Датчик ударов на пьезоэлементе

Журнал РАДИОЛОЦМАН, май 2017

Don Sherman, Maxim Integrated Products

EDN

Дополненный простой системой крепления и несколькими спаянными «на весу» компонентами, пьезоэлемент может детектировать механические удары. Собственно датчик состоит из керамического пьезоэлемента и тонкого латунного диска. Такого рода сборка раньше использовалась во многих телефонных аппаратах в качестве источника вызывного сигнала или в наручных часах с будильником.

В зависимости от способа монтажа, датчик может воспринимать удары в направлении одной оси (Рисунок 1б) или трех (Рисунок 1б). Для одноосевого измерения припаяйте один край датчика к завернутому в монтажное основание винту. На противоположный край припаяйте груз, чтобы увеличить чувствительность датчика. Пара небольших крючков, прикрепленных к основанию, ограничивает движение датчика, не допуская поломки пьезоэлемента.

а) б)
Рисунок 1.	Жестко закрепленный с одного края и снабженный грузом с другого, пьезоэлемент превращается в датчик удара. Вариант (а) чувствителен к ударам, направленным только по одной оси, а вариант (б) воспринимает удары по трем осям.

Если вы хотите, чтобы система была чувствительна к ударам в трех измерениях, один край датчика припаяйте к винту точно так же, как в первом случае. На другой край припаяйте винт с плоской потайной головкой, направленный в сторону, противоположную монтажному основанию. Используйте пару контргаек, чтобы увеличить полярный момент инерции конструкции. Положение контргаек определяет чувствительность пьезоэлемента.

В обоих случаях, для того чтобы не нарушить соединение пьезоэлемента с латунным диском, время пайки должно быть минимально возможным.

Рисунок 2.	После щелчка по пьезоэлементу эта схема на одну минуту включает звуковой излучатель.

На Рисунке 2 изображена простая схема сигнализации. При хорошем щелчке по пьезоэлементу на 10-мегаомном резисторе R₁ возникнет напряжение в несколько вольт. После этого микросхема сдвоенного таймера IC₁ в течение одной минуты будет включать питание звукового излучателя с периодичностью 1 с. Излучатель звука имеет собственную встроенную схему управления, генерирующую пронзительный сигнал со звуковым давлением 90 дБ.

Материалы по теме