датчик удара на основе пьезоэлектрического преобразователя

автор:   T.K. Hareendran, Индия

инточник:  Electronic Design Europe

Хотя пьезоэлектрические элементы и раньше использовались в качестве датчиков ударов и вибраций, предлагаемая схема, представляющая собой дешевую альтернативу твердотельным датчикам удара общего применения, отличается особой дешевизной. В схеме используется стандартный пьезоэлемент (PZT), воспринимающий происходящие в непосредственной близости вибрации и удары (Рисунок 1).

 
Рисунок 1.

При воздействии механического удара пьезоэлектрический датчик (PZT) вырабатывает сигнал, переключающий моностабильный мультивибратор (IC1), который, в свою очередь, управляет светодиодами двухканального оптоизолятора (IC2).

В исходном состоянии на выходе таймера LM555 (IC1), включенного по схеме ждущего мультивибратора, сохраняется низкий уровень напряжения. В базу транзистора T1 включен пьезоэлемент PZT, на котором при ударе возникает импульс напряжения. Усиленный транзистором, этот импульс поступает на вход IC1 (вывод 2) и переключает выход микросхемы в противоположное состояние.

Напряжение на выходе IC1 (вывод 3) на короткое время, определяемое номиналами времязадающих компонентов R4 и C3, становится высоким. Выход таймера подключен к выводам 2 и 3 двухканального транзисторного оптрона IC2 (TLP621-2).

При низком уровне напряжения на выходе IC1 первый светодиод оптоизолятора IC2 (выводы 1 и 2) включается, и, соответственно, открывает фототранзистор первого канала (выводы 7 и 8). При высоком уровне напряжения на выходе мультивибратора первый светодиод гаснет, а второй (выводы 3 и 4) зажигается, открывая второй фототранзистор. Таким образом, получилось устройство с нормально открытым и нормально закрытым выходами, которые можно подключить к внешней схеме. При использовании оптрона другого типа, возможно, вам придется изменить значения сопротивлений R5 и R6.

Собрав схему на макетной плате, подберите для нее подходящий пластиковый корпус. Затем подключите пьезодатчик к схеме, используя короткий отрезок коаксиального кабеля. Наклейте круглую резиновую шайбу с лицевой стороны керамической подложки пьезодатчика и с помощью нанесенного на шайбу клея закрепите датчик на защищаемой поверхности.