czujnik pojemnościowy. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Encyklopedia radioelektroniki i elektrotechniki / Wskaźniki, detektory

 Komentarze do artykułu

Zaproponowana wersja pojemnościowego czujnika zbliżeniowego jest ekonomiczna, pracuje w szerokim zakresie wartości napięcia zasilania oraz charakteryzuje się dużą stabilnością progu reakcji przy zmianie temperatury.

W ciągu ostatnich 20 lat w książkach i czasopismach dla radioamatorów opublikowano wiele opisów konstrukcji czujników zbliżeniowych, różniących się zasadą działania, czułością, złożonością oraz zastosowaną bazą elementów. Jednak wiele z nich nadaje się do pracy tylko w warunkach zbliżonych do laboratoryjnych, przy praktycznie stałej temperaturze otoczenia i napięciu zasilania.

Na przykład czujnik opisany w [1] jest wykonany na mikroukładzie cyfrowym i jest wysoce ekonomiczny, ale jego próg odpowiedzi zależy w dużym stopniu od napięcia zasilania. Stabilność jego pracy przy dużej wilgotności ze względu na dużą rezystancję rezystora R2 jest wyraźnie niewystarczająca i silnie zależy od długości przewodów łączących układ elektroniczny z elementem czujnikowym.

Czujniki proponowane w [2] pobierają prąd do kilku miliamperów, co ogranicza możliwość ich zastosowania w układach z własnym zasilaniem. Ze względu na zależność charakterystyki progowej wzmacniacza operacyjnego od temperatury i napięcia zasilania, możliwe jest, że taki czujnik albo będzie stale w stanie wyzwolenia, albo całkowicie przestanie działać.

Proponowany czujnik jest nieco bardziej skomplikowany niż wymienione powyżej, ale różni się od nich brakiem elementów uzwojenia, dobrą powtarzalnością oraz pracą przy napięciu zasilania 3...15 V, pobierając około 40 μA (przy napięciu 5 V). Charakteryzuje się niezależnością progu zadziałania od temperatury otoczenia i napięcia zasilania, małą wrażliwością na zakłócenia i zakłócenia elektromagnetyczne. Możliwe jest dokładne obliczenie progu odpowiedzi na podstawie ocen użytych elementów lub obliczenie tych ocen w celu uzyskania wymaganego progu odpowiedzi.

Obwód czujnika pokazano na ryc. 1. Na wyzwalaczu DD1.1 wykonany jest generator impulsów. Ich czas trwania (około 0,2 ms) jest ustalany przez obwód R1C1, a okres powtarzania (około 1,5 ms) przez obwód R2C2. Detektor podnapięciowy DA1 przez pewien czas po włączeniu zasilania urządzenia utrzymuje napięcie na wejściu S wyzwalacza DD1.1 na niskim poziomie logicznym, wykluczając w ten sposób zabroniony stan wysoki na obu wejściach nastawczych (R i S) spustu. W przeciwnym razie w przypadku wzrostu napięcia zasilania z szybkością mniejszą niż 2 ... 3 V / ms generator nie ulegnie samowzbudzeniu.

Impulsy generatora wyzwalają jednocześnie dwa pojedyncze wibratory. Pierwszy (na wyzwalaczu DD2.1) generuje impulsy o przykładowym czasie trwania, w zależności od wartości znamionowych elementów R4, R5, C4. Czas trwania impulsu drugiego pojedynczego wibratora (na wyzwalaczu DD2.2) zależy od rezystancji rezystora R3 i pojemności kondensatora utworzonego przez metalowe płytki E1 i E2. Kondensator izolujący C5 zapobiega przypadkowemu zetknięciu z wejściem wyzwalacza DD2.2 napięciem stałym.

Działanie czujnika opiera się na porównaniu czasu trwania impulsu generowanego przez dwa pojedyncze wibratory. Jeżeli impuls drugiego (pomiarowego) pojedynczego wibratora jest krótszy niż impuls pierwszego (przykładowego), w momencie dodatniego spadku napięcia na wyjściu odwrotnym wyzwalacza DD2.1 (w punkcie 1, patrz rys. 1). ), poziom napięcia na wyjściu wyzwalacza DD2.2 (w punkcie 2) będzie niski. Wyzwalacz porównania DD1.2, wyzwalany dodatnią różnicą na wejściu C, przejdzie na wyjściu w stan logiczny niski. W przeciwnym razie (impuls pomiarowy jest dłuższy niż referencyjny) poziom w punkcie 2 i na wyjściu wyzwalacza DD1.2 będzie wysoki.

Gdy pojemność między płytami E1 i E2 wzrasta wraz ze zbliżaniem się ciała obcego, niski poziom na styku 2 złącza X1 jest zastępowany przez wysoki. Wartość progowa pojemności, powyżej której to nastąpi, jest określona wzorem

gdzie R4BB jest rezystancją wejściową rezystora strojenia R4; Svh ≈ 6 pF - pojemność wejściowa R wyzwalacza. Przy wartości rezystora R5 wskazanej na schemacie za pomocą R4 można zmienić próg pojemności z 6 na 32 pF.

Ponieważ aktywne elementy multiwibratorów znajdują się w tym samym mikroukładzie DD2, gdy zmienia się temperatura lub napięcie zasilania, ich charakterystyka i czas trwania generowanych impulsów zmieniają się w ten sam sposób. Zapewnia to stabilność progu reakcji czujnika w szerokim zakresie zmian temperatury i napięcia zasilania.

W czujniku można zastosować rezystory stałe S2-Z3n, MLT, S2-23 lub podobne o mocy 0,125 lub 0,25 W z tolerancją co najmniej ± 5%. Jako R4 pożądane jest użycie rezystora przycinającego z małym TKS (na przykład SPZ-19a, SPZ-196). Z tego powodu nie zaleca się powszechnego stosowania rezystorów SDR-38a. Kondensatory C1 - C4 - dowolna mała ceramika (KM-5, KM-6, K10-17 lub podobne importowane). Kondensator separujący C5 musi być wysokonapięciowy (na przykład K15-5), o napięciu znamionowym co najmniej 500 V. Jego pojemność może mieścić się w zakresie 1000 ... 4700 pF. Dioda VD1 - dowolna z serii KD103, KD503, KD521, KD522.

Chipy K561TM2 można zastąpić 564TM2 lub ich importowanymi odpowiednikami. Detektor podnapięciowy (DA1) należy dobrać tak, aby napięcie progowe było oczywiście mniejsze niż minimalne napięcie zasilania czujnika. Na przykład przy zasilaniu napięciem 5 V odpowiednie są detektory KR1171SP42, KR1171SP47, przy napięciu 9 V - również KR1171SP53, KR1171SP64, KR1171SP73.

Jednostka elektroniczna czujnika jest zamontowana na płytce wykonanej z folii z włókna szklanego o grubości 1,5 mm. Rysunek drukowanych przewodów i rozmieszczenie części pokazano na ryc. 2. Zaleca się wykonanie elementu czujnikowego (płytki E1 i E2) w postaci „rozpakowanego” kondensatora [2], łącząc go z układem elektronicznym przewodami o długości nie większej niż 50 mm.

Ustawienie czujnika sprowadza się do ustawienia progu za pomocą rezystorów R4 i R5. Pracą można sterować za pomocą obwodu diody LED (anoda do styku 2 złącza X1) oraz rezystora o wartości nominalnej 2,2 ... 4,7 kOhm (między katodą diody a stykiem 3 złącza). Po włączeniu zasilania, kręcąc silnikiem rezystora strojenia R4, uzyskać zapłon diody, a następnie obracając silnik nieco w prawo (zgodnie ze schematem) - zgaśnie. Prawidłowa regulacja zostanie zasygnalizowana zaświeceniem się diody LED, gdy obiekt zbliży się do elementu czujnikowego. Jeżeli dioda nie świeci nawet w skrajnym lewym położeniu suwaka rezystora R4, należy założyć zworkę zamiast R5 i powtórzyć ustawienie.

Urządzenie może pełnić rolę czujnika dotyku człowieka na płytce E2, a jego rolę może pełnić dowolny metalowy przedmiot, np. klamka. W takim przypadku można całkowicie zrezygnować z płytki E1, a rezystory R4 i R5 zastąpić jednym rezystorem o wartości nominalnej 330 kOhm.

Jeden z wariantów czujnika, wykonany przez autora, posiadał czuły element w postaci płaskiego kondensatora o powierzchni płytek 100 cm2 i odległości między nimi 5 mm. Niezawodnie działał, gdy przestrzeń między płytami była wypełniona olejem maszynowym w 70% w zakresie temperatur -30. ..+85 °С. Operacje spowodowane skraplaniem się wody, zbliżaniem rąk i innymi czynnikami zakłócającymi nie zostały zarejestrowane.

Przy takim zastosowaniu i zastosowaniu jako czuły element kondensatora płaskiego lub cylindrycznego zaleca się najpierw oszacować wymaganą wartość rezystancji wejściowej rezystora strojenia R4 zgodnie ze wzorem

gdzie Cnp jest pojemnością przewodów łączących; Ck to pojemność czułego elementu, obliczona według znanych wzorów na pojemność płaskiego lub cylindrycznego kondensatora.

Jeśli obliczona wartość okazała się ujemna, rezystor R5 należy wyłączyć z obwodu, a jeśli jest większy niż 200 kOhm, wartość R5 należy zwiększyć tak, aby rezystancja R4BB mieściła się w granicach 100 ... 150 kOhm. Na koniec czujnik jest regulowany w sposób opisany powyżej.

literatura

1. Nieczajew I. Przekaźnik pojemnościowy. - Radio, 1988, nr 1, s. 33.
2. Moskvin A. Bezdotykowe czujniki pojemnościowe. - Radio, 2002, nr 10, s. 38, 39.

Autor: M. Ershov, Tula

Zobacz inne artykuły Sekcja Wskaźniki, detektory.

Czytaj i pisz przydatne komentarze do tego artykułu.

<< Wstecz

Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:

Sztuczna skóra do emulacji dotyku 15.04.2024

W świecie nowoczesnych technologii, w którym dystans staje się coraz bardziej powszechny, ważne jest utrzymywanie kontaktu i poczucia bliskości. Niedawne odkrycia w dziedzinie sztucznej skóry dokonane przez niemieckich naukowców z Uniwersytetu Saary wyznaczają nową erę wirtualnych interakcji. Niemieccy naukowcy z Uniwersytetu Saary opracowali ultracienkie folie, które mogą przenosić wrażenie dotyku na odległość. Ta najnowocześniejsza technologia zapewnia nowe możliwości wirtualnej komunikacji, szczególnie tym, którzy znajdują się daleko od swoich bliskich. Ultracienkie folie opracowane przez naukowców, o grubości zaledwie 50 mikrometrów, można wkomponować w tekstylia i nosić jak drugą skórę. Folie te działają jak czujniki rozpoznające sygnały dotykowe od mamy lub taty oraz jako elementy uruchamiające, które przekazują te ruchy dziecku. Dotyk rodziców do tkaniny aktywuje czujniki, które reagują na nacisk i odkształcają ultracienką warstwę. Ten ... >>

Żwirek dla kota Petgugu Global 15.04.2024

Opieka nad zwierzętami często może być wyzwaniem, szczególnie jeśli chodzi o utrzymanie domu w czystości. Zaprezentowano nowe, ciekawe rozwiązanie od startupu Petgugu Global, które ułatwi życie właścicielom kotów i pomoże im utrzymać w domu idealną czystość i porządek. Startup Petgugu Global zaprezentował wyjątkową toaletę dla kotów, która automatycznie spłukuje odchody, utrzymując Twój dom w czystości i świeżości. To innowacyjne urządzenie jest wyposażone w różne inteligentne czujniki, które monitorują aktywność Twojego zwierzaka w toalecie i aktywują automatyczne czyszczenie po użyciu. Urządzenie podłącza się do sieci kanalizacyjnej i zapewnia sprawne usuwanie nieczystości bez konieczności ingerencji właściciela. Dodatkowo toaleta ma dużą pojemność do spłukiwania, co czyni ją idealną dla gospodarstw domowych, w których mieszka więcej kotów. Miska na kuwetę Petgugu jest przeznaczona do stosowania z żwirkami rozpuszczalnymi w wodzie i oferuje szereg dodatkowych funkcji ... >>

Atrakcyjność troskliwych mężczyzn 14.04.2024

Od dawna panuje stereotyp, że kobiety wolą „złych chłopców”. Jednak najnowsze badania przeprowadzone przez brytyjskich naukowców z Monash University oferują nowe spojrzenie na tę kwestię. Przyjrzeli się, jak kobiety reagowały na emocjonalną odpowiedzialność mężczyzn i chęć pomagania innym. Wyniki badania mogą zmienić nasze rozumienie tego, co sprawia, że ​​mężczyźni są atrakcyjni dla kobiet. Badanie przeprowadzone przez naukowców z Monash University prowadzi do nowych odkryć na temat atrakcyjności mężczyzn w oczach kobiet. W eksperymencie kobietom pokazywano zdjęcia mężczyzn z krótkimi historiami dotyczącymi ich zachowania w różnych sytuacjach, w tym reakcji na spotkanie z bezdomnym. Część mężczyzn ignorowała bezdomnego, inni natomiast pomagali mu, kupując mu jedzenie. Badanie wykazało, że mężczyźni, którzy okazali empatię i życzliwość, byli bardziej atrakcyjni dla kobiet w porównaniu z mężczyznami, którzy okazali empatię i życzliwość. ... >>

Przypadkowe wiadomości z Archiwum Skuteczne usuwanie wycieków oleju 14.10.2012 Badacze Mike Chang i Zuepei Yuan zwracają uwagę, że obecne metody usuwania plam ropy naftowej, które były wykorzystywane m.in. do usuwania skutków katastrofy głębinowej w 2010 r., są w rzeczywistości mało zaawansowane technologicznie, przestarzałe od dziesięcioleci i wiele wad. Zastosowane sorbenty, takie jak kaczany kukurydzy i słoma, pochłaniają tylko pięciokrotnie większą wagę, nie tylko olej, ale i wodę. Następnie stają się odpadami przemysłowymi, które wymagają spalenia lub unieszkodliwienia na specjalnych składowiskach. Rozwiązaniem naukowców jest materiał polimerowy, który przekształca plamę w miękki, oleisty żel, który jest wystarczająco gęsty, aby można go było mechanicznie zebrać i przetransportować. Ponadto żel jest podatny na upłynnianie i późniejsze oczyszczanie, podobnie jak w przypadku konwencjonalnej ropy naftowej. Jeden kilogram tej substancji może wchłonąć około 40 litrów ropy naftowej. Przy obecnej cenie rynkowej ropy naftowej wynoszącej około 100 dolarów za baryłkę, koszt tej metody zbierania wyniósłby tylko około 15 dolarów. Publikacja autorów opisuje nowe podejście, które kompleksowo rozwiąże problem plam oleju. Technologia skupia się na trimerze usieciowanego polialkenu (x-OS-DVB) zawierającym 1-okten, styren i diwinylobenzen, superabsorbujący polimer naftowy ze związkami alifatycznymi i aminokwasowymi. Połączenie selektywnej absorpcji oleju (tj. bez wody) z dużą wytrzymałością mechaniczną zapewnia wyporność, niezawodność i łatwość zbierania z powierzchni wody. Zebrany żel olejowy, składający się w 98% z oleju i 2% x-OS-DVB, nadaje się do konwencjonalnych procesów rafinacji ropy naftowej – ekonomiczny, bezodpadowy i z bardzo niskim procentem szkodliwych emisji. Ponadto polialken jest jednym z najtańszych polimerów, którego produkcja na całym świecie jest dość prosta. Ogólnie rzecz biorąc, ta nowa, opłacalna technologia może znacznie zmniejszyć wpływ plam oleju na środowisko.

Inne ciekawe wiadomości:

▪ Termometr komórkowy

▪ Uzyskano główny składnik międzygwiazdowego gazu zjonizowanego

▪ Robot buduje dom murowany w dwa dni

▪ Elektronika pracuje wewnątrz ciała

▪ Na Urana pada deszcz diamentów

Wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika

Ciekawe materiały z bezpłatnej biblioteki technicznej:

▪ sekcja witryny dla radioamatora-projektanta. Wybór artykułu

▪ artykuł Thomasa Graya. Słynne aforyzmy

▪ artykuł Czym są torbacze? Szczegółowa odpowiedź

▪ artykuł Naprawa obuwia szewskiego. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy

▪ artykuł Czterocyfrowy elektroniczny zamek szyfrowy. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

▪ artykuł Normy dotyczące testowania sprzętu elektrycznego i urządzeń do instalacji elektrycznych konsumentów. Silniki prądu przemiennego. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki

Zostaw swój komentarz do tego artykułu:

Wszystkie języki tej strony

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn

www.diagram.com.ua
2000-2024