Сенсорные узлы примеры

June 14, 2010 by admin Комментировать »

Сенсорные устройства зарекомендовали себя надежно и непри­хотливо в различных радиолюбительских «штучках». Они позво­ляют сберегать кнопки с механическими контактами и плоские кла­виатуры и привносят в устройство некоторую оригинальность. Применять сенсоры можно практически в любом электронном уст­ройстве как прибор, коммутирующий каналы информации или ка­кую-либо нагрузку. Ограничение для сенсоров только одно- оно вытекает из физического объяснения работы системы. Сенсоры бесполезны в лесах, на природе и вдали от электрических комму­никаций, иногда ненадежно работают в поселках в домах с земля­ным полом. Ведь сенсор улавливает наведенное в теле человека небольшое переменное напряжение 0,05…0,5 В от находящихся рядом проводов электросетей. Если заземлить человека одновре­менно с касанием сенсорного контакта намеренно или случайно взяться за токопроводящую водопроводную коммуникацию, то эф­фекта от электрических наводок также не будет, все они уйдут «в землю». Далее рассмотрим два разных схемных решения, объ­единенных эффектом сенсора.

На рис. 2.2 представлена схема сенсорного триггера с двумя сенсорами. Рассмотрим работу схемы на примере блока 1 (блок 2 аналогичен блоку 1). С помощью коаксиального кабеля от телеви­зионной антенны конденсатор 01 подключают к небольшой токо-проводящей площадке F1, с максимальными размерами 60×60 мм. Длина коаксиального соединения может достигать 1 м. Экран ка­беля подключают к общему проводу. Конденсатор 01 пропускает

clip_image002

Рис. 2.2

сетевые наводки от тела человека с частотой 50 Гц. Диоды VD1, VD2 выпрямляют переменное напряжение наводок и через ограни­чивающий резистор R1 оно поступает на вход первого инвертора. Полевые транзисторы на входе логического элемента обладают высокой чувствительностью и кроме инверсии сигнала еще и уси­ливают его. Резистор R2 необходим для нейтрализации ложных срабатываний от помех из-за колебания входных токов элемента D1.1. На выходе элемента импульсный сигнал свободно проходит через конденсатор С2 (гальваническую развязку) и уже имеет форму меандра сетевой частоты, который детектируется диодами VD3, VD4 и сглаживается конденсатором СЗ. Далее фронт импуль­са (при касании сенсора) усиливается и дважды инвертируется ло­гическими элементами D1.2, D1.3. С выв. 8 микросхемы К561ЛА7 фронт импульса проходит через диод развязки VD6 и управляет триггером Шмитта на элементе D2.1. Элемент D2.1 находится в состоянии ожидания за счет делителя напряжения R4R5. Низкий логический уровень, поданный на вход D2.1 через диод VD7 от блока 2, переключит элемент (на его выходе появится и будет удерживаться состояние высокого логического уровня) – транзи­сторный ключ откроется, включит реле. Оно своими контактами коммутирует маломощную нагрузку. Высокий логический уровень, поступивший на вход триггера Шмитта через диод VD6 от блока 1, перебросит триггер в другое устойчивое состояние, транзисторный ключ на VT1 закроется и реле отключит нагрузку.

Диод VD5 препятствует броскам обратного напряжения при коммутации реле, защищая транзистор. Напряжение питания схе­мы может варьироваться от +5 до +15 В. При максимальных значе­ниях напряжения питания чувствительность сенсорного устройства уменьшается, поэтому необходимо точнее подобрать значения элементов R1, R2, R3 и конденсаторов 01, 02. Наилучшие резуль-

clip_image004

Рис. 2.3

ТЭТЫ получены при эксплуатации схемы с питающим стабилизиро­ванным напряжением в интервале +5…+8 В. Исполнительное реле также следует подбирать исходя из питающего напряжения схемы.

На рис. 2.3 представлена очень чувствительная сенсорная схе­ма, реагирующая на прикосновение человека к сенсорной пластине Е1 даже через перчатки или одежду. В схеме предусмотрены регу­лировки чувствительности (переменный резистор R4) и задержки срабатывания (переменный резистор R1). Популярная микросхема DA1 КР1006ВИ1 включена по стандартной схеме. После воздейст­вия на сенсор через 2… 10 с (задержка определяется значениями элементов времязадающей цепи R1R2C1) на выв. 3 появляется исходный низкий уровень напряжения. Транзистор VT1 закрывает­ся, но не выключает реле, так как используется тиристор VS1 в ключевом режиме. Реле будет находиться во включенном со­стоянии до тех пор, пока не будет (хотя бы кратковременно) нару­шена цепь питания схемы переключателем S1. Контакты реле К1 коммутируют цепь маломощной нагрузки. Схему можно использо­вать универсально – как сигнальное устройство или устройство управления любой маломощной активной нагрузкой. Резистор R4 исключать из схемы нельзя, так как без него устройство работает ненадежно. Он задает смещение тиристору и тем самым регулиру­ет его порог срабатывания. Если все элементы схемы правее точки А (по схеме) исключить, то получится надежный сенсорный узел, где выход DA1 (выв. 3) будет способен управлять любыми элек­тронными устройствами. Размах управляющего напряжения в этом случае составит ^/g напряжения питания.

На рис. 2.4 показана схема простого сенсора на микросхеме К1564ТЛ2 с передаточной характеристикой триггеров Шмитта, Касание сенсоров Е1 и Е2 вызывает устойчивое состояние соответ­

clip_image006

Рис. 2.4

ственно высокого (лог. 1) и низкого (лог. 0) логического уровня на выходе элемента D1.1 (выв. 2). При замыкании токопроводящим предметом (например, пальцем) сенсора подается лог. О на один из входов триггера. При одновременном замыкании обоих сенсо­ров система остается в первоначальном состоянии.

Предлагаемое устройство предназначено для «мягкого» вклю­чения различной радиоаппаратуры и электроустановок в сеть пе­ременного тока 220 В. Известно, что момент включения устройств, содержащих в первичных или вторичных цепях питания конденса­торы большой емкости (мощные усилители звуковой частоты, им­пульсные блоки питания и т.п.), сопровождается броском тока, ко­торый может достигать десятков и сотен ампер. Такой ток не толь­ко сокращает срок службы элементов коммутации (быстро изнаши­ваются контакты) и создает сильную помеху по сети питания, но и может вывести из строя диоды выпрямителя или силовой транс­форматор.

Кроме защиты радиоаппаратуры предлагаемое устройство (рис. 2.5) можно использовать для ограничения пускового тока мощных коллекторных электродвигателей или для защиты мощных галогенных или перекальных (фотоосветительных) ламп.

В качестве элемента, ограничивающего пусковой ток, использу­ется мощный проволочный резистор R3. В момент подачи напря­жения питания контакты реле К1 разомкнуты и напряжение на на­грузку поступает через резистор R3. Одновременно выпрямленное диодным мостом VD1 сетевое напряжение поступает на узел управления реле, задача которого – создать необходимую задерж­ку.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты