🛁 😤 🧑🏻‍🤝‍🧑🏻 छोटे संधारित्र माप (एनालॉग कैपेसिटिव सेंसर) 🛌🏽 👰🏿 👩🏽‍🔧

मैं समुदाय को एक छोटा समाई सेंसर प्रदान करता हूं, जो लगभग 0 pF से संचालित होता है। इसका उपयोग शौकिया इलेक्ट्रॉनिक्स, रोबोटिक्स में किया जा सकता है।

एक शौक इलेक्ट्रॉनिक्स विकसित करते समय, मुझे कैपेसिटिव प्रभाव के साथ कुछ सरल दूरी सेंसर की आवश्यकता थी। इंटरनेट पर खोज करने पर, मुझे केवल स्पर्श सेंसर मिले, लेकिन उनके पास एक छोटी प्रतिक्रिया दूरी और एक डिजिटल आउटपुट है। अन्य सेंसर बहुत जटिल हैं या एक लंबे सेटअप के साथ हैं। मुझे एक बहुत ही सरल और सस्ते की जरूरत थी, जो एक माइक्रोकंट्रोलर से काम कर रहा था। क्या हुआ - कट के नीचे ...

योजना

कई प्रयोगों के बाद , अंजीर में सर्किट दिखाई दिया । 1.

अंजीर। 1. योजना। माइक्रोकैप 10

यह कैसे काम करता है

चार्ज के दौरान संधारित्र प्लेट पर जमा हुए चार्ज को मापने के लिए ऑपरेशन का सिद्धांत आधारित है। दूसरा कवर सेंसर में लाई गई एक वस्तु है। मॉडलिंग के लिए, इसे "पृथ्वी" से जुड़ा हुआ दिखाया गया है, लेकिन यह महत्वपूर्ण नहीं है।

संधारित्र प्लेट माइक्रोकंट्रोलर के आउटपुट से जुड़ी होती है, जिसे 120 - 180 kHz की मेन्डियर आवृत्ति जारी करने के लिए कॉन्फ़िगर किया गया है, आरेख में यह वोल्टेज स्रोत V2 है। इसके अलावा, अस्तर ट्रांजिस्टर Q1 के आधार से जुड़ा हुआ है। एमिटर उसी जनरेटर से जुड़ा हुआ है। चूंकि एमके आउटपुट पूरक है, इसका मतलब है कि आउटपुट वैकल्पिक रूप से "+" पावर स्रोत से जुड़ा हुआ है, फिर "0" पर। इन आधा अवधि के दौरान क्या होता है:

. 1: R1, R2. , , R2 , . , U<0.
. 0: 1 R3, Q1 . «0V», . , 1.

डायोड डी 1 और कैपेसिटर सी 2 एक आयाम डिटेक्टर बनाते हैं - आर 5 पर समाई सी 1 के लिए आनुपातिक वोल्टेज बनाया जाता है। एडीसी एमके के साथ प्रतिरोधों का मिलान करने के लिए ट्रांजिस्टर Q2 की आवश्यकता होती है। आउटपुट वोल्टेज को R6 से हटा दिया जाता है।

आरेख में दिखाए गए रेटिंग में सिमुलेशन परिणाम (छवि 2)। रैखिक संबंध लगभग 10 पीएफ तक बनाए रखा जाता है।

अंजीर। 2. ग्राफ कैपेसिटेंस - वोल्टेज।

जब R3 को 2 kOhm तक घटाया जाता है, तो संवेदनशीलता बढ़ जाती है और रैखिक खंड घटकर लगभग 0 ... 4 pF हो जाता है।

अंजीर। 3. कैपेसिटेंस - वोल्टेज ग्राफ

नोट : लगभग 0 पीएफ का एक ग्राफ वृद्धि एक सिमुलेशन त्रुटि है, रैखिकता वास्तव में वहां जारी है। हार्डवेयर में परीक्षण किया गया।

दिए गए सर्किट दूसरों से भिन्न होते हैं (डायोड अलगाव या पुलों और बीई ट्रांजिस्टर के निरंतर समावेश के साथ) जिसमें समाई / वोल्टेज अनुपात एक मृत क्षेत्र के बिना लगभग 0 पीएफ के साथ उपलब्ध है। इसके अलावा, सर्किट में केवल एक संधारित्र प्लेट शामिल है।

जब बोर्ड पर निष्पादित किया जाता है, तो सर्किट की अपनी क्षमता एक कवर की क्षमता से बहुत कम होती है - 20 सेमी ² की एक प्लेट । सेंसर की संवेदनशीलता: प्लेट के बारे में 50 मिमी तक उठाया हाथ के लिए - आउटपुट सिग्नल में परिवर्तन 10% से अधिक है। समाई में अनुमानित परिवर्तन लगभग 2 पीएफ है। सेंसर नेटवर्क के हस्तक्षेप, ईएमएफ और जीएसएम का जवाब नहीं देता है।

कार्यान्वयन के लिए शोधन

ट्रांजिस्टर 100 मेगाहर्ट्ज की एक ऑपरेटिंग आवृत्ति, और एक न्यूनतम आधार क्षमता (यहां 2 पीएफ) के साथ होना चाहिए।
डायोड डी 1 - उच्च आवृत्ति प्रकार BAV99, एक इकाई पीएफ की क्षमता।
10 - 30 एनएफ की सीमा में सी 2, अब ज़रूरत नहीं है, एमके का उत्पादन वर्तमान बढ़ता है। दालों को चिकना करने के लिए, आप R6 के समानांतर संधारित्र लगा सकते हैं
एक 100 ओम रोकनेवाला आर 1, एमके के उत्पादन वर्तमान को सीमित करता है, पल्स 5mA, औसत 0.2 एमए।
इस सर्किट में माइक्रोकंट्रोलर Atmega8A है, आउटपुट एक 166 kHz वर्ग तरंग है, इसकी ADC है। आवारा धारिता के प्रभाव के कारण 300 kHz से ऊपर की आवृत्ति में वृद्धि की सिफारिश नहीं की जाती है।

कौन अपने शिल्प में लागू होता है और लागू होता है - सदस्यता समाप्त, दिलचस्प।

वैकल्पिक उपयोग।

लेख के तहत टिप्पणियों में, सेंसर के रूप में मिट्टी की नमी के उपयोग पर चर्चा की गई है। मैंने यह जाँचने का निर्णय लिया कि क्या यह संभव है।

उन्होंने सेंसर प्लेट 40x60 मिमी लिया, अच्छी तरह से नलसाजी टेप की 4 परतों में लिपटे (उदाहरण के लिए, सील)। खुद की समाई बढ़ गई, मुझे सर्किट में रेटिंग्स को बदलना पड़ा, संवेदनशीलता को 15 पीएफ के स्तर तक कम करना पड़ा। नया चित्र यहां है :

अंजीर। 4. मृदा नमी सेंसर के लिए योजना।

प्रयोगों

मेरे पास ~~समतल~~ भूमि नहीं है, वहाँ रेत है जिसे मैंने लगभग 300 मिलीलीटर की मात्रा के साथ जार में डाला। मैंने हर बार लगभग 15 ... 20 मिलीलीटर पानी डाला।

सूखी रेत। खुद की सेंसर क्षमता।

रेत + 20 मिली पानी।

उसने पानी भी डाला और थोड़ा घुसा।

... और अधिक पानी।

... और अधिक पानी। यह काफी उष्णकटिबंधीय नम बन गया।

वोल्टेज R5 से हटा दिया गया था, इसलिए क्षमता में वृद्धि के साथ, वोल्टेज बढ़ता है।
यह देखा जा सकता है कि प्रत्येक टॉपिंग के साथ क्षमता बढ़ती है। हालाँकि, या तो यह रेत, या मुझे नहीं पता कि क्या है, लेकिन टॉपिंग होने पर रीडिंग तुरंत बढ़ जाती है। मुझे उम्मीद है कि पानी के साथ रेत भिगोने पर U में एक चिकना बदलाव होगा।

हां, मुझे अली के साथ अरुडिनो के टच सेंसर के बारे में पता है। लेकिन मैं इसे स्वयं समझ लेना चाहता था और दिए गए मापदंडों के साथ करना चाहता था।

छोटे संधारित्र माप (एनालॉग कैपेसिटिव सेंसर)

योजना

यह कैसे काम करता है

कार्यान्वयन के लिए शोधन

वैकल्पिक उपयोग।

प्रयोगों

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