Domaći senzor vibracija. Piezoelektrični senzor vibracija u seizmičkom detektoru. Nema dovoljno informacija

Krug jednostavnog, ali osjetljivog senzora vibracija na bazi LM358 op-amp. Uređaj ne zahtijeva nikakva podešavanja i odmah počinje s radom. Reaguje na korake sa udaljenosti od nekoliko metara.

Krug senzora vibracija prikazan je na donjoj slici:

Ravni piezo emiter iz ručni sat ili slično. Žica sa centralne ploče piezoelektričnog elementa spojena je na ulaz op-pojačala. Sam piezoelektrični element je fiksiran na kontrolisanu površinu. Da biste poboljšali osjetljivost, možete pričvrstiti malu oprugu s utegom na bazu piezoelementa tako da se piezoelement savija. U mirnom stanju, napon na neinvertirajućem ulazu U1 je nekoliko milivolti niži nego na invertirajućem ulazu. Dakle, na izlazu U1 (pin 1) postoji napon blizu 0 (log 0). Kada se pojavi vibracija na pinu 3 op-pojačala, pojavljuje se dodatni napon, koji, u zbiru sa konstantnim naponom iz razdjelnika R3-R1-R2, ispada da je veći nego na pinu 2. Op-pojačalo se prebacuje, a na njegovom izlazu se pojavljuje napon blizak naponu napajanja (logika 1). Tako se pravokutni impulsi formiraju na izlazu senzora u vremenu s vibracijom. Izlazni signal se dovodi na pin 2 konektora J1.

Otpornik R1 bira osjetljivost senzora. Njegova vrijednost može se kretati od 0,33 Ohma do 10 Ohm. Što je otpor manji, to je veća osjetljivost. Kondenzator C1 djeluje kao filter, eliminirajući lažno okidanje iz pojedinačnih impulsa. Otpornici R2 i R3 moraju imati isti otpor od 1 do 3 kOhm. Otpornici R4 i R5 bi također trebali imati isti otpor od 47 do 200 kOhm.

Senzor se može napajati od 4 do 12 volti. Otpornik R6 ograničava izlaznu struju u slučaju napona napajanja većeg od 5 volti i osjetljivog opterećenja na izlazu. Izlaz senzora može biti spojen na mikrokontroler ili tranzistor koji kontrolira, na primjer, relej. Na izlaz senzora se također može povezati LED ili voltmetar.

Senzor se može sastaviti na štampanoj ploči, čiji je crtež prikazan na slici:

Piezoelektrični element je povezan preko konektora na lijevoj strani. Žice do njega moraju biti upletene zajedno.

Senzor je baziran na piezoelektričnom elementu iz emitera zvuka ZP-2, ZP-4 ili ZP-5. Opšti oblik senzor (bočni) je prikazan na slici 1, a. Piezoelektrični element 2 jedne od ploča je zalemljen na folijsku podlogu štampana ploča 1. Na gornju ploču piezoelektričnog elementa 2 prema slici zalemiti postolje 4, savijeno u obliku slova L od elastične čelična žica prečnika 0,5 mm. Pogled na stub 4 duž strelice A prikazan je na Sl. 1.6. Noge i sjedalo postolja moraju biti unaprijed kalajisani.

Konzola 3 je savijena od iste žice, a teret 5 težine 10...15 g od olova ili lema je čvrsto pričvršćen na jedan od njegovih krajeva. Nakon toga, konzola je zalemljena na jednom kraju na ploču, a otprilike u sredini - na sedlo stalka 4.

Da bi se izbjeglo otkivanje gornjeg poklopca s piezoelementa, prije lemljenja konzole se lagano savija tako da nakon postavljanja na mjesto stvara preveliku elastičnu silu pritiska na piezoelement. Dimenzije delova senzora nisu bitne, pa nisu prikazane na slici 1. Lemljenje mora biti obavljeno lemom niskog taljenja.

Vodovi senzora su folijska podloga na koju je zalemljen piezoelektrični element i konzolna baza zalemljena u ploču. Ploča je fiksirana na površini,

čije vibracije se moraju kontrolisati. Kada ova površina mehanički vibrira, na terminalima senzora se pojavljuje nekoliko slabih impulsa u trajanju od 3...15 ms.

Da bi se ovi impulsi pojačali i dali im oblik potreban za dalju obradu, signal sa senzora se dovodi na ulaz pojačavača za oblikovanje (vidi dijagram na slici 2). Operacija Wuxi

Limiter DA1 radi u režimu maksimalnog pojačanja, a tranzistor VT1 radi u komutacionom režimu. Dioda VD1 povećava mrtvu zonu tranzistora svojim graničnim naponom.

Op-amp, zajedno s diodom i tranzistorom, čine komparator napona, karakteriziran malom potrošnjom energije. Prag odziva komparatora se postavlja trim otpornikom R2. Ako je amplituda negativnog polutalasa signala senzora manja od napona na otporniku R2, tranzistor VT1 ostaje zatvoren i izlazni napon je nula.

Mehanička pobuda senzora dovodi do pojave na izlazu oblikovnika nekoliko pravokutnih impulsa u trajanju od 3...15 ms, čija je amplituda pogodna za direktan unos u digitalni analizator napravljen na CMOS mikro krugovima. Najjednostavniji takav uređaj koji može istaknuti koristan signal iz pozadine lažno pozitivnih, je brojač (001 na sl. 2), periodično resetovan na ulazu R impulsima elektronski sat ili specijalni generator. Alarm - napon visoki nivo- pojavit će se na izlazu samo kada broj impulsa na ulazu brojača u intervalu između dva susjedna impulsa nuliranja dostigne određeni broj koji je podešen prekidačem SA1 (na slici 2 postavljen je na osam).

Ako se ne bavite rješavanjem problema eliminacije lažnih signala, tada se signal sa kolektora tranzistora VT1 može primijeniti direktno na ulaz jedinice za generiranje alarmnog signala.

Iskustvo pokazuje da senzor praktički ne reagira na akustične signale koji se šire vazdušno okruženje. Osjetljiv prvenstveno na normalnu komponentu vibracija, prilično dobro uočava i smetnje koje leže u ravni piezoelektričnog elementa, očito zbog pojave reakcije na mjestima montaže postolja. Dakle, senzor reagira na vibracije proizvoljne orijentacije. Struja koju troši pojačalo-formator u stanju pripravnosti pri naponu napajanja od 9 V ne prelazi -18 μA, pri 5 V - 10 μA.

Izvor: RADIO 12/94

Ovaj članak opisuje dizajn seizmičkog senzora-detektora, koji je osjetljiva elektronska jedinica sposobna otkriti čak i vrlo slab nivo vibracija u zemljinoj kori.

Dizajn seizmičkog detektora koristi piezoelektrični senzor vibracija, koji je vrlo osjetljiv na vibracije i udarce. Ovo kolo se može koristiti za otkrivanje podrhtavanja različitih objekata, vibracija koje se javljaju u zemljinoj kori ili kao sastavni dio sigurnosnog sistema.

Opis rada seizmičkog detektora na bazi piezoelektričnog elementa

Kao što je gore spomenuto, glavni element koji je osjetljiv na vibracije je obična zujalica (piezoelektrični element). Često se koristi u uređajima dizajniranim za otkrivanje vibracija i udara, na primjer, u sigurnosnim alarmima za bicikle. Prednost sheme nije samo njena niska cijena, već i lakoća ugradnje senzora, često jednostavnim lijepljenjem na kontroliranu površinu.

DA1 čip je operativno pojačalo tipa LM741, dizajnirano da pojača slabe signale iz piezoelektričnog elementa. Pojačani signal sa izlaza operativnog pojačala ide kroz otpornik R6 do baze tranzistora VT1. Kao rezultat toga, tranzistor se otvara i signal niske razine (manje od 1/3 napona napajanja) pojavljuje se na ulazu 2 NE555 tajmera.

Tajmer NE555 je baziran na klasičnom standby multivibratoru, koji se pokreće slabim signalom na pinu 2. Kao rezultat pokretanja multivibratora, na njegovom izlazu (pin 3) pojavljuje se signal koji uključuje zujalicu (sa ugrađenim -u generatoru) i LED se pali.

Trajanje signala je određeno elementima RC kola (R8 i C2). Sa vrijednostima prikazanim na dijagramu, ovaj period je otprilike 3 minute. Nakon tog vremena, uređaj se vraća u prvobitno stanje.

Detektor vibracija

Takav uređaj može otkriti bilo koju vrstu mehaničkih vibracija i može se koristiti za rješavanje raznih svakodnevnih problema. Za postizanje ovog senzora koristili smo male piezoelektrične diskove, koji se nalaze u zujalicama. Naći će svoju primjenu u alarmnim sistemima ili u sigurnosnim sistemima Servisni sistemi. Ideja o ovom susretu rodila se iz razočaranja pojedinih stanara zgrade, parkiranje automobila na svoje mjesto, ispadalo je prečesto ujutro sa udubljenim tijelom i, naravno, bez ikakvih - . ili naznake identiteta prekršioca i pored toga što su odlučili da osramote zakupca beskrupuloznog lopova koji je kupovao Space da izvodi njihove nespretne manevre na račun susjednih vozila, odlučili su da na ploču ugrade kola osjetljiva na vibracije. Tako su tokom nekoliko noći otkrili da je derogator nepokajanog lista niko drugi do sin stanara, mladi vozač, koji se vraćao u ranim satima diskoteke, pomalo pripit, izgubivši razum stekao geometriju parkinga a pogotovo verovatno nije naučio od odgovornosti na štetu drugih. originalni protuprovalni sklop OVAJ krug je osjetljiv na vibracije, može se koristiti NE samo: Da biste odmah bili obaviješteni ako neko udari vaš parkirani automobil ili motocikl, već i ako skitnica pokuša nasilno provaliti vrata vaše kuće. Reći ćemo vam šta smo koristili za servisiranje detektora (ili senzora) na uzbudljivom Vibracionom releju za kontrolu stolice: sirenu ili bilo koji drugi element koji se može kontrolirati pomoću releja. Mali piezo disk unutar piezoelektričnih zujalica je mali disk (3 i 4) za prijenos zvuka kada se primjenjuje na terminale akustične frekvencije. Ovi mali diskovi mogu raditi i u suprotnom smjeru, to jest, ako vibriraju mehanički, mogu na svojim terminalima prikupiti BF SIGNAL od približno 20 mV. Ova funkcija, električni signal primljen preko Piezoelectric Vibration with us Capsules se koristi u "pikapu" (okretne glave) za kontrolu zvukova kada njihov vrh skenira žljeb diska. crna Unaprijed vas uvjeravamo da: Da biste dobili ovaj mali piezoelektrični disk, morat ćete kupiti skupo zujalo, a zatim ga uništiti da biste uklonili dragocjeni mali disk: uključeno. Da li je zaista dostupan i samo jeftin? Kako vibrirati ovaj mali disk u OVOM malom vibrirajućem disku, zavariti, na njegovoj čeonoj strani kompletno od mesinga, tvrde žice, gvožđa ili mesinga, prečnika 2 mm i dužine 70 mm (3 i 4). Nakon toga umetnite slobodni kraj žice u 3-polni terminalni blok, koji djeluje kao "protuteg" za prijenos otkrivene vibracije na piezoelektrični disk. Preneseni električni signal ovaj disk preuzima sa strane na kojoj je površina potpuno bijela i za to je potrebno zavariti kraj bakarne žice spojenu na invertni ulaz operacionog pojačala IC 1-a kroz 10 kOhm otpornik R3 (1 i brojevi 5). Suprotna strana, čija je površina od mesinga, spojena je na neinvertirajući + IC1 konektor-A i napaja se pozitivnim naponom od 6 V na stezaljkama otpornika i R1 R2. U dijagramu povezivanja o kojem smo već govorili, električni signal generiran oscilacijama sakupljenim s obje strane piezoelektričnog diska dovodi se do ulaznih pinova prvog operativnog pojačala IC 1-punjenje pojačano približno 100 puta (slika 1). Pojačani izlazni signal sa pina 7 IC1-A ispravlja silikonska dioda DS1 i istosmjerni napon se koristi za punjenje elektrolitičkog kondenzatora C5 koji se nalazi na invertirajućem ulazu drugog operacionog pojačala IC1-B. Neinvertujući ulaz istog suprotnog IC1-B povezan je preko otpornika R8, R6 na trimer za kontrolu kursora osjetljivosti. Kad god piezoelektrični disk primi vibraciju, LED DL1. spojen na izlazni pin 1 IC1-B lampe Impuls osvjetljenja Između ovog indikatora, preko kondenzatora C6, u pin 2 IC2 integriranog kola NE555 montiran monostabil. Svaki impuls PIN ulaznog koda 2 IC2 se dovodi na pin 3 pozitivnog napona, polarizujuće baze NPN tranzistora TR2, stavlja IT u provodljivost, koja pobuđuje releje spojene na njegov kolektor. : Kada je relej uključen, LED DL2, spojen paralelno na zavojnicu releja, svijetli. Kolo se sastoji od otpornika R12, R16, R17, C9 elektrolitičkih kondenzatora i dioda DS2, DS3, DS4, služi da se izbjegne da kad god se relej otpusti, piezoelektrični disk detektuje mehaničke vibracije, ponovo uzbuđujući. Trimer R14 spojen na pinove 6 i 7 za održavanje se koristi pod naponom releja od 2 sekunde do 2 minute. Tranzistor TR1, kolektor je spojen na pin 4 IC2 kako bi se držao reset, osigurava integrirano kolo otprilike 10 sekundi, svaki put kada se sklopimo pod naponom. Ovo je neophodno kako bi se izbjeglo da detektor ima kontrolu prije nego što krenemo. i vrata Zatvaranje automobila Sve Može se napajati iz stabilizovanog kola od 12 V. Slika 1:. Detektor vibracija Kolo na malim piezoelektričnim diskovima, signal stvoren nekom mehaničkom vibracijom se uzima i primenjuje na dva ulazna pina operativnog pojačala IC1-A (5 i 6.) Slika 2: slika naša. Detektor vibracija Slika 3: Sva bakarna strana malog diska, lemite krutu žicu prečnika 2 mm i dužine 70 mm, otprilike. Slika 4:. na kraju žice će biti pričvršćena protivuteg (terminalni blok) za prijenos vibracija na piezoelektrični disk sa slike 5A. Implementacija komponenti kola senzora vibracija. Mali disk piezoelektrične kapsule se ubacuje u otvor blizu lemljenja R3, a zatim na "bijelo" područje najmanjeg diska zalemite kraj bakarne žice kako biste uhvatili signal. Slika 5b Crteži u razmeri 1 dvostrane štampane ploče sa galvanizovanim senzorom za otvore. vibracije. Bočne komponente Slika 5c: Crteži u skali 1 dvostrana štampana ploča sa galvanizovanim otvorima za vibraciju SENZORA. . lista dijelova za lemljenje R1 = 10 kW R2 = 10 kW R3 = 10 kW R4 = 1 M R5 = 1,5 kW R6 = 1 kOhm trimer R7 = 2,2 kW R8 = 10 kW R9 = 1 M R10 = 1 MOhm R11 = 1 kOhm R12 = 10 kW R13 = 22 kW R14 = 1 M trimer R15 = 10 kW R16 = 47 Ω R17 = 3,9 kW R18 = 10 kW R19 = 22 kW R20 = 47 kW R21 = 47 kW R22 = 1 kOhm C2nF polyester = 10 µF elektrolitski C3 = 1,5 nF poliester C4 = 10 µF elektrolitski C5 = 2 2 µF elektrolitski C6 = 100 nF poliester C7 = 100 µF elektrolitski C8 = 10 nF elektrolitski C5 = 2 2 µF elektrolitski C6 = 100 nF poliester C7 = 100 µF elektrolitski C8 = 10 nF elektrolitski C8 = 10 nF poliester C8 = 10 nF poliester u100µF lytic C11 = 100 nF poliester DS1 = 1N4148 dioda DS2 = 1N4148 dioda DS3 = 1N4148 dioda DS4 = 1N4148 dioda DS5 = 1N4148 dioda DS6 = 1N4007 dioda DL1 = LED dioda DL2 = LED dioda Integrirana = LED dioda BC3 = N8PN TR1 = N8PN TR1 = N8PN TR1 = IC2 = NE555 ugrađen- u RELAY1 = 12V 1RT relej Slika 6:. Fotografija prototipa VIBRACIJSKOG SENZORA NAKON lemljenja malog diska u utor. kruga, također moramo popraviti kraj žice protivutega i za to koristimo 3-polni terminalni konektor Slika 7: Pin izlazi dva integrirana kola i LM358 NE555 if. gledano odozgo i sa znakom U-ključ sa lijeve strane Pinout tranzistora BC547 vidljiv odozdo i LED (duga noga anode) Slika 8: Dijagram implementacije koji prikazuje komponente, ovaj put, mali disk je umetnut i zavaren u utor i stavite protivuteg gore (ovdje 3-polni terminal, ali drugi predmet će učiniti, na primjer, maticu ili "potjerati" brtvu). praktična implementacija na PCB dvostruke jednostrano metalizirane prolazne rupe, potrebno je montirati sve komponente kao što je prikazano na slici 5. Preporučujemo da počnete od nosača integriranih kola IC1 IC2 i nakon lemljenja svih pinova nastavite s otpornicima, dobro kontrolirajući njihovu vrijednost . lijevoj strani PCB-a, umetnite R6 1K ohmski trimer. U sredinu postavite trimer R14 na 1 MΩ. Zatim možete početi stavljati i zavarivati ​​diode DS1 DS6 na vodeći prsten pomoću ključa, kao što je prikazano na slici 5. Nakon ovih komponenti, montirajte poliesterske kondenzatore i elektrolitičke kondenzatore, poštujući, naravno, polaritet potonjih. umetnuti i zalemiti dva tranzistora TR2 TR1 i bez rezanja njihovih nogu, usmjeravajući ih na dobar način, uvijek prikazano na slici 5. na kraju umetnuti i zalemiti još i dva priključka uz njega, a zatim ubaciti dva čipa u: njihove utičnice sa ključem za označavanje U pokazuju u pravom smjeru, kao što je prikazano na slici 5. LM358 (IC1) oznaka za ključ desno i NE555 (IC2) marka tijela na lijevoj strani (prednja strana lokatora s dva markera) Ovaj uređaj se može sakriti u autu ili u kući, kod nas da idemo planirano Nema stanovanja (ali ga možete osigurati). Osim toga, LED diode se mogu umetnuti direktno na PCB sa polariteta: njihove noge, da biste kompletirali detektor vibracija, jednostavno morate umetnuti u utičnicu predviđenu na PCB-u blizu R3 piezoelektrični disk i lemiti s obje strane, kao što je prikazano na slici 8. na Na suprotnoj strani diska, licem „bijelo“, zalemite tanku bakarnu žicu koja ide do rupe blizu R3 (slika 5). Kada koristite emajl žicu, zapamtite, prije zavarivanja, izgrebati izolacijski sloj emajla nožem ili brusnim papirom, inače lem NEĆE uspostaviti kontakt i NEĆE uspostaviti kontakt. Odlučili smo da ubacimo piezoelektrični disk direktno u strujno kolo, ali on također može osigurati zasebno kolo za jedan disk: tada možete postaviti ovaj senzor daljinskog upravljača, na primjer, u prtljažnik automobila ili u vrata tako što ćete ga fiksirati sa podne mrlje bilo koje složenosti. Za prijenos pogonskog signala do PCB-a, može se koristiti mali oklopljeni kabel gdje je pletenica spojena na trag na neinvertirajući ulaz IC1, a jezgro prenosi signal na trag sa ulaznog otpora R3. Podešavanje i testiranje NAKON što je instalacija završena, morate podesiti trimer osjetljivosti R6 i odgodu trimera, podesiti vrijeme za relej. R14, za ovo vam nije potreban nikakav mjerni uređaj: mali odvijač je dovoljan za pokretanje, okrenite na pola puta CURSOR dva i trimeri R6 R14 Žalite se zatim stavite senzor vibracije i na sto napajate na 12 V. slični dokumenti i deset sekundi sa drškom odvijača, dajte slavinu na sto da odmah vide dl1 svjetlo i u isto vrijeme, DL2 pokazuju uzbuđenje releja. Ako se to ne dogodi, trebali biste jednostavno okrenuti kursor trim R6 na način koji povećava osjetljivost. Međutim, ako je krug bio previše osjetljiv, trebali biste okrenuti trimer u suprotnom smjeru. kada se postigne potrebna osjetljivost, potrebno je samo podesiti, pomoću klizača R14, vrijeme aktiviranja alarmnog releja (na primjer, aktivira se sirena). Dakle, vaš sistem je u ispravnom stanju.