Датчики в электронных схемах: от простого к сложному

Датчики в электронных схемах: 
от простого к сложному

Москва, 2023

Кашкаров А. П.

2-е издание, электронное

УДК 644.12+683.96+697.35
ББК 31.293.-5+38.762
К31

К31
Кашкаров, Андрей Петрович.

Датчики в электронных схемах: от простого к сложному / А. П. Кашка-
ров. — 2-е изд., эл. — 1 файл pdf : 201 с. — Москва : ДМК Пресс, 2023. — Систем. 
требования: Adobe Reader XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ; экран 
10". — Текст : электронный.

ISBN 978-5-89818-392-9

В книге представлены схемные решения электронных датчиков, которые можно 
изготовить своими руками, описаны конструкции промышленных устройств, позволяющих 
организовать охрану комнаты и автомобиля, защитить помещение от пожара, 
выявить наличие жучков и др.
Приводимого краткого описания вполне достаточно для самостоятельного изготовления 
понравившейся конструкции или применения соответствующего датчика 
промышленного изготовления.
Для широкого круга читателей: как для начинающих, так и для «продвинутых», 
увлекающихся практической радиоэлектроникой и ремонтом средств автоматики 
специалистов.

УДК 644.12+683.96+697.35 
ББК 31.293.-5+38.762

Электронное издание на основе печатного издания: Датчики в электронных схемах: от простого 
к сложному / А. П. Кашкаров. — Москва : ДМК Пресс, 2015. — 200 с. — ISBN 978-5-97060-
317-8. — Текст : непосредственный.

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было 
форме и какими бы то ни было средствами без  письменного разрешения владельцев авторских прав.
Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но поскольку вероятность технических 
ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную точность и правильность 
приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные ошибки, связанные 
с использованием книги.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими средствами 
защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения убытков или выплаты компенсации.


ISBN 978-5-89818-392-9
© Кашкаров А. П.
© Оформление, ДМК Пресс, 2015

СОДЕРЖАНИЕ

Вступление от автора ......................................................................................................... 6
К читателю ............................................................................................................................. 8

1
 Промышленные датчики и их доработки ........................................................10
1.1. Датчик сигаретного дыма ................................................................................11
1.2. Сигнализатор автомобильного датчика контроля температуры 
фургона ..........................................................................................................................16
1.3. Включатель из датчика движения................................................................20
1.4. Недостатки датчиков движения и способы их локализации ..............26
1.5. Дополнительный фоточувствительный и таймерный узлы 
к охранному датчику движения ............................................................................32
О деталях ..............................................................................................................35
1.6. Идея применения датчика движения .........................................................36
1.7. Триггерный эффект при эксплуатации датчиков движения 
и способ его локализации .......................................................................................39
1.8. Микроволновые датчики.................................................................................41
1.9. Детекторы разбивания стекла .......................................................................42
1.10. Шок-сенсоры .....................................................................................................42
1.11. Датчик качения .................................................................................................44
1.12. Ртутный датчик ................................................................................................45
1.13. Ультразвуковой датчик «АнтиКрот» ........................................................45
1.14. Ультразвуковые датчики-излучатели фирмы Murata .........................46
Особенности датчиков .....................................................................................46
Сфера применения ............................................................................................47
1.15. Датчик отпугивания собак............................................................................48

2
 Всевозможные электронные датчики ...............................................................49
2.1. Датчик сотрясения .............................................................................................50
О деталях и налаживании...............................................................................52
2.2. Простой емкостный датчик ............................................................................54
2.3. Простой датчик ИК-сигнала ..........................................................................59
2.4. Датчик инфракрасного излучения ...............................................................60
2.5. Датчик присутствия ..........................................................................................63
Принцип действия устройства .....................................................................65
2.6. Датчик пожара .....................................................................................................66
О деталях и настройке .....................................................................................68
2.7. Термодатчик .........................................................................................................70
О деталях и налаживании...............................................................................72
2.8. Оригинальный сенсорный датчик ...............................................................73
2.9. Другой вариант сенсорного датчика и триггера ......................................75

СОДЕРЖАНИЕ
4

2.10. Датчик звукового сигнала .............................................................................78
О деталях ..............................................................................................................81
2.11. Фоточувствительный датчик ......................................................................81
2.12. Датчик излучения радиоволн ......................................................................85
2.13. Гироскопический датчик ...............................................................................87
О деталях ..............................................................................................................89
2.14. Ртутный датчик положения (наклона) ....................................................90
2.15. Датчик воды .......................................................................................................94
2.16. Датчик влажности почвы ..............................................................................96
О деталях ..............................................................................................................98
О налаживании ...................................................................................................99
2.17. Датчик сопротивления для контроля состояния здоровья 
человека .........................................................................................................................99
2.18. Датчик скрытой фазы ...................................................................................102
О налаживании .................................................................................................104
2.19. Оригинальный датчик – искатель скрытой проводки .....................106
2.20. Чувствительный акустический датчик ..................................................110
2.21. Устройство управления несколькими датчиками ..............................113
2.22. Датчик контроля работы передающего тракта радиостанции .......116
2.23. Датчики пожарной сигнализации ............................................................120
Тeплoвыe пoжapныe извeщaтeли  ..............................................................120
Дымoвыe пoжapныe извeщaтeли ................................................................121
Иoнизaциoнныe дымoвыe пoжapныe извeщaтeли ...............................123
Oптичecкиe дымoвыe пoжapныe извeщaтeли........................................123
2.24. Датчик излучения сотового телефона ....................................................127
Принцип работы устройства .......................................................................130
О деталях ............................................................................................................130
2.25. Датчик портативной сигнализации .........................................................132
2.26. Усовершенствования микрофонных датчиков ....................................136
О деталях ............................................................................................................137
Налаживание.....................................................................................................138
Принцип работы устройства .......................................................................140
О деталях ............................................................................................................141
Налаживание и монтаж .................................................................................142
2.27. Датчик малой влажности (датчик протечки 
из водопроводных коммуникаций) ...................................................................142
Налаживание.....................................................................................................146
О деталях ............................................................................................................147
2.28. Датчик пропадания сетевого напряжения со звуковой 
индикацией состояния ...........................................................................................148
Принцип работы схемы .................................................................................149
Монтаж устройства и варианты замены деталей .................................150
2.29. Три схемы датчиков включения электронных устройств................151

СОДЕРЖАНИЕ

Кратковременный звуковой индикатор включения 
электронных устройств .................................................................................151
Альтернативный вариант устройства звукового индикатора 
включения или переключения режимов .................................................154
Звуковой сигнализатор включения электронных устройств 
с питанием 12 В на цифровых микросхемах ..........................................157
2.30. Датчик паров алкоголя ................................................................................159
Принцип работы алкотестера ......................................................................160
Практическое применение популярных датчиков спирта 
(паров алкоголя) типа TGS-822 и TGS-2620 фирмы Figaro 
Engineering Inc. (Япония) ............................................................................162
Алкотестер своими руками ..........................................................................163
2.31. Датчик напряжения во входной цепи .....................................................166
Налаживание.....................................................................................................167
О деталях ............................................................................................................168
2.32. Чувствительный датчик нарушения целостности 
теплоизоляции, или сигнализатор продувки .................................................168
Особенность идеи ............................................................................................169
Принцип работы ..............................................................................................171
Варианты применения ...................................................................................172

3
 Занимательные эксперименты с датчиками .................................................174
3.1. Некоторые универсальные датчики и возможности 
их использования в быту .......................................................................................175
3.1.1. Механические датчики .......................................................................175
3.1.2. Акустические датчики ........................................................................177
3.1.3. Индуктивный датчик ..........................................................................180
3.1.4. Датчик тока .............................................................................................181
3.1.5. Датчик малого тока ..............................................................................183
3.1.6. Фотодатчики ..........................................................................................184
3.1.7. Бесконтактный оптический датчик ...............................................185
3.2. Практические электрические схемы применения 
универсальных датчиков. Несколько примеров ...........................................189
3.2.1. Устройство охраны по принципу отражения светового 
сигнала.................................................................................................................189
3.2.2. Необычные самодельные датчики влажности ...........................193
Самый простой вариант самодельного датчика влажности .............196

ВСТУПЛЕНИЕ ОТ АВТОРА

Электронные датчики практически служат людям во всех (без преувеличения) 
областях жизни, будь то бытовые приборы и медицина, 
сигнализации и звукозаписывающие устройства. Когорта датчиков 
многочисленна и не ограничена. Что такое датчик? Это устройство, 
изменяющее свое состояние под воздействием внешних факторов.
В городской квартире и в загородном коттедже, в банках и охранных 
комплексах присутствуют современные датчики движения, реагирующие 
на перемещения объекта в широкой зоне. Эти датчики, 
созданные на основе высокочувствительных пироэлектрических 
детекторов, стали широко доступны населению относительно недавно, 
несколько лет назад. Но сразу «завоевали» покупателя надежностью, 
невысокой стоимостью и универсальностью применения. 
В быту датчики движения широко применяются в качестве 
автоматических включателей освещения, экономя электроэнергию 
и деньги налогоплательщиков.
В книге впервые доступно описан принцип работы промышленных 
датчиков движения, в том числе почти всех реально существующих 
неисправностей и недостатков, свойственных им.
Книга содержит три части, скомпонованные по тематическому 
принципу так, чтобы каждый читатель, интересующийся особенностями 
эксплуатации и применения различных датчиков, смог найти 
для себя интересную и познавательную информацию.
В книге подробно исследованы не только популярные датчики 
движения, но и многочисленные конструкции датчиков для радиолюбителей, 
которые может повторить любой начинающий. Этому 
целиком посвящена глава 2.
Разновидностью датчиков является ртутный датчик положения, 
применяемый в промышленных устройствах контроля состояния 
положения кузова автомобиля, в охранной автомобильной сигнализации 
и во множестве других случаев. Недавно в широкой продаже 
появилось устройство «Антисон», индицирующее «будящий» звуковой 
сигнал, когда водитель автомобиля наклоняет голову к рулю 
(«Антисон» крепится у уха и реагирует на наклон головы). Автомобиль 
издавна считается средством повышенной опасности, поэтому 
применение датчиков в этой сфере оправдано и необходимо. Особенности 
устройства «Антисон», перспективы использования датчиков 
положения и их подробное рассмотрение в доступной форме 
изложены в главе 1.

ВСТУПЛЕНИЕ ОТ АВТОРА

Большое внимание уделено портативным устройствам звуковой 
сигнализации задымленности помещений, курения и утечки газа 
с автономным питанием (датчики можно купить в РФ в магазинах 
электротоваров, в Финляндии, в Германии). Их практическое 
значение для безопасности жилища трудно переоценить. Приведены 
электрические схемы, цифровые фотоизображения устройств, 
их параметры и рекомендации по повышению и понижению (что 
в российских условиях оказывается очень актуально) их чувствительности.

Книга снабжена многочисленными иллюстрациями и содержит 
уникальную информацию о современных датчиках. Приведены 
электрические схемы датчиков различного назначения и подробное 
описание их работы. Книга рассчитана на широкие читательские 
круги – от радиолюбителей до специалистов, работающих с датчиками.

Она будет, несомненно, полезна и неспециалисту – любому настоящему 
хозяину своего дома, ратующему за использование в быту 
новых высокоэффективных и экономичных технологий, созданных 
современной наукой.

К ЧИТАТЕЛЮ

Монтировать, обслуживать и эксплуатировать устройства, рассмотренные 
в этой книге и рекомендуемые к повторению, могут ответственные 
радиолюбители. Это лица, ознакомленные со всеми 
предупреждениями и замечаниями по безопасности, а также эксплуатационными 
и монтажными процедурами, изложенными в соответствующих 
инструкциях по охране труда и наставлениях (руководствах) 
по электробезопасности:
 
• лица, прошедшие обучение и получившие полномочия на монтаж, 
обслуживание и эксплуатацию электро- и радиооборудования 
с учетом требований правил техники безопасности.
 
• лица, прошедшие обучение и способные использовать все необходимые 
защитные средства;
 
• лица, прошедшие обучение и способные оказать пострадавшим 
от электрического тока первую (доврачебную) медицинскую 
помощь.
Надежная и безопасная работа рекомендуемых в книге устройств 
зависит от исправности радиокомпонентов, грамотной сборки, 
соблю дения правил выполнения монтажа (особенно в устройствах, 
где применяются полевые транзисторы с управляющим напряжением) 
и своевременного технического обслуживания (регламента) 
электронных устройств и систем.

Меры безопасности
Чтобы рекомендованные в книге устройства долго служили, необходимо 
соблюдать указания по технике безопасности.
Во избежание опасности возгорания и поражения электрическим 
током перед первым включением электрических устройств, питающихся 
от напряжения 220 В осветительной сети, а также после замены 
деталей необходимо при отключенном напряжении внимательно 
осмотреть монтажную плату с элементами, проверить правильность 
соединений (в соответствии с электрической схемой).
Подавать питание можно только после того, как вы удостоверитесь 
в правильности монтажа. Все устройства и узлы, рекомендованные 
читателям в этой книге, проверены автором на полное соответствие 
стандартам безопасности.
Автор не несет ответственности за повреждения устройств и травмы, 
полученные вследствие неправильной эксплуатации рекомендованных 
конструкций.

К ЧИТАТЕЛЮ

Авторские права
Информация, включенная в данную книгу, является собственностью 
автора и не может копироваться или тиражироваться любыми 
способами, любыми лицами и организациями без письменного разрешения 
автора и издателя, с которым заключен авторский договор.
Автор оставляет за собой право совершенствовать приведенные 
в книге радиоэлектронные устройства и узлы, внося в них изменения 
и дополнения, не ухудшающие их эксплуатационных характеристик, 
без предварительного уведомления читателей.
Автор (и издатель) не несут ответственности за любые убытки, 
как единовременные, так и последующие, вызванные наличием ошибок 
в монтаже, включая типографские, электронные, арифметические 
и другие ошибки.

СТРАНИЦА
ГЛАВА

ПРОМЫШЛЕННЫЕ 
ДАТЧИКИ 
И ИХ ДОРАБОТКИ
1

Всевозможные электронные 
датчики
2
49

Занимательные эксперименты 
с датчиками
3
174

ДАТЧИК СИГАРЕТНОГО ДЫМА

1.1. Датчик сигаретного дыма

Из многочисленных портативных электронных устройств зарубежного 
производства, которые свободно можно приобрести в торговых 
точках (на территории стран СНГ и за рубежом), выделяются датчики 
дыма и газа. Они имеют примерно однотипную конструкцию 
и внешний вид (см. рис. 1.1), принцип работы этих электронных 
узлов также похож. 

Рис. 1.1. Фото (внешний вид) корпуса 
датчика задымленности

NFPA – национальное агентство пожарной защиты (Германия), 
к которому прислушиваются в других странах мира, – рекомендует 
в качестве датчика-сигнализатора задымленности помещений 
микросхему-преобразователь фирмы Motorola МС145017Р Rauche-
sensor по стандарту Ion NFPA-72 ANSA-53. Стоимость микросхемы 
у оте чественных поставщиков (в Москве) колеблется в пределах 
56–83 руб. за один корпус. По сравнению со стоимостью готового 
прибора, цена микросхемы преобразователя находится в пропорции 
1:6. Что же такое датчик задымленности?

Схемы для датчиков дыма в основном используются в системах 
пожарной безопасности. Они составляют целое семейство ИС 
и отличаются типом входного датчика, первичным источником 
питания и эксплуатационными качествами. На рис. 1.2 показаны 
некоторые особенности назначения микросхем серии МС14501.

ПРОМЫШЛЕННЫЕ ДАТЧИКИ И ИХ ДОРАБОТКА
12

Датчик задымленности (в основе – микросхема МС145017Р) имеет 
ионный принцип работы, но выпускаются также датчики с использованием 
ИК-пары: ИК-светодиод/ИК-фотодиод. Эти приборы 
бесконтактного контроля и информации получили название транс-
пондеров. Некоторые данные о популярных микросхемах-преобразователях 
сведены в табл. 1.1.

Таблица 1.1. Некоторые микросхемы – преобразователи сигнала 
серии МС14501

Тип
Рабочее 
напряжение, В
Источник 
питания, ток
Корпус
Тип датчика

MC145010DW

6–12
Постоянный

DIP/SOIC 
фото
MC145010DWR2
DIP/SOIC 
фото
MC145010P
DIP/SOIC 
фото
MC145012DW
DIP/SOIC 
фото
MC145012DWR2
DIP/SOIC 
фото
MC145012P
DIP/SOIC 
фото
 МС145017Р
DIP 
ионный
MC145018P
Переменный
DIP 
ионный

Рис. 1.2. Особенности назначения микросхем серии МС14501 
(* – сигнал по новому стандарту NFPA 
(национальное агентство пожарной защиты))

ДАТЧИК СИГАРЕТНОГО ДЫМА

Конструктивная схема включения датчиков-
преобразователей на основе рассматриваемых 
микросхем показана на 
рис. 1.3. Для ионных датчиков дыма принцип 
действия аналогичен.
Ниже рассмотрено устройство датчика 
задымления и, в частности, курения, 
который приобретен в Финляндии 
(фирма Kidde Finland модель 0914N). 
Полное название устройства «Smoke 
and fire alarm users guide». В паспортных 
данных указано, что микросхема 
формирует прерывистый звуковой сигнал (с помощью внешнего 
пьезоизлучателя) при появлении дыма во временном интервале 
более одной минуты. Источник питания Uп = 6–12 В, Iпот = 8 мкА 
(в режиме ожидания и покоя при Uп = 9 В), при включении сигнализации 
ток потребления возрастает до 35 мА (при Uп = 9 В). 
Корпус микросхемы DIP-16.
Автор провел несколько тестов и испытаний готового прибора, 
а также скопировал электрическую схему устройства. При практических 
экспериментах (см. ниже) выявлены несколько отличные, от 
заявленных в паспортных данных, свойства устройства.
При тестировании ионного датчика задымленности на основе микросхемы-
преобразователя МС145017Р выявлена реакция устройства 
на дым от сигареты (сигары, папиросы) – влияние никотинового 
дыма с расстояния 5–6 м от датчика. Эксперимент проводился 
в проветренном замкнутом помещении на кухне (площадь помещения 
10 м2) в светлое время суток, при напряжении в осветительной 
сети 224 В. Комнатная температура +22 °С. Пространство кухни на 
время эксперимента замкнуто и изолировано от других воздушных 
потоков (проветривания с улицы и потоков других комнат).
Датчик установлен на стене в вертикальном (штатном) положении, 
согласно рекомендации по установке (приложенной в упаковке 
датчика). Такие рекомендации предусматривают установку прибора 
не ближе 60 см от углов комнаты (помещения) и не ближе 1,5 м от 
пола. Допускается (и как вариант указано в рекомендации производителя) 
установка таких датчиков на потолок комнаты.
Производитель также рекомендует установку нескольких (количество 
не ограничено) одно- или разнотипных датчиков в разных 
помещениях одного дома. 

Рис. 1.3. Конструктивная 
схема включения 
инфракрасных датчиков – 
преобразователей сигнала