В помощь радиолюбителю. Выпуск 1

8.1. Емкостное реле

Нечаев И. [26]

Емкостным реле называют устройство, реагирующее на изменение емкости датчика. Приближение человека к датчику изменяет его емкость, и электронная часть устройства реагирует выработкой соответствующего сигнала.

Принцип действия описываемого емкостного реле (рис. 36) основан на изменении частоты LC-генератора при внешнем воздействии на его элементы. Генератор данного реле содержит катушку L1, емкость датчика Е1, конденсаторы C1, С2, полевой транзистор VT1 и емкость датчика E1. При неизменной емкости датчика частота генератора стабильна и равна примерно 100 кГц. Но стоит приблизиться к датчику, его емкость увеличится, а частота генератора уменьшится.

Рис. 36. Принципиальная схема емкостного реле

Измерительный контур образован элементами L2, С4 и слабо связан с генератором резистором R1. Используется зависимость напряжения на резонансном контуре от частоты колебаний поступающего сигнала. Выделенное контуром напряжение сигнала выпрямляется диодом VD1, фильтруется конденсатором С5 и подается на инвертирующий вход (вывод 2) операционного усилителя(ОУ) DA1, выполняющего функцию компаратора.

Конденсатором С4 измерительный контур настраивают на частоту генератора. При этом на инвертирующем входе ОУ действует максимальное постоянное напряжение U_{вх. мах}.Резисторами R3 и R2 устанавливают на неинвертирующем входе (вывод 3) пороговое напряжение U_пор несколько меньшее, чем U_{вх. мах}. В этом случае напряжение на выходе ОУ мало и светодиод HL1, подключенный к нему через ограничительный резистор R5, не горит.

Если изменение частоты генератора будет таким, что напряжение U_вx станет меньше U_пор, компаратор сработает и включит светодиод. Но стоит удалиться от датчика — и частота генератора станет исходной, напряжение U_вх увеличится, компаратор переключится в первоначальное состояние и светодиод погаснет.

Все детали такого емкостного реле, кроме датчика, можно смонтировать на печатной плате из фольгированного материала (см. рис. 37).

Рис. 37. Печатная плата емкостного реле

Для повышения стабильности устройства катушки L1 и L2 идентичны по конструкции, намотаны на кольцах из феррита 2000НМ с внешним диаметром 20 мм и содержат по 100 витков провода ПЭВ-2 0,2. Намотка — виток к витку в один слой. Отвод катушки L1 сделан от 20-го витка, считая от вывода, соединенного с общим проводом, L2 — от середины.

После сборки проводят регулировку реле (R5 и HL1 пока не подключают). Для датчика можно использовать два параллельных провода диаметром 1 мм длиной по 1 м, на расстоянии 15–20 см один от другого. К конденсатору С5 подключают вольтметр постоянного тока с входным сопротивлением не менее 10 кОм/В и конденсатором С4 добиваются максимального показания вольтметра 2,5–5 В. Если оно меньше, подбирают сопротивление резистора R1, но не менее 500 кОм.

После каждой замены резистора подстройку повторяют. Затем к выходу DA1 подключают резистор R5 и светодиод HL1. Движок резистора R3 устанавливают в нижнее по схеме положение, а резистора R2 — в среднее. При этом светодиод должен гореть. Медленно перемещая движок резистора R3, добиваются погасания светодиода. Если теперь к датчику, соединенному с конденсатором С1, поднести руку, светодиод должен загореться. На этом регулировка емкостного реле заканчивается.

8.2. Емкостное реле

Табунщиков В. [27]

Принципиальная схема емкостного реле приведена на рис. 38. На полевом транзисторе VT1 собран генератор высокой частоты по схеме индуктивной трехточки. В процессе генерации на истоке полевого транзистора образуется положительное напряжение, и транзистор VT2 оказывается заперт. При воздействии на датчик увеличивается емкость затвора на землю, что приводит к срыву колебаний генератора. Теперь за счет дополнительного тока через L1 и промежуток затвор-исток увеличивается ток базы VT2, он отпирается и срабатывает реле К1, включая контактами К1.1 исполнительный механизм.

Рис. 38. Принципиальная схема емкостного реле

Катушка L1 наматывается на каркас от ФПЧ транзисторных приемников и содержит 500 витков провода ПЭЛ, 0,12 мм с отводом от середины.

Датчиком является квадрат из провода со сторонами от 15 до 100 см. Реле — типа РЭС10, паспорт РС4.524.312.

При настройке конденсатор С1 устанавливается в положение минимальной емкости, при этом сработает реле. Затем медленно увеличивают емкость до выключения реле. Чем меньше емкость конденсатора С1, тем чувствительнее емкостное реле. Максимальное расстояние до объекта, на который реагирует реле, составляет 50 см.

Изображение печатной платы показано на рис. 39, а конструкция катушки с размещением ее и датчика на плате — на рис. 40.

Рис. 39. Печатная плата и расположение деталей

Рис. 40. Конструкция катушки индуктивности

8.3. Акустическое реле

Партин А. [28]

Акустическим называется реле, срабатывающее под воздействием входного звукового сигнала и включающее какой-либо исполнительный механизм.

Принципиальная схема акустического реле приведена на рис. 41.

Звуковой сигнал - громкий голос, хлопок и т. п. - воспринимается микрофоном ВМ1, поступает на чувствительный усилитель, собранный на транзисторах VT1-VT3, детектируется диодом VD1 и подается на базу транзистора VT4. В результате он отпирается, и срабатывает электромагнитное реле К1, включая контактами К1.1 световой сигнализатор-светодиод HL1. После окончания звука реле будет удерживаться током заряда конденсатора С4, после чего отпустит, и светодиод погаснет.

Режим работы усилителя устанавливается переменным резистором R4. В качестве микрофона ВМ1 используется капсюль от головных телефонов ТОН-2. Реле К1 - герконовое типа РЭС55А, паспорт РС4.569.600-10.

При налаживании устройства переменным резистором R4 добиваются наилучшей чувствительности - срабатывания реле при возможно большем расстоянии от источника звука до микрофона.

Рис. 41. Принципиальная схема акустического реле

8.4. Звуковое реле

Лазовик В. [29]

Принципиальная схема звукового реле представлена на рис. 42 и работает следующим образом. Звуковой сигнал воспринимается электретным микрофоном ВМ1 и поступает на вход усилителя низкой частоты, собранного на микросхеме DA1. Усиленный сигнал подается для формирования прямоугольных импульсов на усилитель-ограничитель из двух элементов 2И-НЕ микросхемы DD1, откуда - на базу транзистора VT1, который разряжает времязадающий конденсатор С3 триггера Шмитта, образованного остальными двумя элементами DD1. При этом на выходе 11 DD1.4 появляется логический 0, разрешающий работу мультивибратора, выполненного на двух элементах 2ИЛИ-НЕ микросхемы DD2. С выхода мультивибратора импульсы поступают на усилитель (VT2, VT3), откуда через разделительный конденсатор С7 - на управляющий электрод симистора VS1. Симистор открывается и включает нагрузку. Когда конденсатор СЗ зарядится до уровня логической 1, триггер Шмитта переключается, на выходе DD1.4 появляется логическая 1, мультивибратор выключается, закрывается симистор, и нагрузка отключается от сети. Время выдержки подбирается в зависимости от конкретного применения схемы. При емкости С3, указанной на схеме, время включенного состояния нагрузки составляет 4 минуты.

Рис. 42. Принципиальная схема звукового реле

8.5. Акустический выключатель

Кашкаров А. [30]

Принципиальная схема акустического выключателя приведена на рис. 43.

Звуковой сигнал воспринимается угольным микрофоном ВМ1 и проходит через фильтр R4, С1, который пропускает только сигнал высших частот, соответствующих хлопку в ладоши. Далее он усиливается транзистором VT1, с коллекторной нагрузки которого R3 поступает на вход триггера, собранного на транзисторах VT2 и VT3. Положительная обратная связь осуществляется через резистор R6. С коллектора транзистора VT3 напряжение высокого уровня через диод VD3 и ограничительный резистор R13 включает оконечный каскад на транзисторе VT4 с электромагнитным реле К1 в цепи коллектора, которое контактами К1.1 коммутирует исполнительное устройство (лампу HL1).

Микрофон взят от телефонного аппарата. Реле - типа РЭС9, паспорт РС4.524.204.

Рис. 43. Принципиальная схема акустического выключателя