Сенсорный выключатель для управления приборами от сети 220В
Различные устройства включения и выключения потребителей тока, регуляторы яркости свечения лампы накаливания и другие не только создают определенные удобства при эксплуатации электроприборов, но и позволяют экономить электроэнергию. Предлагаемая схема сенсорного устройства найдет применение в различных электроприборах для быстрого прерывания тока в целях нагрузки. Описанное ниже устройство позволяет включать и выключать приборы мощностью до 100 Вт в сеть напряжения 220 В практически мгновенно, легким прикосновением пальцев руки к сенсорному контакту.
Принципиальная схема сенсорного выключателя для настольного светильника показана на рис.1. Она состоит из усилителя тока на транзисторах VT1 и VT2 и фильтра на элементах R3 и С1, который сводит до минимума сигнал помехи в момент прикосновения к сенсорному контакту Е1. Основой схемы является RS-триггер на двух логических элементах DD1.3 и 001.4. Как известно, установка триггера в нужное состояние осуществляется подачей напряжения низкого уровня на один из входов (на другом входе в это время должно быть напряжение высокого уровня). Чтобы подавать напряжение низкого уровня поочередно на вывод 1 либо вывод 6 триггера, введены две RC-цепочки: R5C2 и R6C3 с разными постоянными времени. Триггер управляет транзистором VT3 и тринистором VS1, который включает или выключает лампочку HL1. Низковольтная часть схемы питается от параметрического стабилизатора на стабилитроне VD7. Конденсатор С4 сглаживает до минимума пульсации питающего напряжения.
Устройство сенсорного выключателя имеет следующие характеристики: Время включения, не более 1,5 с
Время выключения, не более 0,2 с
Номинальная мощность нагрузки 40-100 Вт
Потребляемый ток в ждущем режиме, не более 2 мА.
Работа схемы. После подачи питающего напряжения триггер установится в такое состояние, когда на его выходе (на выходе элемента DD1.4) низкий уровень.
В этом состоянии триггер может находиться неограниченно долго, поэтому тринистор V51 закрыт и лампа НИ не светится. В исходном состоянии на выходе логического элемента DD1.2 устанавливается напряжение высокого уровня, поэтому конденсаторы С2 и СЗ разряжены, диоды VD2 и VD3 закрыты.
В момент прикосновения пальцев руки к сенсорному контакту Е1 транзистор VT1 открывает транзистор VT2, который соединяет входы 8 и 9 элемента DD1.1 с шиной минус источника питания. На выходе элемента DD1.2 устанавливается напряжение низкого уровня, и конденсатор С2 через резистор R5 моментально заряжается. Протекание тока через диод VD2 не приводит к переключению триггера, так как на входе элемента DD1.4 присутствует напряжение высокого уровня. Конденсатор С3 заряжается через резистор R6 с постоянной времени t=C3R6. Диод VP3 открывается, и на входе элемента DD1.4 устанавливается напряжение низкого уровня. Триггер переключается в другое устойчивое состояние, когда на его выходе устанавливается напряжение высокого уровня. Транзистор VT3 открывает тринистор VS1, через который протекает ток в каждый положительный полупериод сетевого напряжения, поэтому лампа включается и светится неполным накалом. В момент отпускания сенсора Е1 на выходе элемента DD1.2 появляется напряжение высокого уровня и конденсаторы С2, СЗ быстро разряжаются.
Схема другого варианта включения нагрузки изображена на рис.2. Тринистор вместе с выпрямительным мостом включается последовательно с нагрузкой, на которую (в случае открывания транзистора VT3 и тринистора VS1) подается полное сетевое переменное напряжение. Тринистор можно не устанавливать на радиатор, если суммарная мощность у!грузки не превышает 270 Вт.
Детали. Кроме указанных на схеме, транзисторы VT1, VT2 можно заменить любыми кремниевыми маломощными структуры n-p-n с коэффициентом передачи тока 50...250. Тринистор VS1 можно взять с буквенным индексом К, Л, М, Н. Диоды VD1, VD2, VD3 любые из серии КД521 или КД522; VD4, VD5, VD6 типа КД105 с любым буквенным индексом. В качестве стабилитрона VD7 подойдет Д814Б. Электролитические конденсаторы С1, С2, СЗ типа К50-6; С4 типа К50-35.
Настройка схемы заключается в подборе необходимой чувствительности сенсора с помощью резистора R2. Для этого вольтметр с входным сопротивлением 5...10 МОм при измерении напряжения постоянного тока подключают к коллектору транзистора VT2 относительно минуса источника питания. Дотрагиваясь к сенсорному контакту Е1, подбирают резистор R2 в пределах 300...500 кОм для установки минимального напряжения на коллекторе VT2.
Конструктивно схема выполнена на плате из фольгированного стеклотекстолита размерами 50x70 мм и помещен! в пластмассовом корпусе подходящего размера. На корпусе светильника надо приклеить медную декоративную пластинку площадью 20 см2 любой конфигурации, которая будет служить сенсорным контактом Е1. С внутренней стороны корпуса светильника к пластинке подпаять провод, идущий к резистору R1.
Особое внимание при наладке следует уделить мерам безопасности, так как питается устройство без разделительного трансформатора. В момент прикосновения к сенсорному контакту через тело человека может протекать максимальный ток 70 мкА, который совершенно безопасен при любых условиях.
Автор: В.Б. Ловчук, г.Самбор, Львовская обл.
Литература:
1. Дробница Н.А. Электронные устройства для радиолюбителей. -М.: Радио и связь, 1986.