Среди датчиков положения (наклона) различают шариковые и ртутные. Основным элементом в устройстве является ртутный датчик положения (далее РДП), показанный на рис. 3.17.

Особенности применения устройства, перспективы использования РДП и их подробное рассмотрение в доступной форме изложены ниже.

Датчики положения (наклона) представляют собой стеклянный корпус, сравнимый по размерам с небольшой неоновой лампой (12×5 мм) с двумя выводами-контактами и капелькой (шариком) ртути внутри стеклянного корпуса, запаянного под вакуумом. Ртутный датчик положения (наклона) типа 8610 (далее РДП) имеет известный в среде установщиков автомобильных сигнализаций аналог SS-053 и широко используется в автомобилях и мотоциклах (в том числе зарубежного производства) в качестве бесконтактного датчика. С его помощью обеспечивается контроль угла наклона подвески, открывания капота, багажника (в некоторых моделях автомобилей) и в других случаях. Очевидно, ничто не препятствует использовать такой датчик и нам – при создании своих конструкций.

На основе датчиков отечественная промышленность выпускает микроблоки (с встроенным узлом сравнения и определенным уровнем напряжения на выходе – для установки в различные устройства), например ДПА-М18–76У-1110-Н, ДПА-Ф60–40У-2110-Н и другие аналогичные. По типу уровня напряжения на выходе, характеристике сравнения и преобразования сигнала такие датчика делят на цифровые и аналоговые.

Минусы в эксплуатации: невозможность (без специального оборудования) точно установить угол (градус) наклона, при котором РДП будет стабильно срабатывать, возможная токсичность ртути при разбивании датчика, инерционность срабатывания, обусловленная конструктивными особенностями датчика, такими как «тяжеловесность» и инертность капли ртути. Если с инерционностью срабатывания датчика в электронных конструкциях (к которым не предъявляют завышенных требований профессиональных устройств) можно согласиться почти всегда (инерционность срабатывания составляет десятые доли секунды), то неточность срабатывания датчика в зависимости от угла и скорости наклона представляет собой более серьезную проблему.

Управление устройствами нагрузки осуществляют с помощью двух контактов РДП 8610 (нормально разомкнутых). Предельно допустимый ток коммутации составляет 2 А. Рассматриваемый РДП является полностью законченным устройством, коммутирующим (управляющим) внешнюю нагрузку.

Внутри «черного ящика» установлены три элемента питания типа СЦ-21 (с напряжением 1,5 В каждый, соединенные последовательно, с суммарным напряжением батареи 4,5 В), включатель, замыкающий электрическую цепь, непосредственно РДП в стеклянном вакуумном исполнении и пьезоэлектрический капсюль со встроенным генератором (звуковой частоты) ЗЧ типа 1205FXP. При замкнутых контактах включателя питания и, соответственно, при замкнутых контактах РДП, что происходит при наклоне корпуса прибора, раздается звуковой сигнал.

Электрическая схема устройства приведена на рис. 3.18.

Практическое применение этого устройства очевидно и трудно переоценить автомобилисту: прибор надевается на ухо человека (для этого предусмотрена специальная конструкция корпуса); при вертикальном положении головы водителя звуковой капсюль не активен, зато при наклоне головы (как правило, при утомлении водителя на длинных перегонах он склонен ко сну, и голова наклоняется вперед, к рулевому колесу автомобиля) сразу раздается звуковой сигнал тревоги.

Кроме того, сигнал тревоги (замыкание контактов РДП) происходит не только при превышении угла наклона более чем на 20° в вертикальной плоскости, но и в аналогичных условиях наклона в горизонтальной и иной плоскости – это расширяет возможности применения датчика.

Данный РДП можно считать универсальным (в области применения).

Как видно из схемы на рис. 3.18, РДП своими контактами замыкает электрическую цепь управления устройством нагрузки. Таким устройством может быть звуковой пьезоэлектрический капсюль, световой индикатор (например, ультраяркий светодиод), СЭМР (слаботочное электромагнитное реле на соответствующее напряжение и ток срабатывания), вход оптоэлектронного реле или токовый ключ (на транзисторе, тиристоре), управляющий силовым узлом, потребляющим большой ток от источника питания. Напряжение питания элемента GB1 в данном случае не принципиально и зависит только от электрических параметров «устройства нагрузки».

При закреплении датчика в корпусе устройства его надежно фиксируют расплавленным парафином или моментальным клеем.

Таким образом удается обеспечить максимальную стабильность функционирования РДП.

По особенностям своей конструкции (вакуум внутри стеклянного корпуса) РДП 8610 практически не допускает ложных срабатываний. Диапазон рабочих температур от -30 до +45 °C. При соответствующей защите от внешних воздействий РДП эффективно работает в жидких, влажных средах и в условиях повышенной вибрации, что делает его практически незаменимым в ряде нестандартных ситуаций.

Вариантов применения такого и подобных датчиков может быть очень много. К примеру, при открывании двери в системе шкафа-купе датчик, закрепленный на ней, меняет угол наклона, и раздается звук, оповещающий о том, что «пришли гости». По принципу действия простая конструкция напоминает колокольчик, подвешенный на двери магазина (лавки). Когда дверь открывают – колокольчик звенит. Метод тот же, а реализация его с помощью электроники даст рачительному хозяину дома (или торговой точки) новаторский подход относительно других домов (или конкурентов). Вид на готовое устройство в апартаментах автора книги представлен на рис. 3.19.

Использование датчика возможно в составе устройства звукового контроля наклона в фототехнике. Как вариант оправдано применение РДП для контроля положения вертикальной антенны (мачты) для радиопередающего устройства.

Кроме того, описать все возможные идеи касательно особенностей применения устройства трудно, ибо они бесконечны; очевидно, что вариантов его применения столь же много, как и альтернативных решений при разработке электрической схемы устройств одного принципа действия.