Датчики руху й удару для автомобільної сигналізації

Майже всі випускаються промисловістю автомобільні сигналізації мають у своєму складі датчики, які спрацьовують від різних впливів на автомобіль. Наприклад, існують датчики удару, руху, нахилу, датчики присутності і т. д.

Багато автолюбителів складають і встановлюють саморобні пристрої сигналізації відкривання дверей, капота і т. д. У статті "Автосигналізація з керуванням на ІЧ-променях" ("Схемотехніка", № 1 / 2001) було розглянуто пристрій, який виконує функції центрального замку автомобіля. Однак для того, щоб це пристрій став повноцінною автосигналізацією, його необхідно доповнити відповідними датчиками. Вартість готових датчиків складає від 5 доларів, тоді як собівартість саморобних датчиків удару і хитання становить порядку 50 рублів.

Однак не всі типи датчиків можуть бути виготовлені радіоаматором середньої кваліфікації, і тому в статті будуть розглядатися датчики, створення яких буде під силу навіть початківцю радіоаматорові.

Датчики удару і хитання по конструкції можна розділити на кілька видів: з пьезоізлучателем в якості датчика, з системою котушка – магніт, з використанням акселерометра.

На рис. 1 а показана конструкція датчика, чутливим елементом якого є пьезоізлучатель. Як пьезоізлучателя можна використовувати будь-який типу ЗП-3, ЗП-5 і т. п. Пьезоізлучатель жорстко кріпиться до металевої поверхні клеєм або за допомогою скоби і гвинтів. При ударі по автомобілю вплив передається на п'єзоелемент. Сигнал з останнього посилюється підсилювачем-обмежником, на виході якого встановлюється рівень логічного "0" при перевищенні заданого порогового значення (регулювання чутливості). Перевагою цієї конструкції є простота і дешевизна. Однак вона має безліч недоліків: реєстрація тільки ударних впливів; спрацьовування від голосного шуму, дощу, вібрації грунту тощо; крихкість датчікаі складність підбору необхідного рівня чутливості.

На рис. 1 б показана конструкція датчика з п'єзоелементів і закріплених проти нього на пружині або металевій пластині вантажем. Принцип роботи цієї системи заснований на ударі вантажем по пьезоізлучателю, коли відбувається розгойдування або удар по автомобілю. Ця конструкція, на відміну від попередньої, реагує, крім удару, на розгойдування автомобіля, але тільки в одній площині. Крихкість пьезоэлемента як і раніше є слабкою ланкою.

На рис. 2а показана конструкція, яка найчастіше застосовується в промислових автосигналізація. Її основа-катушка і розташований напроти магніт, який кріпиться або напружіне або в спеціальній чаші з гуми, зафіксованої, у свою чергу, настоянки. Принцип роботи такої системи заснований на порушенні в обмотці ЕРС індукції при коливаннях магніту щодо котушки, що виникають при ударі, поштовху або розгойдуванні автомобіля. Напруга ЕРС з котушки, як і в попередньому випадку, надходить на підсилювач-обмежувач з регулюванням чутливості. В якості котушки зручно використовувати обмотку реле РЕЗ-6 і йому подібних. Достоїнствами цієї системи є: надійність конструкції; реєстрація як ударних впливів, так і хитання автомобіля в будь-яких площинах; легкість налаштування. Недоліки: чутливість до вібрацій грунту, недостатня чутливість по всьому об'єму автомобіля, досить складна конструкція в порівнянні з пьезоізлучателем.

Однак, незважаючи на всі недоліки, ця конструкція отримала саме широке поширення, і більшість виробників автосигналізацій воліють використання саме такої системи.

На рис. 2б представлена одна з різновидів попередньої конструкції. Але датчиком в ній є головка індикатора рівня від магнітофона (можна використовувати практично будь-яку вимірювальну головку). Для цього на стрілку приклеюється грузик (маса підбирається експериментально), головка закріплюється так, щоб стрілка з грузиком перебувала як можна ближче до центру шкали. Ця конструкція має такі ж достоїнства і недоліки, що й попередня. Однак крім цього існує ще один серйозний недолік – реєстрація впливів тільки в площині хитання стрілки.

Підсилювач для датчиків можна зібрати на будь-якому операційному підсилювачі, однак необхідно врахувати те, що при надходженні сигналу з датчика на виході повинен встановитися рівень порядку 0-0,3 В (логічний "0"), тобто підсилювач повинен бути поєднаний з тригером Шмітта.

Підсилювач повинен також мати регулювання чутливості для полегшення налаштування (особливо в міських умовах). При регулюванні чутливості потрібно орієнтуватися не на максимальний її рівень, а на те, щоб помилкові спрацьовування відбувалися як можна рідше.

Володимир Зимін,

vlzimin@mail.ru