Рис. 1.8. Устройство в корпусе от зубной щетки
Испытания проводились в марте: как известно, это самый ветреный весенний месяц.
Холодный воздух (температурой ниже нуля), проникающий через "неплотности" изоляции на застекленной лоджии, приводит к увеличению тока в цепи датчика (базы и базы транзистора VT1).
На этом эффекте термопары основана работа всей схемы. Рассмотрим ее подробнее.
Подобные схемы многократно описаны в литературе, однако, на мой взгляд, большинство из них неоправданно усложнены, хоть при этом и применяется современная электронная база – операционные усилители и компараторы. Предлагаемая же простая схема основана на принципе последовательного усиления с использованием популярных кремниевых транзисторов (имеет высокий суммарный коэффициент усиления).
Транзисторы включены по схеме с общим эмиттером по принципу усилителя тока. Когда на датчик воздействует холодный поток воздуха, ток увеличивается и изменяется величина смещения на базе транзистора VT1. Следующий каскад еще больше усиливает ток. Нагрузкой транзисторного усилителя служит светодиод HL1. Его свечение свидетельствует об обнаружении в районе установки термопары воздушной тяги.
Устройство стабильно работает в диапазоне питающего напряжения постоянного тока 2,7–4 В. Для напряжения выше указанного в схеме потребуется изменить номиналы постоянных резисторов R1-R4.
В качестве источника питания используется аккумулятор в виде "мизинчиковой" батареи UltraFire 18650/ 2400 мАч с номинальным напряжением 3,7 В. Он содержат электронную плату контроля внешнего/внутреннего напряжения и автоматически отключает зарядку батареи при превышении напряжения 4,2 В, а также при глубокой разрядке элемента (ниже 2,75 В). Система внутренней защиты/контроля убережет аккумулятор UltraFire 18650 3,7 В от случайного короткого замыкания.
Для питания схемы (рис. 1.7) можно применить и "плоский" элемент CR3032 c номинальным напряжением питания 3 В.
1.2.2. Принцип работы устройства
Даже при слабом потоке воздуха (незначительной продувке) включается светодиод. Световой поток от него пропорционален силе воздушного потока в области проверки.
Чувствительность прибора регулируется изменением сопротивления постоянного резистора R1; при его увеличении чувствительность устройства повышается.
Для приведенной схемы, если она смонтирована без ошибок и с применением исправных радиоэлементов, нет необходимости в сложной настройке. Сопротивление R1 при напряжении питания 3,7 В выбрано таким, при температуре окружающего воздуха +22 °C светодиод не светился.
Индикатор продувки хорошо реагирует на локальный поток ветра с расстояния 0,5–6 см.
В приведенной конструкции постоянные резисторы типа МЛТ-0,125, светодиод HL1 – любой с током 1015 мА, транзисторы КТ315 можно заменить на аналогичные маломощные приборы КТ3102, КТ503, КТ373, КТ342 с любым буквенным индексом.
Корпус прибора может быть любой компактный.
В данном варианте сигнализатор продувки испытан не только для выявления неплотности в оконном проеме (окнах, рамах), но и в ряде других случаев, к примеру, для сигнализации тяги в бытовых вытяжках (рис. 1.9 и 1.10).
Рис. 1.9. Применение прибора для контроля тяги вытяжки
Рис. 1.10. Иллюстрация работы: светодиодный индикатор показывает наличие потока холодного воздуха
Нельзя сказать, что этот прибор в быту незаменим, однако необычное использование термопары и простая идея обнаружения несанкционированных воздушных потоков небольшой величины, пожалуй, стоят дальнейших разработок (усовершенствований) в этой области.
1.2.3. Варианты применения устройства
Второй вариант применения – выявление мест локального проникновения холодного воздуха через рамы и окна (см. рис. 1.11).
Рис. 1.11. Иллюстрация работы прибора по выявлению мест проникновения холодного воздуха через неплотности рам и окон – особенно полезно осенью и зимой
Кроме рассмотренного вариантов применения такого электронного устройства немало. Я опробовал и хочу поделиться только двумя из них, оставив радиолюбителям творческий простор для иных возможных вариантов.
Может возникнуть вопрос: зачем нужен сигнализатор прохладного воздуха в квартирах, если этот параметр можно контролировать визуально или, как чукча, выставлять послюнявленный указательный палец для тактильной диагностики воздушных потоков?
Отвечаю: нужен. Во-первых, кожа рук по-разному, в зависимости от общего состояния организма диагноста и окружающей температуры, воспринимает то или иное воздействие; тем более, когда речь идет не о сильных ветряных потоках, а об относительно слабом напоре воздуха.
То есть визуально фиксировать продувку сквозь изоляцию можно только с большой неточностью. Электроника, с позволения сказать, более объективна в этом, и почему бы не поручить ей такой безобидный контроль, сняв с человека хоть малую толику заботы?
Во-вторых, работа мысли в этом направлении стимулирует радиолюбителя к новым усовершенствованиям и открытиям в сфере применения как термопар (на рассмотренном примере показавших хорошие результаты в части безынерционности изменения тока в цепи и, как следствие, чувствительности всего устройства к потокам воздуха), так и самой схемы.
1.3. Сигнализатор засорившейся вытяжки
Фильтры для вытяжки улавливают от 85 до 99,95 % жировых аллергенов и загрязнителей размером до 0,001 мкм – эти частицы в десятки раз меньше, чем способны уловить фильтры S-класса в "бюджетных" моделях вытяжек, устанавливаемых на кухне.
Однако ничто не служит вечно, даже фильтры приходится менять – примерно раз в год. А это удовольствие – не из дешевых. Вот и возникает вопрос: а нельзя ли тут сэкономить?
Можно! И вот каким образом: нужно оснастить эконом-вытяжку индикатором и датчиком чистоты воздуха. Эти устройства помогут вовремя подать сигнал SOS, обнаружив непробиваемые наросты на внешнем фильтре вытяжки – акрилового типа KR-60 и установленного сразу за решеткой всасывания воздушного потока.
Датчик сработает, неоновый индикатор замерцает – это и будет сигналом о срочной замене дешевого внешнего фильтра: выбросил дешевый – уберег дорогой внутренний.
Сделать несложную доработку вытяжки сможет любой желающий.
1.3.1. С чем работать будем: кухонная вытяжка Bright
Вытяжка Bright отличается от остальных моделей в том же ценовом диапазоне техническими характеристиками: небольшим уровнем шума в максимальном режиме – всего 51 дБ и воздухопроизводительностью не менее 250 м/ч.
Имеет сменный угольный и акриловые (жировой) фильтры (KR-60), три скоростных режима обеспечивает один электродвигатель-вентилятор. Остальные параметры аналогичны другим моделям кухонных вытяжек.
Рис. 1.12. Внешний вид кухонной вытяжки Bright в сборе
Для нашей переделки выбираем особо чувствительный датчик CG-P1 и световой индикатор в виде неоновой лампы. Датчик можно купить отдельно или снять с современного пылесоса, к примеру Elenberg VS-2015 c максимальной мощностью 1400 Вт. На рисунке 1.13 представлен вид на открытый корпус портативного пылесоса с датчиком пыли.
Рис. 1.12. Вид на датчик пыли CG-P1
Технические характеристики индикатора пыли CG-P1:
• ток – до 20 мА;
• напряжение – 250 В переменного тока;
• диапазон рабочих температур (в том числе температур входящего воздуха)– 0…95 °C;
• максимальное давление входящего воздуха – 5 кРа.