30.03.21

[Домашняя]

Уже опубликовано немало схем выключателей освещения, включающих свет от прикосновения к сенсорным пластинам, и выключающих его спустя некоторое время. Это еще одна схема на данную тему. Может быть, кому то будет интересно. При прикосновении пальцем к паре сенсорных пластин включается светильник. А выключается он через 1,5-2 минуты после этого. Принципиальная схема показана на рис 1

Пара сенсорных пластин это Е1 и Е2. Вместе с резистором R1 и резистором R2 они образуют делитель напряжения, поступающего на вывод 1 элемента D1.1. В свободном состоянии ток через R1 создает напряжение высокого логического уровня на выводе 1 D1.1. При этом на соединенных вместе выходах D1 3 и D1.4 - логический ноль. Полевой транзистор VT1 закрыт и напряжение на лампу Н1 не поступает. При прикосновении пальцем к сенсорным пластинам Е1 и Е2 в работу делителя R1-R2- Е1-Е2 включается сопротивление кожи. У большинства людей оно существенно ниже 3,9 мегаомов, поэтому напряжение на выводе 1 D1.1 падает до логического нуля. Возможен и другой случай, когда через руку на вход D1 1 поступают наводки переменного тока. В этом случае на выводе 1 D1.1 будут импульсы с частотой электросети. Оба случая равнозначны, так как и в том случае и в другом возникает перепад напряжения на выводе 1 D1.1. Неважно это один или множество перепадов, важно, что первый же из них запускает одновибратор на элементах D1.1-D1.2, который формирует одиночный импульс фиксированной длительности. Длительность этого импульса зависит от цепи C2-R3. Импульс отрицательный, поэтому он инвертируется элементами D1.3 и D1.4. Эти элементы включены параллельно с целью увеличения мощности выходного тока. Это необходимо для преодоления зарядного тока емкости затвора полевого транзистора VT1. В течение длительности импульса транзистор VT1 открыт и на лампу Н1 поступает питание от диодного моста VD2- VD5. Как только импульс заканчивается (С2 окончательно заряжается через R3) напряжение на выходах D1.3-D1.4 падает и транзистор VT1 закрывается конденсатор С1 служит для автоматически  удержания схемы в выключенном состоянии при подаче питания. Полевой транзистор IRF840 может работать только на положительном напряжении (при отрицательном напряжении он практически открыт, так как ток проходит через его внутренний диод между стоком истоком). Поэтому чтобы обеспечить включение и выключение лампы питание на нее поступает не переменный, а постоянный пульсирующий ток с выхода мостового выпрямителя на диодах VD2-VD5. Микросхема питается напряжением 11V, получаемым от параметрического стабилизатора VD1-R4. Практически все детали смонтированы на миниатюрной плате, показанной на рис.2.

При работе с лампой мощностью не более 150W транзистор VT1 можно использовать без радиатора. На эту же максимальную мощность рассчитаны и диоды VD2-VD5. Все конденсаторы должны быть на напряжение не ниже 12V. Конденсатор С2 должен быть с минимальным током утечки. При большом токе утечки схема будет неработоспособной. Налаживание заключается только в подборе сопротивления R3 таким, чтобы получилась требующаяся продолжительность удержания лампы во включенном состоянии. Внеся изменения в схему согласно рис. 3 можно сделать сенсорный включатель, с двумя сенсорными узлами, - одним включение лампы, другим выключение.

Таймера, естественно, при этом не будет. Сенсорное управление можно одновременно считать и достоинством и недостатком этой схемы. Достоинство в оригинальности, в отсутствии подвижных механических частей. А недостаток, все же он есть, в том, что данная схема имеет гальваническую связь электросетью. Конечно, имеется резистор R2 ограничивающий величину тока. Но, сенсорный узел все же нельзя назвать абсолютно безопасным. К тому же у сенсорного узла управления есть и собственные принципиальные недостатки (из-за которых сенсорные блоки управления перестали применять в телевизорах, заменив их квазисенсорными). Не считая безопасности, это, прежде всего зависимость от сопротивления кожи. Например, на сухой мозолистый палец схема может и не сработать. Придется его слюнявить каждый раз, что просто не гигиенично. К тому же при такой эксплуатации сенсоры быстро покроются окислами и обычной грязью, которая может быть и токопроводящей. А это приведет к самопроизвольному включению лампы. Самопроизвольное включение может быть вызвано и обычным конденсатом влаги на металлических пластинах сенсорного блока. Конечно, у сенсорного управления есть недостатки, но мне лично хотелось сенсорный выключатель, и я его сделал. Если у кого-то появится желание повторить эту схему, - учтите что придется столкнуться с указанными выше недостатками. Или просто сенсорный блок можно заменить квазисенсорным, то есть, обычной легкой замыкающей кнопкой. В этом случае сопротивление резистора R1 нужно снизить до 30- 70 кОм, а резистор R2 заменить перемычкой. Такой вариант во многих случаях может быть более выгодным. Например, при попытке расположить сенсорный узел на существенном удалении от платы, вследствие высокого входного сопротивления сенсорного узла возникают проблемы с наводками на соединительные провода. Эти наводки могут быть настолько существенными, что схема работать не сможет. При использовании кнопки сопротивление R1 снижено до 30-70 кОм, и соответственно снижено входное сопротивление схемы. А значит, замкнуты наводки и их амплитуда в проводе сущест­венно ниже логического уровня. Поэтому провод к кнопке может быть длинным. При установке выключателя на лестничном марше или в длинном коридоре схема с кнопками тоже лучше, так как можно две кнопки включить параллельно и расположить их в разных концах прохода. Свет можно будет включать любой из них. А при очень большой длине прохода можно сделать еще и несколько промежуточных кнопок. Все их включить параллельно.

Радиоконструктор №1 2011г стр. 26