Двухпрограммный сенсорный выключатель с автовыключением

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 радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Proteus
• Touch сенсор