Ртутный датчик положения (РДП)
Ртутный датчик положения (РДП) применяется в устройствах контроля положения кузова автомобиля, а также в системах охранной сигнализации. Недавно в широкой продаже появилось устройство «Антисон», индицирующее «будящий» звуковой сигнал, когда водитель наклоняет голову к рулю («Антисон» крепится у уха водителя и реагирует на наклон головы; устройство имеет автономное питание). Особенности применения, перспективы использования датчиков РДП в доступной форме изложены ниже.
Среди датчиков положения (наклона) различают шариковые и ртутные. На основе РДП отечественная промышленность выпускает микроблоки (со встроенным узлом сравнения и определенным уровнем напряжения на выходе— для установки в различные устройства), например ДПА-М18-76У-1110-Н, ДПА-Ф60-40У-2110-Н и другие аналогичные. По уровню напряжения на выходе, характеристикам сравнения и преобразования сигнала такие датчики разделяют на цифровые и аналоговые. Не вдаваясь в подробности технологии производства электронных компонентов, коснемся практической стороны применения датчиков положения (наклона) в радиолюбительской практике.
Ртутные датчики положения (наклона), далее РДП, представляют собой стеклянный корпус, сравнимый по размерам с небольшой неоновой лампой (12 х 5 мм), с двумя выводами-контактами и капелькой (шариком) ртути внутри стеклянного корпуса, запаянного под вакуумом. РДП типа 8610 имеет известный в среде специалистов по установке автомобильных сигнализаций аналог SS-053 и широко используется в автомобилях и мотоциклах (в том числе зарубежного производства), например для контроля угла наклона подвески, открывания капота, багажника (в некоторых моделях автомобилей). Очевидно, такой датчик будет полезен и радиолюбителям. Внешний вид датчика показан на рис. 2.23.
Рис. 2.23. Внешний вид ртутного датчика положения
Недостатки: проблематично (без специального оборудования) точно установить угол наклона, при котором РДП будет стабильно срабатывать, токсичность ртути (в случае повреждении датчика), инерционность, обусловленная конструктивными особенностями датчика (подвижность капли ртути ограничивается не только силой тяжести, но и силами поверхностного натяжения).
Если с инерционностью срабатывания датчика в простых радиолюбительских конструкциях (к которым не предъявляют завышенные требования профессиональных устройств) можно смириться почти всегда (инерционность срабатывания составляет десятые доли секунды), то неточность срабатывания датчика в зависимости от угла и скорости наклона представляет собой более серьезную проблему.
Однако, несмотря на это, для простых конструкции данный датчик отлично подходит без каких-либо дополнительных доработок. Управление устройствами нагрузки осуществляют с помощью двух контактов РДП 8610 (нормально разомкнутых). Предельно допустимый ток коммутации составляет 2 А.
Возможности РДП реализованы в небольшом и полезном устройстве, которое недавно появилось в серийном производстве
Рис. 2.24. Внешний вид готового устройства «Антисон»
в Санкт-Петербурге под названием «Антисон», внешний вид которого показан на фото рис. 2.24.
Внутри «черного ящика» установлены три элемента питания типа СЦ-21 (напряжением 1,5 В каждый, соединенные последовательно, суммарным напряжением батареи 4,5 В), выключатель, замыкающий электрическую цепь, непосредственно РДП в стеклянном вакуумном исполнении и пьезоэлектрический капсюль со встроенным генератором 34 (звуковой частоты) типа 1205FXP. При замкнутых контактах выключателя питания и, соответственно, при замкнутых контактах РДП, что происходит при наклоне корпуса прибора, раздается звуковой сигнал.
Практическое применение этого устройства очевидно: прибор надевается на ухо (для чего предусмотрена специальная конструкция корпуса) (рис. 2.24); при вертикальном положении головы водителя звуковой капсюль неактивен, но при наклоне головы (засыпая, водитель наклоняет голову вперед, к рулевому колесу автомобиля) сразу раздается сигнал тревоги.
Разумеется, замыкание контактов РДП происходит не только при превышении угла наклона более чем на 20° в вертикальной плоскости, но и в аналогичных условиях наклона по горизонтали, что расширяет возможности применения датчика.
Рис. 2.25. Электрическая схема включения РДП 8610
На рис. 2.25. представлена электрическая схема подключения РДП с отображением источника питания и устройств управления (нагрузки, периферии).
РДП своими контактами замыкает электрическую цепь управления устройством нагрузки. Таким устройством может быть звуковой пьезоэлектрический капсюль, световой индикатор (например ультраяркий светодиод), СЭМР (слаботочное электромагнитное реле на соответствующее напряжение и ток срабатывания), вход оптоэлектронного реле или токовый ключ (на транзисторе, тиристоре), управляющий силовым узлом, потребляющим большой ток от источника питания. Напряжение питания элемента GB1 в данном случае непринципиально и зависит только от электрических параметров нагрузки.
Сегодня РДП можно без труда приобрести практически в любом магазине радиотоваров (или в Интернет-магазинах), его стоимость не превышает 100 рублей (РФ).
При закреплении датчика в корпусе устройства его надежно фиксируют расплавленным парафином или моментальным клеем. Таким образом удается обеспечить максимальную стабильность функционирования РДП.
По особенностям своей конструкции (вакуум внутри стеклянного корпуса) РДП 8610 практически не допускает ложных срабатываний. Диапазон рабочих температур от -30 до +45 °С. При соответствующей защите от внешних воздействий РДП эффективно работает в жидких, влажных средах и в условиях повышенной вибрации, что делает его практически незаменимым в ряде нестандартных ситуаций.
Практическое применение РДП (кроме рассмотренного выше варианта) может быть разнообразным: например датчик положения головы (при установке РДП в шлемофоны мотоциклов или в гарнитуры для компьютерных игр); датчик измерителя наклона (ветронагрузки) вертикальных строительных конструкций (РДП пригодились бы и на Пизанской башне для постоянного контроля изменения угла наклона исторического памятника). Так же оправдано использование РДП для контроля положения вертикальной антенны (мачты) радиопередающего устройства.
Очевидно, что вариантов применения РДП столь же много, как и альтернативных решений электрической схемы контрольноисполнительного устройства.
Кашкаров А. П. 500 схем для радиолюбителей. Электронные датчики.