ЕМКОСТНОЕ РЕЛЕ — это электронное реле, срабатывающее при изменении (как правило, увеличении) емкости между его датчиком и общим проводом.
Чувствительным узлом большинства емкостных реле является генератор электрических колебаний довольно высокой частоты (сотни килогерц и выше). Когда параллельно контуру такого генератора подключается дополнительная емкость, то либо изменяется в определенных пределах частота генератора, либо его колебания срываются вовсе. В любом случае срабатывает пороговое устройство, соединенное с генератором,— оно включает звуковой или световой сигнализатор или исполнительное устройство. Емкостное реле нередко используют для охраны различных объектов. При приближении к объекту человека реле извещает об этом охрану. Кроме того, оно находит применение в устройствах автоматики, электронных игрушках, аттракционах.
Схема емкостного сигнализатора приведена на рис. 1. Основа его генератор, выполненный на транзисторе VT1 по схеме индуктивной трехточки. Выводы катушки индуктивности L1 включены так, что между базой и эмиттером транзистора образуется обратная связь, и каскад начинает генерировать колебания переменного тока. На выводах катушки появляется переменное напряжение, частота которого зависит от индуктивности катушки и емкости конденсатора С2. Амплитуда генерируемых колебаний зависит от величины обратной связи. Чтобы можно было ее подбирать (а это нужно при настройке устройства), в цепь эмиттера включен переменный резистор R5.
С изменением амплитуды генерируемых колебаний изменяется и коллекторный ток транзистора VT1: с увеличением амплитуды он растет, с уменьшением — падает. Этот ток протекает через резистор R2 и эмиттерный переход транзистора VT2, создавая на них падение напряжения. Стоит сорвать колебания генератора, например закоротив выводы катушки,- и ток в цепи эмиттера транзистора VT1 резко упадет.
Рис. 1 Принципиальная схема ёмкостного сигнализатора
В результате падения напряжения на резисторе R2 и эмиттерном переходе транзистора VT2 снизится настолько, что транзистор закроется. Напряжение на его коллекторе возрастет и откроется транзистор VT3. Сработает электромагнитное реле К1. Контактами К1.1 оно зашунтирует участок коллектор —- эмиттер транзистора VT3 и перейдет в режим самоблокировки, а контактами К1.2 включит звуковой сигнализатор — генератор, собранный на транзисторе VT4, Если теперь колебания первого генератора появятся вновь, сигнализатор все равно останется включенным, и привести устройство в исходное состояние можно лишь кратковременным отключением питания выключателем SA1.
А как влияет человек на работу емкостного сигнализатора? Через резистор R1, конденсатор C1 и зажим ХТ1 к колебательному контуру подключен охранный провод (или сеть проводов, развешанных словно изгородь) — своеобразная антенна. Другой вывод контура соединен через конденсатор С4 и зажим ХТ2 с землей. При касании рукой антенны цепочка R1C1 окажется подключенной через емкость тела (на схеме Сх) параллельно контуру и уменьшит его добротность (иначе говоря, зашунтирует контур и ухудшит его качество). В результате упадет амплитуда генерируемых колебаний настолько, что сработает сигнализатор.
Катушку индуктивности намотайте проводом ПЭЛШО (в эмалевой и шелковой изоляциях) диаметром 0,19 мм на каркасе из изоляционного материала: гетинакса, текстолита, органического стекла. Каркас поместите в карбонильный сердечник СБ-23-11a (СБ-2а). Всего на каркас нужно уложить 180 витков провода, сделав отвод от 60-го витка, считая от нижнего по схеме вывода — это начало обмотки.
Можно использовать катушку и без карбонильного сердечника, но при этом уменьшится чувствительность устройства, вместо провода ПЭЛШО подойдет ПЭВ или ПЭЛ диаметром 0,16...0,22 мм.
Кроме указанных на схеме, подойдут другие транзисторы серии МП39 — МП42 со статическим коэффициентом передачи тока не менее 40 (можно заменить более современными кремниевыми КТ361, КТ3107) . Постоянные резисторы — MЛT-0,25, переменный — СП-1. Конденсаторы С1—СЗ — слюдяные (КСО-1 или КСО-2), С4 — бумажный (например, МБГТ), С5 — оксидный типа К50-6. Электромагнитное реле К1 — РЭС 10, паспорт РС4.524.302. Сопротивление его обмотки 630 Ом, а ток срабатывания 22 мА. Подойдет и другое реле с сопротивлением обмотки до 700 Ом и током срабатывания менее 25 мА.
Трансформатор Т1 — выходной трансформатор от малогабаритного транзисторного приемника с двухтактным усилителем низкой частоты. Динамическая головка ВА1 — 0,2 ГД-1 или другая мощностью до 0,5 Вт и сопротивлением звуковой катушки 5... 10 Ом.
Для питания емкостного сигнализатора использованы два последовательно соединенных источника напряжением по 9 В. (При использовании электромагнитного реле на 5 В, достаточно одного источника питания напряжением в 9 В.)
В качестве звукового сигнализатора может быть использован любой другой, например этот .
Часть деталей сигнализатора удобно разместить на плате (рис. 2) из изоляционного материала. Реле приклеивают к плате со стороны монтажа выводами вверх, но вполне можно обойтись без клея, использовав Для подпайки выводов реле толстый монтажный провод. Аналогично поступают и с выходным трансформатором. А вот броневой сердечник придется приклеить к плате, поскольку другие способы крепления здесь неприемлемы.
Плату прикрепляют к передней стенке корпуса с помощью гайки крепления переменного резистора. При этом нужно следить, чтобы мон-
тажные стойки, выступающие со стороны оси переменного резистора, не мешали креплению платы, иначе их придется укоротить или пригнуть к плате. На передней стенке корпуса размещают также зажимы, динамическую головку и выключатель питания.
Для налаживания емкостного реле понадобится миллиамперметр на 25...30 мА. Включите его в показанный на схеме разрыв цепи в точке А и замкните проволочной перемычкой выводы базы и эмиттера транзистора VT2. При включении питания стрелка миллиамперметра должна показать ток не менее тока срабатывания реле. Если ток меньше, придется точнее подобрать резистор R7, уменьшая его сопротивление, и добиться нужного тока. Чтобы на время этой операции звуковой сигнализатор не работал, отключите эмиттер транзистора VT4 от источника питания.
Далее удалите перемычку между выводами эмиттера и базы транзистора VT2 и поставьте движок переменного резистора в крайнее левое по схеме положение (сопротивление резистора полностью выведено). Стрелка миллиамперметра должна возвратиться к началу шкалы и показать ток не более 3 мА, что будет свидетельствовать о нормальной работе генератора. Этот ток можно подобрать точнее резистором R6.
Теперь пора соединить зажим ХТ1 с проводом охраны, а зажим ХТ2 — с металлическим штырем длиной 300...400 мм, воткнутым в землю. Дотрагиваясь рукой до охранного провода, плавно перемещайте движок переменного резистора вправо по схеме (поворачивайте его ручку на передней стенке по часовой стрелке). Установите его в такое положение, чтобы емкостное реле срабатывало (разрыв в точке А и цепь эмиттера транзистора VT4 нужно к этому моменту восстановить) от легкого прикосновения к проводу охраны. Тембр звучания динамической головки установите по своему вкусу подбором резистора R8.
Учтите, что емкостное реле будет надежно работать только с тем граждением, с которым его налаживали. При подключении реле к другому заграждению вновь придется отрегулировать его чувствительность переменным резистором R5. Как уже было сказано, емкостное реле обычно содержит генератор высокой частоты, к которому подключен датчик. Такой генератор чувсствителен даже к небольшому изменению емкости, измеряемой единицами пикофарад. Правда, он способен излучать в эфир помехи, поэтому приходится принимать меры по их ослаблению.
Иванов Б.С.