Penderia kapasitif bukan sentuhan. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik / Pereka amatur radio

 Komen artikel

Penderia kapasitif bertindak balas terhadap pelbagai jenis bahan - pepejal dan cecair, logam dan dielektrik. Ia digunakan, sebagai contoh, untuk kawalan tanpa sentuhan mengisi tangki dengan cecair dan bahan pukal, meletakkan dan mengira pelbagai objek, dan perlindungan objek. Artikel yang dicadangkan menerangkan prinsip operasi penderia bukan kenalan, menyediakan gambar rajah yang sesuai untuk pelaksanaan dan penggunaan praktikal, kebolehpercayaan relatif persekitaran. Penderia biasa dengan diameter permukaan sensitif 1 mm membetulkan "sasaran standard" (istilah mengikut [2]) pada jarak 60 mm.

Elemen sensitif bagi penderia kapasitif bukan sentuhan ialah kapasitor dengan plat diletakkan dalam satu satah, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah. 1.

Bergantung pada kehadiran atau ketiadaan objek asing, kebolehtelapan purata plat sekeliling medium berubah dan, akibatnya, kapasitansi kapasitor. Yang terakhir berfungsi sebagai elemen penetapan frekuensi pengayun. Peranti ambang yang terdapat dalam sensor memantau amplitud atau kekerapan ayunan, apabila ia berubah, menggerakkan unit penggerak.

Dalam banyak penderia kapasitif, frekuensi pengayun dipilih menjadi beberapa megahertz. Penjana dibina pada transistor diskret, yang bilangannya mencapai lima. Walau bagaimanapun, penjana yang cukup sensitif terhadap perubahan dalam kapasiti dan beroperasi pada frekuensi ratusan kilohertz boleh dibina pada hanya satu op amp kelas pertengahan.

Skim klasik penjana nadi segi empat tepat pada op-amp, ditunjukkan dalam Rajah. 2.

Penerangan terperinci dan pengiraannya diberikan dalam [4]. Jika op-amp DA1 adalah ideal, kekerapan ayunan adalah berkadar songsang dengan kapasitansi kapasitor C1 (elemen penderiaan sensor), dan amplitudnya tidak berubah. Malah, dengan penurunan kapasiti dan peningkatan kekerapan, tibalah saat apabila, disebabkan oleh inersia yang wujud dalam op-amp sebenar, syarat untuk pengujaan sendiri penjana berhenti dipenuhi dan ayunan rosak. .

Ia kekal untuk memastikan bahawa penjana berfungsi dengan kehadiran objek asing di zon sensitif, dan apabila ia dikeluarkan (yang bersamaan dengan penurunan kapasitansi kapasitor), ia tidak lagi wujud. Mod ini mempunyai kelebihan tertentu berbanding yang diketahui, apabila penjana beroperasi secara berterusan [5, 6], atau hanya jika tiada objek asing [7, 8].

Idea ini telah diuji dengan mensimulasikan penjana menggunakan program ELECTRONIC WORKBENCH. Daripada perpustakaan elemen program standard, OS HA2502 telah dipilih untuk model tersebut. Nilai perintang ialah: R1 - 330 kOhm, R2 - 1 kOhm, R3 - 2 kOhm. Ayunan perlahan-lahan timbul dan rosak apabila kapasitansi kapasitor C1 berubah daripada 11 kepada 12 pF, dan sebaliknya. Dengan tahap keyakinan yang tinggi, boleh dikatakan bahawa ini adalah mencukupi untuk operasi yang boleh dipercayai bagi sensor kapasitif. Selepas itu, kesimpulan itu disahkan dengan menguji struktur sebenar.

Elemen sensitif sensor dibuat daripada bahan penebat bersalut foil satu sisi, di mana dua bahagian segi empat tepat foil bersaiz 70x50 mm ditinggalkan, bersebelahan antara satu sama lain dengan sisi pendek dengan jurang 2 mm. Kapasiti "kapasitor yang tidak dibalut" yang terbentuk dengan cara ini adalah lebih kurang 5 pF. Panjang wayar yang menyambungkan plat kapasitor ke penjana mestilah minimum, tidak lebih daripada 50 mm.

Satu litar praktikal penjana pada salah satu daripada dua op amp cip KR157UD2 ditunjukkan dalam rajah. 3.

Oleh kerana litar mikro dikuasakan daripada satu sumber, pincang sama dengan separuh voltan bekalan digunakan pada input bukan penyongsangan op-amp menggunakan pembahagi rintangan R3R4. Litar tetapan frekuensi dibentuk oleh perintang R2 dan kapasitansi elemen penderia E1. Perintang R1 berfungsi untuk melindungi input op-amp daripada gangguan dan gangguan yang boleh melumpuhkan op-amp.

Perlu diperhatikan peranan penting kapasitor C1, yang membetulkan tindak balas frekuensi op-amp. "Titik kerja" penjana pada cerun tindak balas frekuensi bergantung kepada kapasitansi kapasitor ini. Dua pilihan telah diuji: C1=12 pF, R5=180 kOhm (frekuensi 200 kHz) dan C1=6,8 pF, R5=1 MΩ (frekuensi 500 kHz). Dalam kedua-dua kes, dengan melaraskan perintang R2, adalah mungkin untuk mencapai bahawa penjana teruja apabila objek asing menghampiri unsur sensitif. Pelarasan sebaiknya dilakukan dengan pemutar skru panjang yang diperbuat daripada bahan penebat.

Semasa ujian, sensor "merasakan" tangan manusia atau tangki air pada jarak beberapa sentimeter. Pada jarak yang lebih pendek, adalah mungkin untuk mencari blok kayu, balang kaca kosong, dan juga pemadam pelajar.

Litar penjana pada cip K1407UD1 ditunjukkan dalam rajah. 4.

Sifat-sifatnya lebih kurang sama seperti yang dibincangkan di atas. Memandangkan op-amp yang digunakan tidak mempunyai pin untuk menyambungkan litar pembetulan, prestasinya merosot menggunakan maklum balas melalui litar R3C1. Di samping itu, seperti perintang R1 dalam peranti sebelumnya (lihat Rajah 3), perintang R3 melindungi input op-amp daripada gangguan. Kekerapan operasi penjana adalah kira-kira 100 kHz.

Pada rajah. 5 menunjukkan gambar rajah sensor tanpa sentuh pada litar mikro KR157DA1 [9].

Berbeza dengan yang dipertimbangkan sebelum ini (lihat Rajah 3 dan 4), OS tambahan tidak diperlukan dalam penjana sensor, kerana lebar jalur sendiri op-amp DA1.1 agak sempit. Walau bagaimanapun, untuk mencapai operasi yang boleh dipercayai, litar R6C1 perlu diperkenalkan. Perintang R1 - pelindung.

Kekerapan ayunan penjana pada op-amp DA1.1 ialah 20 kHz pada R5=10 kOhm dan 80 kHz pada R5=100 kOhm. Sekiranya tiada objek di kawasan sensitif, penjana tidak berfungsi, LED HL1 tidak menyala. Yang terakhir menjadikan peranti lebih menjimatkan berbanding, sebagai contoh, dengan yang diterangkan dalam [8]. Daripada output kedua pengesan DA1.2, bebannya adalah litar R7C2, isyarat disalurkan ke input peranti ambang - op-amp DA1.3. Pada outputnya (pin 7 cip DA1), apabila sensor dicetuskan, paras voltan rendah digantikan dengan yang tinggi.

Penjana penderia kapasitif, termasuk yang sedang dipertimbangkan, jika tiada objek luaran, kadangkala mengeluarkan "kelipan" ayunan jangka pendek yang mengikuti pada frekuensi 100 Hz. Ini mungkin akibat gangguan rangkaian. Kitaran tugas "kelip" agak tinggi, dan litar inersia R7C2 melemahkannya, menghalangnya daripada mencapai tahap pencetus DA1.3.

Seperti yang ditunjukkan oleh ujian, dimensi elemen penderiaan E1 yang ditunjukkan sebelum ini boleh dikurangkan. Sebagai contoh, peranti pada cip K1407UD1 (lihat Rajah 4) juga beroperasi dengan saiz plat 30x6 mm, dan untuk mengekalkan pemalar masa malar litar maklum balas, nilai perintang boleh ubah R5 perlu ditingkatkan kepada 560 kOhm. Kepekaan sensor kekal agak memuaskan.

Ia adalah mungkin untuk meningkatkan saiz zon sensitif dengan menolak plat kapasitor atau mengeluarkan sepenuhnya yang disambungkan ke wayar biasa. Dalam kes kedua, peranan lapisan jauh beralih kepada wayar yang paling biasa dan elemen yang disambungkan kepadanya. Selepas penalaan yang sesuai dengan perintang penalaan R5, penjana teruja apabila menghampiri lapisan tangan yang tinggal pada jarak 100 mm atau blok kayu - sebanyak 30 mm. Walau bagaimanapun, amplitud "berkelip" dengan frekuensi 100 Hz meningkat dengan ketara.

Kesusasteraan

1. Penderia Kehampiran TURCK. Katalog penderia tanpa sentuh (suis) oleh TURCK (Jerman).
2. Teknik Sensor BALLUFF. Katalog penderia tanpa sentuh (suis) dari BALLUFF (Jerman).
3. GOST R 50030.5.2-99 (IEC 60947-5-2) Peralatan pengagihan dan kawalan voltan rendah. Bahagian 5.2. Radas dan elemen pensuisan litar kawalan. Penderia tanpa sentuh.
4. Frolkin V., Popov L. Peranti impuls. - M.: Radio Soviet, 1980.
5. Nechaev I. Geganti kapasitif. - Radio, 1988, No. 1, hlm. 33.
6. Nechaev I. Geganti kapasitif. - Radio, 1992, No. 9, hlm. 48.
7. Peranti penggera apabila menghampiri objek. - Radio, 1999, No. 5, hlm. 40.
8. Moskvin A. Anjing pemerhati dengan sensor kapasitif. - Radio, 2001, No. 8, hlm. 35, 36.
9. Ataev D., Bolotnikov V. Litar bersepadu analog untuk peralatan rumah tangga. Direktori. - M.: PKF "Percetakan", 1992.

Pengarang: A. Moskvin, Yekaterinburg

Lihat artikel lain bahagian Pereka amatur radio.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Cara Baharu untuk Mengawal dan Memanipulasi Isyarat Optik 05.05.2024

Dunia sains dan teknologi moden berkembang pesat, dan setiap hari kaedah dan teknologi baharu muncul yang membuka prospek baharu untuk kita dalam pelbagai bidang. Satu inovasi sedemikian ialah pembangunan oleh saintis Jerman tentang cara baharu untuk mengawal isyarat optik, yang boleh membawa kepada kemajuan ketara dalam bidang fotonik. Penyelidikan baru-baru ini telah membolehkan saintis Jerman mencipta plat gelombang yang boleh disesuaikan di dalam pandu gelombang silika bersatu. Kaedah ini, berdasarkan penggunaan lapisan kristal cecair, membolehkan seseorang menukar polarisasi cahaya yang melalui pandu gelombang dengan berkesan. Kejayaan teknologi ini membuka prospek baharu untuk pembangunan peranti fotonik yang padat dan cekap yang mampu memproses jumlah data yang besar. Kawalan elektro-optik polarisasi yang disediakan oleh kaedah baharu boleh menyediakan asas untuk kelas baharu peranti fotonik bersepadu. Ini membuka peluang besar untuk ...>>

Papan kekunci Seneca Prime 05.05.2024

Papan kekunci adalah bahagian penting dalam kerja komputer harian kami. Walau bagaimanapun, salah satu masalah utama yang dihadapi pengguna ialah bunyi bising, terutamanya dalam kes model premium. Tetapi dengan papan kekunci Seneca baharu daripada Norbauer & Co, itu mungkin berubah. Seneca bukan sekadar papan kekunci, ia adalah hasil kerja pembangunan selama lima tahun untuk mencipta peranti yang ideal. Setiap aspek papan kekunci ini, daripada sifat akustik kepada ciri mekanikal, telah dipertimbangkan dengan teliti dan seimbang. Salah satu ciri utama Seneca ialah penstabil senyapnya, yang menyelesaikan masalah hingar yang biasa berlaku pada banyak papan kekunci. Di samping itu, papan kekunci menyokong pelbagai lebar kunci, menjadikannya mudah untuk mana-mana pengguna. Walaupun Seneca belum tersedia untuk pembelian, ia dijadualkan untuk dikeluarkan pada akhir musim panas. Seneca Norbauer & Co mewakili piawaian baharu dalam reka bentuk papan kekunci. dia ...>>

Balai cerap astronomi tertinggi di dunia dibuka 04.05.2024

Meneroka angkasa dan misterinya adalah tugas yang menarik perhatian ahli astronomi dari seluruh dunia. Dalam udara segar di pergunungan tinggi, jauh dari pencemaran cahaya bandar, bintang dan planet mendedahkan rahsia mereka dengan lebih jelas. Satu halaman baharu dibuka dalam sejarah astronomi dengan pembukaan balai cerap astronomi tertinggi di dunia - Balai Cerap Atacama Universiti Tokyo. Balai Cerap Atacama, yang terletak pada ketinggian 5640 meter di atas paras laut, membuka peluang baharu kepada ahli astronomi dalam kajian angkasa lepas. Tapak ini telah menjadi lokasi tertinggi untuk teleskop berasaskan darat, menyediakan penyelidik dengan alat unik untuk mengkaji gelombang inframerah di Alam Semesta. Walaupun lokasi altitud tinggi memberikan langit yang lebih jelas dan kurang gangguan dari atmosfera, membina sebuah balai cerap di atas gunung yang tinggi memberikan kesukaran dan cabaran yang besar. Walau bagaimanapun, walaupun menghadapi kesukaran, balai cerap baharu itu membuka prospek yang luas kepada ahli astronomi untuk penyelidikan. ...>>

Berita rawak daripada Arkib Perjalanan Berkelajuan Tinggi ke Marikh 26.01.2023 NASA telah memilih beberapa projek angkasa lepas baharu untuk kemungkinan pelaksanaan pada masa hadapan. Antaranya adalah projek saintis Amerika, yang terdiri daripada menggunakan jenis enjin nuklear baharu dalam roket angkasa lepas supaya ia boleh terbang ke Marikh dalam masa 45 hari. NASA kini mempunyai rancangan yang sangat luas untuk penerokaan angkasa lepas, dan oleh itu secara aktif menarik saintis untuk membangunkan projek teknologi baharu yang boleh dilaksanakan di angkasa lepas. Focus telah pun menulis tentang sebahagian daripada mereka, yang membimbangkan, contohnya, penciptaan saluran paip oksigen di Bulan dan pesawat baharu untuk penerbangan di Titan. Pada peringkat ini, NASA telah memilih 14 projek yang pada mulanya menerima pembiayaan untuk pembangunan selanjutnya. Iaitu, ini hanya fasa pertama kajian, dan hanya beberapa projek akan pergi ke fasa ketiga. NASA akan meletupkan angkasawan ke bulan dalam beberapa tahun, dan kemudian pada akhir dekad untuk memulakan pembinaan pangkalan bulan pertama. Peringkat seterusnya dalam penerokaan angkasa lepas ialah pendaratan di Marikh, yang mungkin sudah berlaku dalam dekad akan datang. Oleh itu, projek yang berkaitan dengan Planet Merah sangat menarik minat agensi angkasa AS. Antara projek tersebut ialah konsep pendorongan nuklear baharu untuk roket angkasa lepas dari Ryan Gosse dari Florida State University di AS. Sebenarnya, konsep itu bukanlah baharu sepenuhnya, walaupun ia merupakan teknologi inovatif yang mungkin menerima pembiayaan selanjutnya. Kembali pada abad ke-20, Amerika Syarikat telah pun terlibat dalam penciptaan enjin haba nuklear dan enjin elektrik nuklear untuk roket angkasa. Tetapi projek-projek ini tidak mendapat pembangunan lanjut. Gosse mencadangkan untuk menggabungkan dua jenis enjin nuklear menjadi satu, yang akan terdiri daripada dua bahagian, iaitu haba dan elektrik. Ini akan membolehkan, menurut saintis, untuk sampai ke Marikh dalam masa 45 hari. Enjin nuklear ini, seperti yang dinyatakan di atas, akan terdiri daripada dua komponen yang akan saling melengkapi. Sebagai contoh, pendorong terma nuklear terdiri daripada reaktor nuklear yang memanaskan bahan api hidrogen cecair, mengubahnya menjadi gas hidrogen terion, yang kemudian menghasilkan tujahan. Sebaliknya, pendorongan elektrik nuklear terdiri daripada reaktor nuklear yang membekalkan kuasa elektrik kepada pendorongan kesan Hempedu, iaitu, pendorongan ion yang menjana medan elektromagnet. Medan ini mengion dan mempercepatkan gas lengai seperti xenon untuk mencipta tujahan. Kedua-dua enjin ini mempunyai kelebihan ketara berbanding pendorongan kimia konvensional dalam roket angkasa. Enjin baharu itu, menurut Gosse, akan menggabungkan kelebihan kedua-dua enjin roket nuklear - haba dan elektrik. Struktur berganda sedemikian boleh menyediakan penerbangan pantas ke Marikh dalam masa 45 hari, dan dengan itu orang ramai boleh terbang dengan cepat ke planet lain yang lebih jauh dalam sistem suria. Hari ini, enjin roket konvensional mampu menghantar angkasawan ke Marikh dalam 9-12 bulan. Oleh itu, perjalanan singkat selama 45 hari akan mengurangkan risiko penerbangan bermanusia dengan ketara, dan juga lebih selamat untuk kesihatan angkasawan.

Berita menarik lain:

▪ Satu lagi penghalang ke Marikh

▪ Meluluskan pengecas standard tunggal untuk semua alat

▪ Projektor TLP-T71U daripada Toshiba

▪ Kucing dan anjing: rahsia keharmonian

▪ Penyerap hentak elektronik raket tenis

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian penguat kuasa RF tapak. Pemilihan artikel

▪ artikel Untuk penyair yang lebih baik dan berbeza. Ungkapan popular

▪ artikel Dinasti beraja Eropah manakah yang dihormati oleh penganut Buddha sebagai penjelmaan duniawi seorang bodhisattva wanita? Jawapan terperinci

▪ artikel Juruelektrik untuk pembaikan dan penyelenggaraan peralatan elektrik mesin angkat. Arahan standard mengenai perlindungan buruh

▪ artikel Pengatur voltan pampasan terma ringkas untuk kereta. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

▪ pasal Bot sabun. Fokus Rahsia

Tinggalkan komen anda pada artikel ini:

Semua bahasa halaman ini

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Laman utama | Perpustakaan | artikel | Peta Laman | Ulasan laman web

www.diagram.com.ua
2000-2024