Может кто опишет принцип работы схемы бесконтактного датчика уровня жидкости?

123ksn · 18.04.2022, 01:14

Всем доброго времени суток.
Купил давненько на Али десять бесконтактных датчиков уровня жидкости WS-03. При вскрытии посылок обычно проверяю работоспособность товара. Поскольку спор не объявлял, думаю, что и эти датчики все проверил, и они были рабочими. Но вот наконец-то настал день, когда руки дошли до их использования. Установил по два датчика на двух пластиковых бочках для получения максимального и минимального уровня воды. Два датчика четко срабатывали (светился постоянно светодиод), а остальные восемь, при установке на место рабочих, мигали, а не светились постоянно.
Стало интересно как же устроен такой датчик. Расковырял заливку и нарисовал схему. Я ожидал увидеть схему типа такой:

Но «вызвонилась» такая:

С моей точки зрения схема WS-03 - бред сумасшедшего. Но два датчика работают!!! Да и остальные 8 тоже «видят» воду, только мигают, а не постоянно светятся. Я не буду описывать все свои мытарства, так как вы спросите, что я такое забористое курил.
Как работу этой схемы вижу я?
Что бы увеличить диапазон питающего напряжения установлены два стабилизатора. Микросхема HC14 запитана от 3,3в. На двух элементах собран генератор (осциллограф ОМТ частоту не увидел). Зачем диод с резистором в генераторе я не знаю. Дальше два токоограничительных резистора. Подстроечным регулируется чувствительность.. Зачем параллельно резистору R6 стоит цепочка C3R7 я не понимаю. Формально я могу сказать, что она шунтирует R6, но зачем? Сенсорная поверхность после R6. Единственное, что она может сделать, это изменить крутизну фронта сигнала с генератора. Наверное, это может повлиять на направление ветра в Антарктиде, но здесь на что влияет крутизна фронта? Остальная часть схемы у меня вопросов не вызывает.
Может кто опишет принцип работы схемы бесконтактного датчика уровня жидкости?

Сейчас я сделал датчик, аналогичный показанному на первой картинке. Но у него есть недостаток – частота на выходе при несовпадении крутизны фронтов. Может кто предложит простой вариант как выходной сигнал сделать булевым? Т.е. фронты совпадают – лог 1, не совпадают на 10% - лог 0. Или наоборот.
Для предметности разговора прикреплю несколько фоток датчика WS-03

dgrishin · 18.04.2022, 09:07

Сообщение от 123ksn

Зачем диод с резистором в генераторе я не знаю.

Т. к. sink и source токи немного отличаются, то эти цепи точно выравнивают полупериоды

Сообщение от 123ksn

но здесь на что влияет крутизна фронта?

Ведь фронт может заваливаться так, что сигнал за период не успевает дойти до порога стабатывания триггера шмитта. Хотя по схеме в этом случае светодиод не будет гореть (а по функционалу должен)

tomitch · 18.04.2022, 11:53

Сообщение от 123ksn

недостаток – частота на выходе

sn74lvc1g175 заменить (не тупо) на SN74123N

Сообщение от 123ksn

осциллограф ОМТ частоту не увидел

Что за зверь (импульсы короткие, R3-длительность?)

Если сенсорная поверхность в течение периода успевает зарядиться до порога переключения НС14 на выходе отр. имп.- «0», если нет,то «1». (предположительно в цепочке от Д1 до сенсорной поверхности нехватает резистора на общий, только при исходном «0» на сенсорной поверхности будет „молчать» LED1)
С4-задержка/гистерезис

Сообщение от dgrishin

сигнал за период не успевает дойти до порога срабатывания триггера

Верно!

ForcePoint · 18.04.2022, 11:59

Сообщение от dgrishin

Т. к. sink и source токи немного отличаются, то эти цепи точно выравнивают полупериоды

Побойтесь св. Ома! Диод последовательно с 470 Ом параллельно 2.2 МОм - выравнивание? Наоборот - очень высокая скважность.

Кстати, генератор на ТШ по такой схеме не запустится, ИМХО. Есть ошибки в сколке схемы.

Квадрат на соединении R6 и R7 - чувствительный электрод?

Yuri222 · 18.04.2022, 12:40

123ksn, ни на Вашей схеме, ни на фото не увидел конденсаторов на входах-выходах стабилизаторов. Их там действительно нету? Емнип для стабильной работы стабилизаторов типа 78хх необходимы на выходах конденсаторы в добрый десяток микрофарад, и - не керамика, а электролит (с бОльшим esr)...

123ksn · 18.04.2022, 12:59

Спасибо всем откликнувшимся. Но всё же хочу акцентировать внимание на вопросе, вынесенном в название темы, а не на частности схемы.

Сообщение от tomitch

sn74lvc1g175 заменить (не тупо) на SN74123N

Подробнее можно?

Сообщение от tomitch

осциллограф ОМТ частоту не увидел
Что за зверь (импульсы короткие, R3-длительность?)

Извините, ночью набирал текст и затупил. ОМЛ-2М до 5МГц. Импульсов не увидел вообще. Что меня сильно смутило.

Сообщение от ForcePoint

Кстати, генератор на ТШ по такой схеме не запустится, ИМХО. Есть ошибки в сколке схемы.
Квадрат на соединении R6 и R7 - чувствительный электрод?

Так я и написал, что схема - бред сумасшедшего (IMHO), а может гениальна? Да, квадрат - это металлическая пластина, т.е. чувствительный электрод.

Сообщение от Yuri222

123ksn, ни на Вашей схеме, ни на фото не увидел конденсаторов на входах-выходах стабилизаторов. Их там действительно нету?

Действительно нет! Опять же, можно удостовериться, взглянув на приложенные фото.

Ан-162 · 18.04.2022, 13:33

Сообщение от Yuri222

для стабильной работы стабилизаторов типа 78хх необходимы на выходах конденсаторы

Это так, но китайцы могут под свои поделки ради двойной экономии (на сложности начинки микрух и на отсутствии кондеров) выпускать кренки с пониженным Кст, не возбуждающиеся при любой емкости по вх/вых ногам, вплоть до нулевой.
Очевидно, именно это мы и наблюдаем.
.................................................. .......................................

Сообщение от 123ksn

Может кто опишет принцип работы схемы бесконтактного датчика уровня жидкости?

Принцип у него очень прост.
Это измеритель емкости с ТШ на выходе.
ТШ срабатывает при определенной емкости, величина этого значения подстраивается в определенных пределах с помощью переменника, единственного на схеме.
Пластина датчика своей емкостью входит в интегрирующую цепочку, вот и весь принцип (коротко)

mike-y-k · 18.04.2022, 17:22

123ksn, повесьте на те стабилизаторы конденсаторы парами - керамику и электролит, на вход, промежуток и выход.
Если светодиод мигает, то осциллограф должен показать что-то на нем. Подстройтесь и проверьте еще раз…

Оффтоп. Датчики от паркторников, немного россыпи и мелкий МК. Примеров программ - навалом. Лет 10 уже работают такие в колодцах, баках, как датчики присутствия…
Сейчас уже и не вспомню что там внутри, на чем и где прошивка…

123ksn · 18.04.2022, 19:54

Сообщение от Ан-162

Принцип у него очень прост.
Это измеритель емкости с ТШ на выходе.
ТШ срабатывает при определенной емкости

Бред. С таким же успехом я могу заявить, что это измеритель, например, КСВ, давления и т.п. ТШ срабатывает не при определенной емкости, а напряжении!!! Причем используется здесь, видимо, из-за имеющегося гистерезиса.

123ksn · 18.04.2022, 19:58

Сообщение от mike-y-k

123ksn, повесьте на те стабилизаторы конденсаторы парами - керамику и электролит, на вход, промежуток и выход.
Если светодиод мигает, то осциллограф должен показать что-то на нем. Подстройтесь и проверьте еще раз…
Оффтоп. Датчики от паркторников, немного россыпи и мелкий МК. Примеров программ - навалом. Лет 10 уже работают такие в колодцах, баках, как датчики присутствия…

Спасибо за совет, но я уже сделал другой датчик. Интерес был чисто академический.