Apa itu sensor kapasitif? Ini adalah relai elektronik paling umum yang terpicu ketika kapasitansi berubah. Elemen sensitif dari banyak rangkaian yang dibahas di sini adalah generator. frekuensi tinggi dari ratusan kilohertz atau lebih. Jika Anda menghubungkan kapasitansi tambahan secara paralel ke rangkaian generator ini, maka frekuensi generator akan berubah, atau osilasinya akan berhenti sepenuhnya. Bagaimanapun, perangkat ambang batas akan berfungsi, yang menyalakan alarm suara atau cahaya. Skema ini dapat digunakan di berbagai model yang ketika menghadapi berbagai rintangan akan mengubah geraknya, dalam kehidupan sehari-hari - duduk kursi komputer laptop dihidupkan atau stereo mulai diputar, perangkat juga dapat digunakan untuk menyalakan lampu di ruangan untuk membangun sistem alarm, dll.
Sirkuit beroperasi pada frekuensi audio. Untuk meningkatkan sensitivitas, transistor efek medan ditambahkan ke rangkaian generator frekuensi rendah.
Generator pulsa persegi panjang dengan frekuensi pengulangan yang terakhir 1kHz dibuat pada elemen DD1.1 Dan DD1.2. Dirancang sebagai tahap keluaran DD1.3, yang bebannya adalah speaker telepon.
Untuk meningkatkan sensitivitas rangkaian, Anda dapat menambahkan jumlah komponen radio yang dimasukkan ke dalamnya RC - rantai.
Sirkuit akan mulai bekerja segera setelah dinyalakan. Terkadang Anda perlu menyesuaikan resistensi R1 untuk ambang batas sensitivitas.
Saat menyetel relai, ada dua opsi untuk pengoperasiannya: kegagalan atau pembangkitan ketika kapasitansi muncul. Pemasangan opsi desain rangkaian yang kita perlukan dipilih dengan memilih nilai resistansi variabel R1. Saat tanganmu mendekat E1 dengan mengatur resistansi R1, mereka membuatnya sedemikian rupa sehingga jarak dari mana rangkaian dimulai adalah 10 - 20 sentimeter.
Untuk mengaktifkan berbagai aktuator dalam relai kapasitif kita menggunakan sinyal dari keluaran elemen DD1.3.
Untuk menyalakan lampu, mereka lewat di sebelah konverter kapasitif kedua, dan untuk mematikan penerangan di dalam ruangan, mereka lewat di sebelah konverter pertama.
Pemicuan konverter menyebabkan peralihan pemicu RS yang terpasang elemen logis. Sensor kapasitif terbuat dari potongan kabel koaksial, yang ujungnya dilepas layar dengan panjang sekitar 50 sentimeter. Tepi layar perlu diisolasi. Sensor dipasang pada kusen pintu. Panjang bagian sensor yang tidak terlindungi dan nilai resistansi R5 dan R6 dipilih saat men-debug sirkuit sehingga pemicu dapat dipicu dengan andal ketika objek biologis lewat pada jarak 10 sentimeter dari sensor.
Meskipun kapasitansi antara sensor dan rumahan kecil, pulsa pendek dengan polaritas positif terbentuk pada resistansi R2 dan pada masukan elemen DD1.3, dan pada keluaran elemen pulsa yang sama sudah dibalik. Kapasitansi C5 diisi secara perlahan melalui resistansi R3 ketika terdapat level logis satu pada keluaran elemen, dan dengan cepat dilepaskan melalui dioda VD1 pada logika nol. Karena arus pelepasan lebih tinggi dari arus pengisian, tegangan pada kapasitor C5 memiliki tingkat logika nol, dan elemen DD1.4 dikunci untuk sinyal frekuensi audio.
Ketika elemen objek biologis apa pun didekati, kapasitansinya relatif terhadap kabel biasa meningkat, amplitudo pulsa pada resistansi R2 turun di bawah ambang peralihan DD1.3. Pada outputnya akan ada logika yang konstan, kapasitor C5 akan diisi dengan kapasitansi ke level ini. Elemen DD1.4 akan mulai melewatkan sinyal frekuensi audio, dan bunyi bip akan terdengar di speaker. Sensitivitas relai kapasitif dapat diatur dengan mengatur kapasitansi C3.
Sensornya dibuat dengan tangan menggunakan jaring logam berukuran 20 x 20 sentimeter tingkat yang baik sensitivitas relai.
Dalam rangkaian relai kapasitif ini, transistor VT1 dihubungkan ke elemen logis DD1.4, di rangkaian kolektor di mana thyristor VS1 dihubungkan untuk mengontrol beban yang kuat.
Perangkat, yang dirakit sesuai dengan diagram di bawah, bereaksi terhadap keberadaan benda konduktif, termasuk manusia. Sensitivitas sensor dapat diatur menggunakan potensiometer. Sirkuit ini tidak memungkinkan untuk mendeteksi pergerakan benda, tetapi justru bagus sebagai sensor keberadaan. Salah satu solusi nyata untuk menggunakan sensor kehadiran kapasitif dalam kehidupan sehari-hari adalah sirkuit buatan sendiri untuk membuka pintu secara otomatis. Untuk tujuan ini, diagram perangkat harus ditempatkan di bagian depan pintu.
Dasar dari perangkat kapasitif ini adalah osilator dengan T1 dan perangkat satu-shot. Osilatornya adalah osilator Clapp tipikal dengan frekuensi stabil. Permukaan sensor kapasitif bertindak sebagai kapasitor untuk rangkaian tangki, dan dalam konfigurasi ini frekuensinya sekitar 1 MHz.
Waktu peralihan rangkaian dapat diubah dalam rentang yang luas menggunakan resistor variabel P2. Tidak perlu mendekatkan benda logam ke sensor, karena relai kapasitif akan tetap tertutup. Sirkuit ini juga dapat digunakan sebagai pendeteksi cairan agresif. Keuntungan utama di sini adalah permukaan sensor kapasitif tidak bersentuhan langsung dengan cairan.
Transistor efek medan digunakan untuk membuat generator berdaya rendah dengan tingkat pengulangan pulsa 465 kHz, dan transistor bipolar kunci elektronik untuk mengaktifkan relai K1, yang kontaknya mengaktifkan aktuator. Dioda digunakan dalam suatu rangkaian ketika polaritas sumber listrik yang terhubung secara tidak sengaja berubah.
Rentang kerja relai kapasitif dan sensitivitasnya bergantung pada penyesuaian C1 dan desain sensor, jika Anda tertarik dengan pengembangan ini, Anda dapat mengunduh majalah perancang model dari tautan tepat di atas.
Dasar dari rangkaian ini adalah generator RF berdaya rendah. Ke rangkaian osilasi L1C4 pelat logam tersambung. Telapak tangan atau bagian tubuh manusia lainnya yang didekatkan melambangkan pelat kedua kapasitor Cd. semakin tinggi, semakin besar luas lempengnya dan jarak yang lebih sedikit diantara mereka. L1 angin pada bingkai ∅ 8-9 mm, direkatkan dari kertas. Kumparan TERDIRI DARI 22-25 lilitan kawat PEV-1 0,3-0,4, dililitkan lilitan ke lilitan. Ketukan harus dilakukan mulai putaran ke 5-7, dihitung dari awal.
Pengaturan relaiHubungkan transistor bipolar ke rangkaian kolektor V1 10 mA miliammeter dan antara titik sambungan miliammeter ke kumparan L1 dan sambungkan kapasitor 0,01-0,5 μF dengan emitor transistor kedua. Lepaskan sementara pelat logam dari generator. Memantau pembacaan miliammeter, kami tutup sebentar L1C4. Arus kolektor V1 turun tajam: dari 2,5-3 menjadi 0,5-0,8 mA. Pembacaan maksimum sesuai dengan generasi, minimum - ketidakhadirannya. Jika generator menyala, pasang pelat ke sana dan gerakkan telapak tangan Anda ke arahnya secara perlahan. Arus kolektor harus turun ke level 0,5-0,8 mA.
Perubahan arus lemah diperkuat menggunakan ULF dua tahap V2, V3. Dan untuk dapat mengontrol beban dengan metode contactless, tahap akhir rangkaian dibangun pada trinistor V5.
Motor resistansi variabel R4 atur ke posisi terendah. Kemudian perlahan-lahan digerakkan ke atas hingga indikator menyala H1. Sekarang kita mendekatkan telapak tangan kita ke piring dan memeriksa pengoperasian perangkat.
Dioda V4 pada rangkaian thyristor V5 menghilangkan munculnya pulsa tegangan balik. A V6 dan perlawanan R7 melindungi thyristor dari kerusakan. Untuk SCR dengan kamu o6p. = elemen 400 V V6 Dan R7 dapat dihilangkan dari diagram.
Di antara beragam desain kapasitif, terkadang sulit untuk memilih opsi sensor kapasitif yang paling sesuai untuk kasus tertentu. Dalam banyak publikasi tentang topik perangkat kapasitif, ruang lingkup dan fitur khas Desain yang diusulkan dijelaskan dengan sangat singkat dan amatir radio sering kali tidak dapat mengetahui rangkaian perangkat kapasitif mana yang lebih disukai untuk pengulangan.
Artikel ini menjelaskan berbagai jenis sensor kapasitif, mereka karakteristik komparatif dan rekomendasi yang paling rasional penggunaan praktis setiap jenis struktur kapasitif tertentu.
Seperti diketahui, sensor kapasitif mampu merespons objek apa pun dan, pada saat yang sama, jarak responsnya tidak bergantung pada sifat permukaan objek yang mendekat, misalnya, hangat atau dingin ( tidak seperti sensor inframerah), serta keras atau lunak (tidak seperti sensor gerak ultrasonik). Selain itu, sensor kapasitif dapat mendeteksi objek melalui berbagai “penghalang” buram, misalnya dinding bangunan, pagar besar, pintu, dll. Sensor tersebut dapat digunakan baik untuk tujuan keamanan maupun untuk keperluan rumah tangga, misalnya untuk menyalakan lampu saat memasuki suatu ruangan; untuk pembukaan pintu otomatis; dalam alarm level cair, dll.
Ada beberapa jenis sensor kapasitif.
1. Sensor pada kapasitor.
Pada sensor jenis ini, sinyal respon dihasilkan menggunakan rangkaian kapasitor dan desain serupa dapat dibagi menjadi beberapa kelompok.
Yang paling sederhana adalah sirkuit berdasarkan pembagi kapasitif.
Pada perangkat seperti itu, misalnya, sensor antena dihubungkan ke keluaran generator yang berfungsi melalui kapasitor pemisah berkapasitas kecil, dan pada titik sambungan antena dan kapasitor di atas, potensial operasi terbentuk, yaitu level yang tergantung pada kapasitansi antena, sedangkan sensor antena dan kapasitor pemisah membentuk pembagi kapasitif dan ketika ada benda yang mendekati antena, potensial pada titik hubungannya dengan kapasitor pemisah berkurang, yang merupakan sinyal untuk perangkat untuk beroperasi.
ada jugadiagram aktifgenerator RC.Dalam desain ini, misalnya, untuk menghasilkan sinyal respons, digunakan generator RC, yang elemen pengaturan frekuensinya adalah sensor antena, yang kapasitansinya berubah (meningkat) ketika ada benda yang mendekatinya. Sinyal yang ditentukan oleh kapasitansi antena sensor kemudian dibandingkan dengan sinyal referensi yang berasal dari keluaran generator kedua (referensi).
Sensor pada kapasitor yang dipasang.Pada perangkat tersebut, misalnya, dua pelat logam datar yang ditempatkan pada bidang yang sama digunakan sebagai sensor antena. Pelat ini adalah pelat kapasitor yang tidak dilipat dan ketika ada benda yang mendekat, konstanta dielektrik medium antara pelat berubah dan, karenanya, kapasitansi kapasitor di atas meningkat, yang merupakan sinyal untuk memicu sensor.
Perangkat yang digunakan juga diketahui, misalnya metode untuk membandingkan kapasitansi antena dengan kapasitansi kapasitor contoh (referensi)(Tautan Rospatent).
Di mana, fitur karakteristik
sensor kapasitif pada kapasitor adalah kekebalan kebisingannya yang rendah - input perangkat tersebut tidak mengandung elemen yang dapat secara efektif menekan pengaruh asing. Berbagai interferensi dan interferensi radio yang diterima antena terbentuk pada input perangkat sejumlah besar kebisingan dan interferensi, membuat desain seperti itu tidak sensitif terhadap sinyal lemah. Oleh karena itu, jangkauan deteksi objek dari sensor berbasis kapasitor kecil; misalnya, sensor tersebut mendeteksi pendekatan seseorang dari jarak tidak melebihi 10 - 15 cm.
Pada saat yang sama, perangkat tersebut bisa sangat sederhana dalam desain (misalnya) dan tidak perlu menggunakan bagian belitan - kumparan, sirkuit, dll., sehingga desain ini cukup nyaman dan berteknologi maju untuk diproduksi.
Daerah aplikasi sensor kapasitif pada kapasitor.
Perangkat ini dapat digunakan di tempat yang tidak memerlukan sensitivitas tinggi dan kekebalan terhadap kebisingan, misalnya pada detektor kontak logam. benda, sensor ketinggian cairan, dll., serta bagi amatir radio pemula yang mengenal teknologi kapasitif.
2.
Sensor kapasitif pada rangkaian LC pengaturan frekuensi.
Perangkat dari jenis ini kurang rentan terhadap interferensi dan interferensi radio dibandingkan dengan sensor berbasis kapasitor.
Antena sensor (biasanya pelat logam) dihubungkan (baik secara langsung atau melalui kapasitor dengan kapasitas beberapa puluh pF) ke rangkaian LC pengatur frekuensi generator RF. Ketika ada objek yang mendekat, kapasitansi antena berubah (meningkat) dan, karenanya, kapasitansi rangkaian LC. Akibatnya frekuensi generator berubah (berkurang) dan terjadilah pengoperasian.
Keunikan sensor kapasitif jenis ini.
1) Rangkaian LC dengan sensor antena terpasang merupakan bagian dari generator, akibatnya interferensi dan interferensi radio yang mempengaruhi antena juga mempengaruhi pengoperasiannya: melalui elemen umpan balik positif, sinyal interferensi (terutama yang berdenyut) bocor ke masukan elemen aktif generator dan diperkuat di dalamnya, membentuk kebisingan asing pada keluaran perangkat, mengurangi sensitivitas struktur terhadap sinyal lemah dan menciptakan bahaya alarm palsu.
2) Rangkaian LC, yang beroperasi sebagai elemen pengatur frekuensi generator, memiliki beban berat dan memiliki faktor kualitas yang berkurang, akibatnya sifat selektif rangkaian dan kemampuannya untuk mengubah penyetelannya ketika antena berkurang. perubahan kapasitansi memburuk, yang selanjutnya mengurangi sensitivitas desain.
Fitur sensor pada rangkaian LC pengaturan frekuensi yang disebutkan di atas membatasi kekebalan kebisingan dan jangkauan deteksi objek; misalnya, jarak deteksi manusia dengan sensor jenis ini biasanya 20 - 30 cm.
Ada beberapa jenis dan modifikasi sensor kapasitif dengan rangkaian LC pengaturan frekuensi.
1)
Sensor dengan resonator kuarsa.
Pada perangkat tersebut, misalnya, untuk meningkatkan sensitivitas dan stabilitas frekuensi generator, berikut ini diperkenalkan: resonator kuarsa dan transformator RF diferensial, belitan primernya merupakan elemen rangkaian pengaturan frekuensi dari generator, dan dua belitan sekunder (identik) adalah elemen jembatan pengukur yang dihubungkan dengan sensor antena yang dihubungkan secara seri dengan resonator kuarsa, dan ketika ada benda yang mendekati antena, sinyal respons dihasilkan.
Kepekaan desain serupa lebih tinggi dibandingkan dengan sensor konvensional pada rangkaian LC pengaturan frekuensi, namun memerlukan pembuatan transformator HF diferensial (dalam desain di atas, belitannya ditempatkan pada cincin ukuran standar K10 × 6 × 2 yang terbuat dari ferit M3000NM, sedangkan untuk meningkatkan faktor kualitas dibuat lebar celah 0,9…1,1 mm.
2)
Sensor dengan hisapanrangkaian LC.
Desain ini, misalnya, adalah perangkat kapasitif di mana, untuk meningkatkan sensitivitas, rangkaian LC tambahan (disebut hisap) dimasukkan, digabungkan secara induktif ke rangkaian pengaturan frekuensi generator dan disetel ke resonansi dengan rangkaian ini.
Sensor antena, dalam hal ini, dihubungkan bukan ke rangkaian pengaturan frekuensi, tetapi ke rangkaian LC hisap yang disebutkan di atas, yang mencakup kapasitor berkapasitas rendah dan solenoid, yang induktansinya ditingkatkan. Karena Kapasitor loop, dalam hal ini, harus kecil - pada level M33 - M75.
Karena kapasitansi kecil dari rangkaian ini, kapasitansi antena sensor menjadi sebanding dengannya, oleh karena itu perubahan kapasitansi antena berdampak signifikan pada pengaturan rangkaian LC hisap di atas, sedangkan amplitudo osilasi frekuensi -rangkaian pengaturan generator dan , masing-masing, adalah level sinyal RF pada outputnya.
Dapat juga dicatat bahwa dalam desain seperti itu, hubungan antara antena dan rangkaian pengaturan frekuensi generator tidak langsung, tetapi induktif, sehingga pengaruh cuaca dan iklim pada antena tidak dapat berdampak langsung pada pengoperasian antena. elemen aktif generator (transistor atau op-amp), yang merupakan sifat positif dari struktur tersebut.
Seperti halnya sensor berdasarkan resonator kuarsa, peningkatan sensitivitas pada perangkat kapasitif dengan sirkuit LC hisap dicapai karena beberapa komplikasi desain - in pada kasus ini perlu dibuat rangkaian LC tambahan yang meliputi induktor dengan jumlah lilitan dua kali lebih besar (100 lilitan) dibandingkan dengan kumparan rangkaian LC pengatur frekuensi.
3)
Beberapa sensor kapasitif menggunakan metode sepertimeningkatkan ukuran antena sensor. Pada saat yang sama, struktur seperti itu juga meningkatkan kerentanannya terhadap interferensi elektromagnetik dan interferensi radio; Untuk alasan ini, dan juga karena besarnya perangkat tersebut (misalnya, jaring logam berukuran 0,5 × 0,5 M digunakan sebagai antena), disarankan untuk menggunakan desain ini di luar kota - di tempat dengan elektromagnetik lemah latar belakang dan , sebaiknya di luar tempat tinggal - sehingga tidak ada gangguan dari kabel jaringan.
Perangkat dengan ukuran sensor besar paling baik digunakan daerah pedesaan untuk keamanan petak taman dan fasilitas lapangan.
Daerah aplikasi sensor dengan rangkaian LC pengaturan frekuensi.
Perangkat tersebut dapat digunakan untuk berbagai keperluan rumah tangga (menyalakan lampu, dll.), serta untuk mendeteksi objek apa pun di tempat dengan lingkungan elektromagnetik yang tenang, misalnya di ruang bawah tanah(terletak di bawah permukaan tanah), serta di luar kota (di daerah pedesaan - jika tidak ada gangguan radio - sensor jenis ini dapat mendeteksi, misalnya, pendekatan seseorang pada jarak hingga beberapa puluh cm ).
Dalam kondisi perkotaan, disarankan untuk menggunakan desain ini baik sebagai sensor untuk menyentuh benda logam, atau sebagai bagian dari perangkat alarm yang, jika terjadi alarm palsu, tidak menimbulkan ketidaknyamanan besar bagi orang lain, misalnya, pada perangkat yang menyertakan fluks cahaya pencegah dan sinyal suara rendah.
3.
Sensor kapasitif diferensial(perangkat pada transformator diferensial).
Sensor semacam itu, misalnya, berbeda dari desain yang dijelaskan di atas karena mereka tidak memiliki satu, tetapi dua antena sensor, yang memungkinkan untuk menekan (saling mengkompensasi) pengaruh cuaca dan iklim (suhu, kelembaban, salju, embun beku, hujan, dll. ).
Dalam hal ini, untuk mendeteksi objek yang mendekat ke salah satu antena perangkat kapasitif, jembatan LC pengukur simetris digunakan, yang merespons perubahan kapasitansi antara kabel biasa dan antena.
Perangkat ini berfungsi sebagai berikut.
Elemen sensitif dari sensor - antena - dihubungkan ke input pengukuran jembatan LC, dan tegangan RF yang diperlukan untuk memberi daya pada jembatan dihasilkan dalam transformator diferensial, belitan primernya disuplai dengan sinyal suplai RF dari keluaran generator RF (dalam - demi kesederhanaan, - kumparan rangkaian pengaturan frekuensi generator juga merupakan belitan utama transformator diferensial).
Transformator desain diferensial berisi dua belitan sekunder yang identik, di ujung berlawanan di mana tegangan RF bolak-balik anti-fase dihasilkan untuk memberi daya pada jembatan LC.
Dalam hal ini, pada keluaran jembatan, tidak ada tegangan RF karena sinyal RF pada keluarannya akan memiliki amplitudo yang sama dan tanda yang berlawanan, sehingga akan terjadi kompensasi dan penekanan timbal balik (dalam jembatan LC pengukuran, arus operasi saling menuju satu sama lain dan saling mengimbangi pada output).
Dalam keadaan awalnya, tidak ada sinyal pada keluaran jembatan LC pengukur; jika suatu benda mendekati salah satu antena, kapasitansi dari satu atau beberapa lengan jembatan pengukur meningkat, menyebabkan ketidakseimbangan dalam keseimbangannya, sebagai akibatnya. dimana kompensasi timbal balik dari sinyal RF generator menjadi tidak lengkap dan sinyal untuk memicu perangkat muncul pada output jembatan LC.
Terlebih lagi, jika kapasitansi bertambah (atau berkurang) untuk kedua antena sekaligus, maka pengoperasian tidak terjadi karena dalam hal ini keseimbangan jembatan LC tidak terganggu dan sinyal RF yang mengalir pada rangkaian jembatan LC tetap memiliki amplitudo yang sama dan tanda yang berlawanan.
Berkat properti di atas, perangkat berdasarkan transformator diferensial, serta sensor kapasitor diferensial yang dijelaskan di atas, tahan terhadap fluktuasi cuaca dan iklim karena mereka mempengaruhi kedua antena secara merata dan kemudian membatalkan satu sama lain dan ditekan. Dalam hal ini, interferensi dan interferensi radio tidak ditekan, hanya pengaruh cuaca dan iklim yang dihilangkan, oleh karena itu, sensor diferensial, seperti sensor pada rangkaian LC pengaturan frekuensi, secara berkala mengalami alarm palsu.
Antena harus diposisikan sedemikian rupa sehingga ketika suatu objek mendekat, dampak pada salah satu objek akan lebih besar daripada objek lainnya.
Fitur sensor diferensial.
Jangkauan deteksi perangkat ini sedikit lebih tinggi dibandingkan dengan sensor pada rangkaian LC pengaturan frekuensi, tetapi sensor diferensial memiliki desain yang lebih kompleks dan konsumsi arus meningkat karena rugi-rugi pada transformator, yang memiliki efisiensi terbatas. Selain itu, perangkat tersebut memiliki zona sensitivitas yang berkurang di antara antena.
Daerah aplikasi.
Sensor transformator diferensial dimaksudkan untuk digunakan dalam kondisi jalanan. Perangkat ini dapat digunakan di tempat yang sama dengan sensor pada rangkaian LC pengaturan frekuensi, dengan satu-satunya perbedaan adalah bahwa untuk memasang sensor diferensial, diperlukan ruang untuk antena kedua.
4.
Sensor kapasitif resonansi(Paten RF No. 2419159; tautan Rospatent).
Perangkat kapasitif yang sangat sensitif - sinyal respons dalam desain ini dihasilkan di sirkuit input LC, yang berada dalam keadaan tidak disetel sebagian sehubungan dengan sinyal dari generator RF yang berfungsi, yang sirkuitnya dihubungkan melalui kapasitor kecil ( elemen yang diperlukan resistensi di sirkuit).
Prinsip pengoperasian struktur tersebut memiliki dua komponen: yang pertama adalah rangkaian LC yang dikonfigurasi dengan tepat, dan yang kedua adalah elemen resistansi yang melaluinya rangkaian LC dihubungkan ke keluaran generator.
Karena kenyataan bahwa rangkaian LC berada dalam keadaan resonansi parsial (pada kemiringan karakteristik), resistansinya dalam rangkaian sinyal RF sangat bergantung pada kapasitansi - baik kapasitansinya sendiri maupun kapasitansi antena sensor yang terpasang padanya. . Akibatnya, ketika ada benda yang mendekati antena, tegangan RF pada rangkaian LC mengubah amplitudonya secara signifikan, yang merupakan sinyal untuk memicu perangkat.
Pada saat yang sama, sirkuit LC tidak kehilangan sifat selektifnya dan secara efektif menekan (shunt ke housing) pengaruh asing yang berasal dari antena sensor - interferensi dan interferensi radio, memastikan tingkat kekebalan kebisingan yang tinggi pada desain.
Dalam sensor kapasitif resonansi, sinyal operasi dari output generator RF harus disuplai ke rangkaian LC melalui beberapa resistansi, yang nilainya harus sebanding dengan resistansi rangkaian LC pada frekuensi operasi, jika tidak, ketika benda mendekat antena sensor, tegangan operasi Rangkaian LC akan merespon dengan sangat lemah terhadap perubahan resistansi rangkaian LC di rangkaian (tegangan RF rangkaian hanya akan mengulangi tegangan keluaran generator).
Tampaknya rangkaian LC yang berada dalam keadaan resonansi parsial akan menjadi tidak stabil dan terlalu terpengaruh oleh perubahan suhu. Pada kenyataannya - asalkan kapasitor loop dengan nilai kecil digunakan, yaitu. (M33 – M75) - rangkaian cukup stabil, termasuk saat perangkat kapasitif beroperasi di kondisi luar ruangan. Misalnya saat suhu berubah dari +25 menjadi -12 derajat. Tegangan RF pada rangkaian LC berubah tidak lebih dari 6%.
Selain itu, dalam desain kapasitif resonansi, antena dihubungkan ke sirkuit LC melalui kapasitor kecil (tidak perlu menggunakan kopling yang kuat pada perangkat tersebut), sehingga pengaruh cuaca pada antena sensor tidak mengganggu pengoperasian antena. Sirkuit LC dan tegangan RF pengoperasiannya praktis tidak berubah bahkan saat hujan.
Dalam hal jangkauannya, sensor kapasitif resonansi secara signifikan (kadang-kadang beberapa kali) lebih unggul daripada perangkat berdasarkan sirkuit LC pengaturan frekuensi dan transformator diferensial, mendeteksi pendekatan seseorang pada jarak yang jauh melebihi 1 meter.
Dengan semua ini, desain yang sangat sensitif yang menggunakan prinsip operasi resonansi baru muncul baru-baru ini - publikasi pertama di topik ini adalah artikel “Relai kapasitif” (majalah “Radio” 2010/5, hlm. 38, 39); Di samping itu, informasi tambahan tentang perangkat kapasitif resonansi dan modifikasinya juga tersedia di situs web penulis artikel di atas: http://sv6502.narod.ru/index.html.
Fitur sensor kapasitif resonansi.
1) Saat membuat sensor resonansi yang dimaksudkan untuk pengoperasian di luar ruangan, diperlukan pemeriksaan wajib pada simpul masukan untuk stabilitas termal, yang potensial pada keluaran detektor diukur pada suhu yang berbeda(untuk ini Anda dapat menggunakan freezer lemari es), detektor harus stabil secara termal (pada transistor efek medan).
2) Dalam sensor kapasitif resonansi, koneksi antara antena dan generator RF lemah dan oleh karena itu emisi interferensi radio ke udara untuk desain seperti itu sangat kecil - beberapa kali lebih sedikit dibandingkan dengan jenis perangkat kapasitif lainnya.
Daerah aplikasi.
Sensor kapasitif resonansi dapat digunakan secara efektif tidak hanya di pedesaan dan lapangan, tetapi juga di kondisi perkotaan, sambil menahan diri untuk tidak menempatkan sensor di dekat sumber sinyal radio yang kuat (stasiun radio, pusat televisi, dll.), jika tidak, perangkat kapasitif resonansi juga akan menunjukkan kesalahan. memicu.
Sensor resonansi juga dapat dipasang di dekat perangkat elektronik lainnya - karena rendahnya tingkat emisi sinyal radio dan kekebalan kebisingan yang tinggi, struktur kapasitif resonansi telah meningkatkan kompatibilitas elektromagnetik dengan perangkat lain.
Nechaev I. "Relai kapasitif", jurnal. "Radio" 1988 /1, hal.33.
Ershov M.Sejarah pertemuanErshov M. "Sensor kapasitif", jurnal. "Radio" 2004/3, hlm.41, 42.
Moskvin A. "Sensor kapasitif non-kontak", jurnal. "Radio" 2002/10,
hal.38, 39.
Galkov A., Khomutov O., Yakunin A.. “Sistem keamanan adaptif kapasitif” Paten RF No. 2297671 (C2), dengan prioritas tertanggal 23 Juni 2005 – Buletin “Penemuan. Model utilitas", 2007, No.11.
Savchenko V., Gribova L."Sensor kapasitif non-kontak dengan kuarsa
resonator", jurnal. "Radio" 2010/11, hlm.27, 28.
"Relai kapasitif" - jurnal. "Radio" 1967/9, hal.61 (bagian asing
struktur).
Rubtsov V."Perangkat alat tanda bahaya", jurnal. "Radio Amatir" 1992/8, hal.26.
Gluzman I. "Relai Kehadiran", jurnal. "Perancang model" 1981/1,
hal.41, 42).
Sensor kapasitif merupakan salah satu jenis sensor non kontak yang prinsip pengoperasiannya didasarkan pada perubahan konstanta dielektrik medium antara dua pelat kapasitor. Pelat yang satu merupakan rangkaian sensor sentuh berupa pelat atau kawat logam, dan pelat kedua merupakan bahan penghantar listrik, misalnya logam, air, atau tubuh manusia.
Saat mengembangkan sistem untuk menyalakan pasokan air ke toilet secara otomatis untuk bidet, perlu menggunakan sensor kehadiran kapasitif dan sakelar yang sangat andal, tahan terhadap perubahan suhu eksternal, kelembapan, debu, dan tegangan suplai. Saya juga ingin menghilangkan kebutuhan seseorang untuk menyentuh kontrol sistem. Persyaratan yang disajikan hanya dapat dipenuhi oleh rangkaian sensor sentuh yang beroperasi berdasarkan prinsip perubahan kapasitansi. Skema siap pakai yang memuaskan persyaratan yang diperlukan Saya tidak dapat menemukannya, saya harus mengembangkannya sendiri.
Hasilnya adalah sensor sentuh kapasitif universal yang tidak memerlukan konfigurasi dan merespons objek konduktif listrik yang mendekat, termasuk seseorang, pada jarak hingga 5 cm. Ruang lingkup penerapan sensor sentuh yang diusulkan tidak terbatas. Hal ini dapat digunakan, misalnya, untuk menyalakan lampu, sistem alarm keamanan, menentukan ketinggian air dan dalam banyak kasus lainnya.
Diagram rangkaian listrik
Untuk mengontrol persediaan air di toilet bidet, diperlukan dua sensor sentuh kapasitif. Satu sensor harus dipasang langsung di toilet; sensor tersebut harus menghasilkan sinyal nol logis saat ada seseorang, dan jika tidak ada sinyal logis satu. Sensor kapasitif kedua seharusnya berfungsi sebagai saklar air dan berada dalam salah satu dari dua keadaan logis.
Ketika tangan dibawa ke sensor, sensor harus mengubah keadaan logis pada output - dari keadaan awal satu ke keadaan logis nol, ketika tangan disentuh lagi, dari keadaan nol ke keadaan logis satu. Dan seterusnya tanpa batas, selama sakelar sentuh menerima sinyal pengaktifan nol logis dari sensor kehadiran.
Rangkaian sensor sentuh kapasitif
Dasar dari rangkaian sensor kehadiran sensor kapasitif adalah generator pulsa persegi panjang utama, dibuat sesuai dengan skema klasik pada dua elemen logis dari sirkuit mikro D1.1 dan D1.2. Frekuensi generator ditentukan oleh peringkat elemen R1 dan C1 dan dipilih sekitar 50 kHz. Nilai frekuensi hampir tidak berpengaruh pada pengoperasian sensor kapasitif. Saya mengubah frekuensi dari 20 menjadi 200 kHz dan secara visual tidak melihat adanya efek apa pun pada pengoperasian perangkat.
Dari pin 4 chip D1.2 bentuk persegi panjang melalui resistor R2 ia masuk ke input 8, 9 dari rangkaian mikro D1.3 dan melalui resistor variabel R3 ke input 12,13 dari D1.4. Sinyal tiba di input rangkaian mikro D1.3 dengan sedikit perubahan kemiringan muka pulsa karena sensor terpasang, yaitu sepotong kawat atau pelat logam. Pada input D1.4, karena kapasitor C2, waktu yang diperlukan untuk mengisi ulangnya berubah. Berkat kehadiran resistor pemangkas R3, tepi pulsa pada input D1.4 dapat diatur sama dengan tepi pulsa pada input D1.3.
Jika Anda mendekatkan tangan atau tangan Anda ke antena (sensor sentuh), benda logam, maka kapasitansi pada input rangkaian mikro DD1.3 akan meningkat dan bagian depan pulsa yang masuk akan tertunda relatif terhadap bagian depan pulsa yang tiba pada input DD1.4. Untuk “menangkap” penundaan ini, pulsa terbalik diumpankan ke chip DD2.1, yang merupakan flip-flop D yang bekerja sebagai berikut. Sepanjang tepi positif pulsa yang tiba pada masukan rangkaian mikro C, sinyal yang pada saat itu berada pada masukan D diteruskan ke keluaran pemicu, sehingga jika sinyal pada masukan D tidak berubah, maka pulsa masuk pada input penghitungan C tidak mempengaruhi level sinyal output. Properti pemicu D ini memungkinkan pembuatan sensor sentuh kapasitif sederhana.
Ketika kapasitansi antena, karena pendekatan tubuh manusia padanya, pada input DD1.3 meningkat, pulsa tertunda dan ini memperbaiki pemicu D, mengubah status outputnya. LED HL1 digunakan untuk menunjukkan adanya tegangan suplai, dan LED HL2 digunakan untuk menunjukkan kedekatan dengan sensor sentuh.
Rangkaian saklar sentuh
Rangkaian sensor sentuh kapasitif juga dapat digunakan untuk mengoperasikan sakelar sentuh, namun dengan sedikit modifikasi, karena tidak hanya perlu merespons pendekatan tubuh manusia, tetapi juga tetap dalam kondisi stabil setelah tangan dilepas. Untuk mengatasi masalah ini, kami harus menambahkan pemicu D lainnya, DD2.2, ke output sensor sentuh, yang dihubungkan menggunakan pembagi dengan dua rangkaian.
Rangkaian sensor kapasitif telah sedikit dimodifikasi. Untuk mengecualikan alarm palsu, karena seseorang dapat mendekatkan dan melepaskan tangannya secara perlahan, karena adanya interferensi, sensor dapat mengeluarkan beberapa pulsa ke input penghitungan D dari pelatuk, mengganggu algoritma yang diperlukan operasi saklar. Oleh karena itu, rantai RC elemen R4 dan C5 ditambahkan, yang untuk waktu singkat memblokir kemampuan untuk mengganti pemicu D.
Pemicu DD2.2 bekerja dengan cara yang sama seperti DD2.1, tetapi sinyal ke input D disuplai bukan dari elemen lain, tetapi dari output kebalikan dari DD2.2. Akibatnya, sepanjang tepi positif pulsa yang tiba di masukan C, sinyal di masukan D berubah ke arah sebaliknya. Misalnya, jika pada keadaan awal ada logika nol di pin 13, maka dengan mengangkat tangan Anda ke sensor satu kali, pemicu akan beralih dan logika akan disetel di pin 13. Saat berikutnya Anda berinteraksi dengan sensor, pin 13 akan disetel lagi ke logika nol.
Untuk memblokir sakelar jika tidak ada orang di toilet, unit logis disuplai dari sensor ke input R (mengatur nol pada output pemicu, terlepas dari sinyal di semua input lainnya). Nol logis diatur pada output sakelar kapasitif, yang disuplai melalui rangkaian kabel ke dasar transistor kunci pengaktifan katup solenoid di Unit Daya dan Saklar.
Resistor R6, jika tidak ada sinyal pemblokiran dari sensor kapasitif jika terjadi kegagalan atau putusnya kabel kontrol, memblokir pemicu pada input R, sehingga menghilangkan kemungkinan pasokan air secara spontan ke bidet. Kapasitor C6 melindungi input R dari interferensi. LED HL3 berfungsi untuk menunjukkan persediaan air di bidet.
Desain dan detail sensor sentuh kapasitif
Ketika saya mulai mengembangkan sistem sensor untuk pasokan air di bidet, tugas yang paling sulit bagi saya adalah pengembangan sensor hunian kapasitif. Hal ini disebabkan oleh sejumlah pembatasan instalasi dan pengoperasian. Saya tidak ingin sensor tersebut dihubungkan secara mekanis ke tutup toilet, karena harus dilepas secara berkala untuk dicuci, dan tidak mengganggu sanitasi toilet itu sendiri. Itu sebabnya saya memilih wadah sebagai elemen reaksi.
Sensor kehadiran
Berdasarkan diagram yang dipublikasikan di atas, saya membuat prototipe. Bagian-bagian sensor kapasitif dirakit pada papan sirkuit tercetak, papan ditempatkan dalam kotak plastik dan ditutup dengan penutup. Untuk menghubungkan antena, konektor satu pin dipasang di casing, konektor empat pin RSh2N dipasang untuk mensuplai tegangan suplai dan sinyal. Papan sirkuit tercetak dihubungkan ke konektor dengan menyolder dengan konduktor tembaga dalam isolasi fluoroplastik.
Sensor sentuh kapasitif dirakit pada dua sirkuit mikro seri KR561, LE5 dan TM2. Alih-alih sirkuit mikro KR561LE5, Anda dapat menggunakan KR561LA7. Sirkuit mikro seri 176 dan analog impor juga cocok. Resistor, kapasitor, dan LED cocok untuk semua jenis. Kapasitor C2, untuk operasi yang stabil sensor kapasitif saat beroperasi dalam kondisi fluktuasi suhu yang besar lingkungan perlu diambil dengan TKE kecil.
Sensor dipasang di bawah platform toilet tempat sensor dipasang tadah di tempat yang jika terjadi kebocoran dari tangki, air tidak dapat masuk. Badan sensor direkatkan ke toilet menggunakan selotip dua sisi.
Sensor antena sensor kapasitif berupa sepotong kawat tembaga pilin sepanjang 35 cm yang diisolasi dengan fluoroplastik, direkatkan pada dinding bagian luar mangkuk toilet satu sentimeter di bawah bidang kaca. Sensornya terlihat jelas di foto.
Untuk mengatur sensitivitas sensor sentuh, setelah dipasang di toilet, ubah resistansi resistor pemangkas R3 agar LED HL2 padam. Selanjutnya letakkan tangan anda pada tutup kloset diatas letak sensor, LED HL2 akan menyala, jika anda melepaskan tangan maka akan padam. Sejak paha manusia berdasarkan massa lebih banyak tangan, maka selama pengoperasian sensor sentuh, setelah penyesuaian tersebut, dijamin akan berfungsi.
Desain dan detail sakelar sentuh kapasitif
Rangkaian sakelar sentuh kapasitif memiliki lebih banyak bagian dan diperlukan wadah yang lebih besar untuk menampungnya, dan untuk alasan estetika, penampilan Rumah tempat sensor keberadaan berada sangat tidak cocok untuk dipasang di tempat yang terlihat. Soket dinding rj-11 untuk menyambungkan telepon menarik perhatian. Ukurannya pas dan terlihat bagus. Setelah melepaskan semua yang tidak diperlukan dari soket, saya menempatkan papan sirkuit tercetak untuk sakelar sentuh kapasitif di dalamnya.
Untuk mengamankan papan sirkuit tercetak Dudukan pendek dipasang di dasar casing dan papan sirkuit tercetak dengan bagian sakelar sentuh disekrup menggunakan sekrup.
Sensor kapasitif dibuat dengan menempelkan lembaran kuningan pada bagian bawah penutup soket dengan lem Moment, setelah sebelumnya dipotong jendela untuk LED di dalamnya. Saat penutup ditutup, pegas (diambil dari korek api silikon) bersentuhan dengan lembaran kuningan dan dengan demikian memastikan kontak listrik antara sirkuit dan sensor.
Sakelar sentuh kapasitif dipasang di dinding menggunakan satu sekrup sadap sendiri. Untuk tujuan ini, sebuah lubang disediakan di rumahan. Selanjutnya, papan dan konektor dipasang dan penutup diamankan dengan kait.
Menyiapkan sakelar kapasitif praktis tidak berbeda dengan menyiapkan sensor kehadiran yang dijelaskan di atas. Untuk mengkonfigurasinya, Anda perlu menerapkan tegangan suplai dan mengatur resistor sehingga LED HL2 menyala ketika tangan dibawa ke sensor, dan mati ketika dilepas. Selanjutnya, Anda perlu mengaktifkan sensor sentuh dan menggerakkan serta melepaskan tangan Anda ke sensor sakelar. LED HL2 akan berkedip dan LED HL3 merah akan menyala. Saat tangan dilepas, LED merah akan tetap menyala. Saat Anda mengangkat tangan lagi atau menjauhkan tubuh dari sensor, LED HL3 akan padam, yaitu mematikan pasokan air di bidet.
PCB Universal
Sensor kapasitif yang disajikan di atas dipasang pada papan sirkuit tercetak, sedikit berbeda dengan papan sirkuit tercetak yang ditunjukkan pada foto di bawah. Hal ini disebabkan kombinasi kedua papan sirkuit tercetak menjadi satu yang universal. Jika Anda merakit saklar sentuh, Anda hanya perlu memotong track nomor 2. Jika Anda merakit sensor kehadiran sentuh, maka track nomor 1 dilepas dan tidak semua elemen dipasang.
Elemen yang diperlukan untuk pengoperasian sakelar sentuh, tetapi mengganggu pengoperasian sensor keberadaan, R4, C5, R6, C6, HL2 dan R4, tidak dipasang. Alih-alih R4 dan C6, jumper kawat disolder. Rantai R4, C5 bisa dibiarkan. Itu tidak akan mempengaruhi pekerjaan.
Di bawah ini adalah gambar papan sirkuit tercetak untuk knurling menggunakan metode termal dengan menerapkan track pada foil.
Cukup dengan mencetak gambar pada kertas glossy atau kertas kalkir dan template siap untuk membuat papan sirkuit tercetak.
Pengoperasian sensor kapasitif yang bebas masalah untuk sistem kontrol sentuh untuk pasokan air di bidet telah dikonfirmasi dalam praktiknya selama tiga tahun pengoperasian berkelanjutan. Tidak ada malfungsi yang dicatat.
Namun, saya ingin mencatat bahwa rangkaian ini sensitif terhadap kebisingan impuls yang kuat. Saya menerima email yang meminta bantuan untuk menyiapkannya. Ternyata selama debugging rangkaian ada besi solder dengan pengontrol suhu thyristor di dekatnya. Setelah besi solder dimatikan, rangkaian mulai bekerja.
Ada kasus serupa lainnya. Sensor kapasitif dipasang pada lampu yang disambungkan ke stopkontak yang sama dengan lemari es. Saat dinyalakan, lampunya menyala dan saat dimatikan lagi. Masalah ini teratasi dengan menyambungkan lampu ke stopkontak lain.
Sebuah surat tiba aplikasi yang berhasil dijelaskan rangkaian sensor kapasitif untuk mengatur ketinggian air masuk tangki penyimpanan terbuat dari plastik. Pada bagian bawah dan atas terdapat sensor yang direkatkan dengan silikon, yang mengontrol hidup dan matinya pompa listrik.
Saat ini, sensor kehadiran telah menjadi sangat populer untuk mendeteksi gerakan ketika seseorang bergerak di sekitar ruangan.
Saat menghubungkan perangkat tersebut ke perlengkapan pencahayaan, Anda akan mendapatkan sistem otomatis dengan menyalakan lampu. Hampir semua orang dapat memasang sendiri sensor kehadiran untuk mendeteksi seseorang. Dan di sini diagram perakitan akan menjadi yang utama. Anda akan mempelajari segala sesuatu tentang proses perakitan dari artikel ini.
Prinsip operasi
Hal pertama yang perlu Anda ketahui kapan perakitan mandiri alat tersebut adalah prinsip operasinya.
Catatan! Banyak orang mengacaukan perangkat tersebut dengan sensor gerak. Tapi ini adalah model yang berbeda.
Prinsip pengoperasian perangkat ini didasarkan pada respons sensor terhadap lokasi seseorang atau hewan besar. Pengoperasian perangkat didasarkan pada efek Doppler - perubahan panjang gelombang dan frekuensi. Perubahan ini dicatat oleh sensor dan dikirimkan ke perangkat untuk selanjutnya menyalakan pencahayaan atau sinyal suara. Selain itu, sinyal sampai ke sensor terlepas dari apakah benda bergerak atau tetap tidak bergerak. Perangkat ini dilengkapi dengan antena dan generator. Tanpa adanya sinyal antena reflektif, perangkat berada dalam mode tidur. Diagram operasi ditunjukkan di bawah ini.
Saat menyambungkan perangkat ke sumber cahaya, dalam situasi di mana benda apa pun muncul area kerja lampu diaktifkan. Pada saat yang sama, untuk menyalakan lampu seperti itu, tidak perlu ada gerakan (walaupun sedikit).
Di mana itu digunakan?
Sensor kehadiran saat ini aktif digunakan di bidang berikut:
- sistem " rumah pintar» untuk menyalakan lampu dalam mode otomatis (diagram koneksi ditunjukkan di bawah). Dalam situasi ini, hal ini memungkinkan Anda menghemat konsumsi listrik secara signifikan;
Diagram koneksi
- sistem keamanan;
- robotika;
- berbagai jalur produksi;
- sistem pengawasan video;
- untuk mengontrol konsumsi listrik, dll.
Selain itu, mainan interaktif dilengkapi dengan perangkat serupa. Namun dalam kebanyakan kasus, ketika perangkat bereaksi, tidak perlu menyalakan lampu. Produk sejenis dapat merespons suhu, ultrasound, berat benda, dan banyak parameter lainnya. Pencahayaan tidak menyala di sini. Perangkat bereaksi, misalnya, dengan menyalakan suara atau mengirimkan sinyal ke perangkat seluler portabel (untuk model modern).
Perkembangan seperti ini sangat diperlukan dalam sistem keamanan. Namun tidak semua orang mampu membeli perangkat semacam itu. Harganya cukup mahal dan mungkin tidak terjangkau. Oleh karena itu, beberapa orang membuat perangkat tersebut dengan tangan mereka sendiri.
Mari kita mulai merakit
Untuk merakit sensor, Anda memerlukan diagram di bawah ini.
Selain itu, Anda memerlukan:
- generator gelombang mikro;
- transistor KT371 (KT368), yang harus diperkuat terlebih dahulu dengan KT3102;
- pembanding;
- sirkuit mikro K554CA3.
Semua komponen yang diperlukan untuk perakitan dapat ditemukan di pasar radio atau di toko elektronik khusus.
Menurut diagram ini, elemen-elemen di atas perlu dirakit dan disolder.
Berdasarkan diagram di atas, sensor akan bekerja seperti ini:
- generator menghasilkan sinyal gelombang mikro;
- kemudian ditransmisikan ke antena cambuk;
- kemudian sinyal tersebut dipantulkan dari suatu benda yang bergerak dalam daerah yang dikendalikan;
- akibatnya adalah pergeseran frekuensi;
- kemudian dikembalikan ke antena dan generator gelombang mikro.
Pada tahap ini ia akan berfungsi sebagai penerima konversi langsung. Hal ini disebabkan sinyal yang diterima diubah menjadi infrasonik (frekuensi rendah).
Setelah konversi sinyal, hal berikut terjadi:
- sekarang getaran frekuensi rendah yang sudah diterima, mencapai pra-penguat, diperkuat;
- mereka kemudian ditransmisikan ke komparator dan diubah menjadi pulsa (persegi panjang).
Jika sinyal tidak dipantulkan, maka keluaran dari komparator menghasilkan tegangan level tinggi.
Kapasitor pemangkas diperlukan untuk mengatur frekuensi. Itu harus sama dengan frekuensi resonansi antena.
Catatan! Parameter ini harus dipilih sesuai dengan sensitivitas maksimum sensor.
Dari sudut pandang konstruktif, perangkat harus dibuat pada sirkuit tercetak yang terbuat dari fiberglass. Papan harus diletakkan di atas kotak plastik.
Sirkuit tercetak (contoh)
Anda dapat menggunakan sepotong kawat kaku sebagai antena. Untuk pembuatannya lebih baik memilih kawat tembaga. Kami menyoldernya ke bantalan kontak papan yang dihasilkan. Output antena dilakukan melalui output pada housing. Para ahli merekomendasikan menempatkan antena secara vertikal.
Ingatlah bahwa benda pelindung apa pun tidak boleh diletakkan di dekat sensor yang dirakit sendiri. Selain itu, Anda harus mengetahuinya agar berfungsi normal produk yang disolder kabel umumnya harus memiliki kopling kapasitif ke ground.
Babak final
Setelah Anda memasang perangkat ringkas, perangkat tersebut harus ditangguhkan di dalam pintu, sedekat mungkin dengan pegangan pintu dan kunci pintu. Produk juga dapat ditempatkan di tempat lain. Yang penting area yang dikuasai cukup.
Selama pemasangan, perlu dipastikan bahwa panjang konduktor dan ujung elemen minimal. Hal ini akan menghindari gangguan yang dapat mengakibatkan perangkat tidak berfungsi dengan baik.
Dengan mengikuti instruksi dan diagram yang diberikan, relatif mudah untuk merakit sensor kehadiran dengan tangan Anda sendiri. Hal utama adalah memasang semua komponen dalam urutan yang benar.
Memilih yang tepat sensor otonom untuk mengemudi dengan sirene
Review dan pemasangan remote control untuk kontrol cahaya radio
Relay kapasitif dalam kehidupan sehari-hari
Sensor kapasitif sebagai alat anti maling
Jika penyusup memasuki mobil tanpa izin, relai kapasitif diaktifkan dan memutus sirkuit kontak menuju sakelar pengapian (Gbr. 1). Relai kapasitif mengunci sendiri dan menyalakan relai waktu, yang sebelumnya dalam mode siaga. Relai waktu mulai menghitung waktu dalam 10...60 detik, setelah itu kontak relai waktu menyalakan alarm audio multi-nada yang kuat. Jika pemilik mobil menghendaki, kontak relai waktu dapat menyalakan alat kejut listrik, maka pencuri akan terkena arus listrik lemah dengan kekuatan 1...6 mA dan tegangan 300...3000 V. Kunci pintu kendaraan secara otomatis menutup dan mengunci sendiri. Suar radio yang terletak di dalam kendaraan juga dapat diaktifkan. Perangkat tambahan ini dapat dipasang atas permintaan pemilik mobil.
Gambar.1
Sensor relai kapasitif adalah sepotong foil logam berukuran 100x50 mm atau textolite foil dengan dimensi serupa. Sensornya bisa diletakkan di dalam mobil di bawah jok pengemudi, atau bisa juga dibuat dalam bentuk apa pun panel dekoratif, menarik pembajak, atau, sebaliknya, tersembunyi, sehingga tidak terlihat oleh mata penyerang, tetapi harus disentuh oleh pembajak.
Mungkin ada 1...10 sensor di interior mobil.
Alat anti maling tersebut diaktifkan melalui microswitch yang terletak di dalam mobil, lokasinya hanya diketahui oleh pemilik kendaraan. diagram skematik perangkat microswitch tidak ditentukan.
Resistansi kumparan K1 dari 1 kOhm hingga 175 Ohm; jumlah putaran kumparan - 3400; arus operasi adalah 36 mA, arus pelepasan adalah 8 mA; tegangan suplai - 12 V. Kumparan rangkaian osilasi L1 dililitkan pada bingkai kertas dengan diameter 8 ... 10 mm dan berisi 26 lilitan kawat PEV-1 dengan diameter 0,3 ... 0,4 mm, dililitkan putar untuk membalik dalam satu lapisan. Ketukan dilakukan dari putaran ke 7.
A.Gaiduk, Borisov
Perangkat kapasitif sederhana
Perangkat, rangkaiannya ditunjukkan pada Gambar 2, beroperasi pada frekuensi audio. Untuk meningkatkan sensitivitas, transistor efek medan dimasukkan ke dalam rangkaian generator frekuensi rendah, ke gerbang tempat sensor dihubungkan.
Gambar.2
Generator pulsa persegi panjang dengan frekuensi audio sekitar 1000 Hz dirakit menggunakan elemen DD 1.1 dan DD 1.2. Elemen tersebut digunakan sebagai tahap keluaran DD 1.3 dari sirkuit mikro K155LA3 yang sama, yang memuat kapsul telepon.
Untuk lebih meningkatkan sensitivitas relai kapasitif, jumlah elemen yang dimasukkan dapat ditingkatkan R.C. - rantai. Namun, harus diingat bahwa dengan lima atau lebih elemen logis dalam rangkaian, pengaturannya tidak menjadi lebih rumit.
Relai kapasitif konvensional mulai bekerja segera setelah dinyalakan. Anda hanya perlu menyesuaikan resistornya R 1 untuk sensitivitas ambang batas.
Saat men-debug relai ini, ada dua opsi untuk pengoperasiannya: kegagalan atau, sebaliknya, pembangkitan yang terjadi ketika kapasitansi dimasukkan. Pemasangan opsi yang diperlukan dilakukan dengan memilih resistor variabel R 1. Saat tangan Anda mendekati sensor E1, sesuaikan resistornya R 1, mereka memastikan bahwa jarak pengoperasian relai kapasitif adalah sekitar 10 - 20 cm.
Untuk menghubungkan aktuator ke relai kapasitif, sinyal dari elemen DD 1.3 harus diterapkan pada relay elektronik.
Krylov A.
Wilayah Yaroslavl
Relai kapasitif untuk kontrol pencahayaan
Di ruangan yang sering dikunjungi, untuk menghemat energi, akan lebih mudah menggunakan relai kapasitif untuk mengontrol pencahayaan. Saat memasuki ruangan, jika perlu menyalakan lampu, mereka lewat di dekat sensor kapasitif, yang mengirimkan sinyal ke relai kapasitif, dan lampu menyala. Saat meninggalkan ruangan, jika perlu mematikan lampu, mereka lewat di dekat sensor kapasitif untuk mematikannya, dan relai mematikan lampu. Dalam mode siaga, perangkat mengkonsumsi arus sekitar 2 mA.
Diagram skema relai kapasitif ditunjukkan pada Gambar 3
Beras. 3
Perangkat menurut rangkaiannya mirip dengan relai waktu, di mana unit pengatur waktu digantikan oleh pemicu pada elemen logika DD1.1, DD1.2. Ketika saklar S1 dihidupkan, arus akan mengalir melalui lampu HL1 jika tegangan tingkat tinggi disuplai ke basis transistor VT1 dari keluaran elemen DD1.1. Transistor VT1 terbuka, dan thyristor VD6 terbuka pada awal setiap setengah siklus tegangan. Pemicunya beralih dari arus bocor kapasitif ketika seseorang mendekati jarak tertentu ke salah satu sensor kapasitif, jika sebelumnya ia beralih dari mendekati yang lain. Saat mengubah tegangan tingkat tinggi berdasarkan transistor VT1 menjadi tegangan level rendah Thyristor VD6 akan menutup dan lampu akan padam.
Sensor kapasitif E1 dan E2 adalah potongan kabel koaksial (misalnya, RK-100, IKM-2), dari ujung bebasnya sebuah layar dilepas hingga panjang sekitar 0,5 m. Tidak perlu melepas insulasi dari kabel tengah. Tepi layar harus diisolasi. Sensor dapat dipasang pada kusen pintu. Panjang bagian sensor yang tidak terlindungi dan resistansi resistor R5. R6 dipilih saat mengatur perangkat sehingga pemicunya dapat dialihkan dengan andal ketika seseorang lewat pada jarak 5...10 cm dari sensor.
Saat memasang perangkat, tindakan pencegahan harus diambil, karena elemen perangkat berada di bawah tegangan listrik.
S.Lobkovich, Minsk
Rangkaian relai kapasitif pada sirkuit mikro
Apa itu relai kapasitif? Ini adalah relai elektronik yang dipicu ketika kapasitansi antara sensor dan kabel biasa berubah. Node sensitif dari sebagian besar relai kapasitif adalah generator getaran listrik frekuensi cukup tinggi (ratusan kilohertz ke atas). Ketika kapasitansi tambahan dihubungkan secara paralel ke rangkaian generator tersebut, frekuensi generator berubah dalam batas tertentu, atau osilasinya terhenti sama sekali. Bagaimanapun, perangkat ambang batas yang terhubung ke generator dipicu - itu menyalakan alarm suara atau cahaya.
Relai kapasitif sering digunakan untuk melindungi berbagai objek. Ketika seseorang mendekati objek tersebut, relai memberi tahu keamanan. Selain itu, ia dapat diterapkan pada perangkat otomasi.
Rangkaian relai kapasitif ditunjukkan pada Gambar 4
Gambar.4
Perangkat ini dirakit pada satu chip digital terintegrasi dan tidak mengandung bagian belitan, yang penting dalam pembuatan perangkat dengan generator frekuensi tinggi.
Beginilah cara kerja relai kapasitif. Sedangkan kapasitansi antara sensor dihubungkan dengan stopkontak X 1, relatif terhadap kabel biasa (dikurangi sumber listrik) kecil, pada sebuah resistor R 2, yang berarti pada input elemen yang terhubung dengannya DD 1.3 pulsa pendek dengan polaritas positif terbentuk, dan pada keluaran elemen (pin 4) pulsa polaritas negatif yang sama terbentuk. Dengan kata lain, tegangan pada keluaran elemen sering kali berada pada tingkat logis 1, dan dalam waktu yang sangat singkat berada pada tingkat logis 0. Kapasitor C5 diisi secara perlahan melalui resistor R 3, ketika keluaran elemen logis level 1, dan dengan cepat dilepaskan melalui dioda VD 1 ketika level logika muncul 0. Karena arus pelepasan secara signifikan melebihi arus pengisian, tegangan pada kapasitor C5 memiliki level logika 0, dan elemen DD 1.4 tertutup untuk sinyal frekuensi audio.
Saat mendekati sensor tangan, kapasitansinya relatif terhadap kabel biasa akan meningkat, amplitudo pulsa pada resistor R 2 akan berkurang dan menjadi kurang dari ambang batas untuk menyalakan elemen DD 1.3. Pada keluaran elemen DD 1.3 akan ada level logika konstan 1, kapasitor C5 akan terisi ke level ini. Elemen DD 1.4 akan mulai mengirimkan sinyal frekuensi audio, dan di dalam kapsul BF 1 suara akan terdengar.
Sensitivitas relai kapasitif dapat diubah menggunakan kapasitor pemangkas C3.
Sensornya adalah jaring logam(atau pelat) berukuran kira-kira 200 x 200 mm untuk memastikan sensitivitas relai yang relatif tinggi.
Periksa dan sesuaikan relai dalam urutan ini. Dengan satu tangan, ambil ujung kabel "arde" yang tidak berinsulasi dan, dengan memutar rotor kapasitor pemangkas, atur ke posisi di mana tidak ada sinyal suara. Sekarang, ketika tangan yang lain mendekati sensor di dalam kapsul, sinyal suara akan terdengar. Jika tidak ada, Anda dapat meningkatkan kapasitansi kapasitor C3. Jika sinyal tidak hilang sama sekali, kapasitansi kapasitor C2 harus dikurangi atau dihilangkan sama sekali dari desain. Dengan memilih kapasitansi kapasitor tuning secara lebih akurat, Anda dapat mencapai pemicuan relai saat Anda mendekatkan tangan ke sensor pada jarak lebih dari sepuluh sentimeter.
Jika Anda ingin menggunakan relai kapasitif untuk menyalakan beban yang kuat, rakit rangkaian pada Gambar 5.
Gambar.5
Sekarang ke elemennya DD 1,4 transistor terhubung VT 1, rangkaian kolektor yang terhubung ke elektroda kontrol thyristor VS 1. Thyristor, dan bebannya, dapat diberi daya secara konstan atau arus bolak-balik. Dalam kasus pertama, setelah relai "dipicu" dan kemudian "dilepaskan" (ketika tangan dilepaskan dari sensor), thyristor hanya dapat dimatikan dengan mematikan daya ke rangkaian anoda sebentar. Pada pilihan kedua, thyristor akan mati ketika transistor ditutup.
Nechaev.I.
Kursk
Relai kapasitif pada transistor
Gambar 6 menunjukkan rangkaian relay kapasitif transistor sederhana.
Gambar.6
Transistor VT 1 - VT 3 berupa penguat sinyal listrik akibat gangguan dari tubuh manusia. Kapasitor C1, dioda D 2 dan D 3 melindungi relai dari operasi palsu.
Sensornya berupa plat alumunium atau tembaga berukuran kurang lebih 10 cm x 10 cm, Transistor VT1, VT3 bisa diganti dengan KT3102, KT815.
Saat memasang sirkuit ini, langkah-langkah keselamatan listrik harus diperhatikan, karena semua elemen struktur berada di bawah tegangan listrik.