СЕНСОРНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ ДЛЯ

ДОМАШНЕГО ХОЗЯЙСТВА И НЕ ТОЛЬКО

Автор: Шелестов И.П., г. Москва

Сенсорным датчиком может быть любая токопроводящая поверхность, например, ручка двери, металлическая пластина или предмет. Сенсоры не имеют механических узлов, что делает их удобными и надёжными (довольно сложно повредить). Область применения таких устройств довольно широка – от включения квартирного звонка или управления радиоаппаратурой до датчиков в стационарной системе охраны и сигнализации. При необходимости применение сенсорного управления позволяет обеспечить секретное расположение выключателя. Причём токопроводящими свойствами могут обладать не только металлы. Я встречал описание оригинальных сенсоров, в качестве которых были применены два горшка с домашними растениями: касание листьев одного растения включает свет, другого – выключает. Но такие сенсоры годятся скорее для показа фокусов или как развлекающий аттракцион.

Принцип работы приведённых ниже схем основан на использовании в жилых помещениях электромагнитного поля. Это поле создают проложенные сетевые провода. Прикосновение к сенсору эквивалентно подключению большой антенны на вход усилителя. Это приводит к появлению сетевой наводки на затворе полевого транзистора, используемого в качестве электронного коммутатора (Рис. 1). Применение полевого транзистора КП501А (Б, В) делает схему довольно простой. Этот транзистор позволяет пропускать ток 180 мА при максимальном напряжении исток-сток до 240 В (200 В для букв Б и В). На входе у него есть защитный диод, повышающий стойкость к повреждению статическими зарядами. Полевой транзистор имеет большое входное сопротивление, и для управления им достаточно статического потенциала, превышающего пороговое значение. Пороговое напряжение для указанного типа транзистора может находиться в диапазоне 1…3В, а максимально допустимое напряжение Uзи=20В.

Уровень наведённого напряжения на затворе при касании рукой контакта Е1 оказывается достаточным для полного открывания транзистора. На стоке VT1 при этом будут импульсы длительностью 35 мс, повторяющиеся с частотой сети (50 Гц). Для срабатывания большинства малогабаритных реле достаточно времени 3…25 мс, и, чтобы контакты не дребезжали с частотой сети, пока кто-то касается сенсора Е1, - установлен конденсатор С2 (типа К50-29В). В этом случае реле будет постоянно включено, даже в интервалах, когда VT1 закрыт, за счёт накопленной на конденсаторе С2 энергии. Реле будет находиться под напряжением, пока есть контакт с сенсором.

Имеющийся на входе схемы конденсатор (С1) повышает помехоустойчивость сенсора, снижая чувствительность к высокочастотным наводкам и помехам. Регулировать чувствительность можно изменением номинала этой ёмкости или подбором резистора R1.

Управление внешними устройствами выполняет группа контактов реле К1.1. Реле может применяться любого типа. В этом случае напряжение питания схемы должно соответствовать номинальному рабочему для конкретного реле. (6…27 В)

Устройство не критично к выбору типов деталей и отклонению номиналов от указанных на схеме. Величина ёмкости конденсатора С2 зависит от типа применяемого реле (сопротивления его обмотки) и подбирается экспериментально.

***************************************************************************************************************************

Описанная схема может использоваться только в стационарных условиях. В тех случаях, если сенсорный переключатель должен работать независимо от наличия сетевой наводки, конструкция датчика Е1 выполняется из двух контактных поверхностей, расположенных близко друг от друга. Ко второй пластине подводится напряжение питания, как это показано на Рис.2. Так как у любого человека сопротивление кожи мало (<1000 Ом), при касании рукой двух пластин одновременно на затвор VT1 поступает открывающее напряжение.

***************************************************************************************************************************.

Довольно простой сенсорный выключатель света можно выполнить, используя полевой транзистор КП501А и тиристор из серии Т122 (Рис. 3). Схема питается непосредственно от сети и работает на одной полуволне сетевого напряжения.

Такое устройство может применяться для автоматического включения подсветки, когда вы открываете входную дверь в квартиру, или как датчик к сигнализации.

При касании сенсора лампа (EL1) будет светиться в полнакала. Включить её на полную яркость можно обычным механическим включателем SA1.

Для удобства подключения схема питается через цепь нагрузки. При этом она довольно экономична и в ждущем режиме потребляет ток не более 1,5 мА.

Включение лампы выполняет электронный ключ – тиристор VS1. Это происходит, когда напряжение у него на управляющем электроде превысит уровень, необходимый для открывания. В исходном состоянии общее сопротивление резисторов R3-R4, установленных в цепи управления, подобрано такой величины, чтобы тиристор был полностью закрыт.

При касании сенсора, за счёт наведённого на затворе VT1 сетевого напряжения, он открывается и закорачивает резистор R3, что приводит к увеличению тока через управляющий электрод тиристора, и он открывается. Резистор R1 и стабилитрон VD1 предохраняют полевой транзистор от повреждения большим напряжением, наведённым на входе, а резистор R2 устраняет накопление на затворе VT1 статических зарядов, что предотвращает срабатывание от помех.

Схема не критична к выбору деталей. Стабилитрон подойдёт любой с напряжением стабилизации 5,6…9 В. Тиристор VS1 может быть заменён на Т112-10-6, Т112-16-6, Т122-25-6, и др., но в этом случае номиналы резисторов R3-R4, может, потребуется подбирать (обычно бывает достаточно подбора R4). Если есть возможность, то тиристор лучше выбрать с минимальным током управления, что позволит снизить потребление тока в ждущем режиме.

Диод VD2 должен быть рассчитан на ток не менее 3А и обратное напряжение 500В.

«Радиолюбителям полезные схемы», вып. 4