Емкостные реле

9 мая 2007  |  Емкостные, сенсорные CO



Принцип действия описываемого варианта емкостного реле основан на изменении частоты LC генератора под воздействием на его элементы внешних предметов.

Такой генератор образуют катушка L1, емкость датчика Е1, конденсаторы C1, C2, полевой транзистор VT1, и конечно незначительная емкость монтажа устройства. Если напряжение питания транзистора стабилизировано и емкость датчика неизменна, то и частота генератора неизменна (здесь она примерно 100 кГц). Но стоит приблизиться или коснуться датчика рукой, его емкость увеличивается, а частота электрических колебаний генератора уменьшается. Зарегистрировать изменение частоты позволяет второй LC контур, образованный катушкой L2, конденсатором С4 и слабо связанный (чтобы не упала добротность) с генератором через резистор R1. Выделенное контуром напряжение сигнала выпрямляется диодом VD1, фильтруется конденсатором С5 и далее поступает на инвертирующий вход (вывод 2) операционного усилителя DA1, выполняющего функцию компаратора. Конденсатором С4 резонансный контур настраивают на исходную частоту F0 генератора. При этом на инвертирующем входе компаратора действует максимальное постоянное напряжение UВХ. MAX. Резисторами R3 и R2 устанавливают на неинвертирующем входе (вывод 3) ОУ напряжение UПОР несколько меньшее, чем UВХ. MAX. В этом случае напряжение на выходе ОУ мало и светодиод HL1, подключенный к нему через ограничительный резистор R5 не горит. Если изменение частоты генератора F будет таким, что напряжение UВХ станет меньше UПОР, компаратор сработает и включит светодиод. Но стоит удалиться от датчика — и частота генератора вновь станет исходной, отчего напряжение UВХ увеличится, компаратор переключится в первоначальное состояние и светодиод погаснет.


Емкостные реле

Рис.1.

Для повышения термостабильности устройства катушки L1 и L2, идентичные по конструкции, намотаны на кольцах из феррита 2000НМ с внешним диаметром 20 мм (можно 15 мм) и содержат по 100 витков провода ПЭВ-2 0,2. Намотка виток к витку, в один слой. Отвод катушки L1 сделан от 20-го витка, считая от вывода, соединенного с общим проводом, L2 — от середины. Расстояние между началом и концом катушек должно быть не менее 3- 4 мм. Транзистор VT1 — любой из серии КПЗОЗ, операционный усилитель DA1 — К140УД7, К140УД8, диод VD1 — КД503Б, КД521, КД522Б. Конденсаторы C1 и C2 — КТ, КД, KM, СЗ и С5 — КЛС, КМ, С4 — КПК-1, резисторы R2 и R3 — СПЗ-3, остальные — ВС, МЛТ.

После сборки реле проводят предварительную регулировку его (цепочку R5, HL1 при этом не подключают). Роль датчика могут временно выполнять два отрезка провода диаметром 0,5-1 мм длиной по 1- 1,5 м, расположенные параллельно на расстоянии 15- 20 см один от другого. К конденсатору С5 подключают вольтметр постоянного тока с относительным входным сопротивлением не менее 10 кОм/В и подстроечным конденсатором С4, добиваются максимального показания напряжения вольтметра. Если при этом емкость конденсатора С4 окажется наибольшей, то параллельно ему подключают дополнительный конденсатор емкостью 10 -15 пФ и подстройку повторяют. Вольтметр должен фиксировать напряжение 2,5- 5 В. Если оно меньше, подбирают резистор R1, но его сопротивление должно быть более 500 кОм. После каждой замены резистора подстройку повторяют. Затем к выходу ОУ подключают последовательно соединенные резистор R5 и светодиод HL1. Движок резистора R3 устанавливают в нижнее по схеме положение, а резистора R2 — в среднее. При этом светодиод должен гореть. Медленно перемещая движок резистора R3, добиваются погасания светодиода. Если теперь к датчику поднести руку или коснуться провода, соединенного с конденсатором С1, светодиод должен загореться. При настройке емкостного реле, надо находиться, возможно дальше от элементов датчика.

Емкостное реле, схема которого представлен на рис.2, при несколько меньшей чувствительности, значительно проще предыдущего. В качестве датчика здесь используется штырь длинной до 1 метра или рамка, выполненная из отрезка изолированного провода, установленные перпендикулярно плоскости печатной платы. Катушка L1 намотана на многосекционном каркасе длинной 20 мм, и содержит 500 витков провода ПЭЛ 0.12 мм, с отводом от середины. Конденсатор С1 — типа КПК-М, остальные — типа К50-6. В качестве реле можно использовать любое подходящее на соответствующее напряжение.


Емкостные реле

Рис.2.

Для настройки емкостного реле, вначале необходимо установить минимальную емкость конденсатора С1, при этом сработает реле К1. Затем ротор конденсатора С1, медленно поворачивают в сторону увеличения емкости до выключения реле К1. Чем меньше емкость подстроечного конденсатора, тем чувствительнее емкостное реле и больше расстояние, на которое датчик способен реагировать на объект.

Автор: НЕИЗВЕСТНО


Код для размещения на форумах или блоге

«
»