Czujnik akustyczny

Za pomocą opisanej konstrukcji można ustalić, czy mechanizm umieszczony w innym pomieszczeniu lub budynku działa. Informacje o pracy to wibracje samego mechanizmu. Projekt jest dość prosty i zawiera minimum szczegółów.

W systemach automatyki często konieczne jest określenie stanu urządzenia lub mechanizmu na poziomie „włącz - wyłącz” lub „pracujący - niedziałający”. Dosyć realnym i żywym przykładem jest pompa mini-kotła.

Sam kocioł z urządzeniem sterującym (sterownikiem) może być umieszczony w jednym pomieszczeniu, a pompa, która wytwarza ciśnienie w układzie grzewczym w innym. I to nie tylko w różnych pokojach, ale ogólnie w sąsiednich budynkach.

Jak poinformować kontroler, że pompa jest włączona i działa? Oczywiście w prostszych systemach nie można stosować kontrolera, lecz proste i tanie urządzenie sygnalizacyjne, które przyciągnie uwagę operatora.

Istnieje kilka sposobów na znalezienie tego. Na przykład przy użyciu dodatkowego styku rozrusznika, który włącza pompę: styk jest zamknięty, dlatego pompa działa. Chociaż z jakiegoś powodu może nie działać. Ponadto rozrusznik nie zawsze ma bezczynny styk. To kolejna wada takiego schematu.

Oprócz tej metody można uzyskać sygnał o pompie za pomocą czujnika prądu. Taki sygnał będzie bardziej obiektywnie odzwierciedlał działanie urządzenia jako całości niż wyżej wspomniany kontakt. Wadą tej metody jest interferencja w obwodzie napędowym.

Jak kontrolować instalację bez ingerowania w jej obwód? Okazuje się to po prostu, jeśli przypomnimy sobie, że wspomniana podczas pracy pompa wytwarza hałas i wibracje. Wiele innych urządzeń ma te same właściwości: elektromagnesy, potężne transformatory, tylko mechaniczne części napędu elektrycznego. Działanie opisanego poniżej czujnika działania mechanizmu opiera się na tych „szkodliwych” właściwościach. Podobne czujniki mogą również monitorować stan urządzenia wyposażonego w silnik spalania wewnętrznego lub silnik Diesla.

W działaniu czujnika wibracje są wykorzystywane w większym stopniu niż hałas, dlatego podczas jego instalowania należy znaleźć miejsce mechanizmu, w którym wibracja jest wystarczająca do uruchomienia czujnika. Jednocześnie podwyższona temperatura nie jest pożądana w miejscu instalacji czujnika. Schemat ideowy czujnika pokazano na rysunku 1.

Ryc. 1. Schemat czujnika mechanizmu (aby powiększyć schemat, kliknij na zdjęcie).

Układ jest dość prosty i zawiera tylko 3 tranzystory. Zasada jego działania jest bardzo podobna do działania obwodu autostopowego w magnetofonach: podczas gdy impulsy wychodzą z czujnika ruchu taśmy magnetycznej, sygnał stop mechanizmu nie jest generowany. Taśma jest zablokowana lub skończyła się - mechanizm się zatrzymał.

W naszym przypadku czujnikiem drgań jest elektretowy mikrofon M1, którego sygnał jest doprowadzany przez kondensator C2 do wzmacniacza wykonanego na tranzystorze VT1. Poprzez kondensator C3 zmienna składowa wzmacnianego sygnału jest dostarczana do prostownika, wykonana zgodnie z obwodem podwajacza napięcia. Napięcie wyprostowane ładuje kondensator C4, więc tranzystor VT2 będzie otwarty (niskie napięcie na kolektorze). Ten niski poziom utrzymuje tranzystor VT3 zamknięty, więc przekaźnik P1 jest wyłączony i nie ma sygnału alarmowego do sterownika lub urządzenia sygnalizacyjnego. Emiter tranzystora VT3 zainstalował diodę VD4. Jest to tak zwana blokada poziomu, która zapewnia bardziej niezawodne zamknięcie tranzystora.

Jeśli mechanizm się zatrzyma, wibracje ustaną, a mikrofon po prostu nie ma nic do złapania. Dlatego impulsy na kolektorze tranzystora VT1 ustają, a kondensator C4 zostaje rozładowany.Dlatego tranzystor VT2 zamyka się, a VT3 otwiera się i włącza przekaźnik P1, styki, które informują sterownik o sytuacji awaryjnej.

Konfiguracja urządzenia

Konfiguracja urządzenia jest łatwa. Przede wszystkim, używając rezystora R2 na kolektorze tranzystora VT1, powinieneś ustawić napięcie na około połowę napięcia zasilania. W takim przypadku tranzystor VT1 będzie działał w trybie liniowym, tj. jako wzmacniacz sygnału.

Drugim krokiem dostrajania jest ustawienie poziomu czułości całego czujnika jako całości za pomocą rezystora zmiennego R4. Aby to zrobić, przełóż silnik do dolnej pozycji zgodnie ze schematem. Jest to minimalna czułość czujnika, w tym przypadku przekaźnik zostanie włączony. Następnie, po umieszczeniu mikrofonu w miejscu, w którym zostanie zainstalowany, przekręcając rezystor strojenia R4, wyłącz przekaźnik. Gdy mechanizm jest wyłączony, przekaźnik powinien się ponownie włączyć.

Części i konstrukcja

Jeśli planowane jest wyprodukowanie kilku instancji czujnika, najlepiej zmontować obwód na płytce drukowanej. Najłatwiej jest to zrobić za pomocą technologii prasowania laserowego. Jeśli wymagana jest tylko jedna kopia, to jest całkiem akceptowalne połączenie jej z instalacją na zawiasach. Zmontowaną deskę należy umieścić w plastikowej skrzynce z łącznikami.

Tranzystory VT1, VT2 można zastąpić KT3102 dowolnym indeksem literowym, KT503 KT815 lub KT972. Wszystkie diody można zastąpić dowolną niską mocą o wysokiej częstotliwości, na przykład KD521, KD503.

Wszystkie rezystory typu MLT-0.25 lub importowane. Kondensatory elektrolityczne są również łatwiejsze do zakupu importowane przy napięciu roboczym co najmniej 25 V.

Jako przekaźnik P1 dopuszczalne jest stosowanie dowolnego przekaźnika małej wielkości, być może również importowanego, o napięciu wyzwalającym 12 V. Urządzenie może być zasilane ze źródła o niskim poborze mocy, na przykład z chińskiej karty sieciowej.

Jeśli sam zrobisz zasilacz, potrzebujesz transformatora o mocy nie większej niż 5 W, o napięciu wtórnym około 15 V. Najłatwiej jest zmontować takie źródło na podstawie zintegrowanego stabilizatora 7812. Taki obwód jest dość łatwy do znalezienia, więc jego opis nie został tutaj podany.

Boris Aladyshkin