Датчик вібрації для охоронного пристрою

Основою датчика служить п'єзоелемент від звукоізлучателя ЗП-2, ЗП-4 або ЗП-5. Загальний вигляд датчика (збоку) показаний на рис.1,a. П'єзоелемент 2 однієї з обкладок припаяний до фольгованої площадки друкованої плати 1. До верхньої за малюнком обкладки п'єзоелемента 2 припаюють стійку 4, зігнуту у вигляді літери Л з пружної сталевої проволоки діаметром 0,5 мм. Вид на стійку 4 по стрілці А показаний на рис. 1,6. Лапи та сідловину стійки потрібно заздалегідь облудити.

Консоль 3 вигинають з такої ж проволоки і надійно закріплюють на одному з її кінців вантаж 5 масою 10...15 г з свинцю або припою. Після цього консоль припаюють одним кінцем до плати, а приблизно серединою - до сідловини стійки 4.

Для уникнення відриву верхньої обкладки від п'єзоелемента перед припайкою консолі її трохи вигинають так, щоб після установки на місце вона створювала на п'єзоелементі надмірне притискаюче пружне зусилля. Розміри деталей датчика не принципові, тому на рис.1 не наведені. Паяти необхідно легкоплавким припою.

Виводами датчика служать фольгова площадка, до якої припаяний п'єзоелемент, і впаяне в плату оснування консолі. Плату закріплюють на поверхні, вібрацію якої потрібно контролювати. При механічному коливанні цієї поверхні на виводах датчика виникає кілька слабких імпульсів тривалістю 3...15 мс.

Для того щоб посилити ці імпульси і надати їм форму, необхідну для подальшої обробки, сигнал з датчика подають на вхід підсилювача-формувача (див. схему на рис.2). Операційний підсилювач DA1 працює в режимі максимального підсилення, а транзистор VT1 - в режимі перемикання. Діод VD1 збільшує своїм напруженням зони нечутливості транзистора.

ОУ разом з діодом і транзистором утворюють компаратор напруги, що відрізняється малим енергоспоживанням. Поріг спрацьовування компаратора встановлюють підстроювальним резистором R2. Якщо амплітуда негативної півхвилі сигналу датчика менше напруги на резисторі R2, транзистор VT1 залишається закритим, а вихідна напруга дорівнює нулю.

Механічне збудження датчика призводить до появи на виході формувача кількох прямокутних імпульсів тривалістю 3...15 мс, за амплітудою придатних для прямого введення їх у цифровий аналізатор, виконаний на мікросхемах КМОП. Найпростіший подібний пристрій, здатне виділити корисний сигнал на фоні хибних спрацьовувань, являє собою лічильник (001 на рис.2), періодично скидається по входу R імпульсами електронних годин або спеціального генератора. Сигнал тривоги - напруга високого рівня - з'явиться на виході лише тоді, коли кількість імпульсів на вході лічильника в інтервалі між двома сусідніми скидаючими імпульсами досягне деякого числа, що встановлюється перемикачем SA1 (на рис.2 воно встановлено рівним восьми).

Якщо не ставити перед собою завдання виключення хибних сигналів, то сигнал з колектора транзистора VT1 можна подавати безпосередньо на вхід вузла формування сигналу тривоги.

Як показує досвід, датчик практично не реагує на акустичні сигнали, що розповсюджуються в повітряному середовищі. Чутливий перш за все до нормальної складової вібрацій, він досить добре сприймає і збурення, що лежать в площині п'єзоелемента, очевидно внаслідок виникнення реакції в точках кріплення стійки. Таким чином, датчик реагує на вібрації випадкової орієнтації. Ток, споживаний підсилювачем-формувачем у режимі очікування при напрузі живлення 9 В, не перевищує -18 мкА, при 5 В - 10 мкА.

(РАДІО 12/94)