Vibrationsdetektor

Ein solches Gerät kann jede Art von mechanischen Vibrationen erkennen und kann zur Lösung verschiedener alltäglicher Probleme verwendet werden. Um diesen Sensor zu erreichen, haben wir kleine piezoelektrische Scheiben verwendet, die in den Summern enthalten sind. Es findet seine Anwendung in Alarmsystemen oder in Sicherheitssystemen Service-Systemen. Die Idee zu dieser Versammlung entstand aus der Frustration einiger Mieter des Gebäudes, die ihr Auto an ihrem Platz abstellten, sich zu oft morgens mit einer verbeulten Karosserie und natürlich ohne – herausstellten. oder Hinweisen auf die Identität des Täters entschloss, trotz der Tatsache, dass die Mieter des skrupellosen Deppen-Einkaufsraums ihre ungeschickten Manöver auf Kosten benachbarter Fahrzeuge beschämen wollten, beschlossen, erschütterungsempfindliche Schaltkreise auf der Platine zu installieren. So stellten sie im Laufe mehrerer Nächte fest, dass der Enthorner des reuelosen Blattes kein anderer war als der Sohn des Mieters, ein junger Fahrer, der in den frühen Morgenstunden in die Disco zurückkehrte, ein wenig beschwipst, nachdem er verloren hatte sein Sinn lernte er zuletzt aus der Verantwortung zum Schaden anderer. Die Original-Diebstahlsicherung DIESER vibrationsempfindlichen Schaltung kann NICHT nur verwendet werden: Um sofort benachrichtigt zu werden, wenn jemand Ihr geparktes Auto oder Motorrad anfährt, sondern wenn ein Landstreicher versucht, die Tür Ihres Hauses aufzubrechen. Wir werden Ihnen sagen, was wir verwendet haben, um den Detektor (oder Sensor) zu warten, um das Vibrationsrelais anzuregen, um die Kanzel zu steuern: eine Sirene oder ein anderes Element, das von einem Relais gesteuert werden kann. Die kleine Piezoscheibe im Inneren des Piezo-Summers ist eine kleine Scheibe (3 und 4) zum Übertragen von Schall, wenn er an die akustischen Frequenzanschlüsse angelegt wird. Diese kleinen Scheiben können auch umgekehrt arbeiten, dh wenn sie mechanisch vibriert werden, können sie an ihren Anschlüssen ein BF-SIGNAL von ungefähr 20 mV sammeln. Diese Funktion, Elektrischer Signalempfang über piezoelektrische Vibration mit US-Kapseln, wird in den "Tonabnehmern" (Plattenspielerköpfen) verwendet, um die Geräusche zu steuern, wenn ihre Spitze die Rille der Disc abtastet. schwarz Wir versichern Ihnen im Voraus: Um diese kleine piezoelektrische Scheibe zu bekommen, müssen Sie einen teuren Summer kaufen und ihn dann zerstören, um die kostbare kleine Scheibe zu extrahieren: an. ist es wirklich verfügbar und nur billig? So vibriert diese kleine Scheibe in DIESER kleinen Vibrationsscheibe, geschweißt, auf ihrer Stirnseite komplett aus Messing, Hartdraht, Eisen oder Messing, mit einem Durchmesser von 2 mm und einer Länge von 70 mm (3 und 4). Stecken Sie danach das freie Ende des Drahtes in eine 3-polige Klemmleiste, die als „Gegengewicht“ dient, um die erfassten Schwingungen auf die Piezoscheibe zu übertragen. Das von dieser Scheibe übertragene elektrische Signal wird von der Seite abgenommen, auf der die Oberfläche vollständig weiß ist, und dazu ist es notwendig, das Ende des Kupferdrahts zu schweißen, das mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers IC 1-a über a 10 verbunden ist kΩ-Widerstand R3 (1 und Zahlen 5). Die gegenüberliegende Seite, deren Oberfläche aus Messing besteht, ist mit dem nicht invertierenden + IC1-Anschluss A verbunden und wird von einer positiven 6-V-Spannung über die Widerstandsklemmen R1 und R2 versorgt. Der bereits erwähnte Schaltplan zeigt, dass das elektrische Signal, das durch die auf beiden Seiten der piezoelektrischen Scheibe geladenen Schwingungen erzeugt wird, an die Eingangspins des ersten Operationsverstärkers IC 1 angelegt wird, um die Ladung etwa 100-fach zu verstärken (Abbildung 1). Das verstärkte Ausgangssignal von Pin 7 von IC1-A wird von der Siliziumdiode DS1 gleichgerichtet und eine Gleichspannung wird verwendet, um den Elektrolytkondensator C5 aufzuladen, der sich am invertierenden Eingang des zweiten Operationsverstärkers IC1-B befindet. Der nicht invertierende Eingang des gleichen gegenüberliegenden IC1-B ist über einen Widerstand R8, R6 mit einem Trimmer verbunden, um den Empfindlichkeitscursor zu steuern. Immer wenn die piezoelektrische Scheibe Vibrationen empfängt, leuchtet die DL1 LED. verbunden mit dem Ausgang Pin 1 von IC1-B Lampen Beleuchtungsimpuls Zwischen dieser Anzeige, über den Kondensator C6, in Pin 2 von IC2 integrierter Schaltkreis NE555 Montage eines einzelnen Vibrators. Jeder Eingangsimpuls PIN 2 von IC2 wird an Pin 3 einer positiven Spannung angelegt, die polarisierende Basis des NPN-Transistors TR2 versetzt IT in einen leitenden Zustand, der die mit seinem Kollektor verbundenen Relais erregt. : Wenn das Relais angezogen ist, leuchtet die parallel zur Relaisspule geschaltete LED DL2. Die Schaltung besteht aus den Widerständen R12, R16, R17, C9, den Elektrolytkondensatoren und den Dioden DS2, DS3, DS4 und dient dazu, zu vermeiden, dass beim Auslösen des Relais mechanische Vibrationen von der piezoelektrischen Scheibe erfasst und erneut angeregt werden. Der an Pin 6 und 7 angeschlossene Trimmer R14 wird verwendet, um das Relais für 2 Sekunden bis 2 Minuten erregt zu halten. Der Transistor TR1, dessen Kollektor mit Pin 4 von IC2 verbunden ist, hält den integrierten Schaltkreis jedes Mal für etwa 10 Sekunden zurück, wenn die Baugruppe mit Strom versorgt wird. Dies ist notwendig, um zu vermeiden, dass der Detektor die Kontrolle übernimmt, bevor wir gehen können. und Türen Schließen des Autos Alle Kann durch stabilisierte Schaltung 12 V versorgt werden. Abbildung 1:. Vibrationsdetektorschaltung auf kleinen piezoelektrischen Scheiben, das durch mechanische Vibrationen erzeugte Signal wird aufgenommen und an zwei Eingangspins des Operationsverstärkers IC1-A (5 und 6) angelegt. Abbildung 2: Bild von uns. Vibrationsdetektor Abbildung 3: Vollkupferseite einer kleinen Scheibe, Löthartdraht 2 mm Durchmesser und 70 mm Länge, ca. Figur 4:. Am Ende des Drahtes wird ein Gegengewicht (Klemmleiste) befestigt. Implementierung von Schaltungskomponenten für Vibrationssensoren. Die kleine Scheibe der piezoelektrischen Kapsel wird in den Schlitz in der Nähe von R3 eingesetzt Löten Sie dann auf dem "weißen" Bereich der kleinsten Scheibe das Ende des Kupferdrahts, um das Signal zu entfernen. Abbildung 5b Maßzeichnungen von 1 doppelseitigen Leiterplatte mit durchkontaktierter Sensorplattierung. Vibrationen. Seitenteile Abbildung 5c: Maßzeichnungen 1 Platine doppelseitig mit verzinkten SENSOR Vibrationsbohrungen. . Lötseite TEILELISTE R1=10KW R2=10KW R3=10KW R4=1M R5=1.5KW R6=1kΩ Trimmer R7=2.2KW R8=10KW R9=1M R10=1MΩ R11 = 1 kΩ R12 = 10 kW R13 = 22 kW R14 = 1 M Trimmer R15 = 10 kW R16 = 47 Ω R17 = 3,9 kW R18 = 10 kW R19 = 22 kW R20 = 47 kW R21 = 47 kW R22 = 1 kΩ C1 = 100 nF Polyester C2 = 10 µF Elektrolyt C3 = 1,5 nF Polyester C4 = 10 µF elektrolytisch C5 = 2 2 µF elektrolytisch C6 = 100 nF Polyester C7 = 100 µF elektrolytisch C8 = 10 nF Polyester C9 = 100 µF elektrolytisch C10 = 100 µF elektrolytisch C11 = 100 nF Polyester DS1 = 1N4148 Diode DS2 = 1N4148 Diode DS3 = 1N4148 Diode DS4 = 1N4148 Diode DS5 = 1N4148 Diode DS6 = 1N4007 Diode DL1 = LED Diode DL2 = LED Diode TR1 = NPN BC547 BC53 = NPN 85 Integriert = IC2 = Integriert NE555 RELAY1 = Relais 12V 1RT Abbildung 6:. Foto eines Vibrationssensor-Prototyps NACH dem Einlöten einer kleinen Scheibe in einen Schlitz. Schaltung müssen wir auch das Ende des Gegengewichtsdrahts fixieren und verwenden dafür einen 3-poligen Anschlussstecker Abbildung 7: Pin-Ausgänge zweier integrierter Schaltkreise und LM358 NE555 if von oben gesehen und mit der U-Taste nach links Pinbelegung des BC547-Transistors von unten gesehen und die LED (langer Schenkel der Anode). Bei der praktischen Umsetzung auf Leiterplatten mit doppelseitig plattierten Durchgangslöchern müssen alle Komponenten wie in Abbildung 5 gezeigt montiert werden. Wir empfehlen, mit den integrierten Schaltungsträgern IC1 und IC2 zu beginnen und nach dem Löten aller Stifte die Widerstände fortzusetzen und deren Wert gut zu kontrollieren. linken Seite der Platine den Trimmer R6 1 kΩ einsetzen. Stellen Sie in der Mitte den Trimmer R14 auf 1 MΩ. Dann können Sie mit dem Aufsetzen und Verschweißen der Dioden DS1 bis DS6 beginnen, indem Sie ihren Ring mit einem Schraubenschlüssel führen, wie in Abbildung 5 gezeigt. Montieren Sie nach diesen Komponenten die Polyesterkondensatoren und Elektrolytkondensatoren, wobei Sie natürlich die Polarität der letzteren beachten . Fügen Sie zwei Transistoren TR2 und TR1 ein und löten Sie sie, ohne ihre Beine abzuschneiden, und richten Sie sie gut flach aus, wie immer in Abbildung 5 gezeigt. Am Ende stecken und löten Sie mehr und zwei Anschlüsse daneben und fügen Sie dann zwei Chips ein: ihre Buchsen mit gegen Aufpreis codiertem U zeigen in die rechte Richtung, wie in Abbildung 5 gezeigt. LM358 (IC1) mit Aufpreis nach rechts codiert und NE555 (IC2) Markengehäuse nach links (Zwei-Markierungs-Positionierfläche) Dieses Gerät kann im versteckt werden Auto oder im Haus, uns zu gehen geplant Kein Gehege (kann aber gestellt werden). Darüber hinaus können die LEDs direkt von der Polarität auf die Platine gesteckt werden: Ihre Beine, um den Vibrationsdetektor zu vervollständigen, müssen Sie nur noch in die vorgesehene Buchse auf der Platine in der Nähe von R3 piezoelektrische Scheibe einsetzen und auf beiden Seiten verlöten, wie in Abbildung 8 gezeigt .. auf der gegenüberliegenden Seite der Scheibe, die Seite des "weißen" Lötmittels einen dünnen Kupferdraht, der zum Loch in der Nähe von R3 führt (Abbildung 5). Wenn Sie Lackdraht verwenden, denken Sie daran, vor dem Schweißen die isolierende Lackschicht mit einem Messer oder Sandpapier zu zerkratzen, da das Lötmittel sonst KEINEN Kontakt akzeptiert und NICHT. Wir haben uns entschieden, eine piezoelektrische Scheibe direkt in die Schaltung einzufügen, aber es kann auch eine separate Schaltung für eine Scheibe bereitgestellt werden: Sie können diesen Fernbedienungssensor dann beispielsweise im Kofferraum eines Autos oder in einer Tür platzieren, indem Sie ihn befestigen mit gebeizten Böden beliebiger Komplexität. Um das Treibersignal zur Leiterplatte zu bringen, kann ein kleines abgeschirmtes Kabel verwendet werden, wenn das Geflecht mit der Spur zum nicht invertierenden Eingang von IC1-a verbunden ist und die Ader das Signal von der Eingangsimpedanz R3 zur Spur führt . Einrichtung und Prüfung NACH Abschluss der Installation müssen der Empfindlichkeitstrimmer R6 und die Trimmerverzögerung eingestellt und die Zeit für das Relais eingestellt werden. R14 dazu braucht man kein Messgerät:. Ein kleiner Schraubendreher reicht zum Starten, halb drehen CURSOR zwei und Trimmer R6 R14 beschweren sich dann über den Vibrationssensor auf den Tisch legen und 12 V mit Strom versorgen Gleichzeitig zeigt DL2 die Aufregung des Relais. Wenn dies nicht der Fall ist, müssen Sie nur den Trimm-Cursor des R6 so einschalten, dass die Empfindlichkeit erhöht wird. Wenn die Schaltung jedoch zu empfindlich war, müssen Sie den Trimmer rückwärts drehen. Wenn die gewünschte Empfindlichkeit erreicht ist, müssen Sie mit dem Schieberegler R14 nur die Erregungszeit des Alarmrelais einstellen (z. B. eine Sirene wird ausgelöst). Daher befindet sich das System in Ihrem Arbeitszustand.

Heute werden wir über eine so interessante Sache wie einen Vibrationssensor sprechen, dessen Anwendungsbereich von Ihrer Vorstellungskraft abhängt. Ich habe es zum Beispiel als Sensor verwendet, indem ich es auf den Rahmen geklebt habe, an dem die Tür montiert ist. Kommen wir nun zum Gerät selbst. Die Sensorschaltung wurde von mir persönlich entwickelt und ist nirgendwo im Internet zu finden - nur auf unserer Website. Seine Eigenschaften sind wie folgt: Das Gerät beginnt sofort nach dem richtigen Zusammenbau zu arbeiten - das heißt, es braucht keine Einstellungen, die uns nicht so gefallen, die Empfindlichkeit ist einfach erstaunlich - aus zehn Metern Entfernung eine Art Tanz aufführen, a Mikroamperemeter oder eine LED beginnen mit Ihnen zu tanzen. Hier ist die Vibrationssensorschaltung selbst:

Ich habe den LM358-Chip verwendet, da er meiner Meinung nach der gebräuchlichste Operationsverstärker ist, in jedem Radiogeschäft erhältlich ist und einen Cent kostet. Im Extremfall kann es aus einer Krabbe gerissen werden - ein universelles Ladegerät für Handyakkus oder aus einer Autoalarmanlage - sie sind dort oft im Empfangsteil zu finden, Sie können es auch durch ein LM324 ersetzen - es hat Pluskraft für das vierte Bein und ein Minus für das elfte, während wir das achte und das vierte natürlich nicht mehr verbinden. Wir kaufen einen Piezo-Lautsprecher oder holen ihn uns von toten Taschenrechnern, Uhren, Fahrrad-Hochtönern und anderen quietschenden Spielzeugen. Ein Mikroamperemeter findet sich in sowjetischen Tonbandgeräten, Verstärkern oder Avometern (alte Prüfgeräte). Der Piezik kann durch eine LED oder einen kleinen Lautsprecher mit geringem Stromverbrauch (ca. 20 Milliampere, dann entfernen wir R6) ersetzt werden. Die Widerstände R3, R5 - können im Bereich von 1k bis 3k3 liegen, Hauptsache, sie haben den gleichen Wert. Widerstand R4 - beeinflusst die Empfindlichkeit, weniger Widerstand - höhere Empfindlichkeit (das Minimum, das ich eingestellt habe, ist 0, 33 Ohm - es fühlt sich an, als würde es in einer Entfernung von 5-6 Metern kriechen). R1, R2 innerhalb von 47.000 ... 220.000 haben ebenfalls beide denselben Nennwert. R6 als Strombegrenzung, geeignet für Mikroamperemeter und LED. Kondensatoren C1 und C2 von 1mk bis 47mk. Leistung des Vibrationssensors
vielleicht sogar von einer 3,7 Volt Lithiumbatterie, dann kann R6 für die LED entfernt werden. Im Prinzip alles, wenn Sie alle notwendigen Teile gesammelt haben, können Sie mit dem Zusammenbau beginnen. Wir montieren zuerst die Sensorschaltung am Operationsverstärker und berühren den Piezolautsprecher nicht. Sehen Sie sich die Board-Option hier an:

Kommen wir nun zum Piezo-Lautsprecher. Es hat eine Mitte aus einem zum Löten beschichteten piezoelektrischen Element und eine Platte (normalerweise Bronze oder vernickeltes Eisen), auf der sich auf einer Seite die gleiche Mitte des piezoelektrischen Elements befindet. Wir löten einen Draht in die Mitte des piezoelektrischen Elements, löten das andere Ende des Drahts an Pin 3 des Mikroschaltkreises, löten dann die Platte direkt auf die Platine und befestigen auf der gegenüberliegenden Seite der Platine zur Piezodynamik eine Feder (für größere Empfindlichkeit), sehen Sie sich das Bild an. Der Vibrationssensor ist also montiert, Sie können ihn überprüfen. Wir schließen den Strom an und warten, bis sich die Quelle beruhigt. Wenn der Ausgang „0“ ist (die LED leuchtet nicht oder das Mikroamperemeter zeigt „0“), wir mit den Fingern schnippen oder klatschen, sollte der Sensor reagieren. Wenn alles funktioniert, prima, wenn nicht, auf Kurzschlüsse prüfen, ob alles richtig angeschlossen ist. Die Mikroschaltung sollte im Allgemeinen funktionieren, auch wenn Sie sie von einem Gerät abgelötet haben (es ist keine Last darauf). Wenn Sie daran interessiert sind, wie dieser Sensor funktioniert, lesen Sie hier. Der Operationsverstärker hat zwei Eingänge (einer davon heißt „+“, der andere „-“) und einen Ausgang. Wenn wir an den „+“-Eingang mehr Spannung anlegen als an den „-“-Eingang, haben wir „+“ am Ausgang, wenn im Gegenteil der Ausgang „-“ ist. Laut Schaltung ist die Spannung am „+“-Eingang um ein paar Millivolt kleiner als am „–“-Eingang und daher haben wir am Ausgang „-“ Nun ist der Piezo-Lautsprecher so eine coole Sache, dass er wandelt Ton oder Vibration in Spannung (ich hatte sogar eine LED, die vom Piezo-Lautsprecher leuchtete, nur mit einem Bleistift darauf geschlagen), und wenn es vibriert, erhöht es die Spannung am Eingang "+" und daher haben wir auch "+" am Ausgang. Vielen Dank im Voraus für die Wiederholung meines Entwurfs. Der Autor des Artikels ist Lesha "Linkshänder", das Gerät wurde getestet: AKA.

Wovon handelt der Artikel

Vibrationssensor (Vibrometer) - ein Gerät, mit dem Sie die Parameter von Vibrationsphänomenen bestimmen können. Vibrometer werden am häufigsten verwendet, um Folgendes zu bestimmen:

1. Schwinggeschwindigkeit
2. Schwingungsbeschleunigung
3. Vibration

Einfach ausgedrückt, wenn ein vibrierendes Objekt als einfacher Oszillator betrachtet wird, können Sie mit dem Vibrometer sowohl Informationen über die grundlegenden Parameter seiner Schwingungen (Frequenz und Amplitude) als auch in einigen Fällen eine spektrale Charakteristik des Schwingungsvorgangs erhalten .

Abbildung 1. Diagramm des Vibrationssensors.

Das allgemeine Schema des Vibrationssensors enthält zwei Hauptblöcke (Abbildung 1): einen Vibrationswandler (1) und eine elektronische Verarbeitungseinheit (2). Der Funktionszweck des ersten Blocks ist die Umwandlung mechanischer Schwingungen in ein elektrisches Signal. Es gibt mehrere Konvertierungsmechanismen:

• Piezoelektrisch
• Optik
• Wirbelstrom
• Induktion

Der Umwandlungsmechanismus bestimmt weitgehend sowohl die Eigenschaften des Geräts als auch seine Kosten.

Der zweite Block – eine elektronische Verarbeitungseinheit – dient der „Decodierung“ des empfangenen Signals. Am Eingang solcher Blöcke befindet sich in der Regel ein Analog-Digital-Wandler, und der Hauptteil der Signaloperationen wird bereits in digitaler Form ausgeführt, was die Funktionalität des Nachverarbeitungsprozesses erweitert und das Rauschen verbessert Störfestigkeit und ermöglicht die Ausgabe von Informationen über eine externe Schnittstelle.

Beim Einsatz in der Produktion können stationäre Vibrometer als Rückkopplungssensoren Teil von Steuerungssystemen sein, einige Vibrometermodelle haben zu diesem Zweck ein analoges Ausgangssignal (meist Spannung).

Um eine umfassende Charakteristik des Schwingungsvorgangs zu erhalten, kann das Messsystem um einen Spektrumanalysator erweitert werden. Wenn der Spektrumanalysator mehrkanalig ist, kann er als Basis für ein verteiltes Vibrationsdiagnosesystem dienen, das mehr als einen Vibrationssensor enthält.

Derzeit fallen die meisten Vibrometer in einen von zwei Typen:

1. Optisches Vibrometer
2. Piezoelektrisches Vibrometer

Lassen Sie uns einen genaueren Blick auf jeden Sensortyp werfen.

Optisches Vibrometer

Die Funktionsweise eines optischen Vibrometers basiert wie bei Ultraschall-Wegsensoren auf dem Doppler-Effekt. Das Gerät enthält normalerweise eine Laserstrahlungsquelle, einen optischen Empfangsschaltkreis und einen elektronischen Verarbeitungsschaltkreis (Abbildung 2). Wenn Strahlung von einem stationären Objekt reflektiert wird, unterscheidet sich die Wellenlänge des empfangenen Strahls nicht von der wahren Wellenlänge des Lasers. Bewegt sich das Objekt entlang der Strahlungsachse, verschiebt sich die Wellenlänge der reflektierten Strahlung um einen bestimmten Betrag (Doppler-Effekt), dessen Wert und Vorzeichen Aufschluss über die Geschwindigkeit und Richtung der Objektbewegung und das dabei verwendete interferometrische Schema geben des optischen Empfangsmoduls ermöglicht es, diesen Wert zu bestimmen. Somit modulieren die Schwingungen der reflektierenden Oberfläche die Frequenzverschiebung, und die elektronische Verarbeitung dieses Modulationssignals ermöglicht es, die Parameter der Schwingungsschwingungen zu erhalten.

Abbildung 2. Diagramm eines optischen Vibrometers.

Trotz der Tatsache, dass optische Vibrometer eine Laserstrahlungsquelle enthalten, sind solche Geräte ziemlich sicher, da aufgrund der hohen Empfindlichkeit der Empfangsoptik eine sehr geringe optische Leistung für Messungen ausreicht.

Einer der Hauptvorteile von optischen Vibrometern ist, dass mit ihrer Hilfe die Diagnostik berührungslos durchgeführt werden kann, beim Einsatz in einem stationären Messkomplex ist nur eine einmalige Fokussierung auf die gemessene Oberfläche erforderlich. Außerdem haben Vorrichtungen dieser Art eine hohe Genauigkeit und Geschwindigkeit, da sie frei von beweglichen Teilen sind. Zu den Nachteilen gehört ein ziemlich hoher Preis.

Piezoelektrisches Vibrometer

Wie der Name schon sagt, basiert der Betrieb dieses Gerätetyps auf dem piezoelektrischen Effekt - dem Phänomen des Auftretens einer Potentialdifferenz auf einem Piezokristall während seiner mechanischen Verformung. Der Körper des Vibrometers enthält einen inerten Körper, der an elastischen Elementen aufgehängt ist, die ein piezoelektrisches Material enthalten (Abbildung 3). Wenn der Körper der Vorrichtung an einer vibrierenden Oberfläche befestigt ist, registrieren die elastischen Elemente Vibrationen eines inerten Körpers, der nicht direkt an dem Körper befestigt ist und daher dazu neigt, seine ursprüngliche Position beizubehalten. Im Allgemeinen ist ein piezoelektrischer Vibrometer in dieser Konfiguration nichts anderes als ein Beschleunigungsmesser, und es ist oft ziemlich schwierig, zwischen diesen Arten von empfindlichen Geräten zu unterscheiden.

Abbildung 3. Diagramm eines piezoelektrischen Vibrometers.

Ein elektrisches Signal aus einem Piezokristall wird in der Regel einem Analog-Digital-Wandler zugeführt und digital weiterverarbeitet. Im Allgemeinen besteht der Hauptzweck der empfangsempfindlichen Einheit, wie im Fall eines optischen Vibrometers, darin, Vibrationen in ein elektrisches Signal umzuwandeln, und die Art ihrer weiteren Verarbeitung wird durch die Parameter der digitalen elektronischen Schaltung bestimmt.

Der Hauptnachteil dieser Geräteklasse ist die Notwendigkeit, dass der empfindliche Teil mit dem Messobjekt in Kontakt kommt, was unter Produktionsbedingungen nicht immer angemessen ist. Außerdem neigen piezoelektrische Geräte dazu, einen schmaleren Bereich wahrgenommener Frequenzen zu haben, da sie einen Übertragungsweg für mechanische Schwingungen haben, bei dem die maximale Frequenz durch die Trägheit der Komponenten bestimmt wird.

Zu den Vorteilen piezoelektrischer Vibrometer gehören ihre relativ geringen Kosten sowie eine relativ einfache Vorrichtung, die Zuverlässigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Einflüssen gewährleistet.

Basis des Sensors ist ein piezoelektrisches Element der Schallgeber ZP-2, ZP-4 oder ZP-5. Die Gesamtansicht des Sensors (von der Seite) ist in Abb. 1a dargestellt. Das piezoelektrische Element 2 einer der Platten ist auf das Folienpad der Leiterplatte 1 gelötet. Auf die obere Platte des piezoelektrischen Elements 2 gemäß der Figur ist die Zahnstange 4 gelötet, die in Form des Buchstabens L gebogen ist aus einem elastischen Stahldraht mit einem Durchmesser von 0,5 mm. Die Ansicht des Gestells 4 entlang des Pfeils A ist in Fig. 2 gezeigt. 1.6. Die Beine und der Sattel des Gestells müssen vorher bestrahlt werden.

Die Konsole 3 ist aus demselben Draht gebogen und an einem ihrer Enden ist eine Last 5 mit einem Gewicht von 10 ... 15 g Blei oder Lot sicher befestigt. Danach wird die Konsole mit einem Ende an die Platine und ungefähr in der Mitte an den Sattel von Rack 4 gelötet.

Um eine Trennung der oberen Platte von dem piezoelektrischen Element zu vermeiden, wird sie vor dem Löten der Konsole leicht gebogen, so dass sie nach dem Einsetzen eine übermäßige elastische Druckkraft auf das piezoelektrische Element erzeugt. Die Abmessungen der Sensorteile sind nicht grundlegend, daher sind sie in Abb. 1 nicht angegeben. Es muss mit niedrig schmelzendem Lot gelötet werden.

Die Sensorausgänge sind ein Folienpad, auf das ein piezoelektrisches Element gelötet ist, und eine in die Platine eingelötete Konsolenbasis. Die Platte wird auf der Oberfläche befestigt,

Schwingungen kontrolliert werden. Wenn diese Oberfläche mechanisch vibriert, erscheinen an den Sensoranschlüssen mehrere schwache Impulse mit einer Dauer von 3 ... 15 ms.

Um diese Impulse zu verstärken und ihnen die für die Weiterverarbeitung notwendige Form zu geben, wird das Signal des Sensors dem Eingang des Formverstärkers zugeführt (siehe Diagramm in Abb. 2). Betrieb von Wuxi

Liter DA1 arbeitet im Modus mit maximaler Verstärkung und der Transistor VT1 im Schaltmodus. Die Diode VD1 erhöht mit ihrer Sperrspannung die Totzone des Transistors.

Der Operationsverstärker bildet zusammen mit einer Diode und einem Transistor einen Spannungskomparator, der sich durch einen geringen Stromverbrauch auszeichnet. Die Schwelle für den Komparator wird durch einen Trimmerwiderstand R2 eingestellt. Wenn die Amplitude der negativen Halbwelle des Sensorsignals kleiner als die Spannung am Widerstand R2 ist, bleibt der Transistor VT1 geschlossen und die Ausgangsspannung ist Null.

Die mechanische Erregung des Sensors führt dazu, dass am Ausgang des Formers mehrere Rechteckimpulse mit einer Dauer von 3 ... 15 ms erscheinen, deren Amplitude für ihre direkte Injektion in einen digitalen Analysator geeignet ist, der auf CMOS-Mikroschaltungen hergestellt ist. Das einfachste derartige Gerät, das ein nützliches Signal vor dem Hintergrund von Fehlalarmen isolieren kann, ist ein Zähler (001 in Abb. 2), der am Eingang R durch Impulse einer elektronischen Uhr oder eines speziellen Generators periodisch zurückgesetzt wird. Ein Alarmsignal - eine Spannung mit hohem Pegel - erscheint am Ausgang nur dann, wenn die Anzahl der Impulse am Zählereingang im Intervall zwischen zwei benachbarten Nullimpulsen eine bestimmte Anzahl erreicht, die durch den Schalter SA1 eingestellt ist (in Abb. 2 ist sie auf acht eingestellt ).

Wenn Sie keine Lösung für das Problem der Beseitigung falscher Signale finden, kann das Signal vom Kollektor des Transistors VT1 direkt an den Eingang der Alarmerzeugungseinheit angelegt werden.

Erfahrungsgemäß reagiert der Sensor praktisch nicht auf akustische Signale, die sich in der Luft ausbreiten. Empfindlich in erster Linie für die normale Komponente von Vibrationen, nimmt es auch ziemlich gut Störungen wahr, die in der Ebene des piezoelektrischen Elements liegen, anscheinend aufgrund des Auftretens einer Reaktion an den Befestigungspunkten der Zahnstange. Somit spricht der Sensor auf Schwingungen beliebiger Orientierung an. Der vom Konditionierungsverstärker im Standby-Modus verbrauchte Strom überschreitet bei einer Versorgungsspannung von 9 V -18 μA nicht, bei 5 V - 10 μA.

Quelle: RADIO 12/94