Среди сенсорных электронных устройств особое место занимают такие, которые имеют питание непосредственно от осветительной сети переменного тока 220 В. Эти устройства содержат минимум деталей, легко повторяемы, не требуют дополнительного источника питания. В то же время, не смотря на свою схемную простоту, не менее эффективны, чувствительны и надежны (не допускают ложных срабатывании), чем их собратья с более сложной конфигурацией и элементной базой.
То, что электронное устройство, а тем более - сенсорное, где управляющий импульс образуется от наводок переменного напряжения в теле человека, не имеет развязки от сети, теоретически может пугать радиолюбителя из-за кажущейся опасности передачи через сенсорный контакт переменного напряжения самому человеку. С точки зрения безопасности, эти опасения несостоятельны. Опасности поражения электрическим током здесь никакой нет. Не зависимо от фазировки подключения в осветительную сеть 220 В устройство абсолютно безопасно для повторения и использования. Единственное ограничение: монтаж и проверку надо выполнять при отключенном напряжении, а при подключенном в сеть устройстве нельзя касаться руками и неизолированным инструментом деталей и элементов, несущих сетевой потенциал. Элементы схемы заземлять не надо. Рассмотрим электрическую схему сенсорного устройства, приведенную на рисунке.
Схема устройства
Функциональный принцип работы не отличается от любых электронных узлов, в основе которых имеется триггер (устройство с двумя устойчивыми состояниями). Устройство включит лампу накаливания EL1 от любого прикосновения к контакту Е1, и оставит ее во включенном состоянии до тех пор, пока на сенсор Е1 не будет оказано повторного воздействия. При повторном касании сенсора устройство переключится в другое устойчивое состояние, и лампа накаливания EL1 окажется выключенной. Время нахождения триггера в каждом из двух устойчивых состояний не ограничено, пока на устройство подано питание. Узел триггера собран по классической схеме на логической микросхеме DD1 К561ТМ2. В схеме задействован только один элемент этой микросхемы.
С выхода микросхемы DD1 управляющий сигнал поступает на усилитель тока на транзисторе VT2. В эмиттерной цепи транзистора VT2 включен управляющий электрод тринистора VS1. При напряжении на нем более 3 В, тринистор открывается и включает лампу накаливания EL1.
Полевой транзистор VT1 имеет большое (в несколько десятков МОм) сопротивление перехода сток-исток-затвор, что препятствует попаданию сетевого напряжения на сенсорный контакт, а резисторы R1 и R2 общим сопротивлением 10 МОм ограничивают ток настолько, что потенциал осветительной сети на сенсоре Е1 незаметен.
Сенсор Е1 представляет собой пластину величиной с пятирублевую монету из тонкой жести, взятой из декоративного внешнего оформления решеток акустических систем С-30 или аналогичных.
Наведенное на сенсоре электрическое поле наводок переменного напряжения через проводник поступает на затвор полевого транзистора VT1 и приводит к его открыванию. Вход С (вывод 3 DD1) шунтирует резистор R3. Триггер перебрасывается при каждом положительном импульсе на входе С: Вследствие этого потенциал на выходе элемента микросхемы DD1 (вывод 1) меняется на обратный уровень.
В тот момент, когда на выводе 1 микросхемы DD1 присутствует низкий уровень напряжения, транзистор VT2 закрыт и нагрузка обесточена. При высоком логическом уровне на выходе DD1, транзистор й тринистор соответственно находятся В открытом состоянии и на нагрузку(Е1_1) поступает напряжение питания.
Мерцание лампы в данной схеме практически незаметно, так как выпрямление напряжения осуществляется четверкой диодов, включенных по мостовой схеме.
Транзистор VT1 заменяют КП501 с любым буквенным индексом, КП7131А9 или на микросборки КР1014КТ1, 2VN2120, ZN2120, содержащие аналогичные транзисторы.
Лампа накаливания EL1 рассчитана на напряжение 220...235 В и мощность 60 Вт.
Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,5, MF-50, Р1-4, С1-4, С2-26, С2-33 или аналогичные. Оксидный конденсатор С1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Его I тип К50-24, К50-29 или аналогичный. Стабилитрон V01 заменяют КС175А, Д808, Д814А или аналогичным с напряжением стабилизации 6... 12 В. Выпрямительные диоды VD2...VD5 заменяют КД226В, КД258Б, Д112-16 и аналогичные, учитывая, что их обратное напряжение не должно быть не менее 300 В. Вместо дискретных диодов можно применить готовый выпрямительный мост типа КЦ402А, КЦ405А, КЦ407А. Вместо транзистора VT2 можно применить КТ940А, КТ940Г, КТ630А - КТ630В, КТ814Б -КТ814Г. Тиристор VS1 должен быть с минимальным током управляющего электрода. Кроме указанного на схеме, это может быть Т112-16-х или другой, с худшими характеристиками, например, типа КУ201К - КУ201М, КУ202К - КУ202М.
Устройство собирают на монтажной плате и закрепляют в корпусе из диэлектрического материала. При монтаже элементов стремятся к тому, чтобы их выводы имели минимальную длину (для уменьшения влияния помех). Силовую часть монтируют так, чтобы корпуса тринистора и выпрямительных диодов (в случае применения дискретных диодов) не имели контакта с другими элементами (не санкционированного по электрической схеме).
Спектр применения устройства разнообразен и ограничивается только фантазией радиолюбителя. Данный электронный узел может включать и автоматически выключать различные электронные приборы с мощностью до 60 Вт. При мощности нагрузки, превышающей это значение, тринистор VS1 устанавливают на теплоотвод, изолированный от корпуса.
Если триггер находится в том устойчивом состоянии, когда нагрузка отключена, устройство практически не потребляет тока - эта величина ничтожно мала и находится в пределах 5 мА. При включении нагрузки ток возрастает до 12... 14 мА без учета тока потребления лампы накаливания EL1. Устройство можно питать и от источника питания с понижающим трансформатором. Напряжение питания в диапазоне 5... 15 В. В случае питания от альтернативного ис-точника питания в эмиттерную цепь транзистора VT2 можно подключить электромагнитное реле на напряжение, соответствующее напряжению литания устройства, контакты которого можно использовать для коммутации нагрузки.
В налаживании устройство не нуждается и при исправных элементах начинает работать сразу После включения. Чувствительность узла можно подкорректировать изменением сопротивления резистора R2.
Устройство работает только при наличие в осветительной сети напряжения 220 В. Поэтому при несанкционированном отключении электроэнергии устройство сигнализации окажется бесполезным. Особенность устройства в том, что сенсорный узел, как и все другие сенсоры, эффективны только там, где есть наведенное в человеке (или животном) электрическое поле переменного тока — в жилых и производственных помещениях, и будет бесполезен в поле, в горах и на открытой местности.