Urob si sám kapacitný snímač mt pro. Schémy snímačov pohybu a princíp ich činnosti, schémy zapojenia

Tento jednoduchý trojtranzistorový obvod bude veľmi užitočný, keď potrebujete reagovať na osobu, ktorá sa dotkne niečoho kovového, napríklad kľučky dverí.

Senzor je pripojený ku kovovému predmetu pomocou drôtu. Keď sa dotknete tohto predmetu, rozsvieti sa indikačná LED a výstupné napätie sa zvýši.

Obvod snímača pozostáva z RF oscilátora, detektora a zosilňovača jednosmerného napätia.

V statickom režime pracuje RF generátor a jeho výstupný signál ide do detektora, ktorý generuje určité konštantné napätie, ktoré vypne indikačnú LED.

Činnosť snímača je založená na narušení jeho generovania vplyvom vonkajšej kapacity. Súčasne poklesne napätie na výstupe detektora a odblokuje sa indikačná LED.

Signál je odstránený z emitora tranzistora VT1. Ak dôjde ku generovaniu, je tu vf napätie, ktoré je privádzané do diódového detektora pomocou diód VD1 a VD2 a tranzistora VT2 s kondenzátorom C5 na výstupe. Ak je na základni VT2 RF napätie, existuje napätie, ktoré ho otvára. Otvára sa a napätie na C5 klesá. To vedie k zníženiu napätia na základni VT3, čo spôsobí jeho zatvorenie.

Napätie na emitore VT3 klesá, LED nesvieti. Ak sa dotknete objektu, ku ktorému je snímač pripojený, kapacita obvodu sa zvýši a stane sa výrazne vyššou ako kapacita SZ. Je to o toľko vyššie, že kapacita SZ už nestačí na udržanie výroby. Generácia sa rozpadne a na emitore VT1 už nie je žiadne RF napätie. Tranzistor VT2 sa zatvorí a napätie na kondenzátore C5 sa zvýši. Tranzistor VT3 sa otvorí, napätie na jeho emitore sa zvýši a rozsvieti sa LED HL.

Rámom na navíjanie cievky AND je rezistor R2, preto je v schéme označený ako dvojwattový, pretože rozmery sú potrebné na navíjanie cievky. Cievka I obsahuje 25-30 závitov drôtu PEV 0,35 navinutého okolo odporu R2 a konce tejto cievky sú prispájkované na svorky R2.
Cievka L2 je hotová tlmivka pre 5-15 milihenry. Môžete ho nahradiť aj domácou tlmivkou s takouto indukčnosťou.

Tranzistory KT3102 je možné nahradiť akýmikoľvek analógmi.
HL LED - ľubovoľná indikačná LED, napríklad AL307.

Z vysielača VT3 môžete použiť napätie na ovládanie nejakého druhu obvodu, ktorý by sa mal zapnúť, keď sa dotknete kľučky dverí.
Nastavenie spočíva v úprave citlivosti snímača s trimovacím odporom R3 tak, aby sa spustil pri dotyku kľučky dverí alebo iného predmetu pripojeného ku kolektoru VT1.

Aplikácia napätia striedavého prúdu na susedné vodiče podporuje vzdialenú akumuláciu kladných a záporných nábojov na nich. Vytvárajú premenlivé elektromagnetické pole, citlivé na mnohé vonkajšie faktory, predovšetkým na vzdialenosť medzi vodičmi. Túto vlastnosť je možné využiť na vytvorenie vhodných kapacitných snímačov, ktoré sú schopné riadiť činnosť rôznych riadiacich a sledovacích systémov.

Aplikácia napätí rôznych znakov podľa Ampérovho zákona spôsobuje pohyb vodičov, na ktorých sa nachádzajú elektrické častice. To vytvára striedavý prúd, ktorý je možné detekovať. Množstvo pretekajúceho prúdu je určené kapacitou, ktorá zase závisí od plochy vodičov a vzdialenosti medzi nimi. Väčšie, bližšie objekty produkujú viac prúdu ako menšie, vzdialenejšie objekty.

Kapacita je určená nasledujúcimi parametrami:

• Povaha nevodivého dielektrického média umiestneného medzi vodičmi.
• Veľkosti vodičov.
• Súčasná sila.

Dvojica takýchto plôch tvorí dosky jednoduchého kondenzátora, ktorého kapacita je priamo úmerná ploche a dielektrickej konštante pracovného média a nepriamo úmerná vzdialenosti medzi doskami. Ak sú rozmery dosiek a zloženie pracovného média medzi nimi konštantné, každá zmena kapacity bude výsledkom zmeny vzdialenosti medzi dvoma objektmi: sondou (senzorom) a sledovaným cieľom. Stačí len previesť zmeny kapacity na sústredené hodnoty elektrického napätia, ktoré budú riadiť ďalšie činnosti zariadenia. Tieto zariadenia sú teda určené na zisťovanie meniacej sa vzdialenosti medzi objektmi, ako aj na objasnenie povahy a kvality povrchu meraných produktov.

Princíp činnosti kapacitného snímača

Štrukturálne takéto zariadenie zahŕňa:

• Zdroj tvorby referenčného napätia.
• Primárny okruh je sonda, ktorej povrch a rozmery sú určené účelom meraní.
• Sekundárny obvod, ktorý generuje potrebný elektrický signál.
• Ochranný obvod, ktorý zaisťuje stabilitu údajov snímača bez ohľadu na vonkajšie rušivé faktory.
• Elektronický zosilňovač, ktorého budič generuje silný riadiaci signál do akčných členov a zabezpečuje presnú prevádzku.

Kapacitné snímače sú rozdelené na jedno- a viackanálové. V druhom prípade môže zariadenie obsahovať niekoľko vyššie opísaných obvodov s rôznymi tvarmi sondy.

Ovládač elektroniky môže byť nakonfigurovaný ako hlavný alebo podriadený. V prvej verzii poskytuje synchronizáciu riadiacich signálov, preto sa používa predovšetkým vo viackanálových systémoch. Všetky zariadenia sú dotykové, reagujú výlučne na bezkontaktné parametre.

Hlavné charakteristiky predmetných zariadení sú:

• Rozmery a povaha cieľa – znejúceho objektu. Elektrické pole, ktoré vytvára, musí mať najmä tvar kužeľa, ktorého celkové rozmery musia byť aspoň o 30 % väčšie ako zodpovedajúce rozmery primárneho okruhu;
• Rozsah merania. Maximálna medzera, pri ktorej hodnoty zariadenia poskytujú požadovanú presnosť, je asi 40% užitočnej plochy primárneho okruhu;
• Presnosť meraní. Kalibrácia nameraných hodnôt zvyčajne znižuje dosah, ale zvyšuje presnosť. Preto čím je snímač menší, tým bližšie by mal byť inštalovaný k ovládanému objektu.

Charakteristiky snímačov nezávisia od materiálu objektu, ani od jeho hrúbky

Ako sa z kondenzátora stane senzor

V tomto prípade sú príčina a následok obrátené. Keď sa na vodič privedie napätie, na každom povrchu sa vytvorí elektrické pole. V kapacitnom senzore sa meracie napätie privádza na citlivú oblasť sondy a pre presné merania musí byť elektrické pole zo sondovanej oblasti presne obsiahnuté v priestore medzi sondou a cieľom.

Na rozdiel od bežného kondenzátora sa pri prevádzke kapacitných snímačov môže elektrické pole šíriť do iných objektov (alebo do ich jednotlivých oblastí). Výsledkom bude, že systém rozpozná takéto zložené pole ako niekoľko cieľov. Aby sa tomu zabránilo, zadná strana a boky citlivej oblasti sú obklopené ďalším vodičom, ktorý je udržiavaný na rovnakom napätí ako samotná citlivá oblasť.

Keď sa použije referenčné napájacie napätie, samostatný obvod dodáva presne rovnaké napätie do ochrany snímača. Ak nie je rozdiel v hodnotách napätia medzi citlivou zónou a ochrannou zónou, nie je medzi nimi elektrické pole. Pôvodný signál teda môže pochádzať len z nechráneného okraja primárneho okruhu.

Na rozdiel od kondenzátora bude činnosť kapacitného snímača ovplyvnená hustotou materiálu objektu, pretože to narúša rovnomernosť generovaného elektrického poľa.

Problémy s meraním

Pre objekty komplexnej konfigurácie je možné dosiahnuť požadovanú presnosť, ak je splnených niekoľko podmienok. Napríklad pri viackanálovom snímaní musí byť budiace napätie pre každú sondu synchronizované, inak sa sondy budú navzájom rušiť: jedna sonda sa pokúsi zvýšiť elektrické pole, zatiaľ čo druhá sa ho pokúsi znížiť, čím poskytne nesprávne hodnoty. Významnou limitujúcou podmienkou je preto požiadavka, aby sa merania vykonávali za rovnakých podmienok, v akých bol snímač kalibrovaný u výrobcu. Ak vyhodnotíte signál zmenou vzdialenosti medzi sondou a cieľom, všetky ostatné parametre by mali mať konštantné hodnoty.

Tieto ťažkosti je možné prekonať pomocou nasledujúcich techník:

• Optimalizácia veľkosti meraného objektu: čím menší je cieľ, tým väčšia je pravdepodobnosť rozšírenia citlivosti poľa do strán, v dôsledku čoho sa zvyšuje chyba merania.
• Kalibrácia sa vykonáva len na terči s plochými rozmermi.
• Zníženie cieľovej rýchlosti skenovania, v dôsledku čoho zmeny v povahe povrchu neovplyvnia konečné hodnoty.
• Počas kalibrácie by mala byť sonda umiestnená v rovnakej vzdialenosti od cieľového povrchu (paralelne pre rovné povrchy); to je dôležité pre snímače s vysokou citlivosťou.
• Stav vonkajšieho prostredia: väčšina kapacitných snímačov dotykového typu pracuje stabilne v teplotnom rozsahu 22...35 0 C: v tomto prípade sú chyby minimálne
  sú platné a nepresahujú 0,5 % celej meracej stupnice.

Existujú však problémy, ktoré sa nedajú odstrániť. Medzi ne patrí faktor tepelnej rozťažnosti/kontrakcie materiálu, a to ako snímača, tak aj kontrolovaného objektu. Druhým faktorom je elektrický šum snímača, ktorý je spôsobený posunom napätia ovládača zariadenia.

Bloková schéma operácie

Aj keď nie je priamo smerový, kapacitný snímač meria určitú kapacitu z objektov, ktoré sú neustále prítomné v prostredí. Preto neznáme objekty deteguje ako zvýšenie tejto kapacity pozadia. Je výrazne väčšia ako kapacita objektu a neustále sa mení. Preto sa predmetné zariadenia používajú skôr na zisťovanie zmien v prostredí ako na zisťovanie absolútnej prítomnosti alebo neprítomnosti neznámeho objektu.

Keď sa cieľ priblíži k sonde, zmení sa množstvo elektrického náboja alebo kapacita, čo zaznamená elektronická časť snímača. Výsledok je možné zobraziť na obrazovke alebo dotykovom paneli.

Na vykonanie meraní je zariadenie pripojené k doske plošných spojov s dotykovým ovládačom. Senzory sú vybavené ovládacími tlačidlami. Ktoré je možné použiť na ovládanie viacerých sond súčasne.

Dotykové obrazovky využívajú senzory s elektródami usporiadanými v riadkoch a stĺpcoch. Sú buď na opačných stranách hlavného panelu, alebo na samostatných paneloch, ktoré sú oddelené dielektrickými prvkami. Riadiaca jednotka cykluje medzi rôznymi sondami, aby najprv určila, ktorého riadku sa dotýkate (smer Y) a potom, ktorého stĺpca sa dotýkate (smer X). Sondy sú často vyrobené z priehľadného plastu, čo zvyšuje informačný obsah výsledku merania.

Použitie LC filtrov

Špecializované analógové rozhranie prevádza signál z kapacitného snímača na digitálnu hodnotu vhodnú na ďalšie spracovanie. Toto periodicky meria výstup snímača a generuje budiaci signál na nabíjanie dosky snímača. Vzorkovacia frekvencia na výstupe snímača je relatívne nízka, menej ako 500 vzoriek za sekundu, ale rozlíšenie A/D prevodu je potrebné na zachytenie malých rozdielov v kapacite.

V kapacitnom snímacom zariadení sa elektróda snímača nabíja stupňovitým priebehom excitácie. Následne je náboj prenesený do obvodu a meraný analógovo-digitálnym prevodníkom.

Jedným z problémov pri kapacitnom snímaní (ako už bolo spomenuté) je prítomnosť cudzieho šumu. Efektívnym spôsobom, ako zlepšiť odolnosť voči šumu, je úprava snímača pripojením frekvenčne citlivého komponentu. Okrem prvku s premenlivým kondenzátorom sa k snímaču pridá ďalší kondenzátor a induktor, aby sa vytvoril rezonančný obvod. Jeho úzkopásmová odozva mu umožňuje potlačiť elektrický šum. Napriek jednoduchosti LC obvodu poskytuje jeho prítomnosť množstvo prevádzkových výhod. Po prvé, vďaka svojim vlastným úzkopásmovým charakteristikám poskytuje LC rezonátor vynikajúcu odolnosť voči elektromagnetickému rušeniu. Po druhé, ak je známy frekvenčný rozsah, v ktorom sa vyskytuje šum, posunutím pracovnej frekvencie snímača možno odfiltrovať tieto zdroje hluku bez potreby externých obvodov.

LC filtre sa častejšie používajú vo viackanálových snímačoch

Oblasti použitia

Tieto zariadenia sa používajú na nasledujúce účely:

• Na detekciu plastov a iných izolantov.
• V poplachových systémoch pri zisťovaní skutočnosti pohybu v kontrolovanom priestore.
• Ako súčasť bezpečnostných zariadení automobilov.
• Na zistenie povrchovej čistoty materiálov po opracovaní.
• Na účely stanovenia hladiny kvapalných alebo plynných pracovných médií v uzavretých nádržiach.
• Pri inštalácii systémov na automatické zapínanie/vypínanie lámp.

Vo všetkých prípadoch kapacitné snímače podliehajú povinnej kalibrácii v továrni alebo v iných špecializovaných podmienkach.

Urob si sám diagramy

Na organizáciu dotykového ovládania je možné jednoducho vytvoriť kapacitný snímač pomocou základne, kondenzátora a dvojice odporov. Keď sa dotknete drôtov, nahromadí sa elektrický náboj, ktorého úpravou môžete zmeniť dobu nabíjania/vybíjania. Tento obvod je možné použiť na ovládanie stolovej lampy alebo inej lampy. Obvod musí obsahovať elektronický komparátor, ktorý porovná čas nabíjania kondenzátora s referenčnou (prahovou) hodnotou a vydá zodpovedajúci riadiaci signál.

Dotykovo ovládané elektronické obvody sú pre používateľa interaktívnejšie ako tradičné, a preto sa dajú efektívne použiť na účely spínania napájania. Kapacita kondenzátora určuje úroveň citlivosti: so zvyšujúcou sa kapacitou sa zvyšuje citlivosť, ale na napájanie zariadenia je potrebný väčší výkon a kratší čas odozvy. Na indikáciu môžete použiť bežnú LED.

Spomedzi širokej škály kapacitných návrhov môže byť niekedy ťažké vybrať najvhodnejšiu možnosť kapacitného snímača pre daný prípad. V mnohých publikáciách na tému kapacitných zariadení je rozsah a charakteristické črty navrhovaných návrhov popísaný veľmi stručne a rádioamatér často nevie prísť na to, ktorý obvod kapacitného zariadenia by mal byť preferovaný na opakovanie.

Tento článok poskytuje popis rôznych typov kapacitných snímačov, uvádza ich porovnávacie charakteristiky a odporúčania pre najracionálnejšie praktické využitie každého konkrétneho typu kapacitných štruktúr.

Ako je známe, kapacitné snímače sú schopné reagovať na akékoľvek objekty a zároveň ich vzdialenosť odozvy nezávisí od takých vlastností povrchu približujúceho sa objektu, ako je napríklad to, či je teplý alebo studený ( na rozdiel od infračervených snímačov), ako aj to, či je tvrdý alebo mäkký (na rozdiel od ultrazvukových snímačov pohybu). Kapacitné senzory navyše dokážu detekovať objekty cez rôzne nepriehľadné „bariéry“, napríklad steny budov, masívne ploty, dvere atď. Takéto snímače možno použiť na bezpečnostné účely aj na účely domácnosti, napríklad na zapnutie osvetlenia pri vstupe do miestnosti; pre automatické otváranie dverí; v alarmoch hladiny kvapalín atď.
Existuje niekoľko typov kapacitných snímačov.

1. Senzory na kondenzátoroch.
V snímačoch tohto typu je signál odozvy generovaný pomocou kondenzátorových obvodov a podobné konštrukcie možno rozdeliť do niekoľkých skupín.
Najjednoduchšie z nich sú obvody založené na kapacitných deličoch.

V takýchto zariadeniach je napríklad anténa-snímač pripojená k výstupu pracovného generátora cez malokapacitný oddeľovací kondenzátor a v mieste spojenia antény a vyššie uvedeného kondenzátora sa vytvorí prevádzkový potenciál, hladina z toho závisí od kapacity antény, pričom anténa-snímač a oddeľovací Kondenzátor tvorí kapacitný delič a pri priblížení akéhokoľvek predmetu k anténe klesá potenciál v mieste jeho spojenia s oddeľovacím kondenzátorom, čo je signál pre zariadenie, ktoré má fungovať.

Existujú tieždiagramy naRC generátory.V týchto konštrukciách sa napríklad na generovanie signálu odozvy používa RC generátor, ktorého frekvenčným prvkom je anténa-snímač, ktorého kapacita sa mení (zvyšuje), keď sa k nemu priblíži akýkoľvek objekt. Signál určený kapacitou antény snímača sa potom porovnáva s referenčným signálom pochádzajúcim z výstupu druhého (referenčného) generátora.

Senzory na nasadených kondenzátoroch.V takýchto zariadeniach sa napríklad ako anténa-snímač používajú dve ploché kovové platne umiestnené v rovnakej rovine. Tieto dosky sú doskami rozloženého kondenzátora a keď sa priblížia nejaké predmety, zmení sa dielektrická konštanta média medzi doskami a podľa toho sa zvýši kapacita vyššie uvedeného kondenzátora, čo je signál na spustenie senzora.
Známe sú napríklad aj zariadenia, v ktorých využívajú metóda na porovnanie kapacity antény s kapacitou vzorového (referenčného) kondenzátora(Rospatentný odkaz).

pričom charakteristický znak kapacitné snímače na kondenzátoroch je ich nízka odolnosť voči rušeniu - vstupy takýchto zariadení neobsahujú prvky, ktoré dokážu účinne potlačiť vonkajšie vplyvy. Rôzne rušenie a rádiové rušenie prijímané anténou vytvára veľké množstvo šumu a rušenia na vstupe zariadenia, takže takéto konštrukcie sú necitlivé na slabé signály. Z tohto dôvodu je rozsah detekcie objektov snímačov na báze kondenzátora malý, napríklad detekujú priblíženie osoby zo vzdialenosti nepresahujúcej 10 - 15 cm.
Zároveň môžu byť takéto zariadenia veľmi jednoduché v dizajne (napríklad) a nie je potrebné používať časti vinutia - cievky, obvody atď., Vďaka čomu sú tieto konštrukcie celkom pohodlné a technologicky pokročilé na výrobu.

Oblasť použitia kapacitné snímače na kondenzátoroch.
Tieto zariadenia je možné použiť tam, kde nie je potrebná vysoká citlivosť a odolnosť voči šumu, napríklad v detektoroch kovových kontaktov. predmetov, snímačov hladiny kvapalín a pod., ako aj pre začínajúcich rádioamatérov zoznamujúcich sa s kapacitnou technikou.

2. Kapacitné snímače na frekvenčnom LC obvode.
Zariadenia tohto typu sú menej náchylné na rádiové rušenie a rušenie v porovnaní so snímačmi na báze kondenzátorov.
Senzorová anténa (zvyčajne kovová platňa) je pripojená (buď priamo alebo cez kondenzátor s kapacitou niekoľko desiatok pF) na frekvenčne nastavovací LC obvod VF generátora. Keď sa priblíži akýkoľvek objekt, kapacita antény sa zmení (zvýši) a podľa toho aj kapacita LC obvodu. V dôsledku toho sa frekvencia generátora mení (klesá) a dochádza k prevádzke.

Zvláštnosti kapacitné snímače tohto typu.
1) LC obvod s pripojenou senzorovou anténou je súčasťou generátora, v dôsledku čoho rušenie a rádiové rušenie ovplyvňujúce anténu ovplyvňuje aj jej činnosť: cez kladné spätnoväzbové prvky prenikajú rušivé signály (najmä impulzné) do vstupu aktívneho prvku generátora a sú v ňom zosilnené, čím sa na výstupe zariadenia vytvára cudzí hluk, čím sa znižuje citlivosť konštrukcie na slabé signály a vzniká nebezpečenstvo falošných poplachov.
2) LC obvod, fungujúci ako frekvenčný nastavovací prvok generátora, je silne zaťažený a má znížený kvalitatívny faktor, v dôsledku čoho sú znížené selektívne vlastnosti obvodu a jeho schopnosť meniť svoje ladenie, keď anténa zmeny kapacity sa zhoršujú, čo ďalej znižuje citlivosť konštrukcie.
Vyššie uvedené vlastnosti snímačov na frekvenčnom LC obvode obmedzujú ich odolnosť voči rušeniu a dosah detekcie objektov, napríklad vzdialenosť detekcie človeka u snímačov tohto typu je zvyčajne 20 - 30 cm.

Existuje niekoľko druhov a modifikácií kapacitných snímačov s LC obvodom s nastavením frekvencie.

1) Senzory s kremenným rezonátorom.
V takýchto zariadeniach sa napríklad na zvýšenie citlivosti a stability frekvencie generátora zavádza: kremenný rezonátor a diferenciálny RF transformátor, ktorého primárne vinutie je prvkom obvodu na nastavenie frekvencie generátor a jeho dve sekundárne (identické) vinutia sú prvkami meracieho mostíka, ku ktorému je pripojený anténny snímač zapojený do série s kremenným rezonátorom, a keď sa akýkoľvek objekt priblíži k anténe, generuje sa signál odozvy.
Citlivosť takýchto prevedení je vyššia v porovnaní s bežnými snímačmi na frekvenčne nastaviteľnom LC obvode, vyžadujú si však výrobu diferenciálneho vf transformátora (v uvedenom prevedení sú jeho vinutia umiestnené na prstenci štandardnej veľkosti K10 × 6 × 2 vyrobený z feritu M3000NM, súčasne je pre zvýšenie kvalitatívneho faktora v prstenci vyrezaná medzera široká 0,9...1,1 mm.

2) Senzory s odsávanímLC obvod.
Tieto konštrukcie sú napríklad kapacitné zariadenia, do ktorých sa na zvýšenie citlivosti zavedie dodatočný (nazývaný sací) LC obvod, indukčne spojený s obvodom na nastavenie frekvencie generátora a naladený na rezonanciu s týmto obvodom.
Anténa-snímač je v tomto prípade pripojený nie k obvodu na nastavenie frekvencie, ale k vyššie uvedenému nasávaciemu LC obvodu, ktorý obsahuje nízkokapacitný kondenzátor a solenoid, ktorého indukčnosť je zodpovedajúcim spôsobom zvýšená. Pretože Slučkový kondenzátor by v tomto prípade mal byť malý - na úrovni M33 - M75.
Vďaka malej kapacite tohto obvodu sa kapacita senzorovej antény stáva porovnateľnou s ním, vďaka čomu majú zmeny kapacity antény významný vplyv na nastavenie vyššie uvedeného sacieho LC obvodu, pričom amplitúda kmitov vo frekvencii -obvod nastavenia generátora a , v tomto poradí, je úroveň RF signálu na jeho výstupe.

Možno tiež poznamenať, že v takýchto konštrukciách nie je spojenie medzi anténou a obvodom na nastavenie frekvencie generátora priame, ale indukčné, vďaka čomu poveternostné a klimatické vplyvy na anténu nemôžu mať priamy vplyv na činnosť generátora. aktívny prvok generátora (tranzistor alebo operačný zosilňovač), čo sú pozitívne vlastnosti takýchto štruktúr.
Podobne ako v prípade snímačov na báze kremenného rezonátora sa vďaka určitej konštrukčnej komplikácii dosiahne zvýšenie citlivosti kapacitných zariadení s nasávacím LC obvodom - v tomto prípade je potrebná výroba dodatočného LC obvodu vrátane tlmivky s počtom závitov dvakrát väčším (v - 100 závitov) v porovnaní s cievkou frekvenčne nastavovacieho LC obvodu.

3) Niektoré kapacitné snímače využívajú metódu ako naprzväčšenie veľkosti antény snímača. Zároveň takéto konštrukcie zvyšujú aj ich náchylnosť na elektromagnetické rušenie a rádiové rušenie; Z tohto dôvodu, ako aj z dôvodu objemnosti takýchto zariadení (napríklad ako anténa sa používa kovová sieťka s rozmermi 0,5 × 0,5 M), je vhodné použiť tieto konštrukcie mimo mesta - na miestach so slabým elektromagnetickým pozadí a najlepšie mimo obytných priestorov - aby nedochádzalo k rušeniu sieťovými vodičmi.
Zariadenia s veľkými rozmermi snímačov sa najlepšie používajú vo vidieckych oblastiach na ochranu záhradných pozemkov a poľných objektov.

Oblasť použitia snímače s LC obvodom s nastavením frekvencie.
Takéto zariadenia je možné použiť na rôzne účely v domácnosti (rozsvietenie svetiel a pod.), ako aj na detekciu akýchkoľvek predmetov v miestach s tichým elektromagnetickým prostredím, napríklad v pivniciach (umiestnených pod úrovňou terénu), ako aj mimo mesto (vo vidieckych oblastiach – pri absencii rádiového rušenia – senzory tohto typu dokážu rozpoznať napr. priblíženie sa osoby na vzdialenosť až niekoľko desiatok cm).
V mestských podmienkach je vhodné použiť tieto konštrukcie buď ako senzory na dotyk kovových predmetov, alebo ako súčasť tých poplašných zariadení, ktoré v prípade falošných poplachov nespôsobia veľké nepríjemnosti ostatným, napríklad v zariadeniach, ktoré zahŕňajú odstrašujúci svetelný tok a slabý zvukový signál.

3. Diferenčné kapacitné snímače(zariadenia na diferenciálnych transformátoroch).
Takéto snímače sa od vyššie popísaných konštrukcií líšia napríklad tým, že majú nie jednu, ale dve antény snímača, čo umožňuje potlačenie (vzájomnú kompenzáciu) poveternostných a klimatických vplyvov (teplota, vlhkosť, sneh, mráz, dážď atď.). ).
V tomto prípade sa na detekciu priblíženia predmetov k niektorej z antén kapacitného zariadenia používa symetrický merací LC mostík, ktorý reaguje na zmeny kapacity medzi spoločným vodičom a anténou.

Tieto zariadenia fungujú nasledovne.
Na meracie vstupy LC mostíka sú pripojené citlivé prvky snímača - antény a vf napätie potrebné na napájanie mostíka je generované v diferenciálnom transformátore, ktorého primárne vinutie je napájané RF napájacím signálom z vf. výstup VF generátora (v - kvôli jednoduchosti - cievka frekvenčného nastavovacieho obvodu generátora je zároveň primárnym vinutím diferenciálneho transformátora).
Diferenciálny konštrukčný transformátor obsahuje dve identické sekundárne vinutia, na ktorých opačných koncoch sa generuje protifázové striedavé RF napätie na napájanie LC mostíka.
V tomto prípade na výstupe mostíka nie je žiadne RF napätie, pretože RF signály na jeho výstupe budú mať rovnakú amplitúdu a opačné znamienko, čím dôjde k ich vzájomnej kompenzácii a potlačeniu (v meracom LC mostíku, prevádzkové prúdy idú k sebe a na výstupe sa vzájomne kompenzujú).
V počiatočnom stave nie je na výstupe meracieho LC mostíka žiadny signál, ak sa objekt priblíži k niektorej z antén, zvýši sa kapacita jedného alebo druhého ramena meracieho mostíka, čo spôsobí nerovnováhu v jeho vyvážení; z ktorých sa vzájomná kompenzácia RF signálov generátora stane neúplnou a na výstupe LC mostíka sa objaví signál na spustenie zariadenia.

Navyše, ak sa kapacita zvýši (alebo zníži) pre obe antény naraz, potom k prevádzke nedôjde, pretože v tomto prípade nie je narušené vyváženie LC mostíka a RF signály prúdiace v obvode LC mostíka si stále zachovávajú rovnakú amplitúdu a opačné znamienka.

Vďaka vyššie uvedenej vlastnosti sú zariadenia na báze diferenciálnych transformátorov, ako aj vyššie opísané diferenciálne kondenzátorové snímače odolné voči poveternostným a klimatickým výkyvom, pretože ovplyvňujú obe antény rovnako a potom sa navzájom rušia a sú potlačené. V tomto prípade sa nepotláča rušenie a rádiové rušenie, eliminujú sa iba poveternostné a klimatické vplyvy, preto diferenciálne snímače, podobne ako snímače na frekvenčnom LC obvode, pravidelne zaznamenávajú falošné poplachy.
Antény by mali byť umiestnené tak, aby pri priblížení objektu bol dopad na jednu z nich väčší ako na druhú.

Vlastnosti diferenciálnych snímačov.
Detekčný rozsah týchto zariadení je o niečo vyšší v porovnaní so snímačmi na frekvenčnom LC obvode, ale diferenčné snímače sú konštrukčne zložitejšie a majú zvýšenú spotrebu prúdu v dôsledku strát v transformátore, ktorý má obmedzenú účinnosť. Okrem toho majú takéto zariadenia medzi anténami zónu so zníženou citlivosťou.

Oblasť použitia.
Snímače na diferenciálnom transformátore sú určené na použitie vo vonkajších podmienkach. Tieto zariadenia je možné použiť na rovnakom mieste ako snímače na LC obvode s nastavením frekvencie, len s tým rozdielom, že na inštaláciu diferenciálneho snímača je potrebný priestor pre druhú anténu.

4. Rezonančné kapacitné snímače(RF patent č. 2419159; link Rospatent).
Vysoko citlivé kapacitné zariadenia - signál odozvy je v týchto prevedeniach generovaný vo vstupnom LC obvode, ktorý je v čiastočne rozladenom stave vzhľadom na signál z pracovného RF generátora, ku ktorému je obvod pripojený cez malý kondenzátor (nevyhnutný odporový prvok v obvode).
Princíp činnosti takýchto štruktúr má dve zložky: prvá je vhodne nakonfigurovaný obvod LC a druhý je odporový prvok, cez ktorý je obvod LC pripojený k výstupu generátora.

Vzhľadom na to, že LC obvod je v stave čiastočnej rezonancie (pri sklone charakteristiky), jeho odpor v obvode RF signálu silne závisí od kapacity - ako vlastnej, tak aj kapacity antény snímača, ktorá je k nemu pripojená. . V dôsledku toho, keď sa akýkoľvek objekt priblíži k anténe, RF napätie na LC obvode výrazne zmení svoju amplitúdu, čo je signál na spustenie zariadenia.

Súčasne LC obvod nestráca svoje selektívne vlastnosti a účinne potláča (smeruje do puzdra) vonkajšie vplyvy prichádzajúce z antény snímača - rušenie a rádiové rušenie, čím sa zabezpečuje vysoká úroveň odolnosti konštrukcie voči šumu.

V rezonančných kapacitných snímačoch musí byť prevádzkový signál z výstupu RF generátora privedený do LC obvodu cez nejaký odpor, ktorého hodnota musí byť porovnateľná s odporom LC obvodu pri pracovnej frekvencii, inak, keď sa objekty priblížia anténa snímača, prevádzkové napätie LC obvod bude veľmi slabo reagovať na zmeny odporu LC obvodu v obvode (RF napätie obvodu jednoducho zopakuje výstupné napätie generátora).

Môže sa zdať, že LC obvod, ktorý je v stave čiastočnej rezonancie, bude nestabilný a príliš ovplyvnený teplotnými zmenami. Reálne, - za predpokladu, že sa použije slučkový kondenzátor s malou hodnotou, t.j. (M33 – M75) - obvod je celkom stabilný, aj keď kapacitné zariadenie pracuje vo vonkajších podmienkach. Napríklad, keď sa teplota zmení z +25 na -12 stupňov. RF napätie na LC obvode sa zmení najviac o 6%.

Navyše, v rezonančných kapacitných prevedeniach je anténa pripojená k LC obvodu cez malý kondenzátor (v takýchto zariadeniach nie je potrebné používať silnú väzbu), vďaka čomu poveternostné vplyvy na anténu snímača nenarúšajú činnosť snímača. LC obvod a jeho prevádzkové RF napätie zostáva prakticky nezmenené aj za dažďa.
Rezonančné kapacitné snímače z hľadiska svojho dosahu výrazne (niekedy aj niekoľkonásobne) prevyšujú zariadenia na báze frekvenčne nastavovacích LC obvodov a diferenciálnych transformátorov, snímajúcich priblíženie osoby na vzdialenosť výrazne presahujúcu 1 meter.

Pri tom všetkom sa vysoko citlivé návrhy využívajúce rezonančný princíp činnosti objavili len nedávno - prvou publikáciou na túto tému je článok „Kapacitné relé“ (časopis „Rádio“ 2010 / 5, s. 38, 39); okrem toho sú ďalšie informácie o rezonančných kapacitných zariadeniach a ich modifikáciách dostupné aj na webovej stránke autora vyššie uvedeného článku: http://sv6502.narod.ru/index.html.

Vlastnosti rezonančných kapacitných snímačov.
1) Pri výrobe rezonančného snímača určeného na prevádzku vo vonkajších podmienkach je potrebná povinná kontrola tepelnej stability vstupného uzla, pre ktorú sa meria potenciál na výstupe detektora pri rôznych teplotách (na to môžete použiť chladničku mraznička), detektor musí byť tepelne stabilný (na tranzistore s efektom poľa).
2) V rezonančných kapacitných snímačoch je spojenie medzi anténou a RF generátorom slabé a preto je emisia rádiového rušenia do ovzdušia pre takéto konštrukcie veľmi nevýznamná - niekoľkonásobne menšia v porovnaní s inými typmi kapacitných zariadení.

Oblasť použitia.
Rezonančné kapacitné snímače je možné efektívne použiť nielen vo vidieckych a terénnych, ale aj v mestských podmienkach, pričom neumiestňujte snímače do blízkosti silných zdrojov rádiových signálov (rozhlasové stanice, televízne centrá atď.), inak budú rezonančné kapacitné zariadenia tiež vykazovať falošné spúšťanie.
Rezonančné snímače môžu byť inštalované aj v tesnej blízkosti iných elektronických zariadení – vďaka nízkej úrovni vyžarovania rádiového signálu a vysokej odolnosti voči šumu majú rezonančné kapacitné štruktúry zvýšenú elektromagnetickú kompatibilitu s inými zariadeniami.

Nechajev I. "Kapacitné relé", žurnál. "Rozhlas" 1988 /1, str.33.
Ershov M. "Kapacitný snímač", žurnál. "Rozhlas" 2004 / 3, s. 41, 42.
Moskvin A. "Bezkontaktné kapacitné snímače", žurnál. "Rádio" 2002/10,
str. 38, 39.
Galkov A., Chomutov O., Jakunin A.. „Kapacitný adaptívny bezpečnostný systém“ RF patent č. 2297671 (C2), s prioritou z 23. júna 2005 – Bulletin „Vynálezy. Úžitkové vzory", 2007, č. 11.
Savčenková V., Gribová L.„Bezkontaktný kapacitný snímač s kremeňom
rezonátor“, žurnál. "Rozhlas" 2010 / 11, s. 27, 28.
„Kapacitné relé“ - denník. "Rozhlas" 1967/9, s. 61 (časť zahr
štruktúry).
Rubcov V."Bezpečnostné poplašné zariadenie", žurnál. "Rozhlasový amatér" 1992 / 8, s.
Gluzman I. "Prezenčné relé", žurnál. "Modelový dizajnér" 1981 / 1,
str. 41, 42).

Kapacitný snímač je jedným z typov bezkontaktných snímačov, ktorých princíp činnosti je založený na zmene dielektrickej konštanty média medzi dvoma kondenzátorovými doskami. Jedna doska je obvod dotykového senzora vo forme kovovej platne alebo drôtu a druhá je elektricky vodivá látka, napríklad kov, voda alebo ľudské telo.

Pri vývoji systému automatického zapínania prívodu vody do WC pre bidet bolo nutné použiť kapacitný snímač prítomnosti a spínač, ktoré sú vysoko spoľahlivé, odolné voči zmenám vonkajšej teploty, vlhkosti, prachu a napájacieho napätia. Chcel som tiež odstrániť potrebu, aby sa človek dotýkal ovládacích prvkov systému. Prezentované požiadavky mohli splniť len dotykové senzorové obvody fungujúce na princípe meniacej sa kapacity. Nenašiel som hotovú schému, ktorá by spĺňala potrebné požiadavky, tak som ju musel vyvinúť sám.

Výsledkom je univerzálny kapacitný dotykový senzor, ktorý nevyžaduje konfiguráciu a reaguje na približujúce sa elektricky vodivé predmety vrátane osoby na vzdialenosť až 5 cm Rozsah použitia navrhovaného dotykového senzora nie je obmedzený. Dá sa použiť napríklad na zapnutie osvetlenia, zabezpečovacích poplachových systémov, zisťovanie hladiny vody a v mnohých ďalších prípadoch.

Schémy elektrických obvodov

Na ovládanie prívodu vody do WC bidetu boli potrebné dva kapacitné dotykové senzory. Jeden snímač musel byť inštalovaný priamo na toalete, v prítomnosti osoby a pri absencii signálu logickej jednotky musel produkovať signál logickej nuly. Druhý kapacitný snímač mal slúžiť ako spínač vody a byť v jednom z dvoch logických stavov.

Pri privedení ruky k snímaču musel snímač zmeniť logický stav na výstupe - z počiatočného stavu jedného do stavu logickej nuly, kedy sa ručička opäť dotkla, z nulového stavu do stavu logickej jednotky. A tak ďalej donekonečna, pokiaľ dotykový spínač prijíma signál logickej nuly zo snímača prítomnosti.

Obvod kapacitného dotykového snímača

Základom obvodu kapacitného dotykového snímača prítomnosti je hlavný generátor pravouhlých impulzov, vyrobený podľa klasickej schémy na dvoch logických prvkoch mikroobvodu D1.1 a D1.2. Frekvencia generátora je určená menovitými hodnotami prvkov R1 a C1 a volí sa okolo 50 kHz. Hodnota frekvencie nemá prakticky žiadny vplyv na činnosť kapacitného snímača. Zmenil som frekvenciu z 20 na 200 kHz a vizuálne som nezaznamenal žiadny vplyv na chod zariadenia.

Z kolíka 4 mikroobvodu D1.2 sa privádza obdĺžnikový signál cez odpor R2 na vstupy 8, 9 mikroobvodu D1.3 a cez premenný odpor R3 na vstupy 12, 13 D1.4. Signál prichádza na vstup čipu D1.3 s miernou zmenou sklonu čela impulzu vďaka inštalovanému snímaču, ktorým je kus drôtu alebo kovová platňa. Na vstupe D1.4 sa vplyvom kondenzátora C2 predná časť zmení na čas potrebný na jeho dobitie. Vďaka prítomnosti trimovacieho rezistora R3 je možné nastaviť hranu impulzu na vstupe D1.4 rovnú hrane impulzu na vstupe D1.3.

Ak priblížite ruku alebo kovový predmet k anténe (dotykový snímač), kapacita na vstupe mikroobvodu DD1.3 sa zvýši a predná časť prichádzajúceho impulzu sa oneskorí v porovnaní s prednou časťou impulzu. prichádzajúce na vstup DD1.4. Aby sa toto oneskorenie „chytilo“, invertované impulzy sa privádzajú do čipu DD2.1, čo je klopný obvod D, ktorý funguje nasledovne. Pozdĺž kladnej hrany impulzu prichádzajúceho na vstup mikroobvodu C sa signál, ktorý bol v tom momente na vstupe D, prenáša na výstup spúšťača. V dôsledku toho, ak sa signál na vstupe D nezmení, prichádzajúce impulzy na počítací vstup C neovplyvňuje úroveň výstupného signálu. Táto vlastnosť spúšte D umožnila vyrobiť jednoduchý kapacitný dotykový snímač.

Keď sa kapacita antény v dôsledku priblíženia sa ľudského tela k nej zvýši na vstupe DD1,3, impulz sa oneskorí a tým sa zafixuje spúšť D a zmení sa jej výstupný stav. LED HL1 sa používa na indikáciu prítomnosti napájacieho napätia a LED HL2 na indikáciu blízkosti dotykového senzora.

Obvod dotykového spínača

Obvod kapacitného dotykového snímača je možné použiť aj na ovládanie dotykového spínača, avšak s menšou úpravou, keďže potrebuje nielen reagovať na priblíženie ľudského tela, ale aj po odtiahnutí ruky zostať v rovnovážnom stave. Aby sme tento problém vyriešili, museli sme na výstup dotykového snímača pridať ďalšiu D spúšť, DD2.2, prepojenú pomocou deliča dvoma obvodmi.

Obvod kapacitného snímača bol mierne upravený. Aby sa vylúčili falošné poplachy, pretože osoba môže v dôsledku rušenia pomaly priviesť a odstrániť ruku, snímač môže odoslať niekoľko impulzov na počítací vstup D spúšťača, čím poruší požadovaný prevádzkový algoritmus spínača. Preto pribudol RC reťazec prvkov R4 a C5, ktorý na krátky čas zablokoval možnosť prepínania D spúšte.

Trigger DD2.2 funguje rovnako ako DD2.1, ale signál na vstup D nie je dodávaný z iných prvkov, ale z inverzného výstupu DD2.2. Výsledkom je, že pozdĺž kladnej hrany impulzu prichádzajúceho na vstup C sa signál na vstupe D mení na opačný. Napríklad, ak v počiatočnom stave bola na kolíku 13 logická nula, potom jedným zdvihnutím ruky na snímač sa spúšť prepne a na kolíku 13 sa nastaví logická jednička. Pri ďalšej interakcii so snímačom sa kolík 13 opäť nastaví na logickú nulu.

Na zablokovanie spínača v neprítomnosti osoby na toalete sa zo snímača na vstup R privádza logická jednotka (nulové nastavenie na výstupe spúšte, bez ohľadu na signály na všetkých jeho ostatných vstupoch). Na výstupe kapacitného spínača je nastavená logická nula, ktorá je privádzaná cez zväzok do bázy kľúčového tranzistora na zapnutie solenoidového ventilu vo výkonovej a spínacej jednotke.

Rezistor R6 pri absencii blokovacieho signálu z kapacitného snímača v prípade jeho poruchy alebo prerušenia riadiaceho vodiča blokuje spúšť na vstupe R, čím eliminuje možnosť spontánneho prívodu vody do bidetu. Kondenzátor C6 chráni vstup R pred rušením. LED HL3 slúži na indikáciu prívodu vody v bidete.

Dizajn a detaily kapacitných dotykových snímačov

Keď som začal vyvíjať senzorový systém pre prívod vody do bidetu, najťažšou úlohou sa mi zdal vývoj kapacitného senzora obsadenosti. Bolo to spôsobené množstvom obmedzení pri inštalácii a prevádzke. Nechcel som, aby bol senzor mechanicky spojený s vekom toalety, pretože je potrebné ho pravidelne odstraňovať na umývanie a nezasahovať do dezinfekcie samotnej toalety. Preto som si ako reagujúci prvok vybral kontajner.

Senzor prítomnosti

Na základe vyššie zverejnenej schémy som vyrobil prototyp. Časti kapacitného snímača sú zostavené na doske plošných spojov, doska je umiestnená v plastovej krabičke a uzavretá vekom. Pre pripojenie antény je v puzdre inštalovaný jednokolíkový konektor RSh2N pre napájanie napájacieho napätia a signálu. Doska plošných spojov je spojená s konektormi spájkovaním medenými vodičmi vo fluoroplastovej izolácii.

Kapacitný dotykový snímač je zostavený na dvoch mikroobvodoch série KR561, LE5 ​​​​a TM2. Namiesto mikroobvodu KR561LE5 môžete použiť KR561LA7. Vhodné sú aj mikroobvody série 176 a dovážané analógy. Rezistory, kondenzátory a LED budú vyhovovať akémukoľvek typu. Kondenzátor C2, pre stabilnú prevádzku kapacitného snímača pri prevádzke v podmienkach veľkých výkyvov teploty okolia, je potrebné odobrať s malým TKE.

Pod záchodovou plošinou je inštalovaný snímač, na ktorom je inštalovaná splachovacia nádržka v mieste, kde sa v prípade úniku z nádržky voda nedostane. Telo snímača je prilepené k toalete pomocou obojstrannej pásky.

Anténny snímač kapacitného snímača je kus medeného lanka 35 cm dlhého izolovaného fluoroplastom, prilepený priehľadnou páskou na vonkajšiu stenu záchodovej misy centimeter pod rovinou skiel. Senzor je jasne viditeľný na fotografii.

Ak chcete nastaviť citlivosť dotykového snímača, po jeho inštalácii na toaletu zmeňte odpor orezávacieho odporu R3 tak, aby LED HL2 zhasla. Ďalej položte ruku na veko toalety nad umiestnením senzora, LED HL2 by sa mala rozsvietiť, ak ruku stiahnete, mala by zhasnúť. Pretože ľudské stehno má väčšiu hmotnosť ako ruka, počas prevádzky bude dotykový senzor po takomto nastavení zaručene fungovať.

Dizajn a detaily kapacitného dotykového spínača

Obvod kapacitného dotykového spínača má viac častí a na ich umiestnenie bolo potrebné väčšie puzdro a z estetických dôvodov vzhľad puzdra, v ktorom bol snímač prítomnosti umiestnený, nebol príliš vhodný na inštaláciu na viditeľné miesto. Pozornosť upútala nástenná zásuvka rj-11 na pripojenie telefónu. Mala správnu veľkosť a vyzerala dobre. Po odstránení všetkého nepotrebného zo zásuvky som do nej umiestnil plošný spoj pre kapacitný dotykový spínač.

Na upevnenie dosky plošných spojov bol na spodok puzdra nainštalovaný krátky stojan, na ktorý bola pomocou skrutky priskrutkovaná doska plošných spojov s časťami dotykového spínača.

Kapacitný snímač bol vyrobený prilepením plátku mosadze na spodok krytu zásuvky lepidlom Moment, pričom sa predtým vyrezalo okienko pre LED diódy v nich. Pri zatváraní veka sa pružina (prevzatá zo silikónového zapaľovača) dostane do kontaktu s mosadzným plechom a zaistí tak elektrický kontakt medzi obvodom a snímačom.

Kapacitný dotykový spínač sa montuje na stenu pomocou jednej samoreznej skrutky. Na tento účel je v kryte vytvorený otvor. Ďalej je nainštalovaná doska a konektor a kryt je zaistený západkami.

Nastavenie kapacitného spínača sa prakticky nelíši od nastavenia snímača prítomnosti opísaného vyššie. Ak chcete nakonfigurovať, musíte použiť napájacie napätie a nastaviť odpor tak, aby sa LED HL2 rozsvietila, keď sa k senzoru priloží ruka, a zhasne, keď sa odstráni. Ďalej musíte aktivovať dotykový senzor a presunúť a odobrať ruku k senzoru spínača. LED HL2 by mala blikať a červená LED HL3 by sa mala rozsvietiť. Keď je ruka odstránená, červená LED by mala zostať svietiť. Keď opäť zdvihnete ruku alebo sa vzdialite telom od senzora, LED HL3 by mala zhasnúť, čiže vypnúť prívod vody v bidete.

Univerzálna PCB

Vyššie uvedené kapacitné snímače sú zostavené na doskách s plošnými spojmi, ktoré sa mierne líšia od dosky s plošnými spojmi zobrazenej na fotografii nižšie. Je to spôsobené spojením oboch dosiek plošných spojov do jednej univerzálnej. Ak zostavíte dotykový spínač, stačí odrezať stopu číslo 2. Ak zostavíte dotykový snímač prítomnosti, potom sa stopa číslo 1 odstráni a nie sú nainštalované všetky prvky.

Prvky potrebné na činnosť dotykového spínača, ktoré však narúšajú činnosť snímača prítomnosti R4, C5, R6, C6, HL2 a R4, nie sú nainštalované. Namiesto R4 a C6 sú spájkované drôtové prepojky. Reťaz R4, C5 je možné ponechať. Neovplyvní to prácu.

Nižšie je nákres dosky plošných spojov na vrúbkovanie tepelnou metódou nanášania dráh na fóliu.

Výkres stačí vytlačiť na lesklý papier alebo pauzovací papier a šablóna je pripravená na výrobu plošného spoja.

Za tri roky nepretržitej prevádzky sa v praxi potvrdila bezproblémová prevádzka kapacitných snímačov pre dotykový ovládací systém prívodu vody do bidetu. Neboli zaznamenané žiadne poruchy.

Chcem však poznamenať, že obvod je citlivý na silný impulzný šum. Dostal som e-mail so žiadosťou o pomoc s nastavením. Ukázalo sa, že pri ladení obvodu bola v blízkosti spájkovačka s tyristorovým regulátorom teploty. Po vypnutí spájkovačky začal obvod fungovať.

Bol tu ďalší takýto prípad. Kapacitný snímač bol inštalovaný v lampe, ktorá bola pripojená k rovnakej zásuvke ako chladnička. Keď bol zapnutý, svetlo sa rozsvietilo a keď sa znova vyplo. Problém bol vyriešený pripojením lampy k inej zásuvke.

Dostal som list o úspešnom použití opísaného kapacitného senzorového obvodu na reguláciu hladiny vody v plastovej nádrži. V spodnej a hornej časti sa nachádzal senzor prilepený silikónom, ktorý ovládal zapínanie a vypínanie elektrického čerpadla.

Pohybové senzory sú neskutočne pohodlnou vecou, ​​ktorá vám umožní ovládať svetlá v miestnosti alebo ovládať otváranie a zatváranie dverí a tiež vás dokáže upozorniť na nechcených hostí. V tomto článku vám povieme, ako si vyrobiť snímač pohybu vlastnými rukami doma a zvážiť rozsah možných aplikácií týchto zariadení.

Stručne o senzoroch

Jedným z najjednoduchších typov snímačov je koncový spínač alebo samoresetovacie tlačidlo (bez fixácie).

Inštaluje sa v blízkosti dverí a reaguje na ich otváranie a zatváranie. Pomocou jednoduchého obvodu toto zariadenie zapne svetlo v chladničke. Môže byť vybavený komorou alebo predsieňou, dverami pri vchode, núdzovým LED osvetlením alebo použiť tento spínač ako alarm, ktorý vás upozorní na otvorenie alebo zatvorenie dverí. Nevýhodami dizajnu môžu byť ťažkosti s inštaláciou a niekedy aj nepredstaviteľný vzhľad.

Zariadenia na báze magnetov možno vidieť na dverách a oknách chránených objektov. Ich princíp fungovania je veľmi podobný ako pri tlačidle. Jazýčkový spínač môže otvárať alebo spájať kontakty, keď je k nemu privedený konvenčný magnet. Samotný jazýčkový spínač je teda inštalovaný na dverách a magnet je zavesený na dverách. Tento dizajn vyzerá elegantne a používa sa častejšie ako bežné tlačidlo. Nedostatok zariadení pre vysoko špecializované aplikácie. Nie sú vhodné na monitorovanie otvorených plôch, námestí a priechodov.

Pre otvorené priechody sú zariadenia, ktoré reagujú na zmeny prostredia. Patria sem fotografické relé, kapacitné (poľné snímače), tepelné (PIR), zvukové relé. Na zaznamenanie priesečníka určitej oblasti, ovládanie prekážky alebo prítomnosti pohybu objektu v oblasti prekrytia sa používajú fotografické alebo zvukové echo zariadenia.

Princíp činnosti takýchto snímačov je založený na vytvorení impulzu a jeho zaznamenaní po odraze od objektu. Keď objekt vstúpi do takejto zóny, zmení sa charakteristika odrazeného signálu a detektor generuje na výstupe riadiaci signál.

Pre prehľadnosť je uvedený schematický diagram činnosti fotografického relé a zvukového relé:

Infračervené LED sa používajú ako vysielacie zariadenie v optických senzoroch a fototranzistory sa používajú ako prijímač. Zvukové senzory pracujú v ultrazvukovom rozsahu, preto sa našim ušiam zdá ich činnosť tichá, no každý z nich obsahuje malý žiarič a detektor.

Skvelé je napríklad vybaviť podsvietené zrkadlo detektorom pohybu. Osvetlenie sa zapne až v momente, keď je človek priamo pri ňom. Nechcete si ho vyrobiť sami?

Montážne schémy

Mikrovlnná rúra

Na ovládanie otvorených priestorov a sledovanie prítomnosti predmetov v požadovanom priestore slúži kapacitné relé. Princíp činnosti tohto zariadenia je meranie miery absorpcie rádiových vĺn. Každý pozoroval alebo bol účastníkom tohto efektu, keď sa pri priblížení k fungujúcemu rádiovému prijímaču stratila frekvencia, na ktorej funguje, a objavilo sa rušenie.

Poďme sa rozprávať o tom, ako vyrobiť snímač pohybu mikrovlnného typu. Srdcom tohto detektora je rádiový mikrovlnný generátor a špeciálna anténa.

Táto schéma zapojenia ukazuje jednoduchý spôsob výroby mikrovlnného snímača pohybu. Tranzistor VT1 je vysokofrekvenčný generátor a tiež rádiový prijímač. Detektorová dióda usmerňuje napätie aplikáciou predpätia na bázu tranzistora VT2. Vinutia transformátora T1 sú naladené na rôzne frekvencie. V počiatočnom stave, keď anténa nie je ovplyvnená vonkajšou kapacitou, sú amplitúdy signálov vzájomne kompenzované a na detektore VD1 nie je napätie, pri zmene frekvencie sa ich amplitúdy sčítajú a zisťujú diódou. Tranzistor VT2 sa začne otvárať. Ako komparátor pre prehľadné spracovanie stavov „zapnuté“ a „vypnuté“ slúži tyristor VS1, ktorý riadi 12-voltové výkonové relé.

Nižšie je uvedený efektívny diagram relé prítomnosti pomocou dostupných komponentov, ktoré vám pomôžu zostaviť detektor pohybu vlastnými rukami alebo jednoducho byť užitočné na zoznámenie sa so zariadením.

Termálne

Tepelné IR (PIR) je najbežnejšie senzorové zariadenie v podnikateľskom sektore. Vysvetľujú to lacné komponenty, jednoduchá montážna schéma, absencia ďalších zložitých nastavení a široký teplotný rozsah prevádzky.

Hotové zariadenie je možné zakúpiť v každom obchode s elektrickým tovarom. Tento snímač je často vybavený lampami, poplašnými zariadeniami a inými ovládačmi. Teraz vám však povieme, ako si vyrobiť tepelný snímač pohybu doma. Jednoduchý vzorec, ktorý treba dodržiavať, vyzerá takto:

Špeciálny tepelný senzor B1 a fotočlánok VD1 tvoria komplex automatizovaného riadenia osvetlenia. Zariadenie začne pracovať až po zotmení; prah odozvy je možné nastaviť pomocou odporu R2. Snímač pripojí záťaž, keď pohybujúca sa osoba vstúpi do kontrolnej zóny. Čas zabudovaného časovača vypnutia je možné nastaviť pomocou regulátora R5.

Domáci modul pre Arduino

Lacný snímač môže byť vyrobený zo špeciálnych hotových dosiek pre dizajnéra rádia. Takto môžete získať pomerne miniatúrne zariadenie. Na montáž budeme potrebovať modul snímača pohybu pre mikrokontroléry Arduino a jednokanálový reléový modul.

Každá doska má trojkolíkový konektor, VCC +5 voltov, GND -5 voltov, výstup OUT na detektore a vstup IN na doske relé. Aby ste si mohli vyrobiť zariadenie vlastnými rukami, musíte napájať 5 voltov (plus a mínus) na dosky zo zdroja energie, napríklad z nabíjačky telefónu, a spojiť ich von a dovnútra. Spojenia je možné vykonať pomocou konektorov, ale bezpečnejšie bude všetko spájkovať. Môžete postupovať podľa schémy nižšie. Miniatúrny tranzistor je spravidla už zabudovaný do reléového modulu, takže ho nie je potrebné dodatočne inštalovať.

Keď sa osoba pohne, modul vyšle signál relé a to sa otvorí. Všimnite si, že existujú relé vysokej a nízkej úrovne. Musí byť zvolený na základe signálu, ktorý snímač produkuje na výstupe. Hotový detektor možno umiestniť do puzdra a zamaskovať na požadovanom mieste. Okrem toho odporúčame sledovať videá, ktoré jasne ukazujú pokyny na montáž domácich snímačov pohybu doma. Ak máte ešte nejaké otázky, vždy sa ich môžete opýtať v komentároch.