Šta su kapacitivni senzori? Ovo je najčešći elektronski relej koji se aktivira kada se kapacitivnost promijeni. Osjetljivi element mnogih kola o kojima se ovdje govori su generatori. visoka frekvencija od stotina kiloherca ili više. Ako spojite dodatni kapacitet paralelno s krugom ovog generatora, tada će se ili promijeniti frekvencija generatora, ili će se njegove oscilacije potpuno zaustaviti. U svakom slučaju radit će uređaj za prag, koji uključuje zvučni ili svjetlosni alarm. Ove šeme se mogu koristiti u razni modeli koji će, nailazeći na razne prepreke, mijenjati svoje kretanje, u svakodnevnom životu - sjedili kompjuterska stolica laptop se uključio ili je počeo da svira stereo, uređaji se mogu koristiti i za paljenje rasvjete u prostorijama za izgradnju alarmnih sistema itd.
Kolo radi na audio frekvencijama. Da bi se povećala osjetljivost, u kolo generatora niske frekvencije dodaje se tranzistor s efektom polja.
Generator pravokutnih impulsa sa frekvencijom ponavljanja potonjeg 1 kHz izrađene na elementima DD1.1 I DD1.2. Dizajniran kao izlazni stepen DD1.3, čije je opterećenje telefonski zvučnik.
Da biste povećali osjetljivost kruga, možete dodati broj radio komponenti u koje se uvodi RC - lanac.
Krug bi trebao početi raditi odmah nakon uključivanja. Ponekad je potrebno prilagoditi otpor R1 do praga osetljivosti.
Prilikom podešavanja releja moguće su dvije opcije za njegov rad: kvar ili stvaranje kada se pojavi kapacitivnost. Instalacija opcije dizajna kola koja nam je potrebna odabire se odabirom vrijednosti promjenjivog otpora R1. Kada ti se ruka približi E1 podešavanjem otpora R1, oni to čine tako da je udaljenost sa koje se pokreće krug 10 - 20 centimetara.
Omogućiti razne aktuatori u kapacitivnom releju koristimo signal sa izlaza elementa DD1.3.
Za uključivanje svjetla prolaze pored drugog kapacitivnog pretvarača, a za gašenje rasvjete u prostoriji prolaze pored prvog.
Okidanje pretvarača dovodi do uključivanja ugrađenog RS okidača logičkih elemenata. Kapacitivni senzori su napravljeni od komada koaksijalnog kabla sa čijeg se kraja uklanja ekran u dužini od oko 50 centimetara. Rub ekrana treba izolirati. Senzori su ugrađeni na okvir vrata. Dužina neoklopljenog dijela senzora i vrijednosti otpora R5 i R6 odabiru se prilikom otklanjanja grešaka u krugu tako da se okidač pouzdano aktivira kada biološki objekt prođe na udaljenosti od 10 centimetara od senzora.
Dok je kapacitet između senzora i kućišta mali, na otporu R2 i na ulazu elementa DD1.3 formiraju se kratki impulsi pozitivnog polariteta, a na izlazu elementa isti impulsi su već invertirani. Kapacitivnost C5 se polako puni kroz otpor R3 kada postoji logička jedinica na izlazu elementa i brzo se prazni kroz diodu VD1 na logičkoj nuli. Budući da je struja pražnjenja veća od struje punjenja, napon na kondenzatoru C5 ima logičku nulu, a element DD1.4 je zaključan za audio frekvencijski signal.
Kada se približi elementu bilo kojeg biološkog objekta, njegov kapacitet u odnosu na zajedničku žicu se povećava, amplituda impulsa na otporu R2 pada ispod praga prebacivanja DD1.3. Na njegovom izlazu će postojati konstantna logička; kondenzator C5 će biti popunjen kapacitivnošću do ovog nivoa. Element DD1.4 će početi da propušta signal audio frekvencije, a u zvučniku će se oglasiti bip. Osjetljivost kapacitivnog releja može se podesiti podešavanjem kapacitivnosti C3.
Senzor se izrađuje ručno pomoću metalne mreže dimenzija 20 x 20 centimetara, za dobar nivo osetljivost releja.
U ovom kapacitivnom relejnom krugu, tranzistor VT1 je spojen na logički element DD1.4, u čijem je kolu kolektora spojen tiristor VS1 za kontrolu snažnog opterećenja.
Uređaj, sastavljen prema dijagramu ispod, reagira na prisustvo bilo kojeg provodnog predmeta, uključujući osobu. Osetljivost senzora se može podesiti pomoću potenciometra. Kolo ne dozvoljava detekciju kretanja objekata, ali je dobro upravo kao senzor prisutnosti. Jedno od očiglednih rješenja za korištenje kapacitivnog senzora prisutnosti u svakodnevnom životu je domaći sklop za automatsko otvaranje vrata. U ove svrhe, dijagram uređaja mora biti postavljen na prednjoj strani vrata.
Osnova ovog kapacitivnog uređaja je oscilator sa T1 i jednokratni uređaj. Oscilator je tipičan Clapp oscilator sa stabilnom frekvencijom. Kapacitivna površina senzora djeluje kao kondenzator za kolo rezervoara, au ovoj konfiguraciji frekvencija će biti oko 1 MHz.
Vrijeme uključivanja kruga može se mijenjati u širokom rasponu pomoću varijabilnog otpornika P2. Nema potrebe da se metalni predmeti približavaju senzoru, jer će kapacitivni relej ostati zatvoren. Ovo kolo se također može koristiti kao detektor agresivnih tekućina. Glavna prednost ovdje je što površina kapacitivnog senzora ne dolazi u direktan kontakt s tekućinom.
Tranzistor sa efektom polja koristi se za stvaranje generatora male snage sa stopom ponavljanja impulsa od 465 kHz, i bipolarni tranzistor elektronski ključ za aktiviranje releja K1, čiji kontakti aktiviraju aktuator. Dioda se koristi u kolu kada se slučajno promijeni polaritet priključenog izvora napajanja.
Raspon djelovanja kapacitivnog releja i osjetljivost ovise o podešavanju C1 i dizajnu senzora, ako ste zainteresirani za ovaj razvoj, onda možete preuzeti časopis za dizajnere modela sa linka iznad.
Osnova kola je RF generator male snage. Na oscilatorno kolo L1C4 spojena metalna ploča. Dlan ruke ili neki drugi dio ljudskog tijela koji mu se prinese predstavlja drugu ploču kondenzatora C d. što je veća, veća je površina njegovih ploča i manje udaljenosti između njih. L1 vetar na okviru ∅ 8-9 mm, lijepljeno od papira. Zavojnica se SASTOJI OD 22-25 zavoja žice PEV-1 0,3-0,4, namotana zavoj do zavoja. Slavina se mora napraviti od 5-7. okreta, računajući od početka.
Postavke relejaSpojite bipolarni tranzistor na kolektorsko kolo V1 10 mA miliampermetar i između priključne tačke miliampermetra i zavojnice L1 i povežite kondenzator od 0,01-0,5 µF sa emiterom drugog tranzistora. Privremeno odvojite metalnu ploču od generatora. Praćenje očitanja miliampermetra, nakratko zatvaramo L1C4. Struja kolektora V1 naglo pada: sa 2,5-3 na 0,5-0,8 mA. Maksimalna očitanja odgovaraju generaciji, minimalna - njenom odsustvu. Ako je generator uzbuđen, pričvrstite ploču na njega i polako pomjerite dlan prema njemu. Struja kolektora bi trebala pasti na nivo od 0,5-0,8 mA.
Promjene slabe struje se pojačavaju korištenjem dvostepenog ULF uključenja V2, V3. A da bi se moglo kontrolirati opterećenje beskontaktnom metodom, završna faza kola je izgrađena na trinistoru V5.
Motor sa varijabilnim otporom R4 postaviti na najniži položaj. Zatim se polako pomiče prema gore dok se indikator ne upali H1. Sada stavljamo dlan na ploču i provjeravamo rad uređaja.
Diode V4 u tiristorskom kolu V5 eliminiše pojavu impulsa obrnutog napona. A V6 i otpor R7štite tiristor od kvara. Za SCR sa U o6p. = 400 V elementi V6 I R7 može se ukloniti sa dijagrama.
Među širokim izborom kapacitivnih dizajna, ponekad može biti teško odabrati najprikladniju opciju kapacitivnog senzora za određeni slučaj. U mnogim publikacijama na temu kapacitivnih uređaja, opseg i karakteristične karakteristike Predloženi dizajni su opisani vrlo kratko i radio-amater često ne može shvatiti koji kapacitivni sklop uređaja bi trebao biti preferiran za ponavljanje.
Ovaj članak opisuje razne vrste kapacitivni senzori, njihovi komparativne karakteristike i preporuke o najracionalnijim praktična upotreba svaka specifična vrsta kapacitivnih struktura.
Kao što je poznato, kapacitivni senzori su sposobni da reaguju na bilo koji objekt, a pritom njihova udaljenost odziva ne zavisi od takvih svojstava površine objekta koji se približava, kao što je, na primer, da li je topla ili hladna ( za razliku od infracrveni senzori), kao i tvrdi ili meki (za razliku od ultrazvučnih senzora pokreta). Osim toga, kapacitivni senzori mogu detektirati objekte kroz različite neprozirne „prepreke“, na primjer, zidove zgrada, masivne ograde, vrata itd. Takvi senzori se mogu koristiti i za sigurnosne svrhe i za kućne potrebe, na primjer, za uključivanje rasvjete pri ulasku u prostoriju; za automatsko otvaranje vrata; u alarmima nivoa tečnosti, itd.
Postoji nekoliko tipova kapacitivnih senzora.
1. Senzori na kondenzatorima.
U senzorima ovog tipa, signal odgovora se generira pomoću kondenzatorskih kola, a slični dizajni se mogu podijeliti u nekoliko grupa.
Najjednostavniji od njih su kola bazirana na kapacitivnim razdjelnicima.
U takvim uređajima, na primjer, antenski senzor je povezan na izlaz radnog generatora preko razdjelnog kondenzatora malog kapaciteta, a na mjestu spajanja antene i gornjeg kondenzatora formira se radni potencijal, nivo od čega zavisi od kapacitivnosti antene, dok antena-senzor i razdelni Kondenzator formira kapacitivni djelitelj i kada se bilo koji predmet približi anteni, potencijal na mjestu njegovog spoja sa razdjelnim kondenzatorom opada, što je signal za uređaj za rad.
Postoje takođerdijagrami uključeniRC generatori.U ovim dizajnima, na primjer, za generiranje signala odgovora koristi se RC generator, čiji je element za podešavanje frekvencije senzor antene, čiji se kapacitet mijenja (povećava) kada mu se bilo koji objekt približi. Signal specificiran kapacitivnošću senzorske antene se zatim upoređuje sa referentnim signalom koji dolazi iz izlaza drugog (referentnog) generatora.
Senzori na raspoređenim kondenzatorima.U takvim uređajima, na primjer, dvije ravne metalne ploče postavljene u istoj ravni se koriste kao antenski senzor. Ove ploče su ploče rasklopljenog kondenzatora i kada se bilo koji predmet približi, dielektrična konstanta medija između ploča se mijenja i shodno tome se povećava kapacitivnost navedenog kondenzatora, što je signal za aktiviranje senzora.
Poznati su i uređaji, na primjer, u kojima se koriste metoda za poređenje kapacitivnosti antene sa kapacitetom uzornog (referentnog) kondenzatora(link za Rospatent).
pri čemu, karakteristična karakteristika
kapacitivni senzori na kondenzatorima je njihova niska otpornost na buku - ulazi takvih uređaja ne sadrže elemente koji mogu efikasno potisnuti strane utjecaje. Na ulazu uređaja formiraju se različite smetnje i radio smetnje koje prima antena veliki brojšum i smetnje, čineći takve dizajne neosjetljivim na slabe signale. Iz tog razloga, raspon detekcije objekata senzora baziranih na kondenzatorima je mali; na primjer, oni detektuju približavanje osobe s udaljenosti koja ne prelazi 10 - 15 cm.
Istovremeno, takvi uređaji mogu biti vrlo jednostavni u dizajnu (na primjer) i nema potrebe za korištenjem dijelova za namotaje - zavojnica, krugova itd., Zbog čega su ovi dizajni prilično prikladni i tehnološki napredni za proizvodnju.
Područje primjene kapacitivni senzori na kondenzatorima.
Ovi uređaji se mogu koristiti tamo gdje nije potrebna visoka osjetljivost i otpornost na buku, na primjer u metalnim kontakt detektorima. objekata, senzora nivoa tečnosti i sl., kao i za početnike radio-amatere koji se upoznaju sa kapacitivnom tehnologijom.
2.
Kapacitivni senzori na LC kolu za podešavanje frekvencije.
Uređaji ovog tipa manje podložan radio smetnjama i smetnjama u poređenju sa senzorima baziranim na kondenzatorima.
Senzorska antena (obično metalna ploča) je povezana (direktno ili preko kondenzatora kapaciteta nekoliko desetina pF) na LC kolo za podešavanje frekvencije RF generatora. Kada se bilo koji objekt približi, kapacitivnost antene se mijenja (povećava) i, shodno tome, kapacitet LC kola. Kao rezultat toga, frekvencija generatora se mijenja (smanjuje) i dolazi do rada.
Posebnosti kapacitivni senzori ovog tipa.
1) LC kolo sa antenom-senzorom priključenom na njega je dio generatora, zbog čega smetnje i radio smetnje koje utiču na antenu također utiču na njen rad: preko elemenata pozitivne povratne sprege signali smetnje (posebno pulsni) propuštaju do ulaz aktivnog elementa generatora i pojačavaju se u njemu, stvarajući vanjsku buku na izlazu uređaja, smanjujući osjetljivost strukture na slabe signale i stvarajući opasnost od lažnih alarma.
2) LC kolo, koje radi kao element za podešavanje frekvencije generatora, je jako opterećen i ima smanjen faktor kvaliteta, zbog čega su smanjena selektivna svojstva kola i njegova sposobnost da mijenja svoje podešavanje kada antena promjene kapacitivnosti su pogoršane, što dodatno smanjuje osjetljivost dizajna.
Gore navedene karakteristike senzora na LC kolu za podešavanje frekvencije ograničavaju njihovu otpornost na buku i domet detekcije objekata; na primjer, udaljenost detekcije ljudi kod senzora ovog tipa je obično 20 - 30 cm.
Postoji nekoliko varijanti i modifikacija kapacitivnih senzora sa LC krugom za podešavanje frekvencije.
1)
Senzori sa kvarcnim rezonatorom.
U takvim uređajima, na primjer, kako bi se povećala osjetljivost i stabilnost frekvencije generatora, uvode se: kvarcni rezonator i diferencijalni RF transformator, čiji je primarni namotaj element kruga za podešavanje frekvencije generator, a njegova dva sekundarna (identična) namotaja su elementi mjernog mosta na koji je spojena antena-senzor povezana serijski sa kvarcnim rezonatorom, a kada se bilo koji predmet približi anteni, generira se odzivni signal.
Osjetljivost slični dizajni viši u odnosu na konvencionalne senzore na LC kolu za podešavanje frekvencije, međutim, oni zahtijevaju izradu diferencijalnog VF transformatora (u gore navedenom dizajnu njegovi namoti su postavljeni na prsten standardne veličine K10 × 6 × 2 od M3000NM ferita, dok je za povećanje faktora kvaliteta širina zazora 0,9…1,1 mm.
2)
Senzori sa usisomLC kolo.
Ovi dizajni su, na primjer, kapacitivni uređaji u koje se, kako bi se povećala osjetljivost, uvodi dodatni (koji se naziva usisni) LC krug, induktivno spojen na krug za podešavanje frekvencije generatora i podešen u rezonanciju s tim krugom.
Senzor antene, u ovom slučaju, nije spojen na krug za podešavanje frekvencije, već na gore spomenuti usisni LC krug, koji uključuje kondenzator malog kapaciteta i solenoid, čija se induktivnost, shodno tome, povećava. Jer Kondenzator petlje, u ovom slučaju, trebao bi biti mali - na nivou M33 - M75.
Zbog malog kapaciteta ovog kola, kapacitivnost senzorske antene postaje uporediva sa njim, zbog čega promene kapacitivnosti antene imaju značajan uticaj na podešavanje gornjeg usisnog LC kola, dok amplituda oscilacija frekvencije -kolo za podešavanje generatora i, respektivno, je nivo RF signala na njegovom izlazu.
Također se može primijetiti da u ovakvim izvedbama veza između antene i kruga za podešavanje frekvencije generatora nije direktna, već induktivna, zbog čega vremenski i klimatski utjecaji na antenu ne mogu imati direktan utjecaj na rad uređaja. aktivni element generatora (tranzistor ili op-amp), što je pozitivna svojstva takvih struktura.
Kao iu slučaju senzora baziranih na kvarcnom rezonatoru, povećana osjetljivost kod kapacitivnih uređaja sa usisnim LC krugom postiže se zbog neke komplikacije dizajna - u u ovom slučaju potrebno je izraditi dodatno LC kolo, koje uključuje induktor sa dvostruko većim brojem zavoja (100 zavoja) u odnosu na zavojnicu LC kola za podešavanje frekvencije.
3)
Neki kapacitivni senzori koriste metodu kao što jepovećanje veličine senzorske antene. U isto vrijeme, takve strukture također povećavaju svoju osjetljivost na elektromagnetne smetnje i radio smetnje; Iz tog razloga, kao i zbog glomaznosti takvih uređaja (na primjer, metalna mreža dimenzija 0,5 × 0,5 M koristi se kao antena), preporučljivo je koristiti ove dizajne izvan grada - na mjestima sa slabim elektromagnetnim pozadinu i, po mogućnosti izvan stambenih prostorija - tako da nema smetnji od mrežnih žica.
Najbolje je koristiti uređaje s velikim senzorima ruralnim područjima za sigurnost baštenske parcele i terenski objekti.
Područje primjene senzori sa LC krugom za podešavanje frekvencije.
Takvi uređaji se mogu koristiti za različite kućne svrhe (paljenje svjetla i sl.), kao i za detekciju bilo kakvih objekata na mjestima sa tihim elektromagnetnim okruženjem, npr. podrumi(nalazi se ispod nivoa zemlje), kao i izvan grada (u ruralnim područjima - u nedostatku radio smetnji - senzori ovog tipa mogu otkriti, na primjer, približavanje osobe na udaljenosti do nekoliko desetina cm ).
U urbanim uslovima preporučljivo je koristiti ove izvedbe ili kao senzore za dodirivanje metalnih predmeta, ili kao dio onih alarmnih uređaja koji u slučaju lažnih alarma ne uzrokuju velike neugodnosti drugima, npr. u uređajima koji uključuju odvraćajući svjetlosni tok i slab zvučni signal.
3.
Diferencijalni kapacitivni senzori(uređaji na diferencijalnim transformatorima).
Takvi senzori se, na primjer, razlikuju od gore opisanih dizajna po tome što imaju ne jednu, već dvije senzorske antene, što omogućava suzbijanje (međusobnu kompenzaciju) vremenskih i klimatskih utjecaja (temperatura, vlaga, snijeg, mraz, kiša itd.). ).
U ovom slučaju, za detekciju približavanja objekata bilo kojoj od antena kapacitivnog uređaja, koristi se simetrični mjerni LC most, koji reagira na promjene kapacitivnosti između zajedničke žice i antene.
Ovi uređaji rade na sljedeći način.
Osjetljivi elementi senzora - antene - spojeni su na mjerne ulaze LC mosta, a RF napon potreban za napajanje mosta generira se u diferencijalnom transformatoru, čiji se primarni namotaj napaja RF signalom napajanja iz izlaz RF generatora (u - radi jednostavnosti, - zavojnica kola za podešavanje frekvencije generatora je i primarni namotaj diferencijalnog transformatora).
Transformator diferencijalne konstrukcije sadrži dva identična sekundarna namotaja, na čijim suprotnim krajevima se generira antifazni naizmjenični RF napon za napajanje LC mosta.
U ovom slučaju na izlazu mosta nema RF napona jer će RF signali na njegovom izlazu biti jednake amplitude i suprotnog predznaka, zbog čega će doći do njihove međusobne kompenzacije i potiskivanja (u mjernom LC mostu, radne struje idu jedna prema drugoj i međusobno se kompenzuju na izlazu).
U svom početnom stanju nema signala na izlazu mjernog LC mosta; ako se objekt približi bilo kojoj od antena, povećava se kapacitivnost jedne ili druge ruke mjernog mosta, što uzrokuje neravnotežu u njegovom balansiranju, kao rezultat pri čemu međusobna kompenzacija RF signala generatora postaje nepotpuna i na izlazu LC mosta se pojavljuje signal za aktiviranje uređaja.
Štaviše, ako se kapacitivnost poveća (ili smanji) za obje antene odjednom, tada do rada neće doći jer u ovom slučaju, balansiranje LC mosta nije poremećeno i RF signali koji teku u kolu LC mosta i dalje zadržavaju istu amplitudu i suprotne predznake.
Zahvaljujući navedenom svojstvu, uređaji na bazi diferencijalnih transformatora, kao i gore opisani diferencijalni kondenzatorski senzori, otporni su na vremenske i klimatske fluktuacije jer podjednako utiču na obe antene, a zatim se međusobno poništavaju i potiskuju. U ovom slučaju se smetnje i radio smetnje ne potiskuju, već se eliminiraju samo vremenski i klimatski utjecaji, pa se diferencijalni senzori, poput senzora na LC kolu za podešavanje frekvencije, periodično javljaju lažnim alarmima.
Antene treba postaviti tako da kada se neki objekt približi, udar na jednu od njih bude veći nego na drugu.
Karakteristike diferencijalnih senzora.
Opseg detekcije ovih uređaja je nešto veći u odnosu na senzore na LC kolu za podešavanje frekvencije, ali diferencijalni senzori su složenijeg dizajna i imaju povećanu potrošnju struje zbog gubitaka u transformatoru, koji ima ograničenu efikasnost. Osim toga, takvi uređaji imaju zonu smanjene osjetljivosti između antena.
Područje primjene.
Diferencijalni transformatorski senzori su namijenjeni za upotrebu u ulični uslovi. Ovi uređaji se mogu koristiti na istom mjestu kao i senzori na LC kolu za podešavanje frekvencije, s jedinom razlikom što je za ugradnju diferencijalnog senzora potreban prostor za drugu antenu.
4.
Rezonantni kapacitivni senzori(RF patent br. 2419159; veza Rospatent).
Visokoosjetljivi kapacitivni uređaji - signal odziva u ovim dizajnima se generira u ulaznom LC kolu, koje je u djelimično detoniranom stanju u odnosu na signal iz radnog RF generatora, na koji je kolo spojeno preko malog kondenzatora ( neophodni element otpora u kolu).
Princip rada takvih struktura ima dvije komponente: prva je odgovarajuće konfigurirano LC kolo, a druga je otporni element preko kojeg je LC kolo spojeno na izlaz generatora.
Zbog činjenice da je LC kolo u stanju djelomične rezonancije (na nagibu karakteristike), njegov otpor u krugu RF signala jako ovisi o kapacitivnosti - kako vlastitoj, tako i kapacitivnosti senzorske antene koja je pričvršćena na njega. . Kao rezultat toga, kada se bilo koji predmet približi anteni, RF napon na LC kolu značajno mijenja svoju amplitudu, što je signal za aktiviranje uređaja.
Istovremeno, LC kolo ne gubi svoja selektivna svojstva i efikasno potiskuje (šantuje na kućište) vanjske utjecaje koji dolaze iz senzorske antene - smetnje i radio smetnje, osiguravajući visoku razinu otpornosti dizajna na buku.
U rezonantnim kapacitivnim senzorima, radni signal sa izlaza RF generatora mora biti doveden u LC kolo kroz neki otpor, čija vrijednost mora biti uporediva sa otporom LC kola na radnoj frekvenciji, inače, kada se objekti približavaju antena senzora, radni napon LC kolo će vrlo slabo reagirati na promjene otpora LC kola u kolu (RF napon kola će jednostavno ponoviti izlazni napon generatora).
Može se činiti da će LC kolo koje je u stanju djelomične rezonancije biti nestabilno i previše pod utjecajem temperaturnih promjena. U stvarnosti, - pod uslovom da se koristi kondenzator petlje sa malom vrijednošću, tj. (M33 – M75) - krug je prilično stabilan, uključujući i kada kapacitivni uređaj radi u vanjskim uvjetima. Na primjer, kada se temperatura promijeni od +25 do -12 stepeni. RF napon na LC kolu se mijenja za najviše 6%.
Osim toga, u rezonantnim kapacitivnim izvedbama antena je spojena na LC kolo preko malog kondenzatora (nema potrebe za korištenjem jake sprege u takvim uređajima), zbog čega vremenski utjecaji na antenu senzora ne ometaju rad uređaja. LC kolo i njegov radni RF napon ostaju praktički nepromijenjeni čak i po kiši.
Po svom dometu, rezonantni kapacitivni senzori su značajno (ponekad i nekoliko puta) superiorniji od uređaja baziranih na frekventnim LC krugovima i diferencijalnim transformatorima, detektujući približavanje osobe na udaljenosti znatno većoj od 1 metra.
Uz sve to, vrlo osjetljivi dizajni koji koriste rezonantni princip rada pojavili su se tek nedavno - prva publikacija na ovu temu je članak “Kapacitivni relej” (časopis “Radio” 2010/5, str. 38, 39); osim toga, Dodatne informacije o rezonantnim kapacitivnim uređajima i njihovim modifikacijama također je dostupno na web stranici autora gornjeg članka: http://sv6502.narod.ru/index.html.
Karakteristike rezonantnih kapacitivnih senzora.
1) Prilikom proizvodnje rezonantnog senzora namijenjenog za rad u vanjskim uvjetima potrebna je obavezna provjera termičke stabilnosti ulaznog čvora, za koju se mjeri potencijal na izlazu detektora na različite temperature(za to možete koristiti zamrzivač hladnjaka), detektor mora biti termički stabilan (na tranzistoru s efektom polja).
2) Kod rezonantnih kapacitivnih senzora, veza između antene i RF generatora je slaba i stoga je emisija radio smetnji u zrak za takve izvedbe vrlo neznatna - nekoliko puta manja u odnosu na druge tipove kapacitivnih uređaja.
Područje primjene.
Rezonantni kapacitivni senzori mogu se efikasno koristiti ne samo u ruralnim i terenskim, već iu urbanim uslovima, uz suzdržavanje od postavljanja senzora u blizini snažnih izvora radio signala (radio stanice, televizijski centri, itd.), inače će rezonantni kapacitivni uređaji takođe pokazivati lažne okidanje.
Rezonantni senzori se takođe mogu instalirati u neposrednoj blizini drugih elektronskih uređaja - zbog niskog nivoa emisije radio signala i visoke otpornosti na buku, rezonantne kapacitivne strukture imaju povećanu elektromagnetnu kompatibilnost sa drugim uređajima.
Nechaev I. "Kapacitivni relej", časopis. "Radio" 1988 /1, str.33.
Eršov M. "Kapacitivni senzor", časopis. "Radio" 2004/3, str. 41, 42.
Moskvin A. "Beskontaktni kapacitivni senzori", časopis. "Radio" 2002/10,
str. 38, 39.
Galkov A., Khomutov O., Yakunin A.. “Kapacitivni adaptivni sigurnosni sistem” RF patent br. 2297671 (C2), sa prioritetom od 23. juna 2005. – Bilten “Izumi. Korisni modeli", 2007, br. 11.
Savchenko V., Gribova L.„Beskontaktni kapacitivni senzor sa kvarcom
rezonator", časopis. "Radio" 2010/11, str. 27, 28.
“Kapacitivni relej” - časopis. "Radio" 1967/9, str.61 (odsjek stranih
strukture).
Rubcov V.„Uređaj alarmni sustav“, časopis. "Radioamater" 1992/8, str.26.
Gluzman I. "Relej prisutnosti", žurnal. "Model dizajner" 1981/1,
str. 41, 42).
Kapacitivni senzor je jedna od vrsta beskontaktnih senzora, čiji se princip rada temelji na promjeni dielektrične konstante medija između dvije kondenzatorske ploče. Jedna ploča je krug senzora dodira u obliku metalne ploče ili žice, a druga je električno vodljiva tvar, na primjer, metal, voda ili ljudsko tijelo.
Prilikom razvoja sistema za automatsko uključivanje dovoda vode u toalet za bide, postalo je neophodno koristiti kapacitivni senzor prisutnosti i prekidač koji su vrlo pouzdani, otporni na promjene vanjske temperature, vlage, prašine i napona napajanja. Takođe sam želeo da eliminišem potrebu da osoba dodiruje sistemske kontrole. Predstavljene zahtjeve mogu ispuniti samo kola senzora dodira koji rade na principu promjene kapacitivnosti. Gotova shema koja zadovoljava neophodne zahtjeve Nisam ga mogao pronaći, morao sam ga sam razviti.
Rezultat je univerzalni kapacitivni senzor dodira koji ne zahtijeva konfiguraciju i reagira na približavanje električno vodljivim objektima, uključujući osobu, na udaljenosti do 5 cm.Oblast primjene predloženog senzora dodira nije ograničena. Može se koristiti, na primjer, za uključivanje rasvjete, sigurnosnih alarmnih sistema, određivanje nivoa vode iu mnogim drugim slučajevima.
Šeme električnih kola
Za kontrolu dovoda vode u WC bideu bila su potrebna dva kapacitivna senzora dodira. Jedan senzor je morao biti instaliran direktno na WC šolji, morao je proizvesti logički nulti signal u prisustvu osobe, a u nedostatku signala logičke jedinice. Drugi kapacitivni senzor je trebao služiti kao prekidač za vodu i biti u jednom od dva logička stanja.
Kada je ruka dovedena do senzora, senzor je morao promijeniti logičko stanje na izlazu - iz početnog stanja jedan u stanje logičke nule, kada se ruka ponovo dodirne, iz nultog stanja u stanje logičke jedinice. I tako u nedogled, sve dok dodirni prekidač prima logički signal za omogućavanje nule od senzora prisutnosti.
Kapacitivni krug senzora dodira
Osnova kola senzora prisutnosti kapacitivnog senzora je glavni generator pravougaonog impulsa, izrađen prema klasična šema na dva logička elementa mikrokola D1.1 i D1.2. Frekvencija generatora određena je ocjenama elemenata R1 i C1 i bira se oko 50 kHz. Vrijednost frekvencije praktički nema utjecaja na rad kapacitivnog senzora. Promijenio sam frekvenciju sa 20 na 200 kHz i vizualno nisam primijetio nikakav uticaj na rad uređaja.
Sa pina 4 D1.2 čipa pravougaonog oblika preko otpornika R2 ide na ulaze 8, 9 mikrokola D1.3 i preko varijabilnog otpornika R3 na ulaze 12,13 D1.4. Signal stiže na ulaz mikrokola D1.3 sa blagom promjenom nagiba fronta impulsa zbog ugrađen senzor, koji je komad žice ili metalne ploče. Na ulazu D1.4, zbog kondenzatora C2, front se mijenja za vrijeme potrebno za njegovo ponovno punjenje. Zahvaljujući prisustvu trim-otpornika R3, moguće je podesiti ivicu impulsa na ulazu D1.4 jednaku ivici impulsa na ulazu D1.3.
Ako svoju ruku ili ruku približite anteni (senzor na dodir), metalni predmet, tada će se kapacitivnost na ulazu mikrokola DD1.3 povećati i prednji dio dolaznog impulsa će biti odgođen u vremenu u odnosu na prednji dio impulsa koji stiže na ulaz DD1.4. Da bi se "uhvatilo" ovo kašnjenje, invertirani impulsi se unose u DD2.1 čip, koji je D flip-flop koji radi na sljedeći način. Duž pozitivne ivice impulsa koji stiže na ulaz mikrokola C, signal koji je u tom trenutku bio na ulazu D prenosi se na izlaz okidača. Posljedično, ako se signal na ulazu D ne promijeni, dolazni impulsi na ulaz za brojanje C ne utiče na nivo izlaznog signala. Ovo svojstvo D okidača omogućilo je izradu jednostavnog kapacitivnog senzora dodira.
Kada se kapacitivnost antene, zbog približavanja ljudskog tijela njoj, na ulazu DD1.3 poveća, impuls se odlaže i to fiksira D okidač, mijenjajući njegovo izlazno stanje. LED HL1 se koristi za indikaciju prisutnosti napona napajanja, a LED HL2 se koristi za označavanje blizine senzora dodira.
Krug prekidača na dodir
Kapacitivni krug senzora dodira se također može koristiti za upravljanje dodirnim prekidačem, ali uz malu modifikaciju, jer ne samo da treba da odgovori na približavanje ljudskog tijela, već i da ostane u mirnom stanju nakon što je ruka uklonjena. Da bismo riješili ovaj problem, morali smo dodati još jedan D okidač, DD2.2, na izlaz senzora dodira, povezan pomoću razdjelnika sa dva kola.
Krug kapacitivnog senzora je malo izmijenjen. Kako bi se isključili lažni alarmi, budući da osoba može polako donijeti i ukloniti ruku, zbog prisutnosti smetnji, senzor može ispustiti nekoliko impulsa na ulaz za brojanje D okidača, uznemirujući potreban algoritam rad prekidača. Stoga je dodan RC lanac elemenata R4 i C5, koji je za kratko vrijeme blokirao mogućnost prebacivanja D okidača.
Okidač DD2.2 radi na isti način kao DD2.1, ali se signal na ulaz D ne dovodi iz drugih elemenata, već sa inverznog izlaza DD2.2. Kao rezultat, duž pozitivne ivice impulsa koji stiže na ulaz C, signal na ulazu D se mijenja u suprotan. Na primjer, ako je u početnom stanju bila logička nula na pinu 13, tada će se podizanjem ruke do senzora jednom, okidač prebaciti i logička će se postaviti na pin 13. Sljedeći put kada stupite u interakciju sa senzorom, pin 13 će ponovo biti postavljen na logičku nulu.
Za blokiranje prekidača u odsustvu osobe u toaletu, logička jedinica se napaja sa senzora na R ulaz (postavljanje nule na izlazu okidača, bez obzira na signale na svim njegovim drugim ulazima). Logička nula postavljena je na izlazu kapacitivnog prekidača, koji se preko kabelskog svežnja napaja na bazu tranzistora s ključem za uključivanje solenoidni ventil u jedinici za napajanje i preklapanje.
Otpornik R6, u nedostatku signala blokade iz kapacitivnog senzora u slučaju njegovog kvara ili prekida kontrolne žice, blokira okidač na R ulazu, čime se eliminira mogućnost spontanog dovoda vode u bide. Kondenzator C6 štiti ulaz R od smetnji. LED HL3 služi za indikaciju dovoda vode u bide.
Dizajn i detalji kapacitivnih senzora dodira
Kada sam počeo da razvijam senzorski sistem za snabdevanje vodom u bideu, činilo mi se da je najteži zadatak bio razvoj kapacitivnog senzora zauzetosti. To je bilo zbog brojnih ograničenja instalacije i rada. Nisam želio da se senzor mehanički poveže sa poklopcem WC šolje, jer ga je potrebno povremeno skidati radi pranja, a ne da ometa saniranje samog toaleta. Zato sam odabrao kontejner kao reagujući element.
Senzor prisustva
Na osnovu gore objavljenog dijagrama napravio sam prototip. Dijelovi kapacitivnog senzora sastavljeni su na štampanoj ploči, ploča je smještena u plastičnu kutiju i zatvorena poklopcem. Za povezivanje antene, u kućište je ugrađen jednopolni konektor, a za napajanje napona napajanja i signala postavljen je četveropolni konektor RSh2N. Štampana ploča se spaja na konektore lemljenjem sa bakrenim provodnicima u fluoroplastičnoj izolaciji.
Kapacitivni senzor dodira sastavljen je na dva mikro kola serije KR561, LE5 i TM2. Umjesto mikrokola KR561LE5, možete koristiti KR561LA7. Prikladni su i mikro krugovi serije 176 i uvezeni analozi. Otpornici, kondenzatori i LED diode će odgovarati bilo kojoj vrsti. Kondenzator C2, za stabilan rad kapacitivni senzor kada radi u uslovima velikih temperaturnih fluktuacija okruženje treba uzeti s malim TKE.
Senzor se postavlja ispod toaletne platforme na kojoj je ugrađen cisterna na mjestu gdje, u slučaju curenja iz rezervoara, voda ne može ući. Tijelo senzora je zalijepljeno za toalet pomoću dvostrane trake.
Antenski senzor kapacitivnog senzora je komad bakrene žice dužine 35 cm izolovan fluoroplastom, zalijepljen na vanjski zid wc šolje jedan centimetar ispod ravni čaša. Senzor je jasno vidljiv na fotografiji.
Da biste podesili osjetljivost senzora na dodir, nakon što ga instalirate na WC, promijenite otpor otpornika za podrezivanje R3 tako da se HL2 LED ugasi. Zatim stavite ruku na WC poklopac iznad lokacije senzora, HL2 LED bi trebao zasvijetliti, ako uklonite ruku, trebao bi se ugasiti. Od ljudskog buta po masi više ruku, tada će tokom rada senzor za dodir, nakon takvog podešavanja, zajamčeno raditi.
Dizajn i detalji kapacitivnog prekidača na dodir
Kapacitivni sklop prekidača na dodir ima više dijelova i bilo je potrebno veće kućište da bi se oni smjestili, a iz estetskih razloga, izgled Kućište u kojem se nalazio senzor prisutnosti nije bilo pogodno za ugradnju na vidljivo mjesto. Pažnju je privukla zidna utičnica rj-11 za povezivanje telefona. Bila je prave veličine i dobro je izgledala. Nakon što sam uklonio sve nepotrebno iz utičnice, u nju sam postavio štampanu ploču za kapacitivni prekidač na dodir.
Za osiguranje štampana ploča U podnožju kućišta postavljeno je kratko postolje, a na njega je vijkom pričvršćena štampana ploča sa dijelovima prekidača na dodir.
Kapacitivni senzor je napravljen lepljenjem lima od mesinga na dno poklopca utičnice ljepilom Moment, nakon što je prethodno izrezan prozor za LED diode u njima. Prilikom zatvaranja poklopca, opruga (preuzeta iz silikonskog upaljača) dolazi u kontakt sa mesinganim limom i na taj način osigurava električni kontakt između strujnog kola i senzora.
Kapacitivni prekidač na dodir se montira na zid pomoću jednog samoreznog vijka. U tu svrhu je predviđena rupa u kućištu. Zatim se postavljaju ploča i konektor, a poklopac se učvršćuje rezama.
Postavljanje kapacitivnog prekidača praktički se ne razlikuje od postavljanja gore opisanog senzora prisutnosti. Za konfiguraciju, potrebno je primijeniti napon napajanja i podesiti otpornik tako da HL2 LED svijetli kada se ruka prinese senzoru, a gasi se kada se ukloni. Zatim morate aktivirati senzor dodira i pomaknuti i ukloniti ruku do senzora prekidača. HL2 LED bi trebao treptati, a crvena HL3 LED bi trebala svijetliti. Kada je ruka uklonjena, crvena LED dioda treba ostati upaljena. Kada ponovo podignete ruku ili odmaknete tijelo od senzora, HL3 LED bi se trebao ugasiti, odnosno isključiti dovod vode u bide.
Universal PCB
Gore predstavljeni kapacitivni senzori sastavljeni su na štampanim pločama, malo drugačijim od štampanih ploča prikazanih na donjoj fotografiji. To je zbog kombinacije obje tiskane ploče u jednu univerzalnu. Ako sastavite dodirni prekidač, potrebno je samo da izrežete stazu broj 2. Ako sastavite senzor prisutnosti dodira, tada je staza broj 1 uklonjena i svi elementi nisu instalirani.
Elementi neophodni za rad dodirnog prekidača, ali koji ometaju rad senzora prisutnosti, R4, C5, R6, C6, HL2 i R4, nisu ugrađeni. Umjesto R4 i C6, lemljeni su žičani kratkospojnici. Lanac R4, C5 se može ostaviti. To neće uticati na rad.
Ispod je crtež štampane ploče za narezivanje termičkom metodom nanošenja tragova na foliju.
Dovoljno je odštampati crtež na sjajnom papiru ili paus papiru i šablon je spreman za izradu štampane ploče.
Besprekoran rad kapacitivnih senzora za sistem kontrole dodirom za dovod vode u bideu potvrđen je u praksi tokom tri godine neprekidnog rada. Nisu zabilježeni kvarovi.
Međutim, želim napomenuti da je krug osjetljiv na snažan impulsni šum. Primio sam e-mail u kojem se tražila pomoć pri postavljanju. Ispostavilo se da je tokom otklanjanja grešaka u krugu u blizini bilo lemilo s tiristorskim regulatorom temperature. Nakon isključivanja lemilice, krug je počeo raditi.
Postojao je još jedan takav slučaj. Kapacitivni senzor je ugrađen u lampu koja je bila priključena na istu utičnicu kao i frižider. Kad se upalilo, palilo se i kad se opet gasilo. Problem je riješen spajanjem lampe na drugu utičnicu.
Stiglo je pismo oko uspješna primjena opisani kapacitivni senzorski krug za podešavanje nivoa vode u rezervoar za skladištenje od plastike. U donjem i gornjem dijelu nalazio se senzor zalijepljen silikonom, koji je kontrolirao uključivanje i isključivanje električne pumpe.
Danas su senzori prisutnosti postali vrlo moderni za otkrivanje pokreta kada se osoba kreće po prostoriji.
Prilikom povezivanja takvog uređaja na rasvjetna tijela, dobićete automatski sistem paljenjem svjetla. Gotovo svako može sastaviti senzor prisutnosti kako bi sam otkrio osobu. I ovdje će dijagram montaže biti glavni. Sve o procesu montaže naučit ćete iz ovog članka.
Princip rada
Prva stvar koju trebate znati kada samostalno sastavljanje takav uređaj je princip njegovog rada.
Bilješka! Mnogi ljudi brkaju takve uređaje sa senzorima pokreta. Ali ovo su različiti modeli.
Princip rada uređaja temelji se na reakciji senzora na lokaciju osobe ili velike životinje. Rad uređaja zasniva se na Doplerovom efektu - promjeni talasne dužine i frekvencije. Te promjene bilježi senzor i prenosi na uređaj kako bi dodatno uključio svjetlosni ili zvučni signal. Štaviše, signal dolazi do senzora bez obzira da li se objekt pomiče ili ostaje nepomičan. Uređaj je opremljen antenom i generatorom. Bez prisustva reflektivnog signala antene, uređaj je u stanju mirovanja. Radni dijagram je prikazan ispod.
Prilikom spajanja uređaja na izvor svjetlosti, u situaciji kada se pojavi bilo koji predmet radni prostor svjetlo je aktivirano. Istovremeno, za uključivanje rasvjete kao takvog nema potrebe za kretanjem (čak i malim).
Gdje se koristi?
Senzori prisutnosti se danas aktivno koriste u sljedećim područjima:
- sistem " smart House» da upalite svjetlo u automatskom načinu rada (dijagram povezivanja je prikazan ispod). U ovoj situaciji, to vam omogućava da značajno uštedite potrošnju električne energije;
Dijagram povezivanja
- sigurnosni sistemi;
- robotika;
- razne proizvodne linije;
- Sistemi video nadzora;
- za kontrolu potrošnje električne energije itd.
Osim toga, interaktivne igračke opremljene sa slični uređaji. Ali u većini slučajeva, kada uređaj reaguje, nema potrebe za paljenjem svjetla. Slični proizvodi može reagirati na temperaturu, ultrazvuk, težinu predmeta i mnoge druge parametre. Ovdje se rasvjeta ne pali. Uređaj reagira, na primjer, uključivanjem zvuka ili prijenosom signala na prijenosni mobilni uređaj (za moderne modele).
Takvi razvoji su posebno neophodni u sigurnosni sistem. Ali ne može svaka osoba priuštiti kupovinu takvog uređaja. Prilično su skupi i možda nisu pristupačni. Stoga neki ljudi prave takve uređaje vlastitim rukama.
Počnimo sa sklapanjem
Da biste sastavili senzor, trebat će vam dijagram ispod.
Pored ovoga trebat će vam:
- mikrovalni generator;
- tranzistor KT371 (KT368), koji mora biti prethodno pojačan sa KT3102;
- komparator;
- mikrokolo K554CA3.
Sve potrebne komponente za montažu mogu se naći na radio tržištu ili u specijaliziranim trgovinama elektronike.
Prema ovom dijagramu, potrebno je sastaviti i lemiti gore navedene elemente.
Prema datom dijagramu, senzor će raditi ovako:
- generator proizvodi mikrovalni signal;
- zatim se prenosi na bič antenu;
- tada se signal reflektuje od objekta koji se kreće u kontrolisanom području;
- rezultat je pomak frekvencije;
- zatim se vraća u antenu i mikrotalasni generator.
U ovoj fazi će raditi kao prijemnik direktna konverzija. To je zbog činjenice da se primljeni signal pretvara u infrazvuk (niska frekvencija).
Nakon konverzije signala, događa se sljedeće:
- sada se pojačavaju niskofrekventne vibracije koje su već primljene do predpojačala;
- zatim se prenose u komparator i pretvaraju u impulse (pravougaone).
Ako se signal ne reflektira, tada izlaz iz komparatora proizvodi napon visoki nivo.
Za podešavanje frekvencije potreban je trimer kondenzator. Mora biti jednaka rezonantnoj frekvenciji antene.
Bilješka! Ovaj parametar treba odabrati prema maksimalnoj osjetljivosti senzora.
Sa konstruktivne tačke gledišta, uređaj mora biti napravljen na štampanom kolu od stakloplastike. Ploča mora biti postavljena na plastično kućište.
Štampano kolo (primjer)
Možete koristiti komad čvrste žice kao antenu. Za njegovu proizvodnju bolje je odabrati bakrene žice. Zalemimo ga na kontaktnu ploču rezultirajuće ploče. Izlaz antene se vrši preko izlaza na kućištu. Stručnjaci preporučuju postavljanje antene okomito.
Zapamtite da se nikakvi zaštitni objekti ne smiju postavljati u neposrednu blizinu senzora koji se samostalno montira. Osim toga, to biste trebali znati za normalno funkcioniranje lemljeni proizvod njegova zajednička žica mora imati kapacitivnu vezu za uzemljenje.
Završna faza
Nakon što ste instalirali kompaktni uređaj, treba ga suspendirati unutra vrata, što bliže kvaka i brava na vratima. Proizvod se može postaviti i na druga mjesta. Glavna stvar je da je kontrolirano područje dovoljno.
Prilikom ugradnje potrebno je osigurati da dužina provodnika i vodova elemenata bude minimalna. Ovo će izbjeći smetnje koje bi mogle dovesti do neispravnog rada uređaja.
Slijedeći upute i dijagram, relativno je lako sastaviti senzor prisutnosti vlastitim rukama. Glavna stvar je montirati sve komponente u pravom redoslijedu.
Odabir pravog autonomni senzori za vožnju sa sirenom
Pregled i ugradnja daljinskog upravljača za radio kontrolu svjetla
Kapacitivni releji u svakodnevnom životu
Kapacitivni senzor kao uređaj protiv krađe
Ako uljez uđe u automobil bez dozvole, kapacitivni relej se aktivira i prekida kontaktni krug koji ide do prekidača za paljenje (slika 1). Kapacitivni relej je samozaključavajući i uključuje vremenski relej koji je prethodno bio u stanju pripravnosti. Vremenski relej počinje sa odbrojavanjem vremena unutar 10...60 s, nakon čega kontakti vremenskog releja uključuju snažan višetonski audio alarm. Ako vlasnik automobila želi, kontakti vremenskog releja mogu uključiti uređaj za električni udar, tada će lopov biti izložen slaboj električnoj struji sa snagom od 1...6 mA i naponom od 300...3000 V. Brave za vrata vozilo se automatski zatvara i samozaključava. Radio far koji se nalazi unutar vozila takođe se može aktivirati. Ovi dodatni uređaji se mogu instalirati na zahtjev vlasnika automobila.
Fig.1
Senzor kapacitivnog releja je komad metalne folije dimenzija 100x50 mm ili folijski tekstolit sličnih dimenzija. Senzor se može nalaziti unutar automobila ispod vozačevog sedišta, ili može biti napravljen u nekom obliku dekorativni panel, privlačeći otmičara, ili, obrnuto, skrivene, te stoga neprimjetne očima napadača, ali koje otmičar mora dodirnuti.
U unutrašnjosti automobila može biti 1...10 senzora.
Protuprovalni uređaj se aktivira mikroprekidačem koji se nalazi unutar automobila, a njegova lokacija je poznata samo vlasniku vozila. shematski dijagram mikroprekidač nije naveden.
Otpor zavojnice K1 od 1 kOhm do 175 Ohm; broj zavoja kalema - 3400; radna struja je 36 mA, struja otpuštanja je 8 mA; napon napajanja - 12 V. Zavojnica oscilirajućeg kruga L1 namotana je na papirni okvir promjera 8 ... 10 mm i sadrži 26 zavoja žice PEV-1 promjera 0,3 ... 0,4 mm, namotana okrenuti za okretanje u jednom sloju. Slavina se pravi od 7. okreta.
A. Gaiduk, Borisov
Jednostavan kapacitivni uređaj
Uređaj, čiji je krug prikazan na slici 2, radi na audio frekvencijama. Da bi se povećala osjetljivost, u krug generatora niske frekvencije uvodi se tranzistor s efektom polja, na čiju kapiju je spojen senzor.
Fig.2
Pravokutni generator impulsa sa audio frekvencijom od oko 1000 Hz sastavljen je pomoću elemenata DD 1.1 i DD 1.2. Element se koristi kao izlazni stepen DD 1.3 istog mikrokola K155LA3, čije je opterećenje telefonska kapsula.
Kako bi se dodatno povećala osjetljivost kapacitivnog releja, moguće je povećati broj elemenata koji se unose u R.C. - lanac. Međutim, treba uzeti u obzir da sa pet ili više logičkih elemenata u kolu, podešavanje ne postaje kompliciranije.
Konvencionalni kapacitivni relej počinje raditi odmah nakon uključivanja. Potrebno je samo podesiti otpornik R 1 za prag osjetljivosti.
Prilikom otklanjanja grešaka ovog releja moguće su dvije opcije za njegov rad: kvar ili, obrnuto, generiranje nastaje kada se uvede kapacitivnost. Instalacija potrebne opcije vrši se odabirom promjenjivog otpornika R 1. Kada se vaša ruka približi senzoru E1, podesite otpornik R 1, osiguravaju da razmak sa kojeg kapacitivni relej radi bude oko 10 - 20 cm.
Za spajanje aktuatora na kapacitivni relej, signal iz elementa DD 1.3 treba primijeniti na elektronski relej.
Krylov A.
Yaroslavl region
Kapacitivni relej za kontrolu osvetljenja
U često posjećenim prostorijama, radi uštede energije, zgodno je koristiti kapacitivni relej za upravljanje rasvjetom. Prilikom ulaska u prostoriju, ako je potrebno upaliti svjetlo, prolaze pored kapacitivnog senzora, koji šalje signal kapacitivnom releju i lampa se pali. Prilikom izlaska iz sobe, ako trebate ugasiti svjetlo, oni prolaze pored kapacitivnog senzora da ga ugase, a relej gasi lampu. U standby modu uređaj troši struju od oko 2 mA.
Šematski dijagram kapacitivnog releja prikazan je na slici 3
Rice. 3
Uređaj prema krugu sličan je vremenskom releju, u kojem je vremenska jedinica zamijenjena okidačem na logičkim elementima DD1.1, DD1.2. Kada je prekidač S1 uključen, struja će teći kroz lampu HL1 ako se sa izlaza elementa DD1.1 na bazu tranzistora VT1 dovede visoki napon. Tranzistor VT1 je otvoren, a tiristor VD6 se otvara na početku svakog poluperioda napona. Okidač se prebacuje sa kapacitivne struje curenja kada se osoba približi određenoj udaljenosti jednom od kapacitivnih senzora, ako se prije toga prebacila s približavanja drugom. Prilikom promjene napona visokog nivoa na bazi tranzistora VT1 na napon nizak nivo Tiristor VD6 će se zatvoriti i lampica će se ugasiti.
Kapacitivni senzori E1 i E2 su komadi koaksijalnog kabla (na primjer, RK-100, IKM-2), sa čijeg se slobodnog kraja uklanja ekran do dužine od oko 0,5 m. Nema potrebe za uklanjanjem izolacije sa središnje žice. Rub ekrana mora biti izoliran. Senzori se mogu pričvrstiti na okvir vrata. Dužina neoklopljenog dijela senzora i otpor otpornika R5. R6 se odabire prilikom postavljanja uređaja tako da se okidač pouzdano uključuje kada osoba prođe na udaljenosti od 5...10 cm od senzora.
Prilikom postavljanja uređaja potrebno je poduzeti mjere opreza, jer su elementi uređaja pod mrežnim naponom.
S. Lobkovich, Minsk
Kapacitivni relejni krug na mikrokolu
Šta je kapacitivni relej? Ovo je elektronski relej koji se aktivira kada se promijeni kapacitet između njegovog senzora i zajedničke žice. Osjetljivi čvor većine kapacitivnih releja je generator električne vibracije prilično visoke frekvencije (stotine kiloherca i više). Kada se dodatni kapacitet priključi paralelno na krug takvog generatora, frekvencija generatora se ili mijenja u određenim granicama, ili se njegove oscilacije potpuno zaustavljaju. U svakom slučaju, aktivira se uređaj za prag povezan s generatorom - uključuje zvučni ili svjetlosni alarm.
Kapacitivni releji se često koriste za zaštitu različitih objekata. Kada se osoba približi objektu, relej obavještava osiguranje. Osim toga, pronalazi primjenu u uređajima za automatizaciju.
Kapacitivni relejni krug je prikazan na slici 4
Fig.4
Uređaj je sastavljen na jednom integrisanom digitalnom čipu i ne sadrži dijelove namotaja koji su neophodni u proizvodnji uređaja sa visokofrekventnim generatorom.
Ovako radi kapacitivni relej. Dok je kapacitivnost između senzora spojena na utičnicu XS 1, u odnosu na zajedničku žicu (minus izvor napajanja) je mali, na otporniku R 2, što znači na ulazu elementa spojenog na njega DD 1.3, formiraju se kratki impulsi pozitivnog polariteta, a na izlazu elementa (pin 4) - isti impulsi negativnog polariteta. Drugim riječima, napon na izlazu elementa većinu vremena je na logičkom nivou od 1, a tokom vrlo kratkog perioda je na logičkom nivou od 0. Kondenzator C5 se polako puni kroz otpornik. R 3, kada je izlaz elementa logički nivo 1, i brzo se prazni kroz diodu VD 1 kada se pojavi logički nivo 0. Pošto struja pražnjenja značajno premašuje struju punjenja, napon na kondenzatoru C5 ima logički nivo 0, a element DD 1.4 je zatvoren za audio frekvencijski signal.
Kada se približite ručnom senzoru, njegova kapacitivnost u odnosu na zajedničku žicu će se povećati, amplituda impulsa na otporniku R 2 će se smanjiti i postati manji od praga za uključivanje elementa DD 1.3. Na izlazu elementa DD 1.3 postojat će konstantan logički nivo od 1, kondenzator C5 će se napuniti do ovog nivoa. Element DD 1.4 će početi odašiljati audio frekvencijski signal i to u kapsuli B.F. 1 će se čuti zvuk.
Osjetljivost kapacitivnog releja može se promijeniti korištenjem trim kondenzatora C3.
Senzor je metalna mreža(ili ploča) dimenzija približno 200 x 200 mm kako bi se osigurala relativno visoka osjetljivost releja.
Provjerite i podesite relej ovim redoslijedom. Jednom rukom uzmite neizolirani kraj žice za uzemljenje i, okrećući rotor kondenzatora za trimiranje, postavite ga u položaj u kojem nema zvučnog signala. Sada, kada se druga ruka približi senzoru u kapsuli, trebao bi se čuti zvučni signal. Ako ga nema, možete povećati kapacitet kondenzatora C3. Ako signal uopće ne nestane, kapacitivnost kondenzatora C2 treba smanjiti ili u potpunosti ukloniti iz dizajna. Preciznijim odabirom kapacitivnosti kondenzatora za podešavanje, možete postići aktiviranje releja kada prinesete ruku senzoru na udaljenosti većoj od deset centimetara.
Ako želite da koristite kapacitivni relej za uključivanje snažnog opterećenja, sastavite kolo na slici 5.
Sl.5
Sada na element DD 1.4 tranzistor spojen VT 1, čiji je kolektorski krug spojen na upravljačku elektrodu tiristora VS 1. Tiristor, a samim tim i njegovo opterećenje, može se napajati bilo konstantno ili naizmjenična struja. U prvom slučaju, nakon što se relej "pokrene", a zatim "oslobodi" (kada se ruka ukloni sa senzora), bit će moguće isključiti tiristor samo kratkim isključivanjem napajanja njegovog anodnog kruga. U drugoj opciji, tiristor će se isključiti kada se tranzistor zatvori.
Nechaev.I.
Kursk
Kapacitivni relej na tranzistorima
Na slici 6 je prikazano kolo jednostavnog tranzistorskog kapacitivnog releja.
Fig.6
Tranzistori VT 1 - VT 3 čine pojačalo električnog signala koji je rezultat smetnji iz ljudskog tijela. Kondenzator C1, diode D 2 i D 3 zaštititi relej od lažnog rada.
Senzor je ploča od aluminijuma ili bakra dimenzija približno 10 cm x 10 cm. VT1, VT3 moguća je zamjena sa KT3102, KT815.
Prilikom postavljanja ovog kola treba se pridržavati mjera električne sigurnosti, jer su svi elementi konstrukcije pod mrežnim naponom.