сенсор дне датчик уровня

СЕНСОР Уровнемеры

Назначение

СЕНСОР Уровнемеры предназначены для измерения уровня жидкости в стационарных и передвижных резервуарах и его преобразования, контроля наполнения вагона-цистерны при верхнем наливе, при котором оператор находится на вагоне-цистерне, измерения и контроля уровня, температуры и др. параметров жидких сред находящихся в резервуарах и емкостях, в системах коммерческого учета и автоматизации объектов нефтяной, газовой, химической, пищевой, коммунально-хозяйственной и других отраслей промышленности.

Применение

Применяется для непрерывного высокоточного измерения уровня жидких продуктов в больших ёмкостях хранения при учётно-расчётных и технологических операциях.

Используется на жидких средах низкой вязкости при отсутствии взвешенных твердых частиц.

Эксплуатируется на объектах химической, фармацевтической, пищевой, нефтегазовой, топливно-энергетической промышленности, машиностроения.

Может устанавливаться на открытых площадках в условиях воздействия атмосферных осадков и солнечного излучения во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок.

Особенности

Описание

Внутри оболочки, образованной корпусом уровнемера и направляющей, располагается электронный модуль, состоящий из зонда, расположенного внутри направляющей, и блока обработки сигналов. Зонд содержит звукопровод из магнитострикционного материала. Звукопровод вставлен во фторопластовую трубку, на которую по всей длине намотана обмотка. Блок обработки сигнала с клеммным зажимом для подключения внешних цепей установлен внутри корпуса уровнемера. Уровнемер имеет внутренний и наружный зажимы заземления.

Принцип работы основан на явлении магнитострикции.

Поплавок с магнитом свободно скользит по поверхности направляющей, занимая положение относительно зонда в зависимости от уровня контролируемой среды. Через обмотку зонда пропускается импульс тока, в результате чего вдоль звукопровода по всей его длине создается импульс магнитного поля. В месте расположения поплавка с постоянным магнитом, под действием эффекта магнитострикции возникает импульс упругой деформации, который распространяется по звукопроводу. Импульс доходит до конца звукопровода и с помощью пьезоэлемента фиксируется блоком обработки сигналов. Блок измеряет интервалы времени от момента формирования импульса тока в обмотке зонда до момента приёма импульса упругой деформации от поплавка. Так как скорость распространения импульса упругой деформации в звукопроводе постоянна, то это позволяет определить расстояние до местоположения поплавка, определяемого положением уровня контролируемой среды.

Блок обработки сигналов формирует в соответствии с измеренным уровнем выходные сигналы 4-20 мА, а также обеспечивает работу по протоколу HART.

Подробные технические характеристики

1) При условии отсутствия замерзания контролируемой среды.

2) Конкретное значение плотности определяется типом используемого поплавка

Применение

Предназначен для бесконтактного измерения уровня жидких, вязких и сыпучих сред, в том числе взрывоопасных, в технологических и товарных резервуарах (цистернах, силосах, танках) и преобразования измеренного значения уровня в цифровой кодированный сигнал при учётно-расчётных и технологических операциях.

Применяется в современных системах АСУТП, РСУ, ПАЗ на объектах химической, нефтехимической, фармацевтической и пищевой промышленности, в машиностроении, судостроении и других отраслях.

Основные объекты эксплуатации: АЗС, АГЗС, МАЗС, КАЗС, нефтебазы, хранилища газа, ГНС, НПЗ, системы автоматизации пищевой и химической промышленности, коммунальной сферы и т. п.

Особенности

Описание

По принципу работы уровнемер является радиоволновым частотным дальномером с непрерывной частотной модуляцией излучаемой частоты.

Состоит из корпуса и антенно-волноводной системы (далее по тексту – АВС), смонтированной на устройстве крепления. Корпус и АВС соединены между собой разъёмным резьбовым соединением.

Корпус изготавливается из алюминиевого сплава АК7ч с окисным фторидным электропроводным покрытием, окрашивается порошковой краской (по заказу из коррозионностойких сталей 12Х18Н9ТЛ, 12Х18Н10Т). Имеет внешний и внутренний зажимы заземления, один или два кабельных ввода. По заказу комплектуется различными типами устройств крепления защитных оболочек кабелей. Внутри корпуса размещена электронная плата с клеммами для подключения, доступ к которым осуществляется через съёмную крышку.

Устройство крепления к резервуару изготавливается в соответствии с пожеланиями заказчика.

АВС предназначена для формирования направленного излучения радиоволн высокой частоты (измерительного луча).

Уровнемер излучает радиоволны в направлении поверхности контролируемой среды, и принимает отражённый от неё сигнал, вычисляя расстояние до поверхности среды. Уровень среды определяется относительно базовой высоты установки уровнемера в резервуаре (от его дна до плоскости фланца).

Для оптимального выбора комплектации предлагаем воспользоваться технической консультацией по применению.

Подробные технические характеристики

1) В зависимости от типа устройства крепления

Применение

Предназначен для измерения и контроля параметров жидких сред, в том числе взрывоопасных, при учётно-расчётных и технологических операциях.

Применяется для транспортировки этилового спирта и спиртосодержащей продукции, в современных системах коммерческого учёта нефтепродуктов, системах АСУТП, РСУ, ПАЗ на объектах химической, нефтехимической, фармацевтической и пищевой промышленности, в машиностроении и судостроении.

Основные объекты эксплуатации: АЗС, АГЗС, МАЗС, КАЗС, нефтебазы, хранилища газа, ГНС, НПЗ и т. п.

Особенности

Описание

Корпус изготавливается из алюминиевого сплава АК7ч с окисным фторидным электропроводным покрытием, окрашивается порошковой краской (по заказу из коррозионностойких сталей 12Х18Н9ТЛ, 12Х18Н10Т). Имеет внешний зажим заземления, один или два кабельных ввода. По заказу комплектуется различными типами устройств крепления защитных оболочек кабелей. Внутри корпуса размещена электронная плата с клеммами для подключения, доступ к которым осуществляется через съемную крышку.

Крепление к резервуару изготавливается в соответствии с пожеланиями заказчика.

В направляющей, изготовленной из коррозионностойкой стали 12Х18Н10Т, установлен чувствительный элемент с датчиками температуры (до восьми). Поплавки (не более трёх) свободно перемещаются по направляющей. Для химически агрессивных сред защитная оболочка направляющей и поплавки изготавливаются из PVDF, фторопласта.

Измерение уровня жидкости основано на эффекте магнитострикции. Через звукопровод из магнитострикционного материала пропускается импульс тока, создающий вокруг звукопровода магнитное поле. В месте расположения поплавка с магнитом, возникает импульс упругой деформации. Уровень жидкости определяется интервалом времени распространения импульса. Многоточечное измерение температуры осуществляется интегральными датчиками. Измерение плотности осуществляется с помощью дополнительного поплавка, глубина погружения которого относительно поплавка уровня зависит от плотности жидкости.

Объем жидкости автоматически определяется по градуировочной таблице или формулам (для резервуаров простых геометрических форм), хранящимся в памяти уровнемера.

Измерение массы нефтепродуктов и сжиженных углеводородных газов осуществляется по аттестованным методикам.

Подробные технические характеристики

2) При условии отсутствия замерзания контролируемой среды.

3) Конкретное значение определяется типом используемых устройства крепления и поплавков

Источник

Емкостные датчики уровня жидкости

Емкостные датчики уровня жидкости предназначены для контроля уровня различных видов жидких веществ с помощью измерения диэлектрической проницаемости.

Модельный ряд емкостных датчиков для жидких продуктов

Емкостные датчики уровня жидких продуктов выпускаются в различных вариантах. Для работы в разных условиях подбирается датчик с необходимой формой и размером чувствительного элемента, конструкцией и размером корпуса. Модели также отличаются по типу установки и могут быть предназначены для встраивания в стенки или крышку резервуара, размещения рядом с емкостью, в подвесном варианте и других.

Модель	Тип датчика	Измеряемое расстояние	Температура процесса	Давление	Выходы	Напряжение питания
CleverLevel	Дискретный датчик уровня	—	-40…+85°С -40…+140°С -40…+200°С	до 100 бар	PNP, NPN, Цифровой (Push-pull)	12,5…36В DC 12…30В DC
CLS-23	Сигнализатор уровня для электропроводящих и не проводящих жидкостей	от 50 мм до 1 м	-10…+105°С -25…+105°С -25…+120°С -30…+150°С	до 0,05 бар	PNP открытый коллектор, NAMUR, 2-х пров.	6…30В DC
DLS-27	Емкостные сигнализаторы с регулировкой гистерезиса, зонд в виде стержня или троса	от 30 мм до 6 м	-20…+85°С	до 30 бар	Выход типа NPN или PNP	7…36В DC
DLS-35	Емкостные сигнализаторы с зондом в виде стержня или троса	от 50 мм до 6 м	-40…+100°С -40…+200°С -40…+250°С -40…+300°С	до 75 бар	Выход типа NPN или PNP	7…34В DC
RFnivo RF3000	Сигнализатор с зондом в виде стержня или троса	до 20м	-40…+500°С	до 25 бар	Реле DPDT 250В 8А DC 30В 5А	21…230В AC/DC
Nivocap CK-100	Сигнализатор с зондом в виде стержня или троса	до 10м	-30…+235°C	до 25 бар	Реле SPDT 250В 8А Электронный переключатель SPST 50В 350мА	20…235В AC/DC
FineTek SA	Сигнализатор с зондом в виде стержня или троса	до 5м	-20…+800°С	до 20 бар	Реле 250В 5А ТТР 240В 5А	110…220В AC 24В DC
NivoCap	Уровнемер	до 20м	-30…+200°C	до 40 бар	Токовый 4. 20мА Выход на вольтметр Модуль SAP-202 Интерфейс HART-протокола	12…36В DC
FineTek EB	Уровнемер	до 50м	-20…+200°C	до 40 бар	Токовый 4…20мА	12…36В DC
FLD-32 «НОВАЯ МЕДУЗА»	Датчик уровня из полиуретана для сигнализации уровня в стеклянных и пластиковых емкостях	По длине кабеля	-10…+60°С	–	NO/NC программир.	6…30В DC
KQ10	Датчик уровня жидкостей и масел через стенку непроводящего сосуда	до 50см	-20…+80°С	–	NO/NC программир.	10…30В DC, 18…30В DC (IO-Link)

Область применения емкостных датчиков уровня жидкости

Благодаря совместимости с различными жидкостями емкостные датчики уровня имеют широкие возможности применения в промышленности:

Назначение датчиков уровня жидкости емкостного типа

Применение емкостных датчиков уровня жидкости в промышленности позволяет решать различные задачи:

Помимо этого датчики могут использоваться в рамках промышленных управляющих комплексов и автоматических системах.

Преимущества выбора емкостных датчиков для контроля уровня жидкости

При работе с жидкими продуктами емкостные датчики уровня отличаются рядом преимуществ перед другими устройствами контроля уровня:

Возможные недостатки емкостных датчиков для жидких веществ

Емкостные датчики для контроля уровня жидкостей имеют некоторые ограничения в работе:

Для снижения негативного влияния перечисленных факторов перед началом работы необходимо провести регулировку чувствительности датчика встроенным потенциометром. При регулировке необходимо учитывать условия рабочей среды, тип контролируемого продукта, а также характеристики резервуара.

Принцип работы емкостного датчика уровня для жидких продуктов

Емкостный датчик уровня жидкости имеет в составе специальный конденсатор, меняющий свою емкость в зависимости от среды, в которую датчик помещен. При этом конденсатор имеет очень высокую чувствительность, позволяющую работать и с веществами с минимальной диэлектрической проницаемостью, а также с диэлектриками.

Работа с датчиком строится следующим образом. Емкостный датчик размещается в резервуаре или трубе, предназначенной для жидкого материала. В качестве базового значения диэлектрической проницаемости используется проницаемость воздуха. В момент соприкосновения чувствительного элемента датчика с контролируемым веществом емкость конденсатора меняется, что приводит к срабатыванию датчика, и происходит фиксация уровня.

При необходимости емкостный датчик может проводить измерения уровня без контакта с жидкостью в случае работы с емкостями из материалов-диэлектриков. В этом случае фиксация уровня происходит через стенку или крышку резервуара при достижении жидкостью точки размещения чувствительного элемента датчика.

Источник

Как пользоваться пульсоксиметром

Пульсоксиметр — прибор, который помогает измерять концентрацию кислорода в артериальной крови, этот показатель называется сатурацией кислорода, или SpO₂.

Пульсоксиметр используют при заболеваниях легких, чтобы не пропустить момент, когда уровень кислорода в крови станет опасно низким. От недостатка кислорода страдают все органы и ткани, в первую очередь — сердце и мозг.

Воспаление легких — частое осложнение тяжелой коронавирусной болезни. Однако это не значит, что пульсоксиметр необходим всем без исключения заразившимся людям. В этой статье мы расскажем, кому может пригодиться этот прибор, как им правильно пользоваться, чтобы получить точный результат, и как его правильно выбрать.

Зачем врачи используют пульсоксиметр при коронавирусной болезни

Пульсоксиметр — гаджет 2020 года. В клинической практике он позволяет врачу в спорных случаях своевременно направить пациента на госпитализацию. При госпитализации пульсоксиметрия в числе комплекса исследований помогает принять решение, куда направить пациента, — в обычное или реанимационное отделение, подобрать ему режим кислородотерапии и отслеживать ее эффективность. На этапе реабилитации пульсоксиметрия может быть использована, чтобы оценивать прогресс в переносимости физических нагрузок.

Отслеживать SpO₂ крайне важно, так как при COVID-19 даже тяжелый дефицит кислорода очень часто субъективно переносится достаточно легко, иногда практически бессимптомно.

Кому нужно измерять кислород в крови при коронавирусной болезни

Существуют российские и международные клинические рекомендации — это постоянно обновляющиеся инструкции для врачей о том, как правильно лечить коронавирусную болезнь. В них подробно указано, кому нужно измерять кислород в крови. Клинические рекомендации разных стран могут различаться в деталях, но в ключевых моментах они похожи. Согласно им, людям, которые лечатся от коронавируса дома, смысла использовать пульсоксиметры нет.

Временные методические рекомендации МинздраваPDF, 11,2 МБ

Клиническое ведение COVID-19 — рекомендации ВОЗPDF, 2,1 МБ

Чтобы не пропустить момент, когда станет хуже, достаточно следить за этими тремя симптомами. Но некоторые специалисты считают, что пульсоксиметр может быть полезен в качестве дополнительного средства самоконтроля.

Кому действительно нужен пульсоксиметр

Четыре заболевших человека из пяти переносят коронавирусную болезнь в легкой форме, им измерять SpO₂ в принципе не нужно. Многие будут неправильно пользоваться прибором. При этом, с врачебной точки зрения, нормальные значения SpO₂, измеренные пациентом, не исключают необходимости его осмотра и опроса — как и сообщение о снижении сатурации. Будет ли пациенту психологически спокойнее иметь под рукой пульсоксиметр, или, наоборот, он станет поводом для дополнительных тревог, зависит от психологических особенностей человека.

Вероятно, домашний персональный пульсоксиметр мог бы быть действительно полезным, если:

Как разобраться с показаниями пульсоксиметра

Норма SpO₂ — международный учебник для студентов-медиков

У пациентов в тяжелом состоянии SpO₂ равен 93% или меньше.

Будьте внимательны к источникам информации о здоровье — и сходите к врачу

Наши статьи написаны с любовью к доказательной медицине. Мы ссылаемся на авторитетные источники и ходим за комментариями к докторам с хорошей репутацией. Но помните: ответственность за ваше здоровье лежит на вас и на лечащем враче. Мы не выписываем рецептов, мы даем рекомендации. Полагаться на нашу точку зрения или нет — решать вам.

В течение дня уровень кислорода в крови может колебаться, поэтому имеет смысл делать измерения как минимум дважды, утром и вечером.

Чтобы результаты можно было сравнить, измеряйте SpO₂ в одной и той же позе, в одно и то же время и на одном и том же пальце одной и той же руки. По некоторым данным, SpO₂ на указательном пальце чуть ниже, чем на среднем пальце той же руки. На пальцах разных рук результаты тоже отличаются.

На какие показатели пульсоксиметра нужно обращать внимание при коронавирусной болезни?

Пропустить сатурацию 93% легко. Пациенты не чувствуют одышки субъективно, зато имеют выраженную слабость, и она является аналогом одышки. Сатурация 93% может не сопровождаться возбуждением и тревогой. Часто при этом пациент просто не может встать и дойти до компьютера, телефона, туалета; испытывает повышенную сонливость.

Повод для повторного вызова врача у пациентов младше 60 лет:

Как работает пульсоксиметр

Принцип работы всех пульсоксиметров одинаковый. Во всех есть источники красного света — диоды, чувствительные к свету датчики и монитор с дисплеем, на который выводится результат.

Пульсоксиметр обычно похож на прищепку, которую нужно цеплять к пальцу. Диоды и датчики у прищепки находятся внутри, а дисплей — снаружи. Когда прищепку надевают на палец, луч света проходит сквозь него. А поскольку насыщенная кислородом артериальная кровь пропускает свет иначе, чем артериальная кровь, в которой кислорода мало, датчик фиксирует отклонение от нормы и выводит результат на экран.

Как правильно измерять сатурацию пульсоксиметром

Измерять сатурацию нужно примерно как давление — правила очень похожи:

У парализованных людей пульсоксиметр-прищепка занижает сатурацию. Для них нужен пульсоксиметр с клеящимися электродами.

Как выбрать пульсоксиметр

В интернет-магазинах можно встретить три типа приборов, которые называются пульсоксиметрами. Для самодиагностики при коронавирусной болезни подходят не все.

Пульсоксиметры-прищепки. Надеваются на палец, предназначены для однократного измерения SpO₂. Работают такие устройства на двух батарейках типа AAA.

Производители обязаны регистрировать пульсоксиметры-прищепки как медицинские изделия и выдавать им регистрационные удостоверения — РУ. Поэтому перед покупкой имеет смысл проверить приглянувшееся устройство в государственном реестре медицинских изделий. Для этого достаточно зайти на сайт Росздравнадзора и ввести название пульсоксиметра в поисковую строку.

В 2016 году исследователи протестировали шесть пульсоксиметров такого типа и пришли к выводу, что в целом они не так точны, как анализы на газы крови, которые делают в больнице. Однако, если у пациента SpO₂ в пределах 90—100%, эти устройства оказались почти такими же точными, как анализы крови. Это значит, что пульсоксиметры можно использовать для самопроверки при коронавирусной болезни.

Пульсоксиметры круглосуточного наблюдения. Эти устройства тоже крепятся на палец, при этом от них отходит шнур, который идет к браслету с монитором. Такие устройства предназначены для круглосуточного мониторинга SpO₂ у лежачих пациентов, их носят не снимая. Питается такое устройство от сети, в среднем выдерживает 500 перезарядок. Пульсоксиметры для круглосуточного наблюдения зарегистрированы как медицинские изделия, у них должно быть РУ.

Эксперимент показал, что пульсоксиметры с браслетом, как правило, помогают получить достаточно надежные результаты даже у людей, которые занимаются домашними делами. Однако движение все-таки мешает определению SpO₂, поэтому иногда прибор ошибается и выдает неправильный результат.

«Прищепки» и «браслеты» никто пока не сравнивал. Но пока кажется, что здоровым людям, которые постоянно двигаются и не лежат в кровати, для самоконтроля при коронавирусной болезни все-таки надежнее использовать пульсоксиметры-прищепки.

Как проверить качество пульсоксиметра

Пульсоксиметры бывают дорогими и дешевыми. Дорогие пульсоксиметры стоят более 20 000 Р и в целом устойчиво выдают точные показатели в условиях воздействия неблагоприятных факторов.

Дешевые пульсоксиметры стоят менее 10 000 Р и делятся на две категории: дешевые хорошие, которые в случае неблагоприятных условий измерения просто выключаются, и дешевые плохие, которые в неоптимальных условиях начинают выдавать ложные значения.

Отличить их друг от друга позволяет простой тест. Если поднять над головой палец с пульсоксиметром во время измерения, то в определенный момент хороший пульсоксиметр отключится. Плохой пульсоксиметр в этой ситуации станет занижать значение сатурации.

Подробнее всего о своем устройстве рассказала компания «Эпл». На задней поверхности часов есть и светодиоды, и датчики. Как и в пульсоксиметрах, светодиоды «просвечивают» артерии, однако свет не проходит насквозь, а отражается от кровеносных сосудов и попадает на датчики, которые передают его в приложение.

Компания «Эпл» планирует выяснить, можно ли использовать умные часы для диагностики и контроля за состоянием при коронавирусной болезни. Однако, пока результатов исследования нет, доверять этому гаджету преждевременно, потому что измерения могут быть неточными.

Предварительные результаты тестирования умных часов с функцией определения SpO₂ пока неутешительны. Обозреватель новых технологий из газеты «Вашингтон-пост» протестировал Apple Watch Series 6 и очень похожие на них часы Fitbit Sense. При каждом тесте он получал разные результаты, которые не совпадали с данными от пульсоксиметра-прищепки.

Ни одни умные часы с функцией пульсоксиметрии, включая Apple Watch Series 6, не зарегистрированы в качестве медицинского изделия. Представители «Эпла» пишут, что умные часы не предназначены для использования в медицинских целях.

Источник

Емкостной сенсорный датчик своими руками

Емкостной датчик – это один из типов бесконтактных датчиков, принцип работы которого основан на изменении диэлектрической проницаемости среды между двух обкладок конденсатора. Одной обкладкой служит сенсорный датчик схемы в виде металлической пластины или провода, а второй – электропроводящее вещество, например, металл, вода или тело человека.

При разработке системы автоматического включения подачи воды в унитаз для биде возникла необходимость применения емкостного датчика присутствия и выключателя, обладающих высокой надежностью, устойчивостью к изменению внешней температуры, влажности, пыли и питающему напряжению. Хотелось также исключить необходимость прикосновения человека с органами управления системы. Предъявляемые требования могли обеспечить только схемы сенсорных датчиков, работающих на принципе изменения емкости. Готовой схемы удовлетворяющей необходимым требованиям не нашел, пришлось разработать самостоятельно.

Получился универсальный емкостной сенсорный датчик, который не требует настройки и реагирует на приближающиеся электропроводящие предметы, в том числе и человека, на расстояние до 5 см. Область применения предлагаемого сенсорного датчика не ограничена. Его можно применять, например, для включения освещения, систем охранной сигнализации, определения уровня воды и в многих других случаях.

Электрические принципиальные схемы

Для управления подачей воды в биде унитаза понадобилось два емкостных сенсорных датчика. Один датчик нужно было установить непосредственно на унитазе, он должен был выдавать сигнал логического нуля при присутствии человека, а при отсутствии сигнал логической единицы. Второй должен был служить включателем воды и находиться в одном из двух логических состояний.

При поднесении к сенсору руки датчик должен был менять логическое состояние на выходе – из исходного единичного состояния переходить в состояние логического нуля, при повторном прикосновении руки из нулевого состояния переходить в состояние логической единицы. И так до бесконечности, пока на сенсорный включатель поступает разрешающий сигнал логического нуля с датчика присутствия.

Схема емкостного сенсорного датчика

Основой схемы емкостного сенсорного датчика присутствия является задающий генератор прямоугольных импульсов, выполненный по классической схеме на двух логических элементах микросхемы D1.1 и D1.2. Частота генератора определяется номиналами элементов R1 и C1 и выбрана около 50 кГц. Значение частоты на работу емкостного датчика практически не влияет. Я менял частоту от 20 до 200 кГц и влияния на работу устройства визуально не заметил.

С 4 вывода микросхемы D1.2 сигнал прямоугольной формы через резистор R2 поступает на входы 8, 9 микросхемы D1.3 и через переменный резистор R3 на входы 12,13 D1.4. На вход микросхемы D1.3 сигнал поступает с небольшим изменением наклона фронта импульсов из-за установленного датчика, представляющего собой кусок провода или металлическую пластину. На входе D1.4, из за конденсатора С2, фронт изменяется на время, необходимое для его перезаряда. Благодаря наличию подстроечного резистора R3, есть возможность фронты импульса на входе D1.4, выставить равным фронту импульса на входе D1.3.

Если приблизить к антенне (сенсорному датчику) руку или металлический предмет, то емкость на входе микросхемы DD1.3 увеличится и фронт поступающего импульса задержатся во времени, относительно фронта импульса, поступающего на вход DD1.4. чтобы «уловить» эту задержку про инвертированные импульсы подаются на микросхему DD2.1, представляющую собой D триггер, работающий следующим образом. По положительному фронту импульса, поступающего на вход микросхемы C, на выход триггера передается сигнал, который в тот момент был на входе D. Следовательно, если сигнал на входе D не изменяется, поступающие импульсы на счетный вход C не оказывают влияния на уровень выходного сигнала. Это свойство D триггера и позволило сделать простой емкостной сенсорный датчик.

Когда емкость антенны, из за приближения к ней тела человека, на входе DD1.3 увеличивается, импульс задерживается и это фиксирует D триггер, изменяя свое выходное состояние. Светодиод HL1 служит для индикации наличия питающего напряжения, а HL2 для индикации приближения к сенсорному датчику.

Схема сенсорного включателя

Схему емкостного сенсорного датчика можно использовать и для работы сенсорного включателя, но с небольшой доработкой, так как ему необходимо не только реагировать на приближение тела человека, но и оставаться в установившемся состоянии после удаления руки. Для решения этой задачи пришлось к выходу сенсорного датчика добавить еще один D триггер, DD2.2, включенный по схеме делителя на два.

Схема емкостного датчика была немного доработана. Для исключения ложных срабатываний, так как человек может подносить и удалять руку медленно, из-за наличия помех датчик может выдавать на счетный вход D триггера несколько импульсов, нарушая необходимый алгоритм работы включателя. Поэтому была добавлена RC цепочка из элементов R4 и C5, которая на небольшое время блокировала возможность переключение D триггера.

Триггер DD2.2 работает так же, как и DD2.1, но сигнал на вход D подается не с других элементов, а с инверсного выхода DD2.2. В результате по положительному фронту импульса, приходящего на вход С сигнал на входе D изменяется на противоположный. Например, если в исходном состоянии на выводе 13 был логический ноль, то поднеся руку к сенсору один раз, триггер переключится и на выводе 13 установится логическая единица. При следующем воздействии на сенсор, на выводе 13 опять установится логический ноль.

Для блокировки включателя при отсутствии человека на унитазе, с сенсора на вход R (установка нуля на выходе триггера вне зависимости от сигналов на всех остальных его входах) микросхемы DD2.2 подается логическая единица. На выходе емкостного выключателя устанавливается логический ноль, который по жгуту подается на базу ключевого транзистора включения электромагнитного клапана в Блоке питания и коммутации.

Резистор R6, при отсутствии блокирующего сигнала с емкостного датчика в случае его отказа или обрыва управляющего провода, блокирует триггер по входу R, тем самым исключает возможность самопроизвольной подачи воды в биде. Конденсатор С6 защищает вход R от помех. Светодиод HL3 служит для индикации подачи воды в биде.

Конструкция и детали емкостных сенсорных датчиков

Когда я начал разрабатывать сенсорную систему подачи воды в биде, то наиболее трудной задачей мне казалась разработка емкостного датчика присутствия. Обусловлено это было рядом ограничений по установке и эксплуатации. Не хотелось, чтобы датчик был механически связан с крышкой унитаза, так как ее периодически надо снимать для мойки, и не мешал при санитарной обработке самого унитаза. Поэтому и выбрал в качестве реагирующего элемента емкость.

Конструкция сенсорного датчика присутствия

По выше опубликованной схеме сделал опытный образец. Детали емкостного датчика собраны на печатной плате, плата размещена в пластмассовой коробке и закрывается крышкой. Для подключения антенны в корпусе установлен одноштырьковый разъем, для подачи питающего напряжения и сигнала установлен четырех контактный разъем РШ2Н. Соединена печатная плата с разъемами пайкой медными проводниками в фторопластовой изоляции.

Сенсорный емкостной датчик собран на двух микросхемах КР561 серии, ЛЕ5 и ТМ2. Вместо микросхемы КР561ЛЕ5 можно применить КР561ЛА7. Подойдут и микросхемы 176 серии, импортные аналоги. Резисторы, конденсаторы и светодиоды подойдут любого типа. Конденсатор С2, для стабильной работы емкостного датчика при эксплуатации в условиях больших колебаниях температуры окружающей среды нужно брать с малым ТКЕ.

Установлен датчик под площадкой унитаза, на которой установлен сливной бачок в месте, куда в случае протечки из бачка вода попасть не сможет. К унитазу корпус датчика приклеен с помощью двустороннего скотча.

Антенный датчик емкостного сенсора представляет собой отрезок медного многожильного провода длинной 35 см в изоляции из фторопласта, приклеенного с помощью прозрачного скотча к внешней стенке чаши унитаза на сантиметр ниже плоскости очка. На фотографии сенсор хорошо виден.

Для настройки чувствительности сенсорного датчика необходимо после его установки на унитаз, изменяя сопротивление подстроечного резистора R3 добиться, чтобы светодиод HL2 погас. Далее положить руку на крышку унитаза над местом нахождения сенсора, светодиод HL2 должен загораться, если руку убрать, потухнуть. Так как бедро человека по массе больше руки, то при эксплуатации сенсорный датчик, после такой настройки, будет работать гарантировано.

Конструкция и детали емкостного сенсорного включателя

Схема емкостного сенсорного включателя имеет больше деталей и для их размещения понадобился корпус большего размера, да и по эстетическим соображениям, внешний вид корпуса, в котором был размещен сенсорный датчик присутствия не очень подходил для установки на видном месте. Внимание на себя обратила настенная розетка rj-11 для подключения телефона. По размерам она подходила и имела хороший внешний вид. Удалив из розетки все лишнее, разместил в ней печатную плату емкостного сенсорного выключателя.

Для закрепления печатной платы в основании корпуса была установлена короткая стойка и к ней с помощью винта прикручена печатная плата с деталями сенсорного выключателя.

Датчик емкостного сенсора сделал, приклеив ко дну крышки розетки клеем «Момент» лист латуни, предварительно вырезав в них окошко для светодиодов. При закрывании крышки, пружина (взята от кремниевой зажигалки) соприкасается с латунным листом и таким образом обеспечивается электрический контакт между схемой и сенсором.

Крепится емкостной сенсорный включатель на стену с помощью одного самореза. Для этого в корпусе предусмотрено отверстие. Далее устанавливается плата, разъем и закрепляется защелками крышка.

Настройка емкостного выключателя практически не отличается от настройки сенсорного датчика присутствия, описанного выше. Для настройки нужно подать питающее напряжение и резистором отрегулировать, чтобы светодиод HL2 загорался, когда к датчику подносится рука, и гас, при ее удалении. Далее нужно активировать сенсорный датчик и поднести и удалить руку к сенсору выключателя. Должен мигнуть светодиод HL2 и загореться красный светодиод HL3. При удалении руки красный светодиод должен продолжать светиться. При повторном поднесении руки или удалении тела от датчика, светодиод HL3 должен погаснуть, то есть выключить подачу воды в биде.

Универсальная печатная плата

Представленные выше емкостные датчики собраны на печатных платах, несколько отличающихся от печатной платы приведенной ниже на фотографии. Это связано с объединением обеих печатных плат в одну универсальную. Если собирать сенсорный включатель, то необходимо только перерезать дорожку под номером 2. Если собирать сенсорный датчик присутствия, то удаляется дорожка номер 1 и не все элементы устанавливаются.

Не устанавливаются элементы, необходимые для работы сенсорного включателя, но мешающие работе датчика присутствия, R4, С5, R6, С6, HL2 и R4. Вместо R4 и С6 запаиваются проволочные перемычки. Цепочку R4, С5 можно оставить. Она не будет влиять на работу.

Ниже приведен рисунок печатной платы для накатки при использовании термического метода нанесения на фольгу дорожек.

Достаточно распечатать рисунок на глянцевой бумаге или кальке и шаблон готов для изготовления печатной платы.

Безотказная работа емкостных датчиков для сенсорной системы управления подачи воды в биде подтверждена на практике в течении трех лет постоянной эксплуатации. Сбоев в работе не зафиксировано.

Однако хочу заметить, что схема чувствительна к мощным импульсным помехам. Мне приходило письмо о помощи в настройке. Оказалось, что во время отладки схемы рядом находился паяльник с тиристорным регулятором температуры. После выключения паяльника схема заработала.

Еще был такой случай. Емкостной датчик был установлен в светильник, который подключался в одну розетку с холодильником. При его включении свет включался и при повторном выключался. Вопрос был решен подключением светильника в другую розетку.

Приходило письмо об успешном применении описанной схемы емкостного датчика для регулировки уровня воды в накопительном баке из пластика. В нижней и верхней части было приклеено силиконом по датчику, которые управляли включением и выключением электрического насоса.

Источник