Емкостное реле своими руками схемы
Автор:
Опубликовано 30.11.2006
Вот представьте себе — входите вы в сортир, а там хоп! — и свет сам зажегся. Ну, вы недоуменно поозирались, попудрили, стало быть, нос, и вышли оттуда. А свет-то — хрясь! — и сам выключился. Красота. Сплошная автоматизация и экономия электричества. Существует множество способов достичь вышеописанного эффекта, однако самый эффективный из них — это емкостное реле. У него меньше всего недостатков, простая схемотехника, оно несложно в изготовлении. Правда, немножко придется повозиться с настройкой, ну да что уж там — не каждый день — один раз настроил и готово.
Итак, смотрим схему:
Как можно убедиться, единственные неприятные в изготовлении элементы схемы — это две катушки, но что делать — надо.
Как же все это работает? Все просто.
В исходном состоянии, то есть если не подходить и не касаться датчика, генератор на транзисторе VT1 работает с частотой около 100 кГц. А контур L2С3 настроен на ту же самую частоту, то есть — в резонанс и связан с генератором через резистор R2. В результате, на инвертирующем входе компаратора DA1 присутствует напряжение около 5 вольт. А поскольку на другом входе компаратора тоже есть некое, специально подобранное напряжение, то на выходе микросхемы почти ноль.
Теперь давайте подойдем к датчику. Что происходит?
Емкость датчика возрастает, частота колебаний генератора резко падает. Контура здорово расстраиваются относительно друг друга — никаким резонансом уже и не пахнет. В результате напряжение на входе компаратора падает и на выходе появляется напряжение 7-8 вольт, которое можно использовать по своему усмотрению.
О деталях.
Транзистор — любой из серии КП303, ОУ — К140УД7, УД8. Тип резисторов и конденсаторов не критичен. Обе катушки намотаны на одинаковых кольцах из феррита 2000НМ внешним диаметром 20 мм и содержат по 100 витков провода ПЭВ-2 0,2 мм. Намотка выполняется виток к витку. У катушки L1 отвод делается от 20-го витка, считая от нижнего по схеме конца, у L2 — от середины. Расстояние между началом и концом должно быть не меньше 3-4 мм.
Настройка.
После сборки делается предварительная настройка реле. Окончательная производится после того, как вы определитесь с тем, где будет стоять это устройство, и чем оно будет заниматься. Короче — опиливание по месту. Итак, для предварительной настройки в качестве датчика берем два куска провода диаметром около 1 мм и длиной 1-1,5 м. Располагаем их параллельно друг другу на расстоянии 15-20 см. Подключаем вольтметр к конденсатору C5 и вращая подстроечный конденсатор C4 добиваемся максимальных показаний вольтметра. Если при этом емкость C4 окажется наибольшей, то параллельно ему подключаем постоянный конденсатор емкостью 10-15пФ и повторяем настройку. Напряжение должно быть в пределах 2,5-5 вольт. Если оно меньше подбираем резистор R1 в сторону уменьшения, однако его сопротивление не может быть меньше 500 кОм. После этого можно настроить порог срабатывания устройства. Для этого к выходу ОУ можно подключить светодиод через резистор 1 кОм. Движок резистора R3 устанавливаем в нижнее по схеме положение, а R2 — в среднее. Светодиод должен гореть. Теперь, вращаем движок R3 и добиваемся погасания светодиода. Подносим руку к датчику или касаемся его — светодиод должен загореться. Ура — предварительную настройку считаем законченной. Дальнейшая настройка, как уже отмечалось выше осуществляется на месте работы реле. В качестве датчика можно использовать, например, полоски фольги длиной 30-40 см и шириной 3-4см. Или что-то аналогичное.
Ну вот, пока все.
Источник
—>ЗАМЕТКИ ДЛЯ МАСТЕРА —>
Емкостные реле в быту
Емкостный датчик в качестве противоугонного устройства
При несанкционированном проникновении злоумышленника в салон автомобиля срабатывает емкостное реле и разрывает контактную цепь, идущую к замку зажигания (Рис.1). Емкостное реле самоблокируется и включает реле времени, находящееся до этого в ждущем режиме. Реле времени начинает отсчет времени, находящийся в пределах 10. 60 с, после чего контакты реле времени включают мощную многотональную звуковую сигнализацию. При желании владельца автомобиля контакты реле времени могут включать электрошоковое устройство, тогда угонщик будет подвержен слабому воздействию электрического тока силой 1. 6 мА и напряжением 300. 3000 В. Дверные замки автомобиля автоматически закрываются и самоблокируются. Может также включаться радиомаяк, расположенный внутри автомобиля. Эти дополнительные устройства могут быть установлены по желанию автовладельца.
Датчиком емкостного реле служит кусок металлической фольги размером 100×50 мм или же фольгированный текстолит аналогичных размеров. Датчик может быть расположен в салоне автомобиля под сидением водителя, или же выполнен в виде какой-либо декоративной панели, привлекающей угонщика, или, наоборот, спрятанной, и тем самым не заметной для глаз злоумышленника, но к которой угонщик обязательно должен прикоснуться.
Датчиков в салоне автомобиля может быть 1. 10 штук.
Приводится противоугонное устройство в действие микровыключателем, расположенным в салоне автомобиля, известным о месте его нахождения только владельцу транспортного средства.На принципиальной схеме устройства микровыключатель не указан.
Сопротивление катушки K1 от 1 кОм до 175 Ом; число витков катушки — 3400; ток срабатывания составляет 36 мA ток отпускания — 8 мА; напряжение питания — 12 В. Катушка колебательного контура L1 намотана на бумажном каркасе диаметром 8. 10 мм и содержит 26 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,3. 0,4 мм, намотанных виток к витку в один слой. Отвод сделан от 7-го витка.
А.Гайдук, г. Борисов
Простое емкостное устройство
Устройство, схема которого показана на рис.2, работает на звуковых частотах. Для увеличения чувствительности здесь в контур генератора НЧ введен полевой транзистор, к затвору которого подключается датчик.
Генератор прямоугольных импульсов со звуковой частотой около 1000 Гц собран на элементах DD 1.1 и DD 1.2. В качестве выходного каскада используется элемент DD 1.3 той же микросхемы К155ЛА3, нагрузкой которого служит телефонный капсюль.
С целью дальнейшего увеличения чувствительности емкостного реле возможно увеличение количества элементов, введенных в RC – цепочку. Однако следует учитывать, что при пяти и больше логических элементах в схеме наладка не усложняется.
Обычное емкостное реле начинает работать сразу после включения. Требуется только подстроить резистор R 1 на пороговую чувствительность.
При отладке данного реле возможны два варианта его работы: срыв или, наоборот, возникновение генерации при введении емкости. Установка требуемого варианта осуществляется подбором переменного резистора R 1. При приближении руки к датчику Е1 подстройкой резистора R 1 добиваются, чтобы расстояние, с которого срабатывало бы емкостное реле, было около 10 – 20 см.
Для подключения исполнительных механизмов к емкостному реле сигнал с элемента DD 1.3 следует подать на электронное реле.
Емкостное реле для управления освещением
В часто посещаемых помещениях для экономии электроэнергии удобно применить емкостное реле для управления освещением. При входе в помещение, если необходимо включить свет, проходят вблизи емкостного датчика, который подает сигнал в емкостное реле, и лампа включается. Выходя из помещения, если нужно выключить свет, проходят вблизи емкостного датчика на выключение, и реле выключает лампу. В ждущем режиме устройство потребляет ток около 2 мА.
Принципиальная схема емкостного реле изображена на рис. 3
Устройство по схеме подобно реле времени, у которого времязадающий узел заменен триггером на логических элементах DD1.1, DD1.2. При включении тумблера S1 через лампу HL1 будет протекать ток, если на базу транзистора VT1 с выхода элемента DD1.1 поступает напряжение высокого уровня. Транзистор VT1 при этом открыт, и тиристор VD6 открывается в начале каждого полупериода напряжения. Триггер переключается от емкостного тока утечки, при приближении человека на некоторое расстояние к одному из емкостных датчиков, если до этого он переключился от приближения к другому. При смене напряжения высокого уровня на базе транзистора VT1 на напряжение низкого уровня тиристор VD6 закроется, и лампа погаснет.
Емкостные датчики Е1 и Е2 представляют собой отрезки коаксиального кабеля (например, РК-100, ИКМ-2), со свободного конца которых на длину около 0.5 м снят экран. Изоляцию с центрального провода снимать не нужно. Край экрана необходимо изолировать. Датчики можно прикрепить к дверной раме. Длину неэкранированной части датчиков и сопротивление резисторов R5. R6 подбирают при налаживании устройства так, чтобы триггер надежно переключался при прохождении человека на расстоянии 5. 10 см от датчика.
При налаживании устройства необходимо соблюдать меры предосторожности, так как элементы устройства находятся под напряжением сети.
С. Лобкович, г. Минск
Схема емкостного реле на микросхеме
Что такое емкостное реле? Это электронное реле, срабатывающее при изменении емкости между его датчиком и общим проводом. Чувствительным узлом большинства емкостных реле является генератор электрических колебаний довольно высокой частоты (сотни килогерц и выше). Когда параллельно контуру такого генератора подключается дополнительная емкость, то либо изменяется в определенных пределах частота генератора, либо его колебания срываются вовсе. В любом случае срабатывает пороговое устройство, соединенное с генератором, — оно включает звуковой или световой сигнализатор.
Емкостное реле нередко используют для охраны различных объектов. При приближении к объекту человека реле извещает об этом охрану. Кроме того, оно находит применение в устройствах автоматики.
Схема емкостного реле приведена на рис.4
Устройство собрано на одной интегральной цифровой микросхеме и не содержит намоточных деталей, без которых не обойтись при изготовлении устройств с высокочастотным генератором.
Работает емкостное реле так. Пока емкость между датчиком, подключаемым к гнезду XS 1, относительно общего провода (минус источника питания) мала, на резисторе R 2, а значит, на соединенном с ним входе элемента DD 1.3 формируются короткие импульсы положительной полярности, а на выходе элемента (вывод 4) – такие же импульсы отрицательной полярности. Иначе говоря, напряжение на выходе элемента большую часть времени имеет уровень логической 1, а в течении очень короткого промежутка – уровень логического 0. Конденсатор С5 медленно заряжается через резистор R 3, когда на выходе элемента уровень логической 1, и быстро разряжается через диод VD 1 при появлении уровня логического 0. Поскольку разрядный ток значительно превышает зарядный, напряжение на конденсаторе С5 имеет уровень логического 0, и элемент DD 1.4 закрыт для сигнала звуковой частоты.
При приближении к датчику руки его емкость относительно общего провода увеличится, амплитуда импульсов на резисторе R 2 уменьшится и станет меньше порога включения элемента DD 1.3. На выходе элемента DD 1.3 будет постоянно уровень логической 1, до этого уровня зарядится конденсатор С5. Элемент DD 1.4 начнет пропускать сигнал звуковой частоты, и в капсюле BF 1 раздастся звук.
Чувствительность емкостного реле можно изменять подстроечным конденсатором С3.
Датчик представляет собой металлическую сетку (или пластину) размерами примерно 200 х 200 мм, чтобы обеспечить сравнительно высокую чувствительность реле.
Проверяют и настраивают реле в такой последовательности. Одной рукой берутся за неизолированный конец «земляного» провода и, поворачивая ротор подстроечного конденсатора, устанавливают его в положение, при котором звукового сигнала нет. Теперь при приближение другой руки к датчику в капсюле должен раздаваться звуковой сигнал. Если его нет, можно увеличить емкость конденсатора С3. Если же сигнал вообще не исчезает, следует уменьшить емкость конденсатора С2 или вовсе изъять его из конструкции. Более точным подбором емкости подстроечного конденсатора можно добится срабатывания реле при поднесении руки к датчику на расстоянии более десяти сантиметров.
Если емкостное реле захотите использовать для включения мощной нагрузки, соберите схему на рис.5.
Теперь к элементу DD 1.4 подключен транзистор VT 1, коллекторная цепь которого соединена с управляющим электродом тиристора VS 1. Тиристор, а значит, и его нагрузка могут питаться либо постоянным, либо переменным током. В первом случае после «срабатывания» реле и последующего его «отпускания» (когда от датчика уберут руку) выключить тиристор удастся лишь кратковременным отключением питания его анодной цепи. Во втором варианте тиристор будет выключатся при закрывании транзистора.
Емкостное реле на транзисторах
На рис.6 показана схема простого транзисторного емкостного реле.
Транзисторы VT 1 – VT 3 формируют усилитель электрического сигнала, возникшего в результате наводки от человеческого тела. Конденсатор С1, диоды D 2 и D 3 защищают реле от ложного срабатывания.
Сенсор представляет собой пластину из алюминия или меди размером примерно 10 см х 10 см. Транзисторы VT1, VT3 возможно заменить на КТ3102, КТ815.
При наладке данной схемы, следует соблюдать меры электробезопасности, так как все элементы конструкции находятся под напряжением электросети.
Источник
Емкостное реле на микросхеме К176ЛА7
Чувствительным узлом многих любительских емкостных реле служит генератор электрических колебаний высокой частоты (сотни килогерц и выше). Когда в контур такого генератора вводят дополнительную емкость, то частота его колебаний изменяется или генератор перестает работать совсем. При этом срабатывает пороговое устройство, соединенное с генератором, и появляется звуковой или световой сигнал.
Но высокочастотный генератор емкостного реле может стать причиной помех радиоприему. Другое дело, если его генератор будет работать на звуковой частоте. Тогда емкостное реле становится «безопасным» для работающих радиоприемников. Правда, чувствительность такого реле может несколько снизиться, зато оно будет проще в изготовлении и налаживании.
Принципиальная схема
Схема такого варианта емкостного реле приведена на рис. 1, а. Его генератор прямоугольных импульсов, следующих с частотой около 1 кГц, собран на элементах DD1.1 и DD1.2. Выход генератора через дифференцирующую цепь C3C4R2 соединен с входом элемента DD1.3. Этот логический элемент выполняет функции компаратора напряжения, а элемент DD1.4 используется ка в электронное реле, к выходу которого подключен источник звукового сигнала — телефонный капсюль BF1.
Рис. 1. Схема (а) и монтажная плата (б) емкостного реле.
Пока емкость между датчиком Е1 и общим проводом устройства мала, на резисторе R2 и входе 6 элемента DD1.3 формируются короткие импульсы напряжения положительной полярности, амплитуда которых соответствует напряжению высокого уровня. -Поэтому на выходе этого элемента также формируются короткие импульсы, но уже отрицательной полярности.
Иначе говоря, в течение большей части времени на выходе элемента DD1.3 будет напряжение высокого уровня и только в течение короткого промежутка времени — низкого уровня. Во время действия напряжения высокого уровня конденсатор С6 медленно заряжается через резистор R3, а при действии низкого — быстро разряжается через диод VD1. Так как разрядный ток значительно превышает зарядный, то на конденсаторе будет напряжение низкого уровня, которое закрывает элемент для прохождения сигнала генератора.
При приближении к датчику Е1 руки емкость относительно общего провода увеличивается, отчего амплитуда импульсов на резисторе R2 уменьшается и перестает соответствовать напряжению высокого уровня.
Поэтому на выходе элемента DD1.3 постоянно поддерживается напряжение высокого уровня и конденсатор заряжается до такого же уровня, в результате чего на выходе элемента DD1.4 появляются импульсы генератора, а в телефоне — звуковой сигнал.
Конструкция и детали
Чувствительность реле изменяют подстроечным конденсатором С4. В устройстве, монтаж которого показан на рис. 1, б, можно применить подстроеч-ные конденсаторы КПВ, КПК-МЛ, КПК-1, резистор R2 составлен из двух-, трех резисторов меньшего номинала, для повышения чувствительности сопротивление этого резистора можно увеличить до 10 . 15 МОм. Ток, потребляемый устройством в дежурном режиме, составляет 1,5 . 2 мА, а при подаче звукового сигнала — 3 . 4 мА.
Монтажная плата устройства показана на рис. 1. Датчик Е1 представляет собой металлическую сетку или пластину размерами примерно 200X Х200 мм.
Налаживание
Проверяют и настраивают емкостное реле в следующей последовательности. Одной рукой касаются неизолированного общего провода и подстроечным конденсатором С4 добиваются пропадания звукового сигнала. После этого приближают руку к датчику—в телефоне должен появиться сигнал. Если звука нет, то увеличивают емкость конденсатора C3, если же звуковой сигнал не пропадает, то уменьшают емкость этого конденсатора или удаляют его вообще. Более точным подбором емкости подстроечного конденсатора можно добиться срабатывания реле при поднесении руки к датчику на расстоянии 10 — 15 см.
С эмкостным реле думаю все понятно, а для управления устройствами при помощи звука используется звуковое реле, основным датчиком которого является микрофон.
Литература: И. А. Нечаев, Массовая Радио Библиотека (МРБ), Выпуск 1172, 1992 год.
Источник