Na základe jednoduchého keramického piezoelektrického detektora možno zostaviť zaujímavý a užitočný modul snímača fyzického nárazu, ktorý možno aplikovať na dvere, výklady a okná na detekciu vibrácií a otrasov.
Samotný snímač otrasov (keramický piezoelektrický detektor) má „unimorfnú“ membránu, ktorá pozostáva z piezoelektrického keramického disku spárovaného s kovovým diskom. Senzor dodáva napätie úmerné zrýchleniu nárazu alebo vibrácií. Napríklad pri 40 mV/G dostaneme asi 2 V, ak je náraz so zrýchlením 60 G.
V tomto prípade je prezentovaný nízkonapäťový, nízkoprúdový modul fyzického nárazového snímača založený na štandardnom keramickom piezoelektrickom detektore, ktorý spôsobí, že jednorazový obvod (IC1) aktivuje kremíkový NPN tranzistor. Výstup s otvoreným kolektorom tohto tranzistorového spínača môže byť pripojený k externému obvodu alarmu pre ďalšiu prevádzku s prijatým signálom. Keďže odber prúdu je tu veľmi nízky (5 až 6 mA), samotný obvod môže byť napájaný batériou 3 V. Pri zistení fyzického nárazu jednorazovo zopne tranzistor na čas určený RC. obvod pozostávajúci z R3 a C2.
M74HC123 (IC1) je vysokorýchlostný duálny resetovateľný CMOS single shot so statickými a prechodovými chránenými vstupmi. Existujú dva spúšťacie vstupy, zostupná hrana a stúpajúca hrana. V tomto prípade sa používa iba časť s kladnou spúšťacou hranou (pin 2). Po spustení si výstup udržiava monostabilný stav po dobu určenú externým odporom R3 a kondenzátorom C2.
Preklad webové stránky
Ďakujeme za váš záujem informačný projekt webovej stránky.
Ak chcete zaujímavé a užitočné materiály vyšiel častejšie a bolo menej reklám,
Náš projekt môžete podporiť darovaním ľubovoľnej sumy na jeho rozvoj.
Konzola 3 je ohnutá z rovnakého drôtu a na jednom z jej koncov je bezpečne pripevnená záťaž 5 s hmotnosťou 10...15 g olova alebo spájky. Potom je konzola prispájkovaná jedným koncom k doske a približne uprostred - k sedlu stojana 4.
Aby sa predišlo oddeleniu hornej dosky od piezoelektrického prvku, pred spájkovaním konzoly je mierne ohnutá, takže po nasadení vytvára na piezoelektrický prvok nadmernú prítlačnú elastickú silu. Rozmery dielov snímača nie sú zásadné, preto nie sú na obr.1 uvedené. Je potrebné spájkovať spájkou s nízkou teplotou topenia.
Výstupy snímača sú fóliová podložka, ku ktorej je prispájkovaný piezoelektrický prvok a základňa konzoly priletovaná do dosky. Doska je pripevnená k povrchu,
vibrácie, ktoré sa majú kontrolovať. o mechanické kmitanie na tomto povrchu sa na svorkách snímača objaví niekoľko slabých impulzov s trvaním 3 ... 15 ms.
Aby sa tieto impulzy zosilnili a dodali im tvar potrebný na ďalšie spracovanie, privádza sa signál zo snímača na vstup tvarovacieho zosilňovača (pozri schému na obr. 2). Prevádzka wuxi
Liter DA1 pracuje v režime maximálneho zisku a tranzistor VT1 - v režime spínania. Dióda VD1 svojim medzným napätím zvyšuje mŕtvu zónu tranzistora.
Operačný zosilňovač spolu s diódou a tranzistorom tvoria napäťový komparátor, ktorý sa vyznačuje nízkou spotrebou energie. Prahová hodnota pre komparátor je nastavená trimrom rezistorom R2. Ak je amplitúda zápornej polvlny signálu snímača menšia ako napätie na rezistore R2, tranzistor VT1 zostane zatvorený a výstupné napätie je nulové.
Mechanické budenie snímača vedie k tomu, že sa na výstupe tvarovača objaví niekoľko pravouhlých impulzov s trvaním 3 ... 15 ms, v amplitúde vhodnej na ich priame zavedenie do digitálneho analyzátora vyrobeného na mikroobvodoch CMOS. Najjednoduchšie takéto zariadenie schopné izolovať užitočný signál na pozadí falošne pozitívne, je počítadlo (001 na obr. 2), periodicky nulované na vstupe R impulzmi elektronických hodín alebo špeciálneho generátora. Alarm - Napätie vysoký stupeň- sa na výstupe objaví až vtedy, keď počet impulzov na vstupe počítadla v intervale medzi dvoma susednými nulovacími impulzmi dosiahne určitý počet nastavený prepínačom SA1 (na obr. 2 je nastavený na osem).
Ak nenastavíte riešenie problému eliminácie falošných signálov, signál z kolektora tranzistora VT1 možno priviesť priamo na vstup jednotky generujúcej alarm.
Ako ukazujú skúsenosti, snímač prakticky nereaguje na akustické signály šíriace sa vzduchom. Citlivý predovšetkým na normálnu zložku vibrácií, celkom dobre vníma aj poruchy ležiace v rovine piezoelektrického prvku, zrejme v dôsledku výskytu reakcie v miestach uchytenia hrebeňa. Snímač teda reaguje na vibrácie ľubovoľnej orientácie. Prúd spotrebovaný kondicionačným zosilňovačom v pohotovostnom režime pri napájacom napätí 9 V nepresahuje -18 μA, pri 5 V - 10 μA.
Vibrometer je zariadenie na meranie parametrov vibrácií: zrýchlenie vibrácií, rýchlosť vibrácií, výchylka vibrácií a frekvencia vibrácií. Ľahko sa používa a nevyžaduje špeciálne školenie.
Existujú dve skupiny vibrometrov:
- na meranie vibrácií rotujúcich zariadení;
- na meranie vibrácií pôsobiacich na osobu na účely ochrany práce.
Vibrometre na meranie vibrácií rotačných zariadení
"DPK-Vibro" v ruke Vibrometer meria a vyhodnocuje vibrácie strojov s rotujúcimi časťami. Sú to motory, čerpadlá, ventilátory, generátory. Vibrácie takýchto jednotiek sa opakujú pri každej otáčke hriadeľa.
Vibrometre merajú integrálnu hodnotu vibrácií (jedno číslo). Najpopulárnejšia hodnota je , pretože existujú normy na určenie stavu jednotky pomocou RMS rýchlosti vibrácií. Toto číslo je úmerné sile síl spôsobujúcich vibrácie jednotky.
Najčastejšie sa merajú vibrácie vo vibrometroch. Tento rozsah je špecifikovaný v GOST a umožňuje merať rovnakú hodnotu vibrácií na rôznych prístrojoch.
Vibrometer je veľmi užitočné zariadenie na hodnotenie stavu zariadení. Maximálna hodnota vibrácií, pri ktorej sa stav jednotky považuje za núdzový. Hodnota je nastavená v pase pre jednotku alebo v GOST ISO 10816-1-97. "Vibrácie. Monitorovanie stavu strojov na základe výsledkov meraní vibrácií na nerotujúcich častiach". Porovnanie aktuálnych vibrácií s normou vám umožňuje posúdiť stav jednotky.
Meranie vibrácií pomocou vibrometra je veľmi rýchle a nevyžaduje prípravné práce. Je možné merať 100 jednotiek za zmenu s vydávaním správ o stave zariadení v podniku.
Hodnoty vibrácií namerané po určitom čase (napríklad po 1 mesiaci) umožňujú predpovedať vývoj vibrácií a plánovať načasovanie ďalších opráv. To poskytuje značné úspory peňazí v porovnaní s plánovanými opravami. Takýto systém plánovania opráv sa používa v našom programe Aurora-2000.
Hodnota vibrácií nameraná vibrometrom sa môže použiť aj na diagnostiku porúch jednotky. Napríklad podľa rýchlosti vibrácií RMS sú dokonale diagnostikované vychýlenie a nevyváženosť. Stav pripevnenia k základu je tiež jednoduchšie posúdiť pomocou vibrometra. Je dokonca možné vyvážiť jednotku pomocou vibrometra bez použitia fázového markera (metóda troch štartov so skúšobnými závažiami).
Zároveň sú merače vibrácií oveľa lacnejšie ako analyzátory vibrácií a ľahšie sa používajú. Avšak študovať ťažké prípady defektov, je potrebný analyzátor vibrácií a prax v diagnostike vibrácií.
Vibračné pero ViPen 
RMS rýchlosť vibrácií na obrazovke Moderné vibrometre majú navyše režimy na meranie spektier a signálov, pamäť na ukladanie meraní a ich prenos do počítača, režim na meranie po trase, snímače teploty, otáčok a rázových impulzov od valivých ložísk.
Analyzátory vibrácií majú vždy režim merača vibrácií. Vykonáva sa programovo a nezvyšuje náklady na výrobu zariadenia.
Vnútorný a vonkajší snímač Vibrometre majú vnútorný snímač vibrácií zabudovaný v tele zariadenia alebo externý snímač pripojený k zariadeniu drôtom. Vnútorným snímačom je kompaktnosť zariadenia a vonkajší snímač umožňuje merať vibrácie na ťažko dostupných miestach.
Vyrábame vibrometre:
Vibrometre na meranie vibrácií pôsobiacich na človeka
Meranie takýchto vibrácií sa používa v oblasti ochrany práce. Prístroje sa líšia od prístrojov na meranie vibrácií rotujúcich zariadení. Nazývajú sa vibrometre hladiny zvuku.
Prístroj meria silu vibrácií za určitý čas, napríklad na pracovnú zmenu, zobrazuje silu vibrácií vo frekvenčných pásmach. Vibrácie rôznych frekvencií pôsobia na človeka rôzne, preto sa používajú normalizačné koeficienty pre privátne pásma. Zvukomery navyše dokážu merať akustický hluk na pracovisku.
Limitné hodnoty vibrácií sú štandardizované spoločnosťou SanPiNami. knižnicu týchto normatívne dokumenty nájdete na webovej stránke NTM-Protection:
Nemáte dostatok informácií?
Odpoviem vám a článok doplním o užitočné informácie.
Tento článok popisuje zariadenie seizmického senzora-detektora, čo je citlivá elektronická jednotka schopná zaznamenať aj veľmi slabú úroveň vibrácií v zemskej kôre.
Konštrukcia použitého seizmického detektora piezoelektrický snímač vibrácií ktorý je veľmi citlivý na vibrácie a otrasy. Táto schéma môže byť použitá na detekciu otrasov rôznych predmetov, vibrácií vyskytujúcich sa v zemskej kôre alebo ako integrálna súčasť bezpečnostného systému.
Popis práce seizmického detektora na piezoelektrickom prvku
Ako bolo uvedené vyššie, hlavným prvkom, ktorý je citlivý na vibrácie, je jednoduchý bzučiak (piezoelektrický prvok). Pomerne často sa používa v zariadeniach určených na detekciu vibrácií a otrasov, napríklad v poplašných zariadeniach na bicykle. Výhoda schémy nie je len nízka cena, ale aj jednoduchá montáž snímača, často jednoduchým prilepením na monitorovaný povrch.
Mikroobvod DA1 je operačný zosilňovač typu LM741, určený na zosilnenie slabých signálov z piezoelektrického prvku. Zosilnený signál z výstupu operačného zosilňovača cez odpor R6 sa privádza na bázu tranzistora VT1. V dôsledku toho sa tranzistor otvorí a na vstupe 2 časovača NE555 sa objaví signál nízkej úrovne (menej ako 1/3 napájacieho napätia).
Na časovači NE555 je postavený klasický pohotovostný multivibrátor, ktorý sa spúšťa nízkym signálom na pine 2. V dôsledku spustenia multivibrátora sa na jeho výstupe (pin 3) objaví signál, ktorý zapne bzučiak (so zabudovaným v generátore) a LED sa rozsvieti.
Trvanie signálu je určené prvkami RC obvodu (R8 a C2). Pri uvedených hodnotách v diagrame je toto obdobie približne 3 minúty. Po uplynutí tejto doby sa zariadenie vráti do pôvodného stavu.
Senzory vibrácií Arduino (niekedy nazývané senzory alarmu) sú použiteľné na detekciu vonkajších vibračných vplyvov a sú široko používané v ochrane proti krádeži automobilové systémy, rôzne poplašné zariadenia proti vlámaniu, umožňujú rozpoznať vibrácie, keď začne zemetrasenie. V tomto článku sa pozrieme na štruktúru snímača a schému zapojenia do dosiek Arduino.
Hlavným prvkom snímača je kovová pružina pružnej konštrukcie, umiestnená vo vnútornej časti plastovej trubice. V prítomnosti akýchkoľvek vplyvov na to začne oscilovať. Zosilnenie signálu nastáva v dôsledku jeho dodávania najprv do operačného zosilňovača a potom na výstup analógového typu. Dôležitým prvkom snímača vibrácií je potenciometer, ktorý reguluje citlivosť zariadenia a umožňuje nastaviť požadovaný prah odozvy.
Senzor vibrácií má tri výstupy:
- Zem;
- Výživa;
- Výstup analógového signálu A0.
Potenciometer umiestnený na doske umožňuje nastavenie jeho citlivosti. On je premenlivý odpor s nastaviteľným typovým odporom. Senzorová doska má tiež LED diódy, ktoré indikujú prítomnosť napájania. Niektoré verzie sú navyše vybavené digitálnym výstupom D0, ktorý pri dosiahnutí prahovej hodnoty úrovne vibrácií vydáva logickú nulu.
V kľude je modul v otvorenom stave a nepreteká ním žiadny prúd. V prítomnosti vonkajších vibračných účinkov v dôsledku kývania pružiny dochádza ku krátkodobému uzavretiu kontaktov. V dôsledku toho sa senzor spustí a na výstupe sa objaví logická 0.
Senzor sa spúšťa bez ohľadu na jeho priestorové umiestnenie.
Technické parametre snímačov vibrácií pre Arduino (môžu sa líšiť v závislosti od modelu zariadenia):
- Napájacie napätie od 3 do 5 V;
- Prúdová spotreba 4-5mA;
- S digitálnym výstupom alebo bez neho;
- S alebo bez nastavenia citlivosti.
Snímače sa môžu líšiť hmotnosťou a rozmermi, vždy však obsahujú montážny otvor na pripevnenie k doske.
Aplikácie
Najrelevantnejšie použitie snímačov vibrácií môže byť implementované v oblasti bezpečnostných alarmov na rôzne účely. Vďaka vysokej úrovni citlivosti dokážu takéto zariadenia reagovať na vibrácie širokého rozsahu intenzít, zachytávajúc vibrácie vo všetkých rovinách. Vďaka ľahká cesta pripojenia, snímače vibrácií sa používajú na realizáciu širokej škály projektov:
- Bezpečnostné systémy;
- Alarmy;
- Elektronické zámky;
- detektory pohybu;
- Systémy proti krádeži;
- Seizmické stanice;
- Detské hračky;
- Spotrebiče;
- Športové vybavenie.
Príklad implementácie
Schéma zapojenia snímača vibrácií k arduinu
Možnosťou použitia snímača vibrácií môže byť bezpečnostný alarm, v ktorom pri náraze na povrch s pripojeným zariadením dôjde k spúšti (v tomto príklade sa rozsvieti LED pripojená na kolík 13). Pre projekt by sa mali pripraviť tieto podrobnosti:
- doska Arduino Uno;
- snímače vibrácií 801S alebo Logo sensors v1.5;
- doska na chlieb;
- spojovacie vodiče.
Zostavenie obvodu je vyrobené podľa obrázku. Digitálny výstup DO je pripojený na digitálny pin 2. V prípade vibrácií sa hodnota signálu mnohonásobne zvýši a pri dosiahnutí prahovej hodnoty, ktorá je nastavená potenciometrom, je na výstup DO privedená logická jednotka. Túto situáciu riešime načítaním hodnoty funkciou digitalRead, po ktorej privedieme pomocou funkcie 5V na port 13 a rozsvieti sa LED zabudovaná v doske.
