Характеристика емкостных охранных устройств
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
?ез повторитель напряжения. Частотно-модулированный сигнал поступает в компьютер робота, управляющий движением его руки. Такое устройство позволяет детектировать соседние проводящие объекты на расстоянии 30 см.
Рисунок 2. 4. Емкостной датчик приближения.
Управляемый экран располагается на металлической руке заземленного робота (А). Без экрана электрическое поле в основном сосредоточено между электродом и роботом (Б), тогда как экран помогает перенаправить поле в область между электродом и объектом (В).
Рисунок 2.5. Упрощенная схема частотного модулятора, управляемого входными емкостями.
2. СХЕМЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ДАТЧИКОВ ВНЕСЕНИ ЕМКОСТИ К МК
Рисунок 3.1. Схемы включения датчиков внесения ёмкости к МК
а) инверторы микросхемы DD1, DD2 охвачены положительной обратной связью через резистор R1. Это приводит к тому, что небольшое возмущение на входе (например, прикосновение пальцем к "сенсору" ХТ1) вызывает изменение напряжения на выходе, которое регистрирует МК;
б) первоначально конденсатор С2 заряжен. При замыкании пальцем контактных площадок ХТ1 и ХТ2, заряд передаётся на вход триггера, собранного на двух инверторах микросхемы DDI, и он изменяет своё состояние до следующего прикосновения;
в) импульсы iастотой около 300 кГц поступают на контактную площадку ХТ1 от генератора, собранного на трёх инверторах микросхемы DD1. Если замкнуть площадки XT1 и ХТ2 пальцем, то импульсы пониженной амплитуды будут поступать на вывод 9 микросхемы DDI и далее на вход МК. Резистором R3 регулируется чувствительность. Конструкция "сенсоров" ХТ1, ХТ2 может быть такой: две медные пластины 6080 мм, расположенные на расстоянии 1тАж2 мм;
г) кабель охранного шлейфа нагружается не на резистор (как обычно), а на конденсатор . МК в режиме выхода с ВЫСОКИМ уровнем периодически заряжает его через резистор , а затем измеряет в режиме входа время разряда до определённого порога. Если ёмкость конденсатора будет отличаться от номинала, например, в результате обрыва или закорачивания охранного шлейфа, это отразится на времени разряда. Диоды VD1, VD2 защищают вход МК от наводок;
д) ХТ1 - это сенсорная панель, физически расположенная вблизи от общего провода. Благодаря усилителю DA1 чувствительности датчика достаточно, чтобы прикасаться к площадке XT1 пальцем через бумагу Частота генерации "меандра" с выхода МК составляет 100тАж200 кГц;
Рисунок 3.2. Схемы подключения датчиков внесения ёмкости к МК (продолжение):
е) ёмкостный датчик приближения собран по схеме М. Цакова на двух высокочастотных генераторах (триггеры Шмитта микросхемы DDI) с задающими цепочками R2, CI, С2 и R3, СЗ. Два сигнала частотой 200 кГц суммируются в логическом элементе "2И-НЕ" и детектируются диодами VDI, VD2. Подбором элементов CJ, добиваются начального равенства частот двух генераторов. При приближении руки человека к телескопической антенне WAl, понижается частота верхнего генератора и на выходе детектора появляется положительное напряжение, которое измеряется через АЦП МК;
ж) сначала линия МК настраивается в режим выхода с НИЗКИМ уровнем. Затем эта же линия переводится в режим входа без внутреннего "pull-up" резистора. По таймеру М К измеряется длительность переднего фронта заряда конденсаторов С1, С2, которая зависит от вносимой ёмкости на сенсорной площадке ХТ1;
з) оптоизолированный сенсор с регулируемой чувствительностью. Прикосновение пальцем к контактной площадке ХТ1 "зажигает" неоновую лампу HL1, которая в свою очередь освещает фоторезистор R4 и приводит к изменению напряжения на входе МК. Порог срабатывания задаётся резистором R5. Резисторы обеспечивают безопасность человека. Фазный провод сети 220В легко найти экспериментально, изменив полярность включения вилки в розетку;
и) к разъёму X1 подключается внешний ёмкостный датчик, например, датчик влажности, состоящий из двух стальных пластин с расстоянием между ними 1тАж10 мм. Сначала МК выставляет на линии НИЗКИЙ уровень, конденсатор датчика разряжается. Затем МК переводит линию в режим входа и через АЦП и таймер измеряет время нарастания напряжения до заданного порога. Для калибровки используется переключатель S1 и образцовый конденсатор С1 повышенной точности, при этом основной датчик должен быть отключён;
Рисунок 3.3. Схемы подключения датчиков внесения ёмкости к МК
к) специализированная микросхема (фирма Quantum Research Group) принимает сигнал от сенсорной площадки ХТ1, проводит предварительную фильтрацию помех и выдаёт результат OUT. Высокая достоверность показаний гарантируется режимом самокалибровки. Прикосновение пальцем может быть через небольшой слой стекла, пластика, камня, керамики, дерева;
л) датчик приближения к антенне массивного объекта на расстояние около 50 см. Принцип работы: внесение дополнительной ёмкости в цепь затвора транзистора VT1 срывает колебания автогенератора, транзистор закрывается, после чего сигнал на входе МК изменяет уровень с НИЗКОГО на ВЫСОКИЙ. Питание +4.5В обязательно батарейное;
м) к контактным площадкам ХТ1, ХТ2 подключается любой датчик с диапазоном изменения ёмкости 30тАж60 пФ. Эта ёмкость определяет частоту генератора на таймере DA2. Аналогичный генератор собран на таймере DAI и образцовом конденсаторе С1. Разность измеренных МК частот пропорциональна вносимой ёмкости. Активизация таймеров проводится поочерёдно установкой противофазных уровней на двух выходах М К. Диоды VD1, VD2- развязывающие;
н) шестикан?/p>