Akustický senzor

Pomocou opísanej konštrukcie je možné určiť, či sa mechanizmus nachádza v inej miestnosti alebo na stavbe. Informácie o práci sú vibrácie samotného mechanizmu. Dizajn je pomerne jednoduchý a obsahuje minimum detailov.

V automatizačných systémoch je často potrebné určiť stav zariadenia alebo mechanizmu jednoducho na úrovni „zapnuté - vypnuté“ alebo „pracovné - nefungujúce“. Pomerne reálnym a živým príkladom je čerpadlo s mini kotlom.

Samotný kotol s riadiacim zariadením (regulátorom) môže byť umiestnený v jednej miestnosti a čerpadlo, ktoré vytvára tlak vo vykurovacom systéme v inej. A to nielen v rôznych miestnostiach, ale všeobecne v susedných budovách.

Ako informovať regulátor, že čerpadlo je zapnuté a beží? V jednoduchších systémoch sa samozrejme nemôže použiť radič, ale jednoduché a lacné signalizačné zariadenie, ktoré priťahuje pozornosť operátora.

Existuje niekoľko spôsobov, ako to nájsť. Napríklad pri použití ďalšieho kontaktu štartéra, ktorý zapína čerpadlo: kontakt je uzavretý, preto čerpadlo pracuje. Aj keď z nejakého dôvodu to nemusí fungovať. Štartér navyše nie je vždy v kľudovom kontakte. Toto je ďalšia nevýhoda takejto schémy.

Okrem tejto metódy môžete získať signál o pumpe pomocou aktuálneho senzora. Takýto signál bude objektívnejšie odrážať činnosť zariadenia ako celku, ako vyššie uvedený kontakt. Nevýhodou tohto spôsobu je rušenie v hnacom obvode.

Ako ovládať inštaláciu bez zasahovania do jej obvodu? Ukazuje sa, že čerpadlo spomínané počas prevádzky vytvára hluk a vibrácie. Mnoho ďalších zariadení má rovnaké vlastnosti: elektromagnety, výkonné transformátory, iba mechanické časti elektrického pohonu. Činnosť senzora činnosti mechanizmu opísaného nižšie je založená na týchto „škodlivých“ vlastnostiach. Podobné senzory môžu tiež monitorovať stav zariadenia vybaveného spaľovacím motorom alebo dieselovým motorom.

Pri prevádzke senzora sa vibrácie používajú vo väčšej miere ako hluk, takže pri inštalácii by ste mali nájsť miesto mechanizmu, kde vibrácie postačujú na spustenie senzora. Zvýšená teplota nie je súčasne žiadúca v mieste inštalácie senzora. Schéma senzora je znázornená na obrázku 1.

Obrázok 1. Schéma senzora mechanizmu (na zväčšenie schémy kliknite na obrázok).

Obvod je pomerne jednoduchý a obsahuje iba 3 tranzistory. Princíp jeho činnosti je veľmi podobný činnosti obvodu stopovania v páskových zapisovačoch: zatiaľ čo impulzy prichádzajú zo snímača pohybu magnetickej pásky, stopkový signál mechanizmu sa negeneruje. Páska je zaseknutá alebo sa minula - mechanizmus sa zastavil.

V našom prípade je vibračným senzorom elektretový mikrofón M1, ktorého signál je privádzaný cez kondenzátor C2 do zosilňovača vytvoreného na tranzistore VT1. Prostredníctvom kondenzátora C3 je premenná zložka zosilneného signálu privádzaná do usmerňovača, vyrobeného podľa obvodu zdvojovača napätia. Usmernené napätie nabíja kondenzátor C4, takže tranzistor VT2 bude otvorený (nízke napätie na kolektore). Táto nízka úroveň udržuje tranzistor VT3 zatvorený, takže relé P1 je vypnuté a nie je k dispozícii žiadny výstražný signál do ovládača alebo signalizačného zariadenia. Emitor tranzistora VT3 nainštaloval diódu VD4. Toto je takzvaný hladinový zámok, ktorý poskytuje spoľahlivejšie uzavretie tranzistora.

Ak sa mechanizmus zastaví, vibrácie prestanú a mikrofón jednoducho nemá čo zachytiť. Preto impulzy na kolektore tranzistora VT1 prestávajú a kondenzátor C4 je vybitý.Tranzistor VT2 sa preto uzavrie a VT3 otvorí a zapne relé P1, kontakty, ktoré informujú ovládač o mimoriadnej udalosti.

Nastavenie zariadenia

Nastavenie zariadenia je jednoduché. Najskôr by ste mali pomocou rezistora R2 na kolektore tranzistora VT1 nastaviť napätie približne na polovicu napájacieho napätia. V tomto prípade tranzistor VT1 bude pracovať v lineárnom režime, t.j. ako zosilňovač signálu.

Druhým krokom ladenia je nastavenie úrovne citlivosti celého senzora ako celku pomocou premenlivého rezistora R4. Za týmto účelom preveďte jeho motor do spodnej polohy podľa schémy. Toto je minimálna citlivosť senzora, v tomto prípade sa relé zapne. Po umiestnení mikrofónu na miesto, kde bude nainštalovaný, otočením ladiaceho odporu R4 vypnite relé. Po vypnutí mechanizmu by sa malo relé znovu zapnúť.

Časti a konštrukcie

Ak sa plánuje výroba niekoľkých príkladov snímača, je najlepšie zostaviť obvod na doske plošných spojov. Najjednoduchšie je to pomocou technológie žehlenia laserom. Ak sa vyžaduje iba jedna kópia, potom je celkom prijateľné zostaviť ju pomocou sklopnej inštalácie. Zmontovaná doska by mala byť umiestnená v plastovom obale s upevňovacími prvkami.

Tranzistory VT1, VT2 môžu byť nahradené KT3102 ľubovoľným indexom písmen, KT503 za KT815 alebo KT972. Všetky diódy môžu byť nahradené akýmkoľvek vysokofrekvenčným nízkoenergetickým, napríklad KD521, KD503.

Všetky rezistory typu MLT-0,25 alebo dovezené. Elektrolytické kondenzátory sa tiež ľahšie nakupujú dovážané pri pracovnom napätí najmenej 25V.

Ako relé P1 je možné použiť akékoľvek relé malej veľkosti, prípadne tiež importované, s vypínacím napätím 12V. Zariadenie môže byť napájané z nízkoenergetického zdroja, napríklad z čínskeho sieťového adaptéra.

Ak si sami vytvoríte zdroj energie, budete potrebovať transformátor s výkonom nie väčším ako 5 W, so sekundárnym napätím asi 15 V. Najjednoduchšie je zostaviť taký zdroj na základe integrálneho stabilizátora 7812. Takýto obvod sa dá ľahko nájsť, takže jeho opis tu nie je uvedený.

Boris Aladyshkin