitör C2, güç kaynağı voltajından daha düşük olmayan bir çalışma voltajı için K50-35 tipi veya benzeri ek bir güç filtresi görevi görür.
Düğümün çalışması sırasında ilginç özellikler ortaya çıktı. Bu nedenle, düğümün besleme voltajı çalışmasını etkiler. Besleme voltajı 15 V'a yükseltildiğinde, sensör anteni olarak sadece 1-2 mm kesitli ve 1 m uzunluğunda sıradan bir telli blendajsız elektrik bakır teli kullanılır.Bu durumda, ekran ve direnç R1 yok ihtiyaç vardır. Elektrik bakır teli, doğrudan DD1.1 elemanının 1 ve 2 numaralı terminallerine bağlanır. Etkisi aynıdır.
Güç kaynağının şebeke fişinin fazı değiştirildiğinde, düğüm feci 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 sensör tetikleyicisidir).
Düğüm tekrarlanırken bu nüanslar dikkate alınmalıdır. Ancak burada anlatılan doğru bağlantı ile hırsız alarmının önemli ve istikrarlı bir parçası elde edilmiş olur, evin güvenliğini sağlar, ev sahiplerini acil bir durum oluşmadan önce bile uyarır.
Elemanlar bir fiberglas levha üzerine kompakt bir şekilde monte edilmiştir.
Herhangi bir dielektrik (iletken olmayan) malzemeden cihaz için muhafaza. Gücü kontrol etmek için cihaz, güç kaynağına paralel olarak bağlanan bir gösterge LED'i ile donatılabilir.


Pirinç. 2. Kapasitif sensör şeklinde bir araba anteni ile bitmiş cihazın fotoğrafı
Tavsiyelere sıkı sıkıya bağlı kalarak ayarlama gerekli değildir. Belki de sensörler ve antenler için diğer seçeneklerle birlikte, düğüm kendini farklı bir kalitede gösterecektir. Ekranlama kablosunun uzunluğunu, E1 sensör-anteninin uzunluğunu ve alanını ve düğüm besleme voltajını değiştirirseniz, direnç R1'in direncini 0,1 ila 100 arasında geniş bir aralıkta ayarlamanız gerekebilir. MΩ. Düğümün hassasiyetini azaltmak için, C1 kapasitörünün kapasitansını artırın. Bu işe yaramazsa, C1'e paralel olarak 5-10 MΩ dirençli sabit bir direnç bağlanır.
Polar olmayan kapasitör C1 tipi KM6. Sabit direnç R2 - MLT-0.25. Direnç R1 tipi VS-0.5, VS-1. DD1.2 elemanının çıkışından gelen sinyali yükseltmek için transistör VT1 gereklidir. Bu transistör olmadan HA1 kapsülü zayıf geliyor. Transistör VT1, herhangi bir harf indeksi ile KT503, KT940, KT603, KT801 ile değiştirilebilir -
Kapsül yayıcı HA1, yerleşik bir jeneratör 34 ve 50 mA'dan fazla olmayan bir çalışma akımı, örneğin FMQ-2015B, KRX-1212V ve benzerleri ile benzer bir tanesi ile değiştirilebilir.
Dahili jeneratörlü bir kapsülün kullanılması sayesinde, tertibat ilginç bir etki gösterir - bir kişi E1 sensör antenine yaklaştığında, kapsülün sesi monotondur ve bir kişi uzaklaştığında (veya bir kişi yaklaştığında) 1,5 m'den daha fazla bir mesafede), kapsül, DD1.2 elemanının çıkışındaki potansiyel seviyesindeki bir değişikliğe uygun olarak sabit, aralıklı bir ses çıkarır.
Yerleşik bir kesinti jeneratörü 34 olan bir kapsül, örneğin KPI-4332-12, HA1 olarak kullanılırsa, ses, bir kişinin sensör-anteninden nispeten uzak bir mesafede bir sirene ve aralıklı bir sinyale benzeyecektir. maksimum yaklaşımda kararlı doğa.
Cihazın bazı dezavantajları, "arkadaş / düşman" seçiciliğinin olmaması olarak düşünülebilir - örneğin, düğüm, "bir somun ekmek için" dışarı çıkan dairenin sahibi de dahil olmak üzere herhangi bir kişinin E1'e yaklaşımını işaret edecektir.
Ünitenin çalışmasının temeli, gelişmiş bir elektrik iletişim ağı ile büyük yerleşim bölgelerinde çalışırken en yararlı olan elektrik alıcıları ve kapasitans değişiklikleridir. Böyle bir cihazın ormanda, tarlada ve 220 V aydınlatma şebekesi için elektriksel iletişimin olmadığı her yerde işe yaramaz olması mümkündür, bu cihazın bir özelliğidir.
Bu düğümü ve K561TL1 mikro devresini (standart olarak açıldığında bile) deneyerek, paha biçilmez bir deneyim ve gerçek, tekrarlaması basit, ancak özünde orijinal ve işlevsel özellikler elektronik cihazlar kazanabilirsiniz.