«Шпионские штучки 2», или Как сберечь свои секреты - [22]
Схема ключа показана на рис. 2.58.
Рис. 2.55.Сенсорный ключ на два положения
При касании металлических пластин Е1 и Е2 наведенная в теле человека переменная ЭДС внешним электромагнитным полем, которое всегда имеет место, поступает на один из диодов, которые выполняют роль детекторов этой ЭДС. На выходе диода VD1 образуется отрицательное напряжение, а на выходе диода VD2 — положительное. В результате на инвертирующий вход операционного усилителя (ОУ) поступают либо отрицательные, либо положительные полуволны переменного напряжения (фона). В первом случае на выходе ОУ устанавливается положительный потенциал по отношению к общему проводу и транзистор VT1 откроется, включив питание электромагнитного реле К1, которое своими контактами включает управляемую цепь. Резистор R5 в цепи положительной обратной связи вводит ОУ в режим насыщения, и положительное напряжение на его выходе сохраняется до тех пор пока его не выведут из этого режима. При прикосновении к другой пластине на инвертирующий вход поступают положительные полуволны и потенциал на выходе ОУ становится близким к нулю. В результате транзистор VT1 закрывается и контакты реле размыкаются. Резистор R5 играет ту же роль, что и в предыдущем случае
Выключатель смонтирован на одной печатной плате. При установке нужно учитывать, что длины проводов, соединяющих сенсоры с платой, должны быть минимальной длины. Сенсоры нельзя устанавливать на поверхности, которая подвержена атмосферным воздействиям. Ключ может срабатывать от дождя и снега, а изменение температурного режима оказывает влияние на режим работы ОУ.
Источник питания может быть любым. Контактные пластины должны иметь площадь не менее 1 см>2. Плату устройства нужно экранировать. В схеме использовано реле К1 типа РЭС55А, паспорт PC.569.601, но можно использовать и другое, близкое по своим параметрам указанному.
Ключ на емкостном реле
Схема емкостного ключа-выключателя приведена на рис. 2.59.
Рис. 2.59.Ключ на емкостном реле
В основу работы устройства положен принцип емкостного реле с сенсорным управлением, что обеспечивает полную гальваническую развязку между выключателем и пользующимся им человеком, а также хорошую помехоустойчивость.
Триггеры Шмитта DD1.1—DD1.3 микросхемы К561ТЛ1 и D-триггер DD2.1 микросхемы К561ТМ2, работающий в счетном режиме, образуют цифровую часть устройства, а четвертый триггер Шмитта DD1.4 микросхемы DD1, p-n-p транзистор VT1 и тиристор VS1 — узел управления электромагнитом YA1, включаемым (через разъем X1) в диагональ выпрямительного моста VD5 — VD8. С выхода выпрямителя пульсирующее сетевое напряжение выпрямителя подается непосредственно на тиристор VS1, через делитель R6R5 — на входной вывод 5 триггера DD1.4 и через диод VD4 на стабилизатор напряжения R8VD2, являющийся источником питания микросхем и транзистора. Оксидный конденсатор C5 сглаживает пульсации стабилизированного напряжения.
Сразу же после подключения устройства к сети триггер DD1.1, работающий в активном режиме, начинает генерировать прямоугольные импульсы частотой около 10 кГц, которые через подстроенный резистор R2 поступают к сенсору Е1 (через конденсатор С1) и на вход (вывод 12) триггера DD1.2 (через конденсатор С2). Амплитуду импульсного напряжения на этом выводе устанавливают резистором R2 такой, чтобы триггер срабатывал на каждый импульс генератора и на его выходе была такая же, как и на входе, импульсная последовательность.
С такой же частотой конденсатор С4 будет заряжаться через диод VD1 и разряжаться через резистор R4. А так как постоянная времени цепи разряда во много раз больше постоянной времени разряда, то конденсатор С4 оказывается заряженным до напряжения высокого уровня. В это время на выходе триггера DD1.3 будет напряжение низкого уровня, на прямом выходе триггера DD2.1 — напряжение низкого уровня, а на выходе триггера DD1.4 и базе транзистора VT1 — высокого уровня. Транзистор VT1, а значит, и тиристор VS1 закрыты и электромагнит YA1 выключен — автомат находится в режиме ожидания.
При приближении к сенсору или касании его рукой общая емкость в точке соединения конденсаторов С1 и С2 увеличивается, из-за чего амплитуда импульсного напряжения на входе устройства уменьшается и оказывается недостаточной для срабатывания триггера DD1.2, и на его выходе появляется сигнал низкого уровня. Конденсатор С4 разряжается через резистор R4, срабатывает триггер DD1.3 и положительный перепад напряжения на его выходе переключает D-триггер DD2.1 в единичное состояние. Теперь на выходе триггера DD1.4 будет напряжение низкого уровня, которое открывает транзистор VT1. В результате в цепи управляющего электрода тиристора VS1 возникает ток, тиристор открывается и, замыкая малым сопротивлением диагональ выпрямительного моста, включает электромагнит YA1.
А теперь — коротко об экономичности управления тиристором. При переходе сетевого напряжения через нуль, тиристор закрывается. Открывается же тиристор, когда значение пульсирующего напряжения на нем становится равным примерно 20 В, а напряжение на входе (вывод 5) триггера DD1.4 достигает высокого уровня. Тогда на выходе триггера DD1.4 появляется сигнал низкого уровня, транзистор открывается и в цепи управляющего электрода тиристора возникает импульс тока. Как только тиристор откроется, напряжение на нем скачком уменьшится до 1,5–2 В, а на выводе 5 триггера DD1.4 — до низкого уровня. В результате на выводе 4 триггера DD1.4 появляется сигнал высокого уровня и транзистор закрывается. Таким образом, транзистор открывается лишь на время, равное времени срабатывания тиристора, то есть всего на несколько микросекунд. Соответственно тиристор за полупериод сетевого напряжения управляется одним очень коротким импульсом тока, что и повышает экономичность описываемого устройства.
