В данной статье описан вариант датчика колебаний, пригодного для совместной работы с
цифровыми автомобильными сторожевыми устройствами. Благодаря своим высоким
характеристикам подобные датчики весьма популярны у автолюбителей. Предлагаемый
датчик колебаний кузова предназначен для работы в автомобильном устройстве
охранной сигнализации. Он обладает рядом преимуществ по сравнению с
опубликованным в литературе [1] и некоторыми
промышленными образцами, которыми комплектуются
противоугонные устройства.
Датчик формирует импульсный выходной сигнал, может работать в широком
интервале напряжения питания (5...15В с соответственным уровнем выходного
напряжения) без существенных изменений основных характеристик. Он имеет высокую
чувствительность к колебаниям при отсутствии триггерного эффекта, стабильность
выходного напряжения в дежурном режиме, содержит минимальное число
элементов.
Выходное напряжение датчика может принимать значения, соответствующие
принятым логическим уровням распространенных цифровых микросхем. Значит, может
быть легко встроен в любую охранную систему. Потребляемый ток устройства не
превышает 1,5 мА при напряжении питания 5В.
В качестве собственно датчика т.е. чувствительного элемента, преобразующего
механические колебания в электрические сигналы, использован, как и в упомянутой
статье, незначительно переделанный малогабаритный микроамперметр М476/1 от
кассетных магнитофонов. Когда чувствительный элемент неподвижен, напряжение на
его выходе равно нулю. Даже при незначительном толчке его подвижная система
начинает колебаться, и на выходе появляется напряжение, по форме близкое к
синусоидальному.
Рис.1.
Принципиальная схема приведена на рис.1. Усилитель—преобразователь электрического сигнала чувствительного элемента собран на компараторе DA1. Конденсатор С2
предотвращает высокочастотное возбуждение компаратора при его переключении.
Выбор для усиления сигнала компаратора, а не традиционного операционного
усилителя определил все основные преимущества описываемого узла. Большой
коэффициент усиления компаратора (не менее 150 000) позволяет добиться высокой
чувствительности датчика в целом во всем интервале питающего напряжения, а
выходная ступень компаратора с "открытым коллектором" упрощает сопряжение его с
любыми цифровыми микросхемами.
Чувствительность датчика можно регулировать балансировочным подстроечным
резистором R3, изменяя напряжение смещения "нуля", приведенного к входу.
Максимальной чувствительности датчика добиваются сведением напряжения смещения
"нуля" компаратора к минимуму. В этом случае даже при отсутствии колебаний
подвижной системы микроамперметра из-за воздействия шумов на входе компаратора,
незначительных флуктуации напряжения питания и температуры происходят
хаотические переключения компаратора.
Рис.2.
Для получения устойчивого выходного сигнала при практически максимальной
чувствительности датчика достаточно незначительно (на угол 5... 10°) сдвинуть
движок резистора R3 в ту или иную сторону от найденного максимума
чувствительности. Направление сдвига определяет знак напряжения смещения нуля, а
значит, и характер выходного сигнала с импульсами высокого уровня или низкого
- рис. 2. При большем сдвиге чувствительность заметно снижается.
Детали
Для изготовления чувствительного элемента корпус микроамперметра вскрывают по
склейке острым лезвием ножа. На конец стрелки надевают и аккуратно обжимают
плоскогубцами небольшой груз — отрезок трубчатого припоя длиной 3...5 мм и
диаметром 3 мм; флюс из канала груза предварительно удаляют. При качании груз не
должен задевать за шкалу. На концы шкалы нужно наклеить демпферы-ограничители
размаха подвижной системы. Они представляют собой кубики размерами 5x5x5 мм,
вырезанные из мягкого поролона. После этого микроамперметр собирают, корпус
склеивают и высушивают.
Если датчик используют для охраны автомобиля, то чувствительный элемент
крепят так, чтобы ось качания стрелки была расположена вдоль автомобиля. Стрелка
с грузом во всех случаях применения должна быть направлена вниз. Чувствительный элемент монтируют на одной плате с остальными элементами узла.
Если датчик будет работать^ чувствительностью, близкой к предельной, плату
придется разместить в металлической экранирующей коробке.
Настройка
Налаживание устройства заключается в установке требуемой чувствительности
резистором R3.
С. Тимофеев
Литература:
1. А. Цедик "Цифровое сторожевое устройство" - Радио,
1992, № 2, 3, с. 25-27
