Ёмкостный сенсор для выключения освещения (TTP223-BA6)
Существует интересная микросхема - ТТР223-ВА6, которая предназначена для построения емкостного сенсора, - датчика, реагирующего на поднесение руки или подход человека.
С помощью этой микросхемы можно делать различные интересные вещи, например, выключатели, реагирующие на поднесение руки. На рисунке 1 показана схема выключателя. который включает лампу при поднесении к нему руки и выключает её, если руку убрать.
Принципиальная схема
Датчиком (Е1) служит квадрат из фольги размерами 10x10 см. Он может, например, находиться под обоями. Для подавления наводок служит фильтр L1-C1-C2-R1.
Рис.1. Принципиальная схема ёмкостного сенсора для выключения нагрузки, например освещения.
Микросхема А1 в ждущем режиме имеет на своем выходе логическую единицу. Поэтому полевой транзистор VT1 открыт, и напряжение на его стоке равно нулю. Следовательно мощный полевой транзистор VT2 закрыт, и ток через него нет поступает на осветительную лампу Н1.
При поднесении руки к датчику Е1 на выходе микросхемы А1 появляется низкий логический уровень. Транзистор VT1 закрывается, и на затвор полевого транзистора VT2 поступает открывающее напряжение через резисторы R3 и R4. Он открывается и подает ток на лампу Н1.
Лампа питается от электросети через выпрямительный мост на диодах VD5-VD8, поэтому она питается не переменным током, а постоянным пульсирующим. Для питания микросхемы А1 нужно напряжение от 3 до 5V. В то время, как для полного открывания транзистора типа BUZ90A требуется чтобы на его затворе напряжение было более 6V.
Данная проблема решена путем использования в параметрическом стабилизаторе R5-VD1-VD2 двух последовательно включенных стабилитронов, на 5,1V каждый.
В результате затворная цепь VT2 питается от двух стабилитронов, то есть, их суммарным напряжением, равным 10,2V, а микросхема А1 питается только от одного стабилитрона VD1, то есть, напряжением 5,1V. Согласователем уровней, а так же инвертором, служит каскад на полевом транзисторе VT1.
Конденсатор С4 служит для подавления пульсаций. Конденсатор C3 - блокировочный.
Цепь C5-R2-R6-VD9 служит для задержки выключения лампы после того, как руку убрали. Величина задержки зависит от сопротивления R6 и емкости конденсатора С5. В момент поднесения руки конденсатор С5 быстро разряжается через диод VD9 и резистор R2.
Когда руку убирают от сенсора конденсатор С5 медленно заряжается через R6, поэтому транзистор VT1 открывается не сразу, а с задержкой.
Таким образом, схема, показанная на рисунке 1 зажигает лампу Н1 при поднесении к датчику Е1 руки, и держит лампу зажженной, пока рука находится в зоне чувствительности этого датчика. То есть, работает как кнопочный выключатель без фиксации.
Сенсорный выключатель с фиксацией состояния
На рисунке 2 показана схема, работающая как кнопочный выключатель с фиксацией. То есть, при одном поднесении руки лампа включится, и останется включенной и после того как рука будет убрана от сенсора Е1. И для выключения лампы нужно будет еще раз поднести руку к сенсору. Отличие схемы в основном в том, что используется триггер на микросхеме D1.
Рис. 2. Схема самодельного ёмкостного выключателя с фиксацией состояния.
При подаче питания на схему триггер принудительно устанавливается в нулевое положение при помощи конденсатора С4, формирующего на его входе R (вывод 4) импульс. На прямом выходе триггера (вывод 1) устанавливается логический ноль. Транзистор VT2 закрыт, и ток на лампу Н1 не поступает.
Пока руку к датчику не подносят на выходе А1 единица, транзистор VT1 открыт, и с его стока на вход С D1 поступает логический ноль. При поднесении руки к Е1 на выходе А1 устанавливается ноль. VT1 закрывается и на вход С D1 через R8 поступает единица. По фронту импульса триггер D1 переключается и на его прямом выходе устанавливается единица.
Транзистор VT2 открывается и подает ток на лампу Н1.
Если руку убрать от датчика лампа останется гореть, так как триггер находится в установившемся состоянии. Чтобы выключить свет нужно еще раз поднести руку к датчику. При этом будет сформирован еще один импульс, который переключит триггер в обратное положение.
Чтобы не возникало ошибок и сбоев, работа триггера замедлена при помощи цепи R4-R5-VD3-C3. Эта цепь замедляет передачу логического уровня с инверсного выхода триггера (вывод 2) на его вход С.
Детали
Катушка L1 - готовый дроссель на 100-300 мкГн. Стабилитроны можно использовать другие. Но стабилитрон VD1 должен быть обязательно на напряжение в пределах 3...5.5V, а стабилитрон VD2 на напряжение от 4 до 10V. Диоды 1N4148 можно заменить на КД521, КД522 и другие кремниевые маломощные.
Электролитические конденсаторы автор использовал - зарубежные аналоги К50-35 на напряжение 16V. Транзистор КП501 можно заменить на КП502, КП505, 2N7000, 2N7002 и др. Транзистор BUZ90A можно заменить на IRF840 или КП707В2. При мощности осветительного прибора до 200W радиатор для VT1 не нужен.
Осветительный прибор должен быть пригодным для питания пульсирующим постоянным током. Это может быть лампа накаливания или светодиодная, энергосберегающая (КЛЛ), в которой на входе есть выпрямительный мост.
Датчиком (Е1) служит квадрат из фольги размерами 10x10 см. Можно сделать датчик и другой формы и размера, поэкспериментировать с его чувствительностью и место расположения.
Лыжин Р. РК-09-19.