Данный сенсорный выключатель имеет функцию отключения нагрузки по истечению некоторого времени. Эта функция будет полезна например если нагрузкой является освещение в коридоре, или прихожей- можно небрежно хлопнуть по сенсору на ходу, и не заботится о его выключении, он выключится сам. Он активируется одним прикосновением. Двойным прикосновением активируется простое включение. Одно прикосновение после простого включения — выключает нагрузку. Устройство основано на логике. Первый режим активируемый одним прикосновением так-же имеет индикацию обратного отсчета- 3 светодиода, загорающиеся на 2, 4 и 6 тактах.
Принципиальная схема:
Как видно из схемы, на ней присутствуют — 4 элемента (2 корпуса) D-триггера, один счетчик-делитель Джонсона (1 корпус), и 2 элемента «И» (1 корпус), также полевой транзистор управляющий реле. На данной схеме сенсор изображен в виде кнопки, что необходимо для моделирования в Proteus. Проект и печатная плата доступны в приложении.
Как это работает?
Входная часть
На U1A собран одновибратор для предотвращения ложных срабатываний и модуляции 50Гц при прикосновении. Для этого используется RS функция триггера. D и CLK подключены к общему проводу. При поступлении импульса на вывод S в независимости от его длины — триггер переходит в устойчивое состояние логической 1 на выходе. Эта единица через R1 поступает на вывод RESET, действие которого замедляет C1, Все мелкие импульсы после первого короче длины выходного импульса игнорируются. В итоге в не зависимости от длины импульса на входе- получаем на выходе импульс стабильной длины.
Одно прикосновение
При одном прикосновении к сенсору- импульс с одновибратора поступает на U1B, и переводит его не инвертирующий выход в состояние логической 1. Через развязывающий диод и ограничительный резистор эта единица поступает на полевой транзистор Q1, коммутирующий реле RL1. Нагрузка включается.
Одновременно с этим инвертирующий выход триггера подключен на запрещающий вход и RESET микросхемы U2. Запрещающий вход блокирует поступление импульсов с тактового генератора на счетчик Джонсона пока на нем присутствует логическая 1 с инвертирующего вывода триггера. После нажатия этот вывод приобретает логический 0 и включает отсчет. На 2, 4 и 6 тактах включаются соответствующие светодиоды,показывающие сколько примерно осталось до автоматического выключения. На 8 такте логическая единица с вывода счетчика поступает на вывод RESET микросхемы U1B и обнуляет ее. Триггер переходит в первоначальное состояние, устройство ждет следующего включения.
Два прикосновения
Все что происходит после первого прикосновения — описано выше. Но вот если прикоснутся к сенсору второй раз подряд до того как произойдет полный цикл отсчета первого режима, то все будет иначе.
Первое прикосновение переведет триггер U4B в состояние логической единицы. Второе прикосновение переведет его в состояние логического 0. К инвертирующему выходу подключен тактирующий вход U4A. В итоге мы получаем на выходе U4A частоту поступающую с мультивибратора — деленную на 2. Это значит что двойное прикосновение переводит выход второго триггера в состояние единицы.
С выхода триггера единица через развязывающий диод поступает на ключ. Схема сохраняет это устойчивое состояние. Нагрузка включена.
В то-же время элемент «И» U5A получает с выхода триггера логическую единицу на первый вход. И чтобы на его выходе так-же появилась логическая единица- необходимо подать логическую единицу на второй вход. При одинарном прикосновении к сенсору- появляется единица на не инвертирующем выводе U4B. Элемент «И» получив две единицы- умножает их и выдает единицу на выходе. Эта единица через буферный элемент U5B и развязывающий диод поступает на выводы RESET всех триггеров, и переводит схему в первоначальное состояние. Устройство ждет команды.
Тактовый генератор
На U3 собран генератор по стандартной схеме с коэффициентом заполнения равным 50%. Частота генератора выбрана 1Гц. Уменьшив частоту этого генератора можно уменьшить время автоматического выключения, или напротив увеличив частоту ускоряем время автоматического выключения.
Входная часть
На схеме сенсор изображен в виде кнопки подключенной к шине питания. В реальности, если вы хотите сенсорный вход, следует подключить вместо кнопки следующую схему:
Печатная плата
Печатная плата была получена методом полуавтоматической трассировки в программе Proteus ARES.
Питание схемы — 5В, стабилизированное.
Убедится в работоспособности схемы и понять процессы происходящие в ней вам поможет проект в программе Proteus ISIS, находящийся в архиве ниже.
Список радиоэлементовОбозначение
Тип
Номинал
Количество
ПримечаниеМагазинМой блокнот
U1, U4
ТриггерCD4013B1
U2
ЗарубежныеCD40221
U3
Программируемый таймер и осцилляторNE5551
U5
ВентильCD4081B1
D1, D6, D7, D8
Выпрямительный диодFR1074
D2-D5
Светодиод4
R1, R3, R7
Резистор10 кОм3
R4, R5, R6
Резистор470 Ом0
R8
Резистор20 Ом1
R9
Резистор1 кОм1
R10
Резистор6.2 кОм1
R11
Резистор15 кОм1
C1
Конденсатор10 мкФ1
C2
Конденсатор1 нФ1
C3
Конденсатор47 мкФ1
Добавить все
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- Sens.rar (29 Кб)