Две схемы сенсорных датчиков (К561ЛА7, К561ТЛ1, КР1006ВИ1)
Сенсорные датчики надежны и неприхотливы, что позволяет применять их в различных радиолюбительских устройствах. Ограничение на использование сенсоров только одно: датчики данного типа бесполезны вдали от электрических коммуникаций (в лесах, парках и т. п.), иногда ненадежно работают в сельской местности, в домах с земляным полом. Сенсор улавливает наведенное в теле человека переменное напряжение 0,05—0,5 В от находящихся рядом проводов электросетей. Если заземлить человека (намеренно или случайно) одновременно с касанием сенсорного контакта, эффекта от электрических наводок также не будет, все они уйдут «в землю». Далее рассмотрим два разных схемных решения, объединенных использованием сенсора в качестве чувствительного элемента.
На рис. 2.12 представлена электрическая схема сенсорного триггера с двумя сенсорами. Рассмотрим работу схемы на примере блока 1 (блок 2 аналогичен блоку 1).
С помощью коаксиального кабеля (РК-75) от телевизионной антенны конденсатор С1 подключается к небольшой токопроводящей площадке с максимальными размерами 60 х 60 мм.
Длина коаксиального соединения может достигать 1 м. Экран кабеля подключается к общему проводу. Конденсатор С1 пропускает сетевые наводки от тела человека с частотой 50 Гц.
Диоды VD1, VD2 выпрямляют переменное напряжение наводок, и оно через ограничивающий резистор R1 поступает на вход первого инвертора. Полевые транзисторы на входе логического элемента обладают высокой чувствительностью и, кроме инверсии сигнала, еще и усиливают его.
Рис. 2.12. Электрическая схема триггера с двумя сенсорами
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, она детектируется диодами VD3, VD4 и сглаживается конденсатором СЗ.
Далее положительный фронт импульса (при касании сенсора) усиливается и дважды инвертируется логическими элементами D1.2, D1.3. С вывода 8 микросхемы K561ЛA7 положительный фронт импульса проходит через диод развязки VD6 и управляет триггером Шмита на элементе D2.
1. Элемент D2.1 находится в состоянии ожидания и удерживается делителем 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 Шмита 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, оказывается необходимым точнее подобрать значения элементов Rl, R2, R3 и конденсаторов С1, С2. Наилучшие результаты получены при питании схемы стабилизированным напряжением 5—8 В.
Разумеется, исполнительное реле следует подбирать исходя из напряжения питания.
На рис. 2.13 представлена другая очень чувствительная схема, реагирующая на прикосновение человека к сенсорной пластине Е1 даже через одежду.
В схеме предусмотрены регулировки чувствительности (подстроечный резистор R4) и задержки срабатывания (подстроечный резистор R1). Популярная микросхема DA1 КР1006ВИ1 (зарубежный аналог — NE555) включена по стандартной схеме. Через 2—10 с после воздействия на сенсор (задержка определяется значениями элементов времязадающей цепи R1R2C1) на выводе 3 появляется исходный (низкий) уровень напряжения.
Транзистор VT1 закрывается, но не выключает реле, так как используется тиристор VS1 в ключевом режиме. Реле находится 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.
Рис. 2.13. Очень чувствительная схема сенсорного датчика
Данный электронный узел 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. Как видно из рисунка, R4 задает смещение тиристору и тем регулирует его порог срабатывания. Если все элементы схемы правее (по схеме) точки А исключить, то получится надежный сенсорный узел, где выход DA1 (вывод 3) будет способен управлять любыми электронными устройствами. Амплитуда управляющего напряжения в этом случае составит 2/3 напряжения питания.
Кашкаров А. П. 500 схем для радиолюбителей. Электронные датчики.
Устройства на микросхеме К561ЛА7 » Страница 3 » Схемы электронных устройств
| Устройства на микросхеме К561ЛА7 | |
В микросхеме К561ЛА7 (или её аналогах К1561ЛА7, К176ЛА7, CD4011), содержится четыре логических элемента 2И-НЕ (рис 1). Логика работы элемента 2И-НЕ проста, — если на обоих его входах логические единицы, то на выходе будет ноль, а если это не так (то есть, на одном из входов или на обоих входах есть ноль), то на выходе будет единица. Микросхема К561ЛА7 логики КМОП, это значит, что ее элементы сделаны на полевых транзисторах, поэтому входное сопротивление К561ЛА7 очень высокое, а потребление энергии от источника питания очень малое (это касается и всех других микросхем серий К561, К176, К1561 или CD40).Сопротивления и емкости не обязательно должны быть именно такими как на схеме, их величины могут отличаться от указанных на 20-30%. Микросхемы «полевой» логики, такие как К561ЛА7 (или другие аналогичные) довольно «нежные персоны». Они боятся перегрева от многократной пайки, замыканий выходов элементов на шины питания, статического электричества. Чтобы не испортить микросхему многократными перепайками, можно сделать макетную печатную плату (рис. 9). И собирать эти схемки на её дорожках, которые более широкие и более удобно расположены для многократной перепайки. Микросхему паяют на плату один раз, а вот все остальное можно паять и перепаивать многократно. Еще лучше, если на макетную плату вместо микросхемы установить пластмассовую панельку под микросхему и устанавливать в неё микросхему только после того как все монтажные работы сделаны и хорошенько проверены. Печатная макетная плата сделана из односторонне фольгированного стеклотекстолита. После того, как дорожки будут нарисованы плату протравите в растворе хлорного железа. После травления смойте краску ацетоном или бензином. Установите на плату микросхему или панельку под неё и припаяйте выводы маломощным паяльником (не более 25 Вт). Дополнительные дорожки на плате служат для распайки других деталей. Монтаж ведется объемно-печатным способом (это же макет). Чтобы не запутаться подпишите выводы микросхемы с обеих сторон печатной платы. Если какую-то из схемок захотите сделать капитально, — разведите для неё собственную плату, и выполните монтаж на ней.  | |
Если фольгировка двухсторонняя, — фольгу со стороны микросхемы протравливают полностью На рисунке 9 показана разводка платы в натуральную величину. Фольгу на стеклотекстолите нужно хорошенько зашкурить «нулевкой», затем перевести на неё рисунок 9 (можно просто кернером разметить отверстия). Затем рассверлить все отверстия и нарисовать печатные дорожки. Рисовать можно перманентным маркером черного цвета или другим способом, например, нитроэмалью макая в неё заточенную спичку, а потом рисуя ей.