Ртутный датчик наклона: принцип работы, применение и характеристики

alexxlabДатчик
Как работает ртутный датчик наклона. Где используются ртутные датчики положения. Какие преимущества и недостатки у ртутных датчиков наклона. Как правильно выбрать и подключить ртутный датчик.

Содержание

Принцип работы ртутного датчика наклона

Ртутный датчик наклона представляет собой простое, но эффективное устройство для определения положения объекта в пространстве. Его конструкция и принцип действия основаны на свойствах жидкой ртути:

  • Внутри герметичного стеклянного корпуса находится небольшое количество ртути
  • В корпус также впаяны два электрода разной длины
  • При наклоне датчика ртуть перемещается, замыкая или размыкая контакты
  • Более длинный электрод всегда контактирует с ртутью
  • Короткий электрод замыкается только при определенном наклоне

Таким образом, датчик работает как простой выключатель, срабатывающий при заданном угле наклона. Его чувствительность и порог срабатывания зависят от геометрии корпуса и расположения электродов.


Области применения ртутных датчиков положения

Благодаря простоте конструкции и надежности, ртутные датчики наклона нашли широкое применение в различных устройствах и системах:

  • Бытовая техника — утюги с автоотключением, стиральные машины
  • Охранные системы — датчики движения, наклона
  • Автомобильная электроника — датчики положения кузова
  • Промышленная автоматика — контроль положения механизмов
  • Строительное оборудование — нивелиры, уровни
  • Медицинская техника — системы позиционирования пациентов

Особенно эффективно использование ртутных датчиков в устройствах с автоматическим отключением при наклоне или опрокидывании. Это повышает безопасность эксплуатации и экономит энергию.

Преимущества и недостатки ртутных датчиков наклона

Ртутные датчики положения имеют ряд важных достоинств:

  • Простая и надежная конструкция
  • Низкая стоимость
  • Высокая чувствительность
  • Отсутствие механического износа
  • Устойчивость к вибрациям
  • Широкий диапазон рабочих температур

Какие минусы есть у ртутных датчиков наклона? К основным недостаткам можно отнести:


  • Наличие токсичной ртути
  • Хрупкость стеклянного корпуса
  • Ограниченный ресурс из-за окисления контактов
  • Невозможность регулировки угла срабатывания

Несмотря на недостатки, простота и надежность обеспечивают ртутным датчикам широкое применение там, где не требуется высокая точность измерений.

Характеристики и параметры ртутных датчиков

При выборе ртутного датчика наклона следует учитывать его основные технические характеристики:

  • Угол срабатывания — обычно 10-15° от вертикали
  • Максимальный ток через контакты — до 50 мА
  • Максимальное напряжение — до 24 В
  • Сопротивление замкнутых контактов — 0,01-0,1 Ом
  • Время срабатывания — 1-10 мс
  • Диапазон рабочих температур — от -30 до +125°C
  • Габариты — диаметр 2-5 мм, длина 10-20 мм

Важно помнить, что из-за наличия ртути такие датчики нельзя использовать в пищевой и медицинской промышленности. Необходимо также соблюдать меры предосторожности при монтаже и утилизации.

Подключение ртутного датчика наклона

Ртутный датчик положения легко интегрируется в электрические схемы. Как правильно подключить такой датчик?


  • Датчик включается последовательно с нагрузкой
  • Один вывод подключается к питанию, другой к нагрузке
  • Полярность подключения не имеет значения
  • Рекомендуется использовать гибкие провода
  • Для увеличения нагрузочной способности применяется реле

При монтаже важно правильно сориентировать датчик относительно контролируемой плоскости. Для защиты от механических воздействий датчик часто помещают в герметичный корпус.

Альтернативы ртутным датчикам наклона

В современной технике ртутные датчики все чаще заменяются более безопасными и функциональными аналогами. К альтернативным решениям относятся:

  • Электролитические датчики наклона
  • Акселерометры
  • Гироскопы
  • Оптические датчики
  • Емкостные и индуктивные датчики

Выбор конкретного типа датчика зависит от требований к точности, быстродействию и условий эксплуатации. Однако в простых бытовых приборах ртутные датчики по-прежнему востребованы из-за низкой стоимости.

Перспективы развития датчиков положения

Технологии определения положения и ориентации объектов постоянно совершенствуются. Какие тенденции наблюдаются в этой области?


  • Миниатюризация датчиков
  • Повышение точности и быстродействия
  • Снижение энергопотребления
  • Интеграция нескольких типов датчиков
  • Развитие беспроводных технологий

Ожидается, что в ближайшем будущем широкое распространение получат интеллектуальные датчики положения на основе микроэлектромеханических систем (МЭМС). Они обеспечат высокую точность измерений при минимальных габаритах и энергопотреблении.

Несмотря на развитие новых технологий, простые и надежные ртутные датчики наклона еще долго будут находить применение в бытовой технике и промышленном оборудовании. Их низкая стоимость и проверенная временем конструкция обеспечивают стабильный спрос в определенных нишах.


Ртутный датчик положения наклона — обзор покупки и внедрение выключателя в автоматику в схеме с исполнительным реле


Эти необычные датчики положения/уровня впервые встретил в китайских часах, которые показывали время правильно даже в положении кверху ногами. Эти часы умеют перевёртывать изображение в правильный формат. Тогда и заинтересовался. Второй раз встретил в комментариях в обзоре про паяльник. Для этих датчиков можно найти и другое применение. Особенно они должны заинтересовать ардуинщиков. Самое основное здесь – это желание и умение паять. Кому интересно, заходим.

Вот те часы из моего обзора.


А вот этот датчик по месту.

Эти часы всегда показывают время правильно, даже в положении кверху ногами. Именно с этого датчика считывает информацию контроллер.
Про этот паяльник я тоже делал обзор.

Это более простая модель, здесь нет функции перевода паяльника в дежурный/спящий режим. Но место под датчик имеется.

Можно найти множество способов применения. Было бы желание и хоть немного умения. Подобные датчики используются в современных утюгах, которые умеют «засыпать» у забывчивой хозяйки и шокерах для собак с целью экономии батареек, когда собака спит…
Смотрим, как доставили.
Уже много посылок получил через почту Грузии. И эта не исключение. Как следствие – доставка чуть быстрее 3-х месяцев:) Кинули прямо в ящик. Стандартный бумажный пакет «пропупыренный» изнутри.


Сами датчики были в пакетике с замком.

Ровно 10 штук.

На странице магазина написано:
— высота 14 мм,
— диаметр 5 мм.

На самом деле диаметр 4 мм. Здесь продавец слукавил.

Принцип его работы примитивно прост. Ртутный шарик катается внутри герметичного стеклянного сосуда. Он постоянно касается самого длинного контакта. Второй контакт короче. Его шарик цепляет только при определённом положении (в пространстве).

Измерил сопротивление в режиме перемкнутых контактов.
Оно настолько незначительно, что его можно поймать не всеми мультиметрами.
Всего 0,04 Ом!


Но это всего лишь датчик, а не полноценный переключатель. При использовании совместно с исполнительным реле его почти нулевое сопротивление не принципиально.

Дачный сезон в разгаре. Можно ввести автоматику на дачном участке, опишу один из вариантов его использования. Денежные затраты небольшие.
Трудозатраты?.. Трудозатраты зависят от уровня мастерства и поставленных целей.
В моём случае глубинный насос будет наполнять бак с водой по мере её (воды) расходования. А датчик будет давать команду на отключение насоса. Всё просто.
Я делал обзор про модуль влажности, который не может работать в ПРИНЦИПЕ. Вот тот модуль.

(Напряжение питания: 5 В. Максимальная нагрузка: 10 А 250 В переменного и 10 А 30 В постоянного тока). Использую как блок реле. Для глубинного насоса его вполне достаточно.
Схему модуля я тоже рисовал. Проблем с подключением не будет.

Красный светодиод индицирует наличие питающего напряжения. Зелёный – сработку реле. Бесполезный датчик (датчик влажности, его уже нет) я заменил на сопротивление 10 кОм, выделил красным. Всё это должно исключить возможные недоразумения. Управляется блок реле низким уровнем. Высокий уровень отключает реле. Для тех, кто не понял. Когда ртутный шарик перемыкает контакты, реле срабатывает. Я буду использовать контакты, которые (замыкаются) включают нагрузку.
В основе схемы лежит компаратор на LM393. Подстроечный резистор изначально был предназначен для настройки порога срабатывания реле влажности. В данной схеме его надобность ничтожна, но, возможно, его придётся немного крутануть.
Можно использовать простые блоки реле. Они продаются. Я же буду использовать то, что у меня есть.
Пора переходить к делу. Всё, что потребуется для отработки работы схемы, я собрал (пока в кучу).
В качестве тестовой нагрузки использовал лампочку.

Ещё мне потребуется блок питания на 5 В. Можно использовать любую старую зарядку от телефона с USB выходом. Разборные разъёмы USB у меня тоже есть, и обзор про них я тоже делал.
Никакой дополнительной наладки не потребовалось, всё работает.

Зелёный светодиод включается, когда срабатывает реле. Но так как он светит очень слабо (неярко), то при включенной лампочке его почти не видно.
Нагляднее на фото. Когда ртутный шарик перемыкает контакты, срабатывает реле и подключает нагрузку, зелёный светодиод светится.

Всю эту конструкцию использую со старой арматурой смывного бачка унитаза. Арматура располагается на краю бака, который необходимо наполнять водой.
Датчик прикрепил к латунному рычагу и при помощи гибкого перехода подсоединил к исполнительному реле.

Когда уровень воды падает, ртутный датчик включает насос.

Осталось урожай собрать!
Кому что-то неясно, задавайте вопросы. Возможно, кто-то подскажет ещё какую идею полезного применения. Я буду благодарен.
Удачи всем!
Проверка на работоспособность:

Планирую купить +83 Добавить в избранное Обзор понравился

+97 +166

Датчики вибрации и наклона

Сортировка: