Серед датчиків положення (нахилу) розрізняють кулькові і ртутні. На основі датчиків вітчизняна промисловість випускає микроблока з вбудованим вузлом порівняння і певним рівнем напруги на виході, наприклад: ДПА-М18-76У-1110-Н, ДПА-Ф60-40У-2110-Н та аналогічні. За типом рівня напруги на виході і характеристиці порівняння і перетворення сигналу такі датчики ділять на цифрові і аналогові. Не вдаючись в нетрі технології виробництва електронних компонентів, торкнемося практичного боку застосування датчиків положення (нахилу) радіоаматорами в домашніх (побутових) умовах.
Мал. 4.7. Зовнішній вигляд ртутного датчика положення (нахилу)
Найпоширеніші, прості і, отже, дешеві за собівартістю - ртутні датчики положення.
Вони являють собою скляний корпус, який можна порівняти за розмірами з невеликою неоновою лампою (12 х 5 мм), з двома висновками-контактами і крапелькою (кулькою) ртуті всередині корпусу, запаяного під вакуумом. ртутний датчик положення (нахилу) типу 8610 (далі - РДП) має відомий в середовищі установників автомобільних сигналізацій аналог SS-053 і широко використовується в автомобілях і мотоциклах, в тому числі іноземного виробництва, як безконтактного датчика. З його допомогою забезпечується контроль кута нахилу підвіски, відкривання капота, багажника (в деяких моделях автомобілів). Ніщо не перешкоджає і радіоаматори використовувати такий датчик при створенні власних конструкцій. Зовнішній вигляд датчика показаний на Рис. 4.7.
При експлуатації ртутного датчика положення треба мати на увазі, що без спеціального обладнання неможливо точно встановити кут (градус) нахилу, при якому РДП буде стабільно спрацьовувати. Крім того, слід брати до уваги токсичність ртуті, яка може стати небезпечною при руйнуванні датчика, а також інерційність спрацьовування, обумовлену конструктивними особливостями датчика, такими, як «ваговитість» краплі ртуті. Якщо з інерційністю спрацьовування датчика в простих електронних конструкціях, до яких не пред'являють підвищених вимог професійних пристроїв, можна ще якось миритися (інерційність спрацьовування становить десяті частки секунди), неточність спрацьовування датчика в залежності від кута і швидкості зміни нахилу є більш серйозну проблему . І тим не менше для простих конструкцій даний датчик відмінно підходить без будь-яких додаткових доробок.
Пристроями навантаження керують за допомогою двох нормально розімкнутих контактів РДП 8610. Гранично допустимий струм комутації складає 2 А. С такими електричними характеристиками розглянутий РДП є повністю готовим пристроєм, коммутирующим (керуючим) зовнішнє навантаження. Ці можливості РДП практично реалізовані в невеликому і корисному пристрої, який недавно з'явилося в серійному виробництві в Санкт-Петербурзі під назвою «Антисон» і зовнішній вигляд якого показаний на Рис. 4.8.
елементи схеми і їх призначення
Усередині «чорного ящика» встановлено:
• три елементи живлення типу СЦ-21 напругою 1.5 В кожен, з'єднані послідовно (сумарна напруга батареї - 4.5 В);
• вимикач, який замикає електричний ланцюг;
• безпосередньо РДП в скляному вакуумному виконанні;
• п'єзоелектричний капсуль з вбудованим генератором НЧ типу 1205FXP .
При замкнутих контактах вимикача харчування і відповідно при замкнутих контактах РДП (що відбувається при нахилі корпусу приладу) лунає звуковий сигнал. Практичне застосування цього пристрою очевидно: прилад надівається на вухо людини. Для цього передбачена спеціальна конструкція корпусу (див. Рис. 4.8). При вертикальному положенні голови водія звуковий капсуль не активний, зате при нахилі голови до керма автомобіля, що, як правило, має місце на довгих перегонах, коли водій стомлений і його хилить до сну, відразу лунає звуковий сигнал тривоги.
Мал. 4.9.
електрична схема включення РДП 8610
Сигнал тривоги, тобто замикання контактів РДП, звучить не тільки при перевищенні кута нахилу більш ніж на 20 ° у вертикальній площині, а й у аналогічних умовах нахилу в горизонтальній і іншій площині, що розширює можливості застосування датчика.
Оскільки даний РДП можна вважати універсальним, на Рис. 4.9 представлена електрична схема його підключення з відображенням джерела живлення і пристроїв управління (навантаження, периферії).
Як випливає з схеми , РДП своїми контактами замикає електричний ланцюг управління пристроєм навантаження. Таким пристроєм може бути:
• звуковий п'єзоелектричний капсуль;
• світловий індикатор, наприклад надяскравих світлодіод;
• слабкострумове електромагнітне реле на відповідну напругу і струм спрацьовування (СЕМР);
• вхід оптоелектронного реле , Або струмовий ключ (на транзисторі, тиристори), керуючий силовим вузлом і споживає великий струм від джерела живлення.
Напруга живлення елемента GB1 в даному випадку не принципово і залежить тільки від електричних параметрів «пристрою навантаження».
В наші дні РДП можна без праці придбати практично в будь-якому магазині радіотоварів, його вартість не перевищує 100 рублів.
При закріпленні датчика в корпусі пристрою його надійно фіксують за допомогою розплавленого парафіну або «моментального» клею. Таким чином, вдається забезпечити максимальну стабільність функціонування РДП.
Через особливості конструкції (наявності вакууму всередині скляного корпусу) РДП 8610 практично не допускає помилкових спрацьовувань. Діапазон робочих температур в межах -30 ... + 45 ° С. при від-
ветствующей захисту від зовнішніх впливів РДП ефективно працює в рідких і вологих середовищах, а також в умовах підвищеної вібрації, що робить його практично незамінним в ряді нестандартних ситуацій.
Застосування РДП практично не має меж. Наприклад, датчик положення голови (в шоломофонах мотоциклістів або в шоломофонах-аксесуарах для комп'ютерних ігор) або датчик нахилу (відхилення) вертикальних будівельних конструкцій під впливом вітру (такі датчики знадобилися б для встановлення на «падаючої» Пізанської вежі, щоб постійно контролювати зміна кута нахилу до землі цієї історичної пам'ятки). Крім того, ртутний датчик може бути використаний в пристрої звукового сигналізатора падіння або для контролю «тремтіння» і нахилу в фототехніку. Як варіант виправдано застосування РДП для контролю положення вертикальної антени (щогли) для радіопередачі. Перерахувати всі можливі варіанти застосування портативного РДП - завдання нездійсненне, оскільки їх може бути настільки ж багато, як і альтернативних рішень при розробці електричної схеми пристроїв одного принципу дії. Практично всі розробки та ідеї автора можна розглядати з різних точок зору і з урахуванням конкретних завдань, що стоять перед радіоаматором.
Джерело: Кяшкаров А. П., Збери сам : Електронні конструкції за один вечір. - М .: Видавничий дім «Додека-ХХ1», 2007. - 224 с .: іл. (Серія «Збери сам»).