Датчик вибрации с электродвигателя своими руками. Датчики вибрации. Описание работы сейсмического детектора на пьезоэлементе

Консоль 3 выгибают из такой же проволоки и надежно укрепляют на одном из ее концов груз 5 массой 10...15 г из свинца или припоя. После этого консоль припаивают одним концом к плате, а примерно серединой - к седловине стойки 4.

Во избежание отрыва верхней обкладки от пьезоэлемента перед припайкой консоли ее слегка изгибают так, чтобы после установки на место она создавала на пьезоэлементе избыточное прижимающее упругое усилие. Размеры деталей датчика непринципиальны, поэтому на рис.1 не даны. Паять необходимо легкоплавким припоем.

Выводами датчика служат фольговая площадка, к которой припаян пьезоэлемент, и впаянное в плату основание консоли. Плату укрепляют на поверхности,

вибрацию которой надлежит контролировать. При механическом колебании этой поверхности на выводах датчика возникает несколько слабых импульсов длительностью З...15 мс.

Для того чтобы усилить эти импульсы и придать им форму, необходимую для дальнейшей обработки, сигнал с датчика подают на вход усилителя-формирователя (см. схему на рис.2). Операционный уси

литель DA1 работает в режиме максимального усиления, а транзистор VT1 - в режиме переключения. Диод VD1 увеличивает своим напряжением отсечки зону нечувствительности транзистора.

ОУ вместе с диодом и транзистором образуют компаратор напряжения, отличающийся малым энергопотреблением. Порог срабатывания компаратора устанавливают подстроечным резистором R2. Если амплитуда отрицательной полуволны сигнала датчика менее напряжения на резисторе R2, транзистор VT1 остается закрытым, а выходное напряжениеравным нулю.

Механическое возбуждение датчика приводит к появлению на выходе формирователя нескольких прямоугольных импульсов длительностью 3...15 мс, по амплитуде пригодных для прямого введения их в цифровой анализатор, выполненный на микросхемах КМОП. Простейшее подобное устройство, способное выделить полезный сигнал на фоне ложных срабатываний, представляет собой счетчик(001 на рис.2), периодически обнуляемый по входу R импульсами электронных часов или специального генератора. Сигнал тревоги - напряжение высокого уровня - появится на выходе лишь тогда, когда число импульсов на входе счетчика в интервале между двумя соседними обнуляющими импульсами достигнет некоторого числа, устанавливаемого переключателем SA1 (на рис.2 оно установлено равным восьми).

Если не задаваться решением задачи исключения ложных сигналов, то сигнал с коллектора транзистора VT1 можно подавать непосредственно на вход узла формирования сигнала тревоги.

Как показывает опыт, датчик практически не реагирует на акустические сигналы, распространяющиеся в воздушной среде. Чувствительный прежде всего к нормальной составляющей вибраций, он довольно хорошо воспринимает и возмущения, лежащие в плоскости пьезоэле-мента,-очевидно вследствие возникновения реакции в точках крепления стойки. Таким образом, датчик реагирует на вибрации произвольной ориентации. Ток, потребляемый усилителем-формирователем в режиме ожидания при напряжении питания 9 В, не превышает -18 мкА, при 5 В - 10 мкА.

Детектор вибрации

Такое устройство может обнаружить любой тип механических колебаний, могут быть использованы для решения различных бытовых проблем. Для достижения этого датчика, мы использовали небольшие пьезоэлектрические диски, : которые содержатся в зуммеры. Он найдет свое применение в системах сигнализации или в системах безопасности Служба систем. Идея этого собрания был рожден от разочарования некоторых жильцов здания, парковка их автомобиль на их месте, оказались слишком часто утро с кузовом помят и, конечно же, без каких - . либо указаний о личности правонарушителя несмотря ни на то, решил посрамить арендатора недобросовестного мужлана закупающая Пространство выполнять свои неуклюжие маневры за счет соседних транспортных средств, они решили установить на плате схемы, чувствительных к вибрации. Таким образом, в Течение нескольких ночей они обнаружили, что dehorner нераскаявшихся лист был не кто иной, как сын арендатора, молодого водителя, возвращаясь в первые часы ночи дискотека, немного навеселе, потеряв смысл в последнее время Приобрела геометрию парковок и особенно, вероятно, не узнал от ответственности в ущерб другим. оригинальный противоугонным ЭТА схема чувствительна к Вибрации могут быть использованы НЕ только: Чтобы быть немедленно уведомлены, если кто - то бьет ваш припаркованный автомобиль или мотоцикл, но если бродяга пытается заставить дверь вашего дома. мы расскажем вам, что мы использовали для обслуживания детектора (или датчика) до возбуждающие Вибрации реле для управления Кафедра: сирену или любой Другой В элемент, который может управляться с помощью реле. маленький диск пьезо внутри пьезоэлектрические зуммеры представляет собой небольшой диск (3 и 4) для Передачи звук ПРИ нанесении на клеммах акустической Частоты. Эти небольшие диски могут Также работать в обратном направлении, то есть, если вибрировал механически, может, на их терминалах, собирать БФ СИГНАЛ 20 мВ приблизительно. эта функция, электрический Сигнал Получить посредством Вибрации пьезоэлектрический с нами Капсулы используется в "пикап" (Вертушки головы), чтобы управлять звуки, когда их кончик сканирует паз диска. черный Мы заверяем вас заранее о Том, что, : Чтобы Получить этот маленький пьезоэлектрический диск вам придется покупать дорогостоящее зуммер, а затем уничтожить его, чтобы извлечь драгоценный маленький диск: на. самом деле он доступен и только дешево? Как вибрировать этот маленький диск в ЭТОМ маленьком вибрационного диске, сваривать, на его лице полностью из латуни, жесткой проволоки, железа или латуни, с диаметром 2 мм и длиной 70 мм (3 и 4). После этого вставить свободный конец проволоки в 3-полюсной клеммной колодки, выступающей в Качестве "противовеса" для передачи вибрации, обнаруженные на пьезоэлектрический диск. передаваемый электрический сигнал, этим диском берется из той стороны, где поверхность полностью белый и, для этого, необходимо сваривать конец проволоки меди соединен с инвертирующим входом операционного усилителя IC 1-а через резистор R3 10 кОм (1 и цифры 5). противоположная сторона, поверхность которого изготовлена из латуни, соединен с неинвертирующим + IC1 разъем-A и питается от положительного напряжения 6 в на клеммах резисторов и R1 R2. схема подключения мы уже уже говорили, электрический сигнал, создаваемый колебаниями, взимаемых на обеих сторонах пьезоэлектрического диска, подается на входные контакты первого операционного усилителя IC 1-заряда усилить приблизительно в 100 раз (рисунок 1). усиленный выходной сигнал от вывода 7 IC1-A выпрямляется диодным кремния DS1 и напряжения постоянного тока используется для зарядки электролитический конденсатор C5, расположенный на инвертирующий вход второго операционный усилитель IC1-Б. неинвертирующий вход того же противоположной IC1-B соединен через резистор R8, R6 к триммер для управления курсором чувствительности. Всякий раз, когда пьезоэлектрический диск получает вибрацию, светодиод DL1 . подключен к выходному контакту 1 IC1-B ламп Светотехнической Импульс Между этим индикатором, через конденсатор С6, в контакте 2 IC2 интегральная схема NE555 монтажа одновибратор. каждый импульс PIN ввода - кода 2 IC2 берется на вывод 3 положительного напряжения, поляризационные основание NPN транзистора TR2, помещает ЕГО в состояние проводимости, который возбуждает реле, подключенные к его коллектору. : Когда реле Находится под напряжением, светодиод DL2, подключен параллельно к катушке реле, загорается. цепь состоит из резисторов R12, R16, R17, C9 электролитические конденсаторы и диоды DS2 , DS3, DS4, служит, чтобы избежать, что всякий раз, когда реле отпускает, механические вибрации детектируют с помощью пьезоэлектрического диска, возбуждающие снова. триммер R14 подключенный к выводам 6 и 7 для держать используется под реле напряжением от 2 продолжительностью секунд до 2 минут. Транзистор TR1, коллектор подключается к контакту 4 IC2 держать сброс обеспечивает интегральной схемы в Течение 10 секунд примерно, каждый раз, нами Сборка под Находится напряжением. Это необходимо, чтобы избежать, что детектор имеет контроль над, прежде чем мы могли бы оставить. и двери Закрыв машину Все Может питаться стабилизированным цепи 12 напряжением В. Рисунок 1:. вибрация детектора Схема на небольших пьезоэлектрических дисков, берется сигнал, создаваемый какой - либо механической Вибрации и на Двух применяется входных выводов операционного усилителя IC1-A (5 и 6 .) Рисунок 2: картина нашего. Вибрации детектора Рисунок 3: полностью медную сторону небольшого диска, паять жесткую проволоку диаметром 2 мм и 70 мм в длину, приблизительно. Рисунок 4:. в конце провода будет зафиксирован противовеса (клеммный блок) Передачи вибраций для на пьезоэлектрический диск фиг.5А. компонентов схемы датчик вибрации реализации. малый диск пьезоэлектрического капсулы вставлен в прорезь около R3 пайке затем На "белой" области самого маленького диска, припаять конец провода меди для снятия сигнала. Рисунок 5б Чертежи в масштабе 1 двухстороннюю печатную плату с гальваническим через отверстия датчика. вибрации. Боковые компоненты Рисунок 5c: Чертежи в масштабе 1 печатную плату двухстороннюю с гальваническим через ДАТЧИКА Отверстия вибрации. . припой сторона сПИСОК деталей R1 = 10 кВт R2 = 10 кВт R3 = 10 кВт R4 = 1 M R5 = 1,5 кВт R6 = 1 кОм триммер R7 = 2,2 кВт R8 = 10 кВт R9 = 1 M R10 = 1 МОм R11 = 1 кОм R12 = 10 кВт R13 = 22 кВт R14 = 1 M триммер R15 = 10 кВт R16 = 47 Ω R17 = 3,9 кВт R18 = 10 кВт R19 = 22 кВт R20 = 47 кВт R21 = 47 кВт R22 = 1 кОм C1 = 100 нФ полиэстер C2 = 10 мкФ электролитический C3 = 1,5 нФ полиэстер C4 = 10 мкФ электролитический C5 = 2 2 мкФ электролитический C6 = 100 нФ полиэстер C7 = 100 мкФ электролитический C8 = 10 нФ полиэфирной C9 = 100 мкФ электролитический С10 = 100 электролитического мкФ С11 = 100 нФ полиэфира DS1 = диод 1N4148 DS2 = диод 1N4148 DS3 = диод 1N4148 DS4 = диод 1N4148 DS5 = диод 1N4148 DS6 = диод 1N4007 DL1 = диод LED DL2 = LED диод TR1 = NPN BC547 TR2 = NPN BC547 IC1 LM358 Интегрированный = IC2 = встроенный NE555 RELAY1 = реле 12V 1RT Рисунок 6:. Фотография прототипа ДАТЧИКА Вибрации ПОСЛЕ пайки небольшой диск в слот. цепи, мы Должны Также зафиксировать конец провода противовеса и для Этого мы Используем 3-полюсный терминальный разъем Рисунок 7: Pin выходы двух интегральных схем и LM358 NE555 если. смотреть сверху и со знаком U-ключом влево Распиновка BC547 транзистор видно снизу и светодиод (. длинная нога анода) Рисунок 8: Схема реализации показа компонентов, это время, малый диск вставлен и сваренной в прорезь и поставить противовеса до (3-полюсный терминал здесь, но другой объект будет делать, например, гайку или "вести" запечатывание). практическая реализация на PCB двойном односторонней металлизированных сквозных отверстий, необходимо смонтировать все компоненты как показано на рисунке 5. Мы рекомендуем начать с носителями интегральных схем IC1 IC2 и и после паяных всех выводов, продолжайте резисторов, контролируя их значение хорошо. левую сторону печатной платы, вставьте триммер R6 1 кОм. В центре, поместите триммер R14 до 1 МОм. Затем вы можете начать надевать и сварить диоды DS1 DS6 к направляя их кольцо ключом, как показано на рисунке 5. После того, как эти компоненты, смонтировать полиэфирные конденсаторы и электролитические конденсаторы, соблюдая, конечно, полярность последнего. вставьте и припаять два транзистора TR2 TR1 и без сокращения их ноги, направляя их квартиру в хорошем смысле, всегда показано на рисунке 5. в конце, вставьте и припой более и два терминала, прилегающих к нему, а затем вставьте две микросхемы в: их гнездах с их наценка ключом U указывают в правильном направлении, как Показано на рисунке 5. LM358 (IC1) наценка ключом вправо и NE555 (IC2) марка кузова слева (два-маркера локаторы лицу) Это устройство может быть скрытым в автомобиле или в доме, у нас пойти плановую Никакой корпус (но вы можете предоставить один). Кроме того, быть вставлены могут непосредственно на светодиоды от печатной плате полярности: их ног, чтобы завершить детектор вибрации, вы просто должны вставить в гнездо, предусмотренной на печатной плате вблизи R3 пьезоэлектрический диск и припоя с обеих сторон, как показано на рисунке 8. на противоположной стороне диска, лицо "белый" припаять тонкий медный провод, идущий отверстие около R3 (рисунок 5). При использовании Эмальпровод, помните, перед сваркой его, царапать изолирующий Слой эмали с ножом или наждачной шкуркой, иначе припой НЕ будет Принимать контакт и НЕ будет. делать Мы решил вставить пьезоэлектрический диск непосредственно в схему, но она Также Может Обеспечить Также отдельный контур для одного диска: можно затем поместить этот датчик дистанционного управления, например, в багажнике автомобиля или в двери путем фиксации ЕГО с пятнами полов любой сложности. , С тем, чтобы довести сигнал диска на печатной плате, небольшой экранированный кабель может быть использован, когда оплетка соединяется с прослеживать до неинвертирующим входом IC1-а и ядро, несущий сигнал на дорожку от входного сопротивления R3. Настройка и тестирование ПОСЛЕ завершения установки, необходимо настроить триммер чувствительности R6 и задержка триммера, установка времени для реле,. R14, чтобы сделать это, вам не нужно никакого измерительного прибора:. маленькую отвертку достаточно, чтобы начать, повернуть на полпути КУРСОР два и триммеры R6 R14 Пожаловаться на затем поставить датчик вибрации и на столе подачи питания в 12 В. похожие документы и десять секунд с рукояткой отвертки, дают кран на столе сразу увидеть dl1 свет и в то же время, DL2 показать волнение реле. Если этого не произойдет, вы просто должны включить курсор триммера R6 таким образом, чтобы повысить чувствительность. Если, однако, схема была слишком чувствительна, вы должны превратить триммер в обратном направлении. когда требуемая чувствительность достигается, вам нужно только настроить с помощью ползунка R14, время возбуждения сигнального реле (срабатывает, например, сирена). Таким образом, в система Находится ваша рабочем состоянии.

Датчики вибрации Ардуино (их еще иногда называют датчиками сигнализации) применимы для выявления внешних воздействия вибрационного характера и широко используются в противоугонных автомобильных системах, различных охранных сигнализациях, позволяют детектировать вибрации при начинающемся землетрясении. В этой статье мы рассмотрим строение датчика и схему подключения к платам Arduino.

Основной элемент датчика – металлическая пружина гибкой структуры, расположенная во внутренней части трубки из пластика. При наличии каких-либо воздействий на нее она начинает колебаться. Усиление сигнала происходит за счет его подачи сначала на операционный усилитель, а потом на выход аналогового типа. Важным элементом датчика вибрации является потенциометр, который регулирует чувствительность прибора, и позволяет устанавливать необходимый порог срабатывания.

Датчик вибрации имеет три выхода:

• Земля;
• Питание;
• Выход аналогового сигнала А0.

Находящийся на плате потенциометр позволяет настроить его чувствительность. Он представляет собой переменный резистор c сопротивлением регулируемого типа. На плате датчика также присутствуют светодиоды, которые сигнализируют о наличии питания. Кроме того, некоторые разновидности оснащаются цифровым выводом D0, который выдает логический ноль при достижении порогового значения уровня вибрации.

В состоянии покоя модуль находится в разомкнутом состоянии, и протекания тока по нему нет. При наличии внешних вибрационных воздействий за счет раскачивания пружины происходит кратковременное замыкание контактов. В результате происходит сработка датчика, и на выходе появляется логический 0.

Срабатывание датчика происходит в независимости от его пространственного расположения.

Технические параметры датчиков вибрации для Ардуино (могут отличаться в зависимости от модели устройства):

• Питающее напряжение от 3 до 5 В;
• Ток потребления 4-5мА;
• С наличием или отсутствием цифрового выхода;
• С наличием или отсутствием регулировки чувствительности.

Датчики могут отличаться по весу и габаритам, но обязательно содержат монтажное отверстие для крепления к плате.

Варианты применения

Наиболее актуальным применение датчиков вибрации может быть реализовано в сфере охранной сигнализации различного назначения. За счет высокого уровня чувствительности такие устройства могут реагировать на вибрации широкого диапазона интенсивности, улавливая колебания во всех плоскостях. Благодаря простому способу подключения, датчики вибрации применяются для реализации самых разнообразных проектов:

• Системы охраны;
• Сигнализации;
• Электронные замки;
• Детекторы движения;
• Противоугонные системы;
• Сейсмостанции;
• Детские игрушки;
• Бытовые приборы;
• Спортивный инвентарь.

Пример реализации

Схема подключения датчика вибрации к ардуино

Вариантом использования вибрационного датчика может стать охранная сигнализация, в которой при ударе о поверхность, с закрепленным на ней устройством, происходит сработка (в данном примере загорится светодиод, присоединенный к пину 13). Для проекта следует подготовить такие детали:

• плату Arduino Uno;
• датчики вибрации 801S или Logo sensors v1.5;
• макетную плату;
• соединительные провода.

Сборка схемы производится согласно рисунку. Цифровой вывод DO соединяем с цифровым пином 2. При наличии вибраций значение сигнала многократно увеличивается и при достижении порогового значения, которое устанавливается потенциометром, на вывод DO подается логическая единица. Мы обрабатываем эту ситуацию, считывая значение функцией digitalRead, после чего подаем с помощью функции 5В на порт 13 и загорается встроенный в плату светодиод.

Пример скетча

Данная статья описывает устройство сейсмического датчика-детектора представляющего собой чувствительный электронный узел, способного зафиксировать даже очень слабый уровень вибрации в земной коре.

В конструкции сейсмического детектора применен пьезоэлектрический датчик вибрации , который очень чувствителен к вибрациям и сотрясениям. Данную схему можно использовать для обнаружения сотрясений всевозможных объектов, вибраций происходящих в земной коре, либо как составную часть охранной системы.

Описание работы сейсмического детектора на пьезоэлементе

Как уже было сказано выше, основным элементом, который чувствителен к вибрациям, является простой зуммер (пьезоэлемент). Он довольно часто применяется в устройствах, предназначенных для обнаружения вибраций и сотрясений, к примеру, в охранной сигнализации для велосипеда. Преимуществом схемы является не только низкая цена, но и проста в монтаже датчика, зачастую просто путем приклеивания на контролируемой поверхность.

Микросхема DA1 — операционный усилитель типа LM741, предназначена для усиления слабых сигналов от пьезоэлемента. Усиленный сигнал с выхода операционного усилителя через резистор R6 поступает на базу транзистора VT1. В результате этого транзистор открывается и на входе 2 таймера NE555 появляется сигнал низкого уровня (менее 1/3 напряжения питания).

На таймере NE555 построен классический ждущий мультивибратор, который запускается по низкому сигналу на выводе 2. В результате запуска мультивибратора, на его выходе (вывод 3) появляется сигнал включающий зуммер (с встроенным генератором) и зажигается светодиод.

Продолжительность сигнала определяется элементами RC-цепи (R8 и С2). С указанными значениями на схеме, этот период составляет примерно 3 минуты. По истечении этого времени устройство переходит в исходное состояние.