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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Feuchtigkeits-, Licht- und Wasserstandssensor am Timer KR1006VI1 (NE555). Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik Um eine Verletzung eines Parameters in der Produktion und zu Hause zu melden, werden elektromagnetische Relais verwendet, die an elektronische Schaltkreise angeschlossen sind. Kontakte elektromagnetischer Relais arbeiten langlebiger, wenn die Wicklung im „Trigger“-Modus mit Strom versorgt wird – eine scharfe Zufuhr und plötzliche Spannungsfreigabe, während es wünschenswert ist, die Anzahl der Schaltvorgänge zu reduzieren und „Prellen“ völlig unerwünscht ist – gepulste Stromversorgung die Relaiswicklung. Der Timer auf dem KR1006VI1-Chip eignet sich aus folgenden Gründen gut für solche Zwecke:
So ermöglichen zwei Schwellenwertgeräte, ein Trigger und zwei leistungsstarke Ausgänge mit kleinen Gehäusegrößen den Zusammenbau guter Geräte, wir konzentrieren uns jedoch auf ein Relaisgerät – einen Konverter eines schwachen und sich langsam ändernden Signals in zwei sich stark ändernde Zustände zur Steuerung des Ausgangs Relais. Abbildung 1 zeigt ein Diagramm eines Feuchtigkeitsalarms. Die Schaltung eignet sich zur Überwachung des Zeitpunkts der Ablagerung von Feuchtigkeitströpfchen auf dem Hygristorsensor R'. Der einfachste Sensor kann aus Glasfaserfolie hergestellt werden, indem man zwei Spuren im Zickzackmuster ausschneidet. Die besten Ergebnisse erzielen Sie, wenn Sie diese Bahnen mit Silber beschichten oder eine Fluorkunststoffplatte verwenden und darauf gedrückte rostfreie Elektroden verwenden. Um einen Anstieg der Luftfeuchtigkeit besser „abfangen“ zu können, können Sie die Sensorelektroden in einen Beutel mit Kalziumchlorid (oder zumindest Kochsalz) legen. Der Sensor sollte an einem kühleren Ort platziert werden. Mit dem Widerstand R1 stellen wir den Schwellenwert für den Betrieb des Schaltkreises ein (Ziehen des Relaisankers). Das Ausschalten des Stromkreises (Freigeben des Relais) erfolgt bei einem höheren Widerstand des Sensors, sodass das Relais nicht zu oft anspricht.
Der Widerstand R2 begrenzt die Einstellgrenze von R1 auf „Null“, R3 begrenzt den Strom am Schaltkreiseingang vom Sensor während der Installation und in Notfallsituationen. Der Kondensator C1 (mit guter Isolierung!) glättet das Eingangssignal sowie Rauschen aus dem Netzwerk. Es empfiehlt sich, in Schaltkreisen mit dem Timer KR1VI1006 immer die Zenerdiode VD1 zu verwenden – so können Sie das Gerät sicher installieren und einrichten: Die Zenerdiode begrenzt die Spannung an den Timereingängen von + Stabilisierungsspannung auf – 0,6 V. Die Die Zenerdiode kann einem Strom von bis zu 30 mA standhalten und der Eingangswiderstand hat einen Widerstandswert von 50 kOhm. Fazit: Eine Eingangsspannung von bis zu 1500 V schadet dem Timer nicht (und der Eingangswiderstand fällt aus). Der Kondensator C2 glättet das Potential von Pin 5 der Mikroschaltung, die an Komparator-Vergleichsschaltungen „beteiligt“ ist, daher ist ihre Verwendung obligatorisch. Die Diode VD2, die „zurück“ an die Stromversorgung angeschlossen ist, entfernt Stromstöße, wenn die Relaiswicklung ausgeschaltet wird. Die Stromversorgung des Stromkreises muss stabilisiert werden (der Mikroschaltkreis kann normal im Bereich der 5-16-V-Stromversorgung arbeiten). Das Fotorelais (Abb. 2) enthält eine Eingangsstufe auf Basis eines Feldeffekttransistors mit isoliertem Gate. Dies erhöht den Eingangswiderstand auf Milliarden Ohm und ermöglicht den Anschluss nicht nur von Halbleiter-Fotowiderständen an den Eingang der Schaltung, sondern auch von Vakuum-Fotozellen, deren Parameterstabilität bei Temperaturänderungen höher ist als die von Halbleiter-Fotozellen. Indem Sie den Widerstandswert des Widerstands R1 sogar auf 10 kOhm reduzieren, können Sie den Schaltkreiseingang natürlich so konfigurieren, dass er dem Widerstand des Fotosensors zum Zeitpunkt der Aktivierung des Ausgangsrelais entspricht. Eine Schaltung mit einem Spannungsfolger auf einem Feldeffekttransistor ermöglicht es Ihnen, den Widerstandswert des Widerstands R6 anzupassen, um die Flanken des Ein-/Aus-Intervalls des Relais „näher zu bringen“.
Wenn in der Schaltung (Abb. 1) der Moment, in dem das Relais arbeitet, den Benutzer zufriedenstellt und das Ausschalten (Rückkehr) eine große Änderung des Eingangspotentials erfordert, dann in der Schaltung (Abb. 2) durch Erhöhen des Widerstands des Widerstands R6 können Sie den „Unterschied“ zwischen Ein- und Ausschalten nach Wunsch verkleinern. Die Möglichkeit einer solchen Anpassung ermöglicht es Ihnen, den Parameterverletzungsalarm in einen Regler umzuwandeln, der den Parameter in einem bestimmten Bereich nahe der Norm hält. Um die Temperatur zu steuern oder zu regeln, ist es notwendig, einen Temperatursensor – einen Thermistor, eine Diode oder einen Transistor (Abb. 2) – an den Eingang der Schaltung in Abb. 3 anzuschließen. Ein Halbleiter verringert seinen Widerstand, wenn die Temperatur steigt. Wenn eine Erwärmung der Diode um 10 °C zu einer ungefähr zweifachen Verringerung des Widerstands führt, führt eine Erwärmung des Transistors zu einer Vervierfachung. Ein Germanium-Halbleiter „fühlt“ die Temperatur stärker, ein Silizium-Halbleiter kann jedoch bei höheren Temperaturen (bis zu 150 °C) arbeiten. Es ist besser, Transistoren zu installieren, bei denen das Gehäuse mit dem Kollektor verbunden ist und der Emitter zusätzlich mit Strom versorgt wird. Dann gibt es keine Probleme bei der Isolierung des „Eingangs“-Punkts vom Schaltungsgehäuse.
Um die Geschwindigkeit der Schaltung zu erhöhen, können Sie einen Strahler aus verzinntem Blech an den Transistorkörper anlöten. Wenn mit einem leistungsstarken Lötkolben gelötet und der Transistor schnell mit Luft abgekühlt wird, werden auch Germaniumgeräte nicht beschädigt. Dieser Temperatursensor wurde von der 9. Expedition der Region Winnyzja verwendet. maß die Lufttemperatur während der Beobachtung der Sonnenfinsternis im Jahr 1981 in der Region Nowosibirsk. Kommentar. Die Anschlüsse von Transistoren in Metallgehäusen sind mit Glasisolatoren isoliert. Prüfen Sie, ob die Bestrahlung der Anschlüsse mit Sonnenlicht den Stromkreis auslöst; ggf. mit schwarzem Faden umwickeln und mit Kleber abdecken. Wenn der Widerstand des Temperatursensors nicht sehr hoch ist, kann der Feldeffekttransistor durch einen Bipolartransistor mit hoher Verstärkung, beispielsweise KT3442B, ersetzt werden, wodurch die Installationsschwierigkeiten verringert werden. Beim Anschluss der Ausgangsrelaiskontakte in den Diagrammen (Abb. 1 und 2) ist zu berücksichtigen, dass das Relais bei steigender Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Beleuchtung schließt und bei sinkender Luftfeuchtigkeit öffnet. Wenn also der Stromkreis in Abb. 2 den Stromkreis der Feuerlöschmaschine steuert, sollten die Schließkontakte des Relais aktiviert werden. Wenn der Stromkreis eine elektrische Heizlampe in einem Trockenschrank steuert, muss ein geöffneter Relaiskontakt verwendet werden Das Vorhandensein von zwei Komparatoren im Timer-Chip ermöglicht die Implementierung eines einfachen Steuerkreises für die Wasserversorgungspumpe (Abb. 4). Der Schaltkreis dient dazu, Wasser aus einem Tank zu pumpen (der Tankfüllschaltkreis verwendet einen Öffnerkontakt im Ausgangsrelais). Wenn die untere Niveauelektrode E1 mit Wasser getränkt ist, wirkt am Eingang der Schaltung eine Spannung, die etwa der Hälfte der Versorgungsspannung entspricht (eine solche Spannung kann den Ausgang der Mikroschaltung nicht schalten), da die Widerstände R1 und R2 gleich sind . Abhängig von der Wassertemperatur und dem Material der Elektrode kann die resultierende EMF diese Spannung leicht verzerren, dann müssen Sie den Wert des Widerstands R2 ändern.
Bei weiterem Anstieg des Wasserspiegels und Durchtränken der Elektrode E2 am Eingang des Stromkreises sinkt die Spannung unter ein Drittel der Versorgungsspannung. Dadurch schaltet der Stromkreis und das Ausgangsrelais zieht an! Der Wasserstand sinkt, aber solange sich E1 im Wasser befindet, ändert sich der Zustand des Kreislaufs nicht. Ein Kontaktverlust zwischen E1 und Wasser führt zu einem Spannungsanstieg am Eingang der Schaltung über 2/3 der Versorgungsspannung, wodurch der interne Auslöser der Mikroschaltung umgeschaltet und das Relais abgeschaltet wird. Für die Konfiguration des Kreislaufs ist folgender Umstand entscheidend: Es ist notwendig, ihn auf die niedrigste Wassertemperatur und die niedrigste Konzentration an leitfähigen Verunreinigungen zu konfigurieren. Die Kapazität des Kondensators C1 ist relativ groß gewählt, damit die Netzspannung auf der Leitung, die zum Eingang der Schaltung führt, unterdrückt wird. Es ist besser, diesen Kondensator nicht-elektrolytisch zu installieren. Der Widerstand R2, der die Anschlüsse der Elektroden miteinander verbindet, sollte auf einer Glasfaserplatte installiert werden, die an einer der Elektroden (am Elektrodenanschluss) befestigt wird. Die flexible Leitung ist über einen isolierten Leiter mit der zweiten Elektrode verbunden. Der Widerstand muss vor Feuchtigkeit und mechanischen Einflüssen geschützt werden. Im Gegensatz zu den meisten Wasserstandschalterschaltungen können Sie mit dieser Schaltung nicht nur eine Kabelader einsparen, was die Einrichtung und Installation vereinfacht, sondern auch Wechselspannungsstörungen am Schaltungseingang unterdrücken, einschließlich Impulsrauschen (das heute in bestehenden Installationen mit Industrieniveau vorhanden ist). Schalter). verursachen oft Probleme). Durch Erhöhen der Nennwerte von R3 und C1 können Sie die Betriebszeit des Relais sogar um mehrere Minuten „verzögern“, sodass Impulsstörungen nicht zu Fehlfunktionen des Stromkreises führen können. Darüber hinaus verfügt die Mikroschaltung über einen weiteren Eingangsanschluss (Pin 4), durch dessen Schließen der Timer-Ausgang unabhängig von den Potentialen am Eingang (Pins 0 und 2) auf 6 „zurückgesetzt“ wird. Typischerweise ist dieser Pin 4 mit der Versorgungsspannung verbunden, sodass der Eingang den Betrieb der Schaltung nicht beeinträchtigt. Eine weitere interessante Anwendung kann ein Relaisgerät erhalten, wenn sein Eingang mit einem doppelten (Differenz-)Licht- oder Temperatursensor ausgestattet ist. In diesem Fall wird das Ausgangsrelais aktiviert, wenn die Hell-Dunkel-Grenze durch den Doppelsensor überschritten wird. Um Fehlalarme zu vermeiden und zwei Sensoren vor übermäßiger Beleuchtung zu schützen, müssen zwei Widerstände R1 installiert werden, um den Strom „Ihres“ Fotosensors zu begrenzen, und R2, um den „Anfangsstrom“ zum Arm „Ihres“ hinzuzufügen " Lichtschranke. Eine solche Schaltung gibt im Falle der Beleuchtung zweier Sensoren mit hellem Licht ein Potential nahe den Grenzwerten von R2 und R an den Eingang des Relaiskreises.“ Das gleiche Potential wird dem Relaiskreis im zugeführt Dunkelzustand der beiden Sensoren, wenn der hohe Widerstand der Fotowiderstände und ihre ungleichen „thermischen“ Ströme zu einem unsicheren Signal am Eingang der Schaltung führen könnten. Und nur bei nicht zu starker Beleuchtung der Fotosensoren, Unter der Bedingung einer größeren Beleuchtung R' schaltet das Relaisgerät in den erforderlichen Zustand (je nachdem, welche Eingabeoption in Abb. 5 für uns geeignet ist). Diese ungewöhnliche Verbindung von Sensoren erleichtert das Anvisieren eines Foto-Schießstandes. In der zentralen Zone befindet sich ein Fotowiderstand, um den herum sind vier parallel geschaltet. Nur der „Einfall“ von Licht in die zentrale Zone löst das Ausgangsrelais aus! Wenn der Widerstand R3 mit einer Siliziumdiode überbrückt wird, wechselt die Schaltung je nach Polarität schneller in einen Zustand und langsamer in einen anderen. Durch Auswahl von R3 und C1 können Sie den Betrieb des Relais durch einen kurzen Lichtblitz für einige Zeit verzögern. Es wird nicht schwierig sein, für einen Fischer einen Wecker zu basteln, der durch das Mondlicht ausgelöst wird. Dazu ist es notwendig, das Schutzrohr der Fotosensoren auf den Ort zu richten, an dem der Mond zu einer bestimmten Nachtzeit erscheinen wird, sodass ein Sensor früher und der andere später beleuchtet wird. Wenn die Nacht mondlos oder bewölkt ist, funktioniert der Alarm nicht!
Licht- und Temperatursensoren können Geräte mit unterschiedlichen Widerständen sein – die Bandbreite der Schaltungsabstimmung ist enorm. Im Falle eines Differenzsensors ist es wünschenswert, Foto- oder Wärmegeräte aus derselben Box zu verwenden, also Geräte, die auf die gleiche Weise hergestellt und gelagert werden. Die wenigen genannten Anwendungen decken nicht den gesamten Anwendungsbereich von Bottom-Relais-Schaltungen ab. Durch Ändern der Zeitkonstante des Eingangskreises und die Installation eines Hochfrequenztransistors am Ausgang anstelle eines elektromagnetischen Relais können Sie tatsächlich dafür sorgen, dass der Schaltkreis bei Frequenzen bis zu Megahertz arbeitet (abhängig vom Eingangssensor). Dies bedeutet, dass es möglich ist, mithilfe eines Differenzfotosensors und einer „geheimen“ Steuerung ein Gerät zur Fernsteuerung eines Fernsehgeräts aus großer Entfernung zu erstellen. Auf ähnliche Weise können Sie mit einem Infrarotimpuls-„Schlüssel“ die Tür eines Objekts öffnen und einen fokussierten Strahl auf einen bestimmten Punkt richten – dies erhöht den Schutzgrad des Objekts. Bei guten Straßenmarkierungen könnte ein Differenzialsensor mit Licht den Markierungsstreifen „überwachen“ und dem Fahrer im Moment der Blendung durch ein entgegenkommendes Auto ein akustisches Signal geben, so dass der Fahrer für ein paar Minuten „nicht von der Straße abfliegen“ kann von Sekunden, aber bewegen Sie sich weiter. Dies erfordert jedoch die Verdoppelung von Sensoren und die Verwendung einer anderen Schaltung. Eine Schaltung mit einem differenziellen Fotosensor und einer richtig gewählten Zeitkonstante der Eingangsschaltung kann mithilfe eines Elektromotors die Solarleuchte oder den Wärmeempfänger entsprechend der Bewegung der Leuchte drehen. Autor: N. P. Goreiko
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