Серед сенсорних електронних пристроїв особливе місце займають вузли, на які харчування подається безпосередньо від освітлювальної мережі змінного струму 220 В. Конструкція таких пристроїв така, що для її реалізації потрібна мінімальна кількість деталей. Крім того, ці пристрої не вимагають додаткового джерела живлення і, незважаючи на просту електричну схему, не менш ефективні, чутливі і надійні (не допускають помилкових спрацьовувань), ніж їх побратими більш складної конфігурації.

Рис. 1.9. Електрична схема чутливого сенсорного пристрою з затримкою виключення

Той факт, що електронний пристрій, а тим більше сенсорне, де керуючий імпульс утворюється від наведень змінної напруги в тілі людини, не має розв’язки по напрузі від освітлювальної мережі, інтуїтивно може викликати у радіоаматора почуття небезпеки, пов’язане з можливим ураженням електричним струмом. Але тільки інтуїтивно, оскільки з точки зору техніки безпеки ці побоювання безпідставні. Небезпеки ураження електричним струмом тут ніякої немає. Незалежно від розподілу фаз при підключенні до освітлювальної мережі пристрій абсолютно безпечний при грамотному виконанні і експлуатації. Єдине вимога з безпеки полягає в тому, що монтаж і перевірка пристрою повинні виконуватися при відключеному напрузі, а при підключеному до мережі пристрої не можна торкатися руками і неізольованих інструментом деталей і елементів, що знаходяться під мережевим потенціалом. Елементи схеми заземлювати не треба. Розглянемо електричну схему на Рис. 1.9.

Елементи схеми і їх призначення

Лампа розжарювання ELI. Розрахована на напругу 220 … 235 В і потужність 7 … 60 Вт. Включається від будь-якого дотику до контакту Е1 і залишається у включеному стані протягом встановленого часу затримки. Оскільки схема працює тільки на одній полуволне мережевої напруги (це визначається одноперіодний випрямлячем на діод VD4), під час затримки вимкнення лампа розжарювання ELI буде злегка мерехтіти.

Змінний резистор R3. За допомогою цього резистора налаштовується час затримки. Максимальний час затримки вимкнення встановлюється при верхньому (див. Рис. 1.9) положенні движка змінного резистора 7?3.

Оксидний конденсатор С3. Від ємності конденсатора С3 залежить час затримки вимкнення, і при заданій ємності воно може змінюватися від часток секунди до 22 хвилин.

Вузол затримки зібраний за класичною схемою на багатофункціональній мікросхемі DA1 КР1006ВІ1. З виходу DA1 керуючий сигнал надходить на підсилювач струму на транзисторі VT2.

Польовий транзистор VT1. Має велике (кілька десятків МОм) опір переходу стік-витік-затвор, що перешкоджає попаданню мережевої напруги на сенсорний контакт.

Резистори Rt і R6. Сумарний опір – 10 МОм. Обмежують струм від загального (за схемою) проводи настільки, що потенціал на сенсорі Е1 практично непомітний.

Сенсор Е1. Пластина завбільшки з п’ятирублеву монету з тонкої жерсті, вирізана з декоративної решітки акустичних систем С-30 або аналогічних.

Якщо на сенсор немає впливу, то:

на виводі 3 мікросхеми DA1 присутній високий рівень напруги;

транзистор VT2 замкнений;

потенціал на керуючому електроді тиристора VS1 недостатній для його відкривання, і він закритий;

лампа ELI не світиться.

Наведене на сенсорі електричне поле від змінної напруги надходить через провідник на затвор польового транзистора VT1 і призводить до його відкриванню. Транзисторний перехід стік – витік шунтирует резистор 1?2> Тому при відкриванні транзистора в точці А присутня напруга, близьке до напруги стабілізації стабілітрона VD1. Неполярний конденсатор С4 не пропускає постійну складову напруги, і на вхід Z мікросхеми DA1 потрапляє тільки запускає схему затримки імпульс. Внаслідок цього:

потенціал на виході мікросхеми DA1 (висновок 3) змінюється на низький рівень;

відкривається транзистор VT2;

запалюється індикаторний світлодіод Н L1;

на керуючому електроді тиристора присутній достатній для його відкривання потенціал;

лампа ELI загоряється.

У такому стані пристрій знаходиться до тих пір, поки не закінчиться час затримки таймера, реалізованого на мікросхемі DA1.

Якщо на виводі 3 мікросхеми DA1 присутній низький рівень напруги, транзистор VT2 відкритий тільки тоді, коли на діод VD3 падіння напруги менше, ніж на стабілітроні VD1. В інший час транзистор VT1 замкнений. Оскільки процес відкривання транзистора відбувається відповідно до зміни змінного (синусоїдального) напруги освітлювальної мережі 220 В з частотою 50 Гц, то з такою ж частотою надходять на лампу розжарювання імпульси, що відкривають транзистор і відповідно тиристор; формування цих імпульсів відбувається на початку кожного періоду синусоїди. Основним елементом, що забезпечує такий характер роботи вузла, є діод VD3. Якщо дана ресурсозберігаюча функція лампи розжарювання для конкретного застосування пристрою не потрібна, діод VD3 зі схеми виключається.

Спектр можливого застосування пристрою надзвичайно широкий і різноманітний і обмежений лише фантазією радіоаматора. Цей електронний вузол «вміє» включати і автоматично вимикати різні електронні прилади потужністю до 60 Вт. Пристрій може виконувати функції сигнального пристрою. Так, при торканні дверної ручки вхідних дверей (для цього сенсор Е1 підключається до дверної ручки неекранованим проводом типу МГТФ-1 довжиною до 30 см щоб уникнути наведень і помилкових спрацьовувань) спрацює п’єзоелектричний капсуль з вбудованим генератором НА1 (на Рис. 1.9 показано пунктиром). При цьому і на певний час включиться лампа розжарювання, що сигналізує про спробу відкривання дверей. Можливі й інші варіанти застосування пристрою.

Пристрій добре себе зарекомендувало в якості квартирного дзвінка. У цьому випадку до контакту А і загального проводу (на Рис. 1.9 показано пунктиром) підключається звуковий капсуль з вбудованим генератором НА1, а мікросхема DA1, елементи обвески і силовий вузол, крім джерела бестрансформаторного харчування на елементах VD4R10, зі схеми виключаються.

Поки немає впливу на сенсор Е1, пристрій практично не споживає струму, тобто ця величина мізерно мала і не перевищує 2 мА. Харчування на пристрій можна подавати від джерела із знижуючим трансформатором, при цьому напруга живлення може бути в межах 6 … 16 В. Потужний вихід мікросхеми КР1006ВІ1 дозволяє без додаткового підсилювача управляти навантаженням з струмом споживання до 200 мА. Тому в разі живлення від альтернативного джерела до виходу DA1 можна підключити електромагнітне реле на напругу, відповідне напрузі живлення пристрою.

Пристрій не вимагає налагодження і при справних елементах починає працювати відразу після включення.

Чутливість вузла можна підкоригувати, змінюючи опір резистора Rq. Збільшення опору Т?4 призведе до збільшення чутливості пристрою і навпаки. При необхідності використання проводу до сенсора Е1 довжиною більше 30 см (при наявності великої електричного фону в приміщенні, на ділянках складання та випробування електронного обладнання, в ремонтних майстернях) вузол може реагувати на зміну фону без впливу людини на сенсор Е1, тобто спрацьовувати від перешкод. Щоб виключити ці перешкоди, в схему між точкою А і загальним проводом (показаний внизу схеми Рис. 1.9 пунктиром) вводиться шунтирующий резистор R22 ·

Транзистор VT1. Може бути замінений транзистором КП501 з будь-яким буквеним індексом, КП7131А9 або мікрозбірка КР1014КТ1, 2VN2120, ZN2120, що містять аналогічні транзистори.

Запобіжник FU1. Може бути замінений самовосстанавліваю- щимся запобіжником типу MF-R025, LP60-025 або аналогічним. В останньому випадку загальна вартість деталей зростає. Запобіжник FU1 введений в схему як додатковий елемент безпеки.

Звуковий капсуль з вбудованим генератором НА1. Може бути замінений будь-яким підходящим, розрахованим на постійну напругу 5 … 15 В (від цього може змінюватися тільки гучність і тон звуку), наприклад: HSB23-A8, KPI-1410, 1205FXP. Якщо застосувати капсуль типу KPI-4332-12, звук буде переривчастим.

Всі постійні резистори типу МЛТ-0,5, MF-50, Pl-4, С1-4, С2-26, С2-33 або аналогічні.

Оксидний конденсатор С \. Згладжує пульсації випрямленої напруги. Тип конденсатора – К50-24, К50-29 або аналогічний.

Стабілітрон VD1. Може бути замінений стабілітронами КС 175А, Д808, Д814А чи аналогічними з напругою стабілізації 6 … 12 В.

Випрямний діод VD4. Може бути замінений діодами КД226В, КД258Б, Д112-16 і аналогічними. Зворотна напруга замінного діода не повинно бути менше 300 В.

Транзистор VT2. Може бути замінений транзисторами КТ3107 з індексами Б, Г, Д, Ж, І, Л, КТ361Г … КТ361Д, КТ814Б … КТ814Г.

Неполярний конденсатор С4. Тип конденсатора – КМ6 або аналогічний.

Тиристор VS1. Повинен мати мінімальний струм керуючого електрода. Крім зазначеного на схемі, це може бути тиристор Т112-16-Х або інший (з гіршими характеристиками), наприклад КУ201К … М, КУ202К … М.

Випрямний діодний міст VD5 … VD8. Тип моста – КЦ402А, КЦ405А, КЦ407А або міст, зібраний на дискретних діодах типу КД105Б … КД105В, КД243Г, 1N4004 … 1N4007. Ці ж рекомендації стосуються можливої ​​заміни діодів VD3 і VD4.

Світлодіод HL1. Тип світлодіода – АЛ307БМ або аналогічний.

Елементи збірки

Пристрій збирають на монтажній платі і закріплюють в корпусі з діелектрика. При монтажі елементів слід прагнути до того, щоб їх висновки мали мінімальну довжину (для зменшення впливу перешкод). Силова частина монтується так, щоб корпуси тиристора і випрямних діодів (у разі застосування дискретних діодів) не мали контакту з іншими елементами.

Пристрій працює тільки при наявності в освітлювальної, мережі напруги 220 В. Тому при несанкціонованому відключенні електроенергйі пристрій сигналізації виявиться марним.

Джерело: Кяшкаров А. П., Збери сам: Електронні конструкції за один вечір. – М .: Видавничий дім «Додека-ХХ1», 2007. – 224 с .: іл. (Серія «Збери сам»).