Способность обнаруживать удары полезна во многих применениях: от датчиков охранных систем до игрушек. Следующие устройства позволяют реализовать эту функцию своими руками.
Простейший самодельный вибродатчик
Первый вариант — простейший, и он представлен таким образом, что его можно соорудить, не разбираясь в схемотехнике. Такое устройство подойдет для проектов разного рода, а его сборка под силу и тем, кто мало знаком с электроникой. Самодельное устройство работает сразу и после положительного эксперимента его можно встроить в более сложную систему.
Собственно датчик представляет из себя стальной шарик, закрепленный на вертикальной пружине, который контактирует с кольцом из медного провода при возникновении вибрации. В результате контакта возникает очень короткий сигнал, который необходимо обработать. Для этого используется микросхема интегрального таймера NE555 (отечественный аналог КР1006ВИ1), которая работает в режиме триггера (устройство с двумя устойчивыми состояниями).
К его выходу подключен светодиод, который подтверждает факт срабатывания устройства. Индикатор включен через резистор, который ограничивает ток светодиода до рабочего значения. Чтобы привести триггер в исходное состояние, к выводам 5,6 таймера подключена кнопка сброса.
Монтажная схема нехитрого приспособления представлена ниже. Питается вибродатчик от «кроны» 9 В. При этом сопротивление резистора в цепи светодиода составляет 330 Ом. Можно запитать устройство и от 5 В, при этом сопротивление резистора следует уменьшить примерно до 200 Ом.
Необходимые радиоэлементы мы уже перечислили в описании. Пружинку можно использовать от шариковой авторучки. Шарик — стальной, диаметром 801- мм можно добыть из старого автомобильного подшипника. Для изготовления кольца потребуется кусочек медного провода толщиной 1,5-2,5 мм, полностью очищенного от изоляции. Инструмент — стандартный набор для пайки.
Демонстрационный макет вибродатчика выполнен навесным монтажом. Все элементы «подвешены» к ножкам микросхемы, которые выпрямлены с помощью пинцета. При пайке светодиода необходимо учесть его полярность: его минус подключаем к 1 ножке микросхемы, плюс — к резистору. Второй вывод резистора паяем к выводу 3 таймера.
Шарик предварительно паяем к пружине, и для пайки стали потребуется паяльная кислота. Нижнюю часть пружины следует облудить припоем также с помощью кислоты. Перед пайкой пружинки ко 2-му выводу микросхемы ее, вместе с шариком, следует тщательно промыть водой и просушить. Мы уже обсудили, что к выводам 5,6 таймера подключается кнопка сброса
Теперь необходимо согнуть кольцо с ножкой из медной проволоки. Его можно сформировать на круглом стержне, например, корпусе батарейки или маркере. Все составляющие датчика, а именно: диаметр и вес шарика, высота и жесткость пружины — индивидуальны. Соответственно, диаметр кольца нужно подобрать так, чтобы шарик касался кольца при нужном уровне вибрации.
Фиксируем пайкой ножку кольца к выводу светодиода. Остается подпаять провода разъема питания: к 1-й ножке «минус», к 8-й — «плюс». Подключаем батарейку и приступаем к испытаниям! В следующем описании боле практичный вариант, который можно реально использовать в самодельной охранной сигнализации для автомобиля.
Схема подключения датчика вибрации
Предыдущая версия датчика — скорее демонстрационная. Навесную конструкцию трудно использовать, она не имеет выхода для подключения исполнительной схемы, кнопку сброса должен нажимать человек. Кроме того, медная проволока будет окисляться, а шарик ржаветь, значит, детектор вскорости перестанет работать.
Следующая схема использует промышленный датчик вибрации, собрана на плате, имеет выход для подключения к другому устройству. При этом используется тот же таймер NE555 и получается очень простой вибродетектор.
Схема датчика представлена на рисунке ниже. Элементом, преобразующим вибрацию в электрические импульсы, является датчик SW-520D. Этот компонент, напоминающий по форме небольшой электролитический конденсатор, содержит два металлических шарика, которые могут свободно перемещаться внутри него.
Шарики закорачивают металлические выводы. Недостатком такого решения является возможность получить только простую информацию о том, произошла ли вибрация или нет – в виде постоянного или временного изменения состояния выхода (закрыт/разомкнут).
Чтобы иметь возможность использовать эту информацию, например, в микропроцессорной системе, необходимо устранить помехи и обеспечить подачу на вход микроконтроллера сигнала, длящегося определенный период времени и имеющего четко выраженные логические уровни.
На рисунке выше представлена осциллограмма, показывающая форму сигнала на выходе датчике SW-520D (синий) и на выходе схемы (желтый). Видно, что подключение детектора напрямую к микроконтроллеру может привести к его неисправности, вызванной подачей на вход интегральной микросхемы серии пиковых импульсов неизвестной наполненности и длительности. Дополнительные элементы обеспечивают генерацию одного импульса длительностью около 110 -130 мс с быстрым спадающим фронтом и несколько более медленным нарастающим фронтом.
Большая группа микроконтроллеров (особенно все еще популярное семейство AVR) хорошо обнаруживает низкий уровень как активный на входе, поэтому выход этого устройства построен по схеме «открытый коллектор» с резистором в нагрузке.
Элементом, реализующим описанный моностабильный мультивибратор, является всем известный NE555. Его вход срабатывает от схемы, дифференцирующей напряжение на выводах датчика вибрации. Таким образом, на вход таймера передается только информация об изменении их состояния. Длительность импульса определяется номиналами элементов R3 и C3. Транзистор Т1 открывается полностью, поэтому значение низкого состояния на выходе схемы практически совпадает с потенциалом земли.
Устройство собрано на односторонней печатной плате размерами 34×12 мм, размещение элементов представлено на рисунке выше. При монтаже радиоэлементов на плату не забудьте также включить в комплект проволочную перемычку. Правильно собранная схема работает сразу после включения питания. Напряжение источника может быть в пределах 3…12 В постоянного тока, ток потребления (при ненагруженном выходе) — в диапазоне 2…10 мА соответственно.
При сборке датчика вибрации своими руками удобно воспользоваться общим списком его компонентов.
- R1, R2 — 100 кОм;
- R3 — 1 МОм;
- R4, R5 — 10 кОм;
- C1…C4 — 100 нФ;
- C4 — 22 мкФ/25 В.
- Т1 — ВС847;
- US1 — NE55 (отечественный аналог КР1006ВИ1);
- DT1 — SW520D;
- J1 — 5PIN разъем.
Более подробно о собственно датчике смотрите в следующем видео.
Loading...
