В помощь домашнему мастеруВ помощь домашнему мастеру

ЧТО ЗНАЕТЕ ХОРОШЕГО, ТОГО НЕ ЗАБЫВАЙТЕ, ЧЕГО НЕ ЗНАЕТЕ, ТОМУ УЧИТЕСЬ...

Поиск
Текст поиска*
Введите текст для поиска

С новым годом

Контактные датчики

Существует множество способов связать механическое перемещение охраняемого предмета с замыканием - размыканием электрических контактов. Одним из самых надежных и долговечных контактных датчиков является геркон магниточувствительная контактная пара (реже переключатель — тройка), запаянная в стеклянный баллон, наполненный во избежание окисления контактов инертным газом (рис. 1, а).

Геркон управляется магнитным полем — контактная пара замыкается (тройка переключается) при приближении к нему постоянного магнита. Геркон невелик: диаметр баллона — 2...6 мм;

длина (с выводами) — 25...90 мм. Время срабатывания даже самого медленного не превышает 10 мс. Коммутируемое напряжение в силовых герконах может достигать 10 кВ, токи — нескольких ампер. Среди контактных датчиков геркон не имеет себе равных по долговечности: число его замыканий-размыканий за время эксплуатации может доходить до 100 млн.

Очень распространенные контактные датчики
это микровыключатели (рис. 1, б).
В отличие от геркона, микровыключатель управляется механически — что-то движущееся должно нажать на его кнопку. Это может быть и сам предмет, но обычно — прикрепленный к нему специальный толкатель.

Кнопка микровыключателя имеет очень небольшой «ход» — 0,5... 1 мм, и совсем уж небольшой допустимый люфт в положении «нажато». Поэтому в конструкцию микровыключателя нередко вводят гибкий пластинчатый рычаг (см. рис. 1, б), позволяющий увеличить допустимый люфт толкателя до нескольких миллиметров.

Контактные датчики
Рис. 1


Не будучи герметичными, микровыключатели не терпят тяжелых климатических условий. Правда, их долговечность невелика и в нормальных — число коммутаций даже лучших из них не превышает 100 тыс. Как правило, герконы и микровыключатели работают в режиме нормально замкнутого контактного датчика  (микровыключатель — в положении «нажато»).

Типичным нормально замкнутым контактным датчиком является шлейф — легко обрывающаяся петля, изготовленная из обмоточного провода ПЭВ-2 или ПЭВ-3 диаметром 0,07...0,1 мм. Шлейф имеет очень небольшое активное сопротивление, тысячекратно увеличивающееся при обрыве.
Шлейф, перепутывающий двери, окна, шкафы, чемоданы и пр., ставит перед вором, не стремящимся афишировать свой «визит», практически неразрешимую задачу.

Однако большой шлейф собирает разного рода эфирные наводки, которые могут быть причиной ложного срабатывания датчика. Правда, отличить наводку от обрыва довольно просто: наводка со временем исчезнет, а обрыв — нет. Но времени для «размышлений» у охранной системы может и не быть.

Радикальное средство борьбы с электромагнитными наводками состоит в том, что последовательно со шлейфным проводом (лучше — не в одном месте), включают активное сопротивление. Шлейф имеет очевидный недостаток — он одноразовый. Чаще всего его используют для охраны редко посещаемых объектов, например, — пустующей зимой дачи. Правда, замена шлейфа — минутное дело.

На первый взгляд, контактный датчик с его очевидной, казалось бы, дискретностью функционирования представляется близким к идеалу. Но это не совсем так.  Все контактные датчики обладают нежелательным эффектом (его называют «дребезгом»), Также на слабо сжатых контактных парах фиксируется так называемый «шорох». Это объясняется не только механической вибрацией соединяющихся контактов, но и продавливанием, протиранием возможных окисных пленок. Поэтому в электронной технике контактный датчик практически всегда дополняется устройством, формирующим сигнал, пригодный и для быстродействующей электронной техники.

На рис. 2 приведена принципиальная схема формирователя для нормально замкнутого контактного датчика . Очевидно, одновибратор (DD1.1, DD1.2, R3, С2) отреагирует на первое же в «дребезговой» пачке превышение UC1 > +Uпит/2 тем, что мгновенно переключится в другое свое устойчивое состояние и останется в нем на время Тф = 0,7R3C2. Выбором R3 и(или) С2 устанавливают время, превышающее длительность самого продолжительного «дребезга» КД.

Формирователь для нормально замкнутого контактного датчика
Рис. 2


Импульсы «шороха» убирает входной фильтр. Его постоянная R1C1 должна быть значительно больше длительности самого продолжительного «всплеска» контактного сопротивления.
Примем R2 = R3 = 3 МОм, С2 = 0,047 мкФ, R1 = 30 кОм и С1 = 0,01 мкФ. При разрыве КД продолжительностью более 0,2 мс (~O,7R1C1) одновибратор сформирует на выходе DD1.2 единичный импульс длительностью 100 мс, который поступает на вход цифрового повторителя, составленного из DD1.3 и DD1.4.

Низкое выходное сопротивление повторителя позволит связать такой КД с центром ОС практически любой проводной линией.
Энергопотребление формирователя в дежурном режиме зависит лишь от сопротивления резистора R2 и напряжения питания — Рдеж = Uпит²/R2 — и обычно не превышает нескольких микроватт. Возможные наводки на разомкнутый контактный датчик (т. е. запустивший свой формирователь) повлиять ни на что уже не могут.


На рис. 3 приведена принципиальная схема формирователя нормально разомкнутого контактного датчика. В его основе одновибратор, формирующий на выходе DD1.2 нулевой импульс длительностью Тф = 0,7R3C2 при первом же Uс1 < +Uпит/2. Инвертор, составленный из DD1.3 и DD1.4, трансформирует этот импульс в единичный, который и проследует в линию связи.

Формирователь для нормально разомкнутого контактного датчика
Рис.3


Датчик с нормально разомкнутой контактной парой чувствителен к наводкам, и во избежание ложного его срабатывания постоянную времени входного фильтра R1C1 увеличивают, сохраняя соотношения:
R1 < 0,3 R2 и R1C1 < 0,3 R3C2.При R1 = 300 кОм, R2 = R3 = 3 МОм, С1 = С2 = 0,033 мкФ такой формирователь отреагирует на включение датчика, длящееся не менее 10 мс, тем, что на его выходе возникнет единичный импульс длительностью ~70 мс. Для повышения надежности контактных датчиков можно включить резистор R4 сопротивлением 3...10 кОм (на рис. 2, 3 он показан пунктиром). На временных характеристиках это практически никак не скажется.

<<<Назад