Как изготовить простой детектор валюты

February 26, 2011 by admin Комментировать »

Длина электромагнитных волн различна от значений порядка 103 м (радиоволны) до 108см (рентгеновские лучи). Свет составляет ничтожную часть широкого спектра электромагнитных волн. Но именно при изучении этой малой части спектра было открыто ультрафиолетовое излучение — невидимое глазом электромагнитное излучение, занимающее область между нижней границей видимого спектра и верхней границей рентгеновского излучения. Длина волны УФ-излучения лежит в пределах от 100 до 400 нм (1 нм = 109 м). По классификации Международной комиссии по освещению (С1Е) спектр УФ-излучения делится на три диапазона:

•         UV-A — длинноволновое (315…400 нм);

•          UV-B — средневолновое (280…315 нм);

•         UV-C — коротковолновое (100…280 нм).

Свойства ультрафиолетового излучения — высокая химическая активность, невидимость, большая проникающая способность, убивает микроорганизмы, в небольших дозах благотворно влияет на организм человека (загар), но в больших дозах оказывает отрицательное биологическое воздействие: изменения в развитии клеток и обмене веществ, действие на глаза. Оно находит самое широкое применение в различных областях.

Например, в медицине применение ультрафиолетового излучения связано с бактерицидным, мутагенным, терапевтическим (лечебным), антимитотическим и профилактическим действиями, как области применения актуальны также дезинфекция и лазерная биомедицина.

В косметологии ультрафиолетовое облучение широко применяется в соляриях для получения ровного красивого загара. Дефицит ультрафиолетовых лучей ведет к авитаминозу, снижению иммунитета, слабой работе нервной системы, появлению психической неустойчивости.

Ультрафиолетовое излучение оказывает существенное воздействие на фосфорно-кальциевый обмен, стимулирует образование витамина D и улучшает все метаболические процессы в организме.

В пищевой промышленности актуальны обеззараживание воды, воздуха, помещений, тары и упаковки УФ излучением (УФИ). Использование УФИ как физического фактора воздействия на микроорганизмы обеспечивает обеззараживание среды обитания в очень высокой степени до 99%.

Технология формования полимерных изделий под действием ультрафиолетового излучения (фотохимическое формование) находит применение в производстве печатей и штампов.

Для обнаружения следов взрывчатых веществ используется тончайшая нить (в тысячу раз тоньше человеческого волоса), которая светится под воздействием ультрафиолетового излучения. Но всякий контакт со взрывчаткой — тринитротолуолом или иными взрывчатыми веществами, прекращает ее свечение. Такой прибор определяет наличие взрывчатых веществ в воздухе, в воде, на ткани и на коже подозреваемых в преступлении.

УФИ излучается всеми твердыми телами, у которых температура превышает 1000 °С, а также светящимися парами ртути. Источниками УФИ являются звезды (например, Солнце), лазерные установки, газоразрядные лампы с трубками из кварца (кварцевые лампы), ртутные выпрямители.

Воздействие на человека ультрафиолета не однозначно. В солнечном свете 40% спектра составляет видимый свет, 50% — инфракрасное излучение и 10%—ультрафиолет. Именно УФ лучи инициируют процесс образования витамина Д, который необходим для усвоения организмом кальция и обеспечения нормального развития костного скелета. Кроме того, ультрафиолет активно влияет на синтез гормонов, отвечающих за суточный биологический ритм. При облучении УФ лучами сыворотки крови в ней на 7% увеличивалось содержание се- ротонина — «гормона бодрости», участвующего в регуляции эмоционального состояния. Его дефицит может приводить к депрессии, колебаниям настроения. При этом количество мелатонина, обладающего тормозящим действием на эндокринную и центральную нервную системы, снижалось на 28%. Еще один аспект положительного влияния УФ лучей на организм — их бактерицидная функция обеззараживания.

Существует ряд негативных эффектов, возникающих при воздействии УФ излучения на организм человека, которые могут приводить к ряду серьезных функциональных повреждений. Эти повреждения условно разделяются на:

• вызванные большой дозой облучения, полученной за короткое время (например, солнечный ожог). Они происходят преимущественно за счет лучей UVB,

энергия которых многократно превосходит энергию лучей UVA;

• вызванные длительным облучением умеренными дозами.

Они возникают преимущественно за счет лучей спектра UVA, которые несут меньшую энергию, но способны глубже проникать в кожу, и их интенсивность мало меняется в течение дня и практически не зависит от времени года (необоснованно длительное по времени облучение малыми дозами в солярии приводит к старению кожи человека).

Жесткое ультрафиолетовое излучение могло быть именно тем фактором, который заставил первые органические молекулы соединяться вместе для создания РНК — рибонуклеиновой кислоты, которая считается основой жизни. Но, с другой стороны, если бы не озоновый слой, все живое на земле исчезло бы под действием солнечной радиации, в состав которой входит и УФ излучение.

Из этого следует, что ультрафиолет — важный фактор прогресса, который может быть «мирным», как и атом, а может привести к непоправимым последствиям для человеческой жизни.

Не только радиолампы и лампы накаливания сдают свои позиции, но и ультрафиолетовые. Последним на смену приходят светодиоды с ультрафиолетовым спектром свечения. Однажды автору подарили зажигалку, в которой был встроен на вид обычный светодиод. Но при включении оказалось, что цвет его свечения необычен — он просвечивал водяные знаки на купюрах. Кроме встроенных в зажигалки встречается еще несколько разновидностей портативных детекторов денег в виде брелоков.

Сделать детектор валюты можно в домашних условиях, нужно только увеличить мощность светового потока. Для этого необходимо соединить УФ светодиод последовательно с резистором сопротивлением 220 Ом и подключить к источнику постоянного напряжения 5 В. Мощность рассеяния ограничительного резистора 0,25 Вт. При подключении к источнику питания с постоянным напряжением более 5 В или менее 5 В сопротивление резистора выбирают таким, чтобы ток через све- тодиод находился в пределах 10—ЗОмА. Для расчетов руководствуются правилом закона Ома R = U/L

При питании светодиода от батареи напряжением 3 В и менее, ограничивающий резистор совсем не нужен. При подключении к источнику питания соблюдают полярность. Сжечь светодиод при малых напряжениях питания и токе в цепи не удастся, поэтому в данном случае допустимо проверить его работоспособность опытным путем — переменив полярность питания, если он сразу не загорится. Описанная схема включения настолько проста, что не нуждается в рисунке.

Для того чтобы понять, какие бывают светодиоды УФ спектра излучения, в чем их особенности, различия и области применения, составлена табл. 1 (где собраны параметры наиболее популярных УФ светодиодов).

Таблица 1

Некоторые типы и оптоэлектрические параметры светодиодов УФ спектра излучения

Тип

Структура

Длина волны, X?, nm

Цвет

Uup, В, при /ПР= 20 мА

Оптическая мощность, мВт, при /ПР = 20 мА

Угол, град.

min

max

27V20C-A

InGaN

400…405

УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫЙ

3,5

3,8

5

20

27V20C-380-3

InGaN

380…385

3,5

3,8

3

20

24V80C-A

InGaN

400…405

3,5

3,8

5

80

24V80C-380-3

InGaN

380…385

3,5

3,8

3

80

27BG20C-B

InGaN

500…510

3,0

3,6

5

25

UV L-7113UVC

InGaN

400…411

3,7

4,0

8

15

LDUV53393

InGaN

385

3,0

4,0

1,2

20

NSHU550

InGaN

375

3,5

4,0

1,0

20

NSHU590

InGaN

375

3,5

4,0

0,75

20

Если выбрать из таблицы УФ светодиод с максимальными мощностными параметрами, получится оптимальный детектор валюты. Кроме того, для увеличения мощности и силы света нет никаких препятствий к тому, чтобы соединить в соответствующей полярности 2-3 УФ светодиода параллельно (при этом желательно к каждому светодиоду подключить отдельный ограничивающий резистор).

Светодиоды характеризуются бинами (градациями) по длине волны и по прямому падению напряжения. Например, для светодиода 27BG20C-B возможны градации длин волн 500-505 пш, 503—507 пш, 505-510 шп, и градации прямого падения напряжения соответственно 3,0—3,3 В и 3,3—3,6 В. Светодиоды ультрафиолетового спектра свечения производится в прозрачном, окрашенным и рассеивающем окрашенных корпусах. Большинство рассматриваемых светодиодов имеет широкий диапазон рабочих температур — от -30 до +85 °С. Внешний вид светодиодов практически не отличается от их собратьев, работающих в основном спектре видимого человеком излучения.

Стоимость УФ светодиодов в настоящее время в разных местах находится между 30 и 60 руб./шт. Фирмы- производители FREC, LIGITEK, NICHIAh др. В момент приобретения или проверки светодиода УФ спектра важно не спутать его по свечению с индикаторными све- тодиодами близкого цвета свечения, например, LED G CORPUS 9005 имеет относительно близкий к ультрафиолету фиолетовый оттенок, a LED В NOZZLE BL-B112V-LED — бело-голубой, а светодиод LED В Т25- BAY15S-19B1156 — цвет свечения ультрамарин. Аббревиатура LED обозначает Light Emitting Diode — испускающий свет диод. На рис. 10 показана цоколевка УФ светодиода NSHU550.

Длина волны около 400 пш (нанометров) в ультрафиолетовых светодиодах не является жестким ультрафиоле-

Рис. 10. Цоколевка светодиода NSHU550 с диаметром колбы 5,7 мм

том. Человеческий глаз вполне способен уловить свечение этих светодиодов в виде темного густого фиолетового света. Тем не менее, этот свет вполне отвечает всем характеристикам ультрафиолета и может применяться в специализированных устройствах. УФ свето- диоды нельзя применять для прямой индикации из-за крайне вредного воздействия на зрение человека. Ультрафиолетовое излучение (даже кратковременное) опасно для глаз, поэтому следует избегать попадания основного пучка света в глаза и, тем более, нельзя рассматривать такой светодиод во включенном состоянии под лупой.

Для защиты глаз и кожи во время использования светодиода рекомендуют простые меры безопасности: не нужно смотреть на УФ свечение безотрывно более 1—3 с, а также непосредственно прикасаться рабочей поверхностью включенного светодиода к коже.

Некоторые УФ светодиоды имеют очень большую силу света — при диаметре от 3 до 10 мм сила света составляет от 2 до 10 cd (канделл). Это притом, что сила светового монопотока общеизвестного индикаторного светодиода АЛ307Б составляет всего 10 mcd (милликан- делл), а его собрата АЛ331Б — чуть больше. Возможно, одного светодиода УФ свечения вполне хватит для подсветки, например, корпуса электрощитка, лопастей вентилятора, и другого потенциально опасного оборудования, главное, чтобы поток свечения был правильно направлен — заметив УФ световой поток, человек инстинктивно будет отворачиваться от него и возможно сохранит себя для будущих поколений. Но даже при любви к синему свечению все же лучше применять в такой ситуации более безопасные светодиоды с голубым или ультрамариновым цветом. Как резюме — ультрафиолет не страшен, он также, как и атом, может быть мирным или не может быть… Все зависит от человека, который его применяет.

Спектр применения УФ светодиодов хоть и специфичен, но очень широк. От сувениров — зажигалок и им подобных «безделушек», о чем шла речь в начале статьи, до лазеров, реализованных на основе нескольких УФ светодиодов. В медицинских целях УФ светодиоды эффективно используются как прогревающие лечебные элементы в переносных аппаратах УФК локальной терапии, в стоматологии для полимеризации фотополимерных пломб, в современных приборах проверки на фальшивость денежных знаков и различных сенсорных устройств автоматики. Возможно, не за горами то будущее, когда на основе мощных УФ светодиодов будут созданы лечебные солярии (вместо ламповых — ведь наработка на отказ, надежность таких светодиодов на сотню порядков выше, чем ламп с УФ спектром свечения).

Периодически появляется информация о создании новых светодиодов, длина волны излучения которых лежит в диапазоне от 250 до 255 пт, что также соответствует диапазону ультрафиолетового излучения. Кристаллы таких светодиодов имеют размеры всего 0,2×0,2 мм. Новые приборы получают широкое применение в медицине и науке. Предполагается использовать новые диоды для активизации свечения люминофоров в новых люминесцентных источниках света, где до настоящего времени использовались пары ртути.

С появлением новых ультрафиолетовых светодиодов улучшатся параметры (потребление энергии и быстродействие) современных светодиодов с белым, лунным и бело-голубым свечением, основой которых являются голубые светодиоды с люминофором, чувствительным к их излучению.

Приборы считывания информации, предназначенные для определения люминесцентной, голографиче- ской и других меток на ленте и этикетках (активно использующиеся в торговле и производстве) постепенно заменяются с ИК спектра свечения на ультрафиолет. Как подтверждение тому появились люминесцентные фотоэлектрические датчики производства фирмы Data- sensor в компактном металлическом корпусе. Их особенности: цифровая обработка сигнала, настройка прибора в одно касание, через проводной пульт управления или через пульт дистанционного управления. Для определения небольших предметов, такие считыватели имеют исполнение с оптическим волокном.

Ультрафиолетовый светодиод в некоторых случаях, когда мощность излучения не принципиальна, может заменить ультрафиолетовую лампу (они применяются в соляриях). Молодые люди, наверняка видели на «танцпо- ле» дискотек такие лампы, благодаря свечению которых в темноте (при отсутствии других источников света) на стенах легко читаются рисунки или надписи, которые оказываются невидимыми при нормальной или естественной освещенности.

Такой ультрафиолетовый эффект должен быть мягким и слабым. Многие материалы радуют глаз разноцветными «кислотными» (необычными) тонами и градациями цвета, если их осветить ультрафиолетовыми лучами. Разные минералы, фосфор, мел, кварцевый песок, и даже обыкновенная глина выглядят при этом иначе. Флуоресцируют необыкновенными «космическими» красками даже рыбы и насекомые — мухи и стрекозы — при освещении их источником ультрафиолетового излучения.

Состав «краски» которой пишут и рисуют на стенах танцпола также необычен — если купить ее не по карману, то она приготавливается специально. Согласно технологии, порошок люминофора надо разводить в пропорциях 1/5 с обыкновенным бесцветным лаком ддя ногтей. Как правило, инструментарий радиолюбителя не включает микровесы и точно соблюсти технологию не просто. Самый простой выход — положиться на свой глазомер и, если даже произойдет отклонение указанной пропорции на 10… 15% — такое соотношение не приведет к отрицательному результату. Если после перемешивания густой консистенции в результате получилось слишком жидко, то добавляют еще порошка, а если наоборот — добавляют лака. Время сушки состава сопоставимо со временем сушки самого лака при комнатной температуре — т. е. зависит от толщины и количества слоев (покрытий), но не превышает 30-40 мин. После сушки помещение нужно проветрить.

Затем в темноте подносят включенный светодиод УФ спектра, и объект покраски засияет яркими кислотными цветами.

Таким же способом красят при необходимости платы, девайсы, шнуры, металл внутри корпуса, пишут всевозможные надписи. Например, указанным способом можно наносить слабый слой консистенции на ладонь человека и тем самым метить его, как уже оплатившего входной билет. При этом инициализировать такого индивидуума при массовом скоплении людей окажется довольно просто — в помещении контроля светят на ладонь ультрафиолетовым светодиодом.

Кроме бесцветного лака для ногтей, подходит автомобильный лак Novol с отвердителем. Тоже получается эффектно, только сохнет дольше.

о Эквивалент нагрузки антенны для «запуска» радиопередатчиков

Измерение мощности на выходе передающего каскада радиостанции (антенне) актуально для радиолюбителей, запускающих не одну-две, а десяток радиостанций в год. Особенно, если мощность передающего устройства составляет десятки ватт.

Суть предлагаемого способа заключается в том, что на выход передающего устройства (радиостанции, трансивера) к антенному разъему подключают эквивалент антенны. Он представляет собой радиотехнический кабель с волновым сопротивлением 50 Ом длиной 0,5 м, на конце которого вольтметром или осциллографом (разница в действительном или настоящем значении контролируемого параметра напряжения) производят измерение амплитуды ВЧ сигнала.

Эквивалент антенны, подключаемый на конце радиотехнического кабеля длиной 50 см, представляет собой 20 постоянных резисторов МЛТ-2 сопротивлением 1 кОм, включенных параллельно. На рис. 11 представлено соединение резисторов и их монтаж в корпус

Рис. И. Соединение и монтаж резисторов эквивалентной нагрузки

устройства. Общее сопротивление приложенной нагрузки составляет 50 Ом, что согласуется с волновым сопротивлением кабеля.

Как известно, включать передатчик (с любой частотой) в режим «передача» без присоединенной антенны нельзя — можно вывести из строя выходной каскад передатчика. Как правило, это дорогостоящие мощные ВЧ транзисторы. Поэтому, в условиях радиолюбительской лаборатории, не оснащенной специальным оборудованием и приборами, допустимо использовать рекомендованный выше эквивалент антенны.

При подключении параллельно эквиваленту антенны вольтметра в режиме измерения действующего значения напряжения, очевидно, удается выяснить мощность передающего устройства, что полезно при его настройке.

В данном случае применяется формула:

где Р — мощность ВЧ излучения передатчика, Вт; R — активное сопротивление, Ом; U= f/ra/V~2 — действующее напряжение ВЧ сигнала, В; Um — амплитудное значение ВЧ сигнала, В.

Таким образом, при использовании в качестве измерительного прибора ВЧ вольтметра определяется величина U, а при использовании осциллографа — Um.

Например, при измерении выходного сигнала на рекомендуемом эквиваленте антенны осциллографом С1-77, амплитуда ВЧ сигнала оказалась равной 29 В. Исходя из этого, выходная мощность радиопередатчика вычисляется согласно вышеприведенным формулам Р= (29/1,44)2/50, что в результате примерно равно 8 Вт.

На основе данной методики можно оперативно вычислить мощность различных радиостанций.

Особенности оформления в корпус

В домашних условиях лаборатории радиолюбителя, эквивалент антенны удобно оформить в любой подходящий корпус, например, как это сделано в авторском варианте — в жестяную банку из-под кофе. Внешний вид конструкции представлен на рис. 12. Жестяной корпус одновременно является ударопрочным, удобным для закреплении разъема антенны, а также экранирует шунт из резисторов. Общий провод припаивают внутри корпуса устройства непосредственно к жести.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты