Страница 34 из 66
Вашему вниманию предлагается простейший индикатор уровня воды, изготовить который может даже начинающий радиолюбитель. Он содержит минимальный набор широкодоступных деталей (рис. 3.34)
Рис. 3.34. Простейший индикатор уровня воды
Как работает индикатор? Пока вода не достигла электродов, сопротивление между ними бесконечное. Генератор, составленный из указанных на схеме деталей, не работает и индикатор практически не потребляет тока.
Но вот вода коснулась электродов, «замкнула» их. Теперь на базу транзистора будет подаваться отрицательное (по отношению к эмиттеру) напряжение, и генератор начнет работать. Из динамической головки громкоговорителя раздастся громкий звук, тональность которого зависит от сопротивления между электродами и емкости конденсатора. Деталей в индикаторе немного и их можно разместить внутри корпуса громкоговорителя. Транзистор, резистор и конденсатор монтируют на небольшой (30x40 мм) планке из изоляционного материала. Батарею крепят к съемной задней крышке или к нижней стенке корпуса, а выключатель устанавливают на лицевой панели. Через отверстие в задней стенке выводят двухпроводный шнур (можно использовать бывший шнур громкоговорителя) и подпаивают его к электродам — они представляют собой два облуженных медных проводника диаметром 1…1,5 мм, закрепленных на пластмассовой пластине. Электроды помещают в тайнике на нужной высоте и фиксируют их в этом положении.
Чтобы максимально ускорить изготовление сигнализатора, за основу взят абонентский громкоговоритель с напряжением 15 В, внутри которого установлены трансформатор, динамическая головка и переменный резистор. Для нашего случая движок резистора должен находиться в положении максимальной громкости (в верхнем по схеме).
Остается приобрести транзистор VT1 (любой из серий МП39— МП42), резистор R1 сопротивлением 1…15 кОм (МЛТ-0,25 или МЛТ-0,125), конденсатор С1 любого типа емкостью 0,05…0,25 мкФ, выключатель SA1 (тумблер) и батарею GB1 напряжением 4,5 В да изготовить два электрода — Е1 и Е2, которые нужно установить на определенной высоте.
Сигнализатор работоспособен лишь при определенном подключении обмоток трансформатора. Это устанавливают при проверке конструкции. Включив питание, подсоедините к электродам резистор сопротивлением примерно 10 кОм. Если звука нет, поменяйте местами выводы от первичной или вторичной обмотки. При одном из подключений звук обязательно появится (если, конечно, движок переменного резистора будет находиться в положении максимальной громкости).
Затем отсоедините от электродов резистор и опустите их в воду на глубину 5…7 мм. Отсутствие звука в этом случае может свидетельствовать лишь о малом коэффициенте передачи тока транзистора. Выход из положения — заменить транзистор.
Сигнализатор, схема которого приведена на рис. 3.35, позволяет управлять различными исполнительными устройствами, питающимися от силовой сети 220 В.
Сигнализатор известит вас о появлении воды в тайнике и даже может включить откачивающий насос, чтобы понизить ее уровень ниже концов датчиков. Конечно, в случае второго всемирного потопа такая система не поможет, но в обыкновенные дождливые дни и весной, и осенью она прекрасно справится со своей задачей.
Рис. 3.35. Сигнализатор влажности
Принцип работы схемы необычайно прост. База транзистора VT1 подключена через токоограничивающий резистор R1 к первому электроду датчика. Второй электрод, расположенный на той же высоте, подсоединен к положительной шипе питания. Когда вода достигнет электродов датчика, возникающий электрический ток открывает транзистор VT1. Светодиод HL1 (любой), включенный в цепь его коллектора, загорается. Ток коллектора транзистора также протекает через светодиод оптрона микросхемы DA1, включая водяной насос. Использование конденсатора С1, включенного между базой и коллектором транзистора, в цени отрицательной обратной связи позволяет избежать ложных срабатываний от посторонних переменных наводок. Симистор VS1 подберите, исходя из мощности исполнительного устройства. Электроды датчика изготовьте из нержавеющего и неокисляющегося в воде металла, что поможет вам избежать увеличения сопротивления при их контакте с водой. Лучше всего сделать электроды из нержавеющей стали, но в общем случае возможно использование менее водостойких электродов, если, конечно, их очищать время от времени. Они укрепляются параллельно друг другу на расстоянии 2,5 см. Для поддержания их в таком положении возьмите кусочек какого-нибудь изоляционного материала.
Деталей в схеме мало и они вполне уместятся на небольшой плате. Питать сигнализатор можно как от батареи, так и от выпрямителя напряжением +12 В.
Рассмотрим две схемы бесконтактных датчиков, использующих пьезоизлучатели. Первая срабатывает при полном погружении пьезоэлемента в воду, а вторая — при соприкосновении воды с поверхностью пьезодатчика.
Известно, что автогенератор с пьезоэлектрическим излучателем (например, ЗП-4), включенным в цепь положительной ОС, работает до тех пор, пока обе плоскости излучателя находятся в воздухе. Если же хотя бы к одной из них слегка прикоснуться пальцем, система окажется демпфированной. Колебания автогенератора при этом срываются. То же самое произойдет, если плоскость излучателя будет касаться поверхности жидкости. Таким образом, когда уровень жидкости высок и она смачивает пьезопластину, генератор не работает. Но как только уровень опустится настолько, что пьезоизлучатель окажется в воздухе, генератор запускается, подавая сигнал на выход датчика. После увеличения количества волы до прежнего уровня генератор снова останавливается.
Схема устройства изображена на рис. 3.36.
Рис. 3.36. Датчик с транзисторным генератором
Автогенератор собран на транзисторе VT1 и пьезоизлучателе BQ1 по довольно распространенной схеме. Он вырабатывает колебания частотой около 2500 Гц, которые через переходную цепь C1R3R4 поступают на вход триггера Шмитта, собранного на логических элементах DD1.1, DD1.2. Триггер преобразует колебания в последовательность прямоугольных импульсов той же частоты, стабильных по амплитуде.
Цепь, состоящая из диода VD2, резисторов R7 и R8 и конденсатора С4, преобразует прямоугольные импульсы в постоянное напряжение, выделяемое на конденсаторе С4. Второй триггер Шмитта, выполненный на элементах DD1.3, DD1.4, служит для дискретизации напряжения на конденсаторе С4, которое меняется довольно плавно. На выходе этого триггера сигнал скачком изменяется с высокого уровня, когда генератор работает, до низкого при его остановке.
Питать устройство можно от источника стабилизированного напряжения 3…15В, если микросхема DD1 — К561ЛА7 или 564ЛА7, и 5…9 В, — если К176ЛА7.
При напряжении 4 В устройство потребляет ток не более 4 мА, а при 15 В — не более 18 мА.
Диоды VD1 и VD3 предохраняют датчик от повреждения при ошибочной перемене полярности напряжения питания. Конденсаторы С2 и СЗ — сглаживающие. Питать датчик допустимо и от батареи элементов или аккумуляторов.
Таким образом, низкому уровню жидкости тут соответствует высокий уровень выходного напряжения, а высокому — низкий. Если же требуется инверсный сигнал, резисторы R3 и R4 нужно поменять местами, а также изменить на обратную полярность включения диода VD2.