压电- 传感开关模块——事后的想法

接线图 2023年07月24日 18:12 359 admin

在了解用于状态监测的不同类型的振动传感器时，我发现了一个隐藏在凌乱工作台的角落里的廉价压电冲击/敲击/振动传感器开关模块。
我可能很久以前就得到了它，也许是在打折促销期间。我忘记了，还没有使用过。因此，现在是进行快速评估的最佳时机。好吧，让我们开始吧……
下面是（有点可悲的）产品描述。我进行了广泛的搜索，最后从一个中国卖家那里找到了它。
工作电压：5VDC
输出信号指示 LED
数字/TTL信号输出DO（有效信号为高电平）
模拟信号输出AO（振动强度越大，输出电压越高）振幅灵敏度可通过电位器调节（左转灵敏度低，右转灵敏度高）

压电- 传感开关模块——事后的想法第1张

到目前为止，我的理解如下：
该模块有 4 个引脚：
GND：接地或公共端（0V）
VCC：电源输入（+5V）
ADO：模拟信号输出 DO：数字信号输出

压电- 传感开关模块——事后的想法第2张

简而言之，当压电传感器振动时，数字输出从低到高变化，模拟输出电压根据振动强度而上升。振幅灵敏度可以通过板载微调电位器进行调节。这就对了！我已经预感到模块中发生了什么。我决定追踪它的原理图，这并不是一次沮丧的练习（它在一小时内就成型了）。

压电- 传感开关模块——事后的想法第3张

压电传感器（压电盘）驱动与 5.1v 齐纳二极管并联的 1MΩ 负载电阻（中间有一个 10KΩ 电阻），只是为了保护 LM393 比较器在发生剧烈物理碰撞时免受任何大电压尖峰的影响。
用于设置振动灵敏度的 50KΩ 电位计连接到比较器的阈值 (+) 输入。比较器的另一个 (-) 输入是压电信号。比较器的输出为逻辑电平 p 沟道功率 MOSFET A1SHB 提供直接输入交出数字信号输出。为了查看压电器件何时感应到振动，功率 MOSFET 还会驱动红色 LED。在用示波器测试“未通电”模块的模拟信号输出时，我发现其幅度有些不可预测（参见下面的随机波形峰值）。将压电盘放置在硬木表面上，并用小锤轻轻敲击其外壳，以捕获示波器上输出的模拟信号。

压电- 传感开关模块——事后的想法第4张

如果我没记错的话，模拟信号输出（压电盘的原始输出）似乎不适用于直接输入到微控制器的 I/O。
类似地，数字信号输出通常是短脉冲，需要使用某种附加电路来延长以使其更加实用。
要将短输出脉冲变成相对较长的脉冲，一种非常简单的方法是使用某种形式的 RC 定时器，例如 555 单稳态定时器。我也成功地测试了这个想法，所以让我们开始吧。
现在轮到你了！无需给原模块上电。只需将其模拟输出和接地连接到如下所示的单稳态电路，即可制作另一个/您版本的压电冲击/冲击/振动传感器开关。现在，对于压电盘感受到的每次冲击，您都会获得 10 秒长的逻辑高电平脉冲输出。如果您有任何疑问，请在下面发表评论。

压电- 传感开关模块——事后的想法第5张