Уголок радиолюбителя
Для одного случая мне потребовался надежный и безопасный переключатель, который можно было бы спрятать под пластиной из оргстекла. Переключение должно было происходить путем прикосновения к отмеченному месту на оргстекле.
Идеальное решение — емкостной переключатель. Такой переключатель реагирует на приближение руки к чувствительной поверхности (сенсору). Его чувствительность можно также настроить и на прикосновение.
К примеру, Freescale производит микросхему MPR084, которая предназначена для создания до восьми емкостных датчиков. Я изначально думал об этом, но микросхема обменивается данными только через шину I2C, а мне подошло бы что-то более «аналоговое».
Конечно, сначала я стал искать готовые решения, чтобы не придумывать все с самого начала. В конце концов, меня заинтересовала идея, опубликованная в одном из журналов, где мне особенно понравился элегантный способ обнаружения «емкостного» тока. По сравнению с другими конструкциями она была достаточно простой и отвечала моим требованиям.
Данная схема сенсорного выключателя работает следующим образом:
Первая половина операционного усилителя (LM358) работает как генератор на частоте около 17 кГц. Сигнал с автогенератора поступает на эмиттер транзистора Т1 (BC557) и также на его базу через резистор R7. К базе транзистора T1 через резистор R8 подключен чувствительный электрод (это может быть небольшая металлическая пластина).
Поднося руку к электроду, мы фактически создаем конденсатор, через который начинает течь ток. Его емкость зависит от площади электрода, расстояния до него и материала диэлектрика.
По конструктивным соображениям мне потребовалась площадь примерно 20х20 мм. При такой небольшой площади сенсорный выключатель реагирует на приближение руки только тогда, когда между электродом и рукой находится диэлектрик с проницаемостью лучше, чем воздух.
Например, у стекла диэлектрическая проницаемость примерно в 7,6 раза выше, чем у воздуха, поэтому емкость «конденсатора» будет в 7,6 раза больше. Это, в конечном счете, увеличивает протекающий ток и, следовательно, чувствительность выключателя.
Номинал резистора R7 сильно зависит от напряжения питания, площади электрода, частоты генератора, усилителя тока T1 и требуемой чувствительности. Его сопротивление необходимо подбирать в каждом конкретном случае, в моем случае его сопротивление составило 220 кОм.
Напряжение на резисторе R9, выпрямленное диодом D1 (1N4148) и отфильтрованное конденсатором C4, напрямую зависит от тока через «конденсатор». Величина этого напряжения сравнивается с опорным напряжением компаратора, построенного на второй части ОУ.
Опорное напряжение формируется с помощью подстроечного резистора R13. Этим резистором регулируется необходимая чувствительность переключателя. Сигнал с выхода компаратора поступает на светодиодный индикатор и оптрон, который действует как конечный выход переключателя.
