Сенсорный светодиодный фонарик с таймером

Сенсорный фонарик (СФТ) - это фонарик, оснащенный сенсорнымуправлением и таймером, исключающим разряд аккумуляторных батарей ниже допустимого уровня, если фонарик забыли выключить.

Принципиальная схема

После кратковременного замыкания пальцем сенсорных контактов Е1 и Е2 (рис.1) запускается таймер, и светодиод EL1 включается примерно на 210 с. По окончании работы таймера светодиод автоматически выключается. Чтобы выключить фонарик до окончания работы таймера, кратковременно замыкают пальцем сенсорные контакты Е2 и ЕЗ.

Следует отметить, что включение фонаря осуществляется по размыканию сенсорных контактов Е1 и Е2 (убиранию пальца с них). Кроме того, надежность контактирования определяется сопротивлением кожи пальцев.

А у разных людей оно различается, поэтому людям с сухой кожей для легкого переключения рекомендуется слегка увлажнять палец. СФТ “озвучивает” коротким сигналом “Пип” включение светодиода и разряд аккумуляторной батареи до 1 В.

При разряде аккумуляторов ниже номинального напряжения (с 1,2 до 1 В на каждом аккумуляторе) зуммер издает прерывистый тональный сигнал, напоминающий звуки “Пи-пи-пи. ..” и предупреждающий о необходимости заряда батареи.

Принципиальная схема фонарика с сенсорным управлением и таймером

Рис. 1. Принципиальная схема фонарика с сенсорным управлением и таймером.

Данную схему можно применить для любой нагрузки, работающей от низковольтного (3...12 В) источника постоянного тока. Звуковое дублирование момента включения может быть полезным, например, при работе с электронным устройством при слабом освещении или в темноте.

Схема СФТ может стать “улучшайзером” для любого радиотехнического устройства. Она может заменить не только механический тумблер включения питания, но и другие органы управления (при отсутствии световых сигнализаторов), особенно выполненные на герконах.

Важная особенность СФТ-минимальный (практически “незаметный” для цифрового мультиметра) ток дежурного режима. Этот ток меньше тока саморазряда источников питания, поэтому батарея включена в устройстве напрямую (без включателя питания). СФТ состоит из:

  • цепочки R15-C7 стартовой установки в исходное состояние (при помещении GB1 в аккумуляторный отсек);
  • сенсорных контактов Е1, Е2, ЕЗ;
  • ключей-коммутаторов сенсорных сигналов C1-R1-R4-VT1-R6 и C2-R2-R5-VT2-R7;
  • дифференцирующих цепочек (формирователей коротких импульсов) C3-R10 и C4-R11, вырабатывающих короткие импульсы по положительным перепадам напряжения на входах;
  • одновибраторов (ждущих мультивибраторов) C5-R12-DD1.2 с временем работы 210 с и C6-R13-DD1.3 с временем работы 0,3 с;
  • токовых ключей на полевых транзисторах VT4 с нагрузкой (осветительным светодиодом EL1 и токоограничительным резистором R17) и VT5 с нагрузкой (активным зуммером BF1 и конденсатором фильтра С8);
  • индикатора разряда батареи R3-RP1-VT3-R8;
  • триггера Шмитта на элементах R9-R14-DD1.1;
  • элемента DD1.4, выполняющего логическую функцию 2ИЛИ;
  • генератора HL1-R16, вырабатывающего импульсы частотой 2 Гц;
  • батареи из 4 аккумуляторов типоразмера AA-size.

В исходном состоянии (при заряженных аккумуляторах) токовые ключи на транзисторах VT4 и VT5 закрыты, их нагрузки обесточены, и СФТ ток практически не потребляет. На стоке VT1 - логическая “1”. При замыкании пальцем сенсорных контактов Е1 и Е2 напряжение питания с контакта Е2 поступает на контакт Е1 и открывает ключ VT1.

На стоке VT1 появляется “0”, который при убирании пальца с Е1 и Е2 сменяется “1”. Этот положительный перепад напряжения, пройдя через дифцепочку C4-R11, преобразуется в короткий импульс, поступающий на вход (вывод 3) одновибратора на DD1.3 и запускающий его.

Элемент DD1.3 выполняет логическую функцию 2ИЛИ. В исходном состоянии на обоих его входах установлены “0”. Поэтому на выходе (выводе 12) DD1.3 также удерживается “0”. При кратковременном появлении “1” на входе 3 DD1.3 на выходе также устанавливается высокий уровень, от которого заряжается конденсатор С6.

В течение времени заряда С6 на другом входе 2 DD1.3 присутствует “1”, и на выходе по-прежнему поддерживается “1” после окончания действия импульса на входе 3 до окончания заряда С6. Длительность выходного импульса DD1.3 определяется емкостью С6 и сопротивлением R13 (для указанных номиналов - 0,3 с).

Этот импульс проходит через элемент DD1.4 и, укоротившись дифце-почкой C3-R10, подается на вход 1 DD1.2 и запускает другой одновиб-ратор. Он вырабатывает импульс длительностью 210 с, поступающий на затвор VT4.

Токовый ключ VT4 в течение 210 с открыт, сопротивление канала составляет единицы ом, и светодиод EL1 горит. Когда на выходе DD1.3 формируется 0,3-секундный импульс, происходит один цикл работы генератора HL1-R16, ключ на VT5 открывается на 0,3 с, а зуммер BF1 издает краткий сигнал.

Одновременно длинный выходной импульс второго одновибратора включает индикатор разряда GB1 на VТЗ. Если напряжение GB1 больше 4 В, на затвор VТЗ с движка RP1 подается открывающее напряжение. На стоке VТЗ появляется “0”, который проходит через элемент DD1.1 без инверсии, поступает на вход 7 элемента DD1.4, но не влияет на работу остальной схемы СФТ.

Триггер Шмитта на R9-R14-DD1.1 исключает многократное переключение DD1.4 при плавном закрывании VТЗ. Ширина петли гистерезиса триггера Шмитта выбрана 2,4 В. Этого достаточно для однократного включения триггера при разряде батареи до критического значения, установленного в СФТ на уровне +4 В. В схеме соотношение номиналов R9 и R14 задает вкл~3,6 В и ивыкл-1,2 В.

Если при светящемся EL1 напряжение GB1 стало меньше 4 В (аккумуляторы разрядились), на затвор VТЗ с движка RP1 подается закрывающее напряжение. На стоке VТЗ устанавливается “Г, которая, пройдя через DD1.1 без инверсии, поступает на вход 7 DD1.4 и разрешает работу генератора HL1-R16. С катода HL1 импульсы частотой 2 Гц поступают на затвор VТ5.

Ключ на VТ5 периодически (с частотой 2 Гц) открывается, и зуммер BF1 вырабатывает прерывистый тональный сигнал. После получения такого предупреждения аккумуляторы следует вынуть и зарядить. Выключить СФТ можно не дожидаясь окончания работы таймера, замкнув сенсорные контакты Е2 и ЕЗ.

Напряжение питания, подведенное к контакту Е2 через сопротивление кожи пальца, подается на контакт ЕЗ и открывает VТ2. На стоке VТ2 устанавливается “0”, который поступает на вход 9 DD1.2 и сбрасывает одновибратор. На выходе 13 DD1.2 появляется “0”, VТ4 закрывается, и EL1 гаснет. СФТ переходит в дежурный режим.

Яркость свечения EL1 зависит от сопротивления R17. Номинальный рабочий ток EL1 составляет 80 мА, однако на глаз (субъективно) яркость свечения почти не изменяется при снижении рабочего тока до 50...60 мА, поэтому сопротивление R17 (для экономии энергии GB1) можно соответственно увеличить.

Детали и печатная плата

В устройстве применены резисторы ОМЛТ-0,125; конденсаторы С1.. .С4, С6, С7-керамические, типа КМ или К10-7; С5, С8, С9-оксидные, К50-35 или зарубежного производства.

Зарубежный аналог К561ЛС2 - CD4019. Транзисторы VТ1.. .VТ5 можно заменить любыми из серий КП501.. .КП505 (с учетом цоколевки). Зуммер BF1 TR-1205у (5 В, 20 мА) можно заменить TR-1209у (9 В, 20 мА), который будет работать с меньшей громкостью. Батарея GB1 -4 аккумулятора типоразмера АА или AAA-size.

При необходимости повысить чувствительность сенсоров можно применить в качестве VТ1 и VТ2 транзисторы КП504А с напряжением отсечки 0,6 В.

Однако их максимально допустимое напряжение затвор-исток- 10 В, поэтому напряжение GB1 не должно превышать этой величины.

Другим способом повышения чувствительности сенсоров может быть повышение напряжения питания. Для контроля разряда GB1 не только при включенном, но и при выключенном EL1, верхние (по схеме) выводы R3 и R8 следует подключить к “+” питания.

Однако при этом заметно вырастет ток дежурного режима СФТ. Печатная плата СФТ (рис.2) выполнена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 и размерами 56x42 мм.

Диаметр отверстий на печатной плате под микросхемы - 0,7...0,8 мм, под остальные компоненты - 0,8.,. 1 мм, под соединительные проводники - 1 ...1,2 мм.

Печатная плата для схемы фонарика

Рис. 2. Печатная плата для схемы фонарика.

Сенсорные контакты Е1...ЕЗ изготавливаются из трех винтов М3 с полукруглыми декоративными головками (рис.З). Винтами с гайками зажимаются контактные лепестки, к которым припаиваются соединительные проводники.

Винты располагаются на корпусе в удобном месте в одну линию на расстоянии 10 мм друг от друга (в центре - контакт Е2). Пайку радиоэлектронных компонентов следует вести низковольтным паяльником или паяльником с заземленным жалом.

Сенсорный светодиодный фонарик с таймером

Рис. 3. Сенсорные контакты.

При настройке устройства длительность короткого тонального сигнала можно установить подбором сопротивления R13. Для подбора R13 вместо него в схему впаивают последовательно соединенные постоянный резистор сопротивлением 50... 100 кОм и подстроечный сопротивлением от 100 кОм до 1 МОм. Устанавливают движок RP1 в верхнее (по схеме) положение.

Замыкают сенсорные контакты Е1 и Е2. Осциллографом измеряют длительность импульса на выходе 12 DD1.3. Выключают и вновь включают СФТ сенсорными контактами, измеряя длительность выходного импульса и корректируя ее подстроечным резистором.

Добившись нужной длительности, выпаивают резисторы, измеряют их суммарное сопротивление, подбирают соответствующий резистор ближайшего номинала и впаивают на место R13.

Замыкают сенсорные контакты Е1 и Е2. Вращением движка RP1 добиваются включения индикатора разряда при плавном уменьшении напряжения питания с 4,8 до 4,0 В.

При низкой помехоустойчивости (ложных включениях) СФТ параллельно С9 рекомендуется установить керамический конденсатор емкостью 0,022.. .0,068 мкФ. Если этого окажется недостаточно, можно увеличить емкости С1 и С2 вплоть до 1000 пФ.

А. Ознобихин, г. Иркутск. РМ-07-12.

1 397 Освещение
фонарик фонарь освещение светодиод
Написать комментарий:

cashback