Серед численних датчиків стану зустрічаються всілякі прилади, часом вражають радіоаматорів своїми конструктивними особливостями. Однак при розробці пристроїв враховуються, як правило, більш прозаїчні параметри:

  • компактність;
  • висока чутливість;
  • надійність (високий коефіцієнт напрацювання на відмову);
  • мінімальне наявність механічних частин;
  • універсальність у застосуванні;
  • робота в широкій області температур та напруг живлення;
  • відсутність перешкод іншим вузлам устрою;
  • мінімальне споживання струму і т. п.

Ще одна електрична схема з серії датчиків впливу – пристрій датчика струсу – представлена ​​на рис. 2.1.

   

Рис. 2.1. Електрична схема датчика струсу

Її особливість в незвичайному включенні мікросхеми-ком-паратора DA1 у взаємодії з індуктивним датчиком L1. Котушка L1 намотана на круглому пластмасовому каркасі діаметром 8 мм (від резонансних котушок радіоприймача ВЕФ-202 і аналогічних) проводом ПЕЛ-1 діаметром 0,6 мм внавал і містить 150 витків. Феритовий сердечник з каркаса не виймається і перед першим включенням схеми розташовується по середині вільного ходу всередині каркаса.

Навпаки котушки L1 на відстані 1-2 мм розташовують шматочок фериту круглої або прямокутної форми розмірами 4 х 9 мм на спеціальних підвісках з еластичної гуми так, щоб ферит при струсі вібрував на вільному відстані до каркаса котушки L1.

Змінний резистор R1, включений як регулятор-обмежувач струму, дозволяє регулювати чутливість датчика. При верхньому (за схемою) положенні движка змінного резистора R1 чутливість вузла максимальна.

При відсутності механічних впливів на датчик магнітне поле не змінюється, і струм, що протікає через котушку L1, носить постійний характер і становить частки мкА. Оксидний конденсатор С1 не пропускає постійну складову напруги на вхід компаратора (висновок 2 DA1).

Баланс напруг між інвертованим і неінвертуючий-ванним входами компаратора (висновки 1 і 2 DA1) не порушується, тому на виході компаратора (висновок 7 DA1) присутній низький рівень напруги. Індикатор стану вузла – світлодіод HL1 – не світиться, а рівня напруги на базі транзистора VT1 недостатньо для його відкривання. Між загальним проводом і виходом (івих) присутній різниця потенціалів (напруга), близька до напруги джерела живлення.

Тут доречно зауважити, що вихідна напруга для управління пристроями навантаження (виконавчими елементами і наступними електронними вузлами) можна знімати також, використовуючи + Un і івих Тоді в черговому режимі датчика напруга на виході вузла буде прагнути до нуля, а при механічному впливі приймати значення, близькі по напрузі до напруги джерела живлення (12 В).

Метод підключення вихідних контактів вибирається самостійно в кожному конкретному випадку. Якщо в додаткових виконавчих вузлах необхідності немає, резистор R10 в ланцюзі колектора транзистора VT1 замінюють на електромагнітне реле напругою 8-12 В і струмом спрацьовування не більше 100 мА. При струмі спрацьовування реле більше 100 мА, враховуючи (можливий) тривалий характер роботи реле у включеному стані, буде потрібно замінити транзистор VT1, який грає роль підсилювача струму, більш потужним, наприклад будь-яким із серії КТ815.

При незначному струсі датчика (феритового сердечника) поблизу котушки L1 в ній короткочасно виникає ЕРС в кілька десятків мкВ, що викликає імпульс напруги, який безперешкодно (Минаючи оксидний конденсатор С1 і обмежувальний резистор R2) потрапляє на вхід компаратора DA1.

Компенсаційні ланцюжка в різних плечах компаратора (що складаються з елементів VD1, R5, R6 і VD4, R12) налаштовані таким чином, що навіть такого мінімального сигналу, що вносить дисбаланс напруги на входах мікросхеми, виявляється достатньо для спрацьовування внутрішньої схеми порівняння напруг і появи на виході компаратора високого рівня. Напруга високого рівня на виводі 7 DA1 включає світлодіод HL1, що сигналізує про вплив на датчик, проходить через обмежувальний резистор R8, детектується діодом VD3 і через обмежувальний резистор R9 надходить на базу транзистора VT1. У момент появи напруги на виводі 7 мікросхеми DA1 заряджається оксидний конденсатор С4. Він включений в схему для того, щоб забезпечити плавну затримку вимкнення вузла (на 2-3 с), інакше включення навантаження буде нагадувати брязкіт контактів і носити хаотичний характер. Завдяки наявності оксидного конденсатора С4 транзистор VT1, відкрившись від імпульсу напруги, закриється тільки через 2-3 с після закінчення керуючого імпульсу. Якщо ємність даного конденсатора збільшити до 50 мкФ, затримка вимкнення вузла може скласти одиниці хвилин, що може виявитися корисним; наприклад, така затримка буде доречна, якщо реле, включене замість резистора R10, в свою чергу буде включати охоронну сирену.

Надійшло на базу транзистора VT1 напруга високого рівня відкриває останній і змінює стан виходу вузла: між позитивним виводом джерела живлення і контактом івих тепер присутня напруга джерела живлення, а напруга між загальним проводом і точкою івих відповідно дорівнює нулю.

Випрямний діод VD2 і обмежувальний резистор R7 захищають мікросхему від перенапруги джерела живлення і випадкової подачі Unirr зворотної полярності. Оксидний конденсатор СЗ згладжує пульсації напруги. При свідомо справному та стабілізованому джерелі живлення, а також при живленні даного електронного вузла від батарей (акумуляторів) елементи СЗ, R7, VD2 можна зі схеми виключити, так як пристрій працездатно в діапазоні напруги живлення +7- +16 В. Струм споживання в режимі спокою не перевищує 5 мА. Однак при використанні пристрою в автомобілі та в поєднанні з нестабілізованим джерелами живлення дані елементи виконують захисну роль і дозволяють застосовувати пристрій як елемент охорони – датчик струсу (удару) в автомобілях. Пристрій не потребує налагодженні.

Елементи пристрою компактно монтуються в пластмасовому корпусі і жорстко прикріплюються до контрольованої поверхні. Зручно скористатися швидковисихаючим клеєм.

Удавана складність у виготовленні датчика і котушки L1 не більше ніж міф. Практика випробувань пристрою показала, що навіть при видаленні фериту від каркаса L1 на відстань до 5 мм датчик впевнено спрацьовує від найменших зсувів фериту. Це досягається високою чутливістю компаратора на мікросхемі LM358N. Крім зазначеної на схемі мікросхеми можна застосувати її повні аналоги LM358, С358С, НА17358.

Вітчизняні мікросхеми – аналоги компаратора: К1401УД5А-К1401УД5Б, К544УД8А-К544УД8Б, КР1040УД1А, КФ1053УД2 (А). У разі застосування мікросхеми К544УД8А-К544УД8Б чутливість вузла дещо знизиться і доведеться змінити підключення виводів мікросхеми. Крім того, в якості фериту (прямокутної форми) можна використовувати шматочок постійного магніту.

Транзистор VT1 – будь-який з серії КТ503 і аналогічний. Випрямний діод VD2 замінюють на КД213, КД105, Д202 з будь-яким буквеним індексом і аналогічні по електричних характеристиках. Решта діоди – типу КД521, КД522, Д311, Д220 з будь-яким буквеним індексом. Змінний резистор R1 – типу СПО-1, СПЗ-ЗОВ, СПЗ-12В або підстроєні, типу ‘СП5-28В, СПЗ-1ВБ (обидва багатооборотні). Головне при виборі типу цих резисторів те, щоб вони мали лінійну характеристику зміни опору.

При необхідності досягнення вузлом максимальної та нерегульованої чутливості даний резистор зі схеми просто виключають, а середній висновок, показаний на схемі, з’єднують з верхнім (по схемою) висновком котушки L1. Обмежувальний резистор R7-типу МЛТ-0, 5. Всі інші постійні резистори-тіпаМЛТ-0, 25. Оксидні конденсатори фірми «Hitano», ESP, їх аналоги чи вітчизняні типу К50-29, К50-35. Індикаторний світлодіод – типу L63SRC, КІПД14А, КІПД-36, L1503SRC-C, КІПД41Б1-М або інші аналогічні з струмом до 10 мА.

У разі заміни резистора R10 на слабкострумове електромагнітне реле, рекомендації до вибору останнього такі: FRS10C-03, TRU-12VDC-SB-SL, ТТІ TRD-9VDC-FB-CL, Relpol RM85-2011-35-1012, РЕЗ-22 (Виконання РФ.4.523.023-01) або аналогічне. При виборі реле слід враховувати струм і іапря-ються комутації. Всі вказані тут типи реле комутують струм до 3 А при напрузі до 250 В.

Кашкаров А. П. 500 схем для радіоаматорів. Електронні датчики.