Сенсорное управление бра

Взглянув на схему, опубликованную в журнале, я вспомнил, что похожую видел в книге автора[1]. В принципе, автор сделал небольшую доработку, исключив оптопару и фотоприемник, которая позволила ему найти новое применение прежней схемы.

Данное устройство позволяет управлять бра, висящим над диваном, настольной лампой или любой другой активной нагрузкой. Сенсорный узел переключает триггер, работающий в счетном режиме. Первое прикосновение к сенсорному контакту устанавливает триггер в одно устойчивое состояние и зажигает бра, второе — переключает триггер, бра гаснет, и т.д. Сенсорным контактом может служить любой сколь-нибудь проводящий ток предмет, даже декоративный цветок в горшке, если в качестве подводящего контакта использовать металлический штырь, воткнутый в землю цветочного горшка и соединенный со схемой.

В приведенном исполнении схема стала проще, и ее захотелось повторить. Но собранный макет работать «не захотел». Жаль было потраченного труда, да и азарт радиолюбителя подтолкнул к продолжению экспериментов. Причин неработоспособности устройства оказалось несколько.
Резистор R7 (рисунок в статье) должен быть включен постоянно для обеспечения нулевого потенциала входов элементов DD1.1 и DD1.2 в ждущем режиме. Тогда положительный потенциал на входах, появляющийся при касании сенсора Е1, сможет «разрешить» переключение триггера на DD1.3, DD1.4.

Сопротивление резисторов обратной связи (R1 и R3) указано автором очень большим (10 МОм), a R7 — вообще 22 МОм. Найти такие резисторы для подавляющего большинства радиолюбителей нереально, поэтому на макете я проверил схему с резисторами сопротивлением 1 МОм (R3, R4) и 1,5 МОм (R7). С ними она работала вполне устойчиво.

Резистор R2 задает не только ток отпирания транзистора VT1, но и определяет ток нагрузки выходного каскада DD1.3. Для «облегчения жизни» слаботочной КМОП-микросхемы при использовании достаточно чувствительного транзистора, например, КТ3107Ж, желательно увеличить его сопротивление примерно до 16 кОм.

Светодиод HL1 для индикации работы триггера, возможно, полезен, но при сопротивлении ограничительного резистора R5 270 Ом ток через светодиод будет выше предельного. На мой взгляд, целесообразнее вообще отказаться в данной схеме от светодиода.

Применение диода VD2, шунтирующего базовый переход транзистора VT1, ничем не оправдано, поскольку напряжение отпирания маломощного кремниевого диода VD2 практически равно напряжению насыщения базового перехода маломощного кремниевого транзистора VT1. Этот диод совершенно «безболезненно» из схемы можно исключить.

При питании нагрузки пульсирующим напряжением на балластном сопротивлении стабилитрона рассеивается достаточно большая мощность, и он сильно греется.
Элементы С1 и R1 обеспечивают задержку как появления сигнала на входе 1 DD1.1, так и пропадания этого сигнала после переключения триггера. Оказалось, что аналогичная задержка необходима и по входу (выводу 6) элемента DD1.2. Только тогда статический триггер зафиксируется во втором устойчивом состоянии.

Измененная схема устройства представлена на рис.1. Тиристор VS1 заменен симистором (ВТ136-600Е). Емкостное сопротивление конденсатора С1 используется в качестве балласта для стабилитрона VD3. При этом нагрев этих элементов не наблюдается. Резистор R2 ограничивает ток заряда С1 при включении схемы в сеть, а резистор R1 производит разрядку конденсатора после отключения Это сделано для соблюдения правил техники безопасности при питании от сети 220 В.

Цепочка C5-R9, шунтирующая симистор VS1, повышает устойчивость схемы, если в качестве нагрузки подключается электродвигатель переменного тока, имеющий значительную индуктивность обмоток.

Кроме того, в схеме использована микросхема не триггера Шмитта (К561ТЛ1, CD4093), а значительно более распространенная и дешевая логическая (К561ЛА7). Номера выводов у них идентичны, а никакого отличия в конечном результате работы схем при эксперименте не обнаружено.

Чертеж печатной платы доработанного устройства и расположение элементов показаны на рис.2.

Литература
1. Кашкаров А.П. Новаторские решения в электронике. — М.: НТ Пресс, 2006, С.114-118.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *