Схема сигнализатора влажности

14.11.16

[Домашняя]

 

Микросхема К561ТЛ1 (зарубежный аналог CD4093B) - одна из самых популярных цифровых микросхем серии К561. Она содержит четыре элемента 2И-НЕ с передаточной характеристикой триггера Шмитта (гистерезисом). Ниже рассказано о трех вариантах ее полезного применения в радиолюбительских конструкциях. Каждая из этих конструкций найдет применение в быту радиолюбителя и подаст творческий импульс для дополнения приведенных схем или подвигнет на другие эксперименты с микросхемой. Отличительная особенность всех трех схем заключается в их максимальной простоте без потери функциональности. Все три схемы собраны по принципу генераторов импульсов, имеют на выходе звуковые сигнализаторы с капсюлем FMQ2715, а их отличие друг от друга - в практическом назначении. Полезные свойства К561ТЛ1 (малый ток потребления, выходной каскад, позволяющий включать нагрузку с выходным током до 50 мА, и др.) подробно описаны в литературе, в том числе в справочных пособиях по цифровым микросхемам серии К561. На рис. 1. представлена электрическая схема сигнализатора влажности от протекания потолка.

Этот сигнализатор находит практическое применение в быту. Опробованы два варианта. Устройство звукового сигнализатора эффективно работает в домах, где имеются строительные недостатки (например, протекает крыша на верхних этажах), а также сигнализирует о «заливании» соседями сверху. Особенность узла заключается в его высокой чувствительности, благодаря свойствам микросхемы К561ТЛ1 и применению в качестве датчика подстроенного конденсатора С1. Как видно из схемы, на ней не присутствует ни одного постоянного резистора, которые, казалось бы, необходимы в подобных схемах совместно с конденсаторами как условия возникновения колебаний. Такое замечание было бы справедливо, если бы использовалась иная микросхема, а, как было замечено выше, К561ТЛ1 имеет передаточную характеристику триггеров Шмитта и для возникновения колебаний в классической схеме построения генератора на ее базе не нужна времязадающая RC-цепь. Конденсатор С1 (марки 1КЛВМ-1 с воздушным диэлектриком) выбран в качестве датчика влажности благодаря своим оптимальным конструктивным особенностям - обычно сопротивление между его пластинами достигает более 10ГГОм, а уже при небольшой влажности это сопротивление уменьшается. По сути, подстроечный конденсатор С1 представляет собой высокоомный резистор с сопротивлением, изменяющимся в зависимости от внешних условий абсорбированной атмосферной влажности. Этот факт, наряду с высоким входным сопротивлением элемента микросхемы К561ТЛ1, позволяет использовать узел как устройство с очень высокой чувствительностью. При сухом климате сопротивление датчика С1 велико и на выходе элемента DD1.2 присутствует низкий уровень напряжения. Капсюль НА1 неактивен. При слабой влажности сопротивление датчика уменьшается, возникает генерация импульсов — капсюль издает звуковые сигналы, похожие на щелчки. Такая тенденция сохраняется при увеличении атмосферной влажности - частота щелчков увеличивается. Когда сопротивление датчика С1 уменьшится до значения примерно 0,1-0,3 ГГОм, на выводе 4 DD1.2 будет присутствовать сигнал высокого уровня. Капсюль НА1 издаст звук частотой около 1 кГц (обусловлено особенностями капсюля). При увеличении сопротивления датчика С1 произойдет обратный процесс и капсюль-излучатель в конце концов снова затихнет. Конденсатор С2 - любой трубчатый или, например, группы ТКЕ М47. Он исключает в данной схеме ложные срабатывания. Вместо капсюля-излучателя НА1 допустимо применить любой аналогичный со встроенным генератором ЗЧ, с силой тока до 50 мА или марки KPI-4332-12 (или аналогичный), тогда звук будет прерывистым. Оксидный конденсатор сглаживает пульсации напряжения и способствует более мягкому звуковому эффекту. Источник питания - любой трансформаторный стабилизированный с напряжением питания 5-15 В. Вместо датчика С1 можно использовать и другие оригинальные датчики, принцип работы которых - изменение сопротивления, а исходное состояние - высокое сопротивление (не менее 1 МОм). Так, например, в данном случае можно применять самодельный постоянный резистор ВС-1 (ВС-0,5, ВС-2) с высоким сопротивлением (не менее 1 МОм), состоящий из подтертого мелкой наждачной бумагой графитового слоя. При увеличении влажности сопротивление этого резистора уменьшится. Самодельный резистор аналогичного принципа изменения сопротивления можно изготовить в домашних условиях. Для этого на обыкновенную спичку с обоих концов наматывают по 3 витка трансформаторного лакированного провода ПЭЛ-1 диаметром 0,5-0,8 мм (концы-контакты залуживают). При увеличении влажности в районе монтажа такого резистора его сопротивление также уменьшится на несколько десятков и сотен кОм. Вместо датчика С1 (как вариант) можно использовать и полностью разомкнутые контакты, расположенные друг от друга на расстоянии 1-10 мм. При возникновении открытого огня пламя замыкает электрическую цепь, вследствие чего происходит срабатывание триггеров Шмитта - включается звуковая (или иная) сигнализация. Вариантов подходящих и простых датчиков для данной схемы очень много. Особенности эксплуатации. Элементы из-за своей малочисленности монтируются на экспериментальной макетной плате, источник питания и датчик С1 подключаются через два разных разъема РШ-2Н (чтобы уменьшить влияние источника питания на чувствительность узлов). Компактный корпус устройства из пластмассы помещают в район предполагаемого изменения влажности, например, на самый стык стены комнаты и крыши. Датчик С1 выносят на проводах марки МГТФ-0,8 (длиной не более 10-15 см) и закрепляют непосредственно на стыке, стене или потолке. Экранировать провода не нужно. Инерционность срабатывания практически незаметна. Провода к источнику питания могут быть длиной более 3 м. Чувствительность устройства такова, что узел реагирует даже на небольшую испарину (конденсат), которая может возникнуть при внезапной разнице температур в помещении (например, при включении отопления или других испарений). По этой причине нежелательно располагать устройство на стене или стыке непосредственно над газовой или электрической кухонной плитой. Устройство сигнализации о заливе соседями также будет малоэффективно в ванной комнате, где влажность повышается при длительном включении воды или принятии душа. Для принудительного уменьшения чувствительности надо увеличить емкость конденсатора С2. Применение может быть не ограничено рассматриваемыми вариантами, а дополнено, например, вариантом сигнализатора влажности в погребе или кладовке, в местах хранения грибов, сухофруктов или скоропортящихся продуктов и в ряде аналогичных случаев.

Домашняя

Дата последнего изменения этого узла 14.11.2016