Программа Сервисный Центр
0

Емкостной сенсорный выключатель для сетевых электроприборов на основе микросхемы ФАПЧ


Емкостные сенсорные выключатели набирают популярность в бытовых приборах, автомобилях и промышленных приложениях по многим причинам. Они эстетически привлекательны, гибки, просты в изготовлении и в использовании. Им не нужны кнопки, ползунки и другие элементы механических устройств коммутации. Они надежны, поскольку не имеют подвижных частей.

Кроме того, отсутствие отверстий и иных открытых конструкций снижает производственные затраты. На качество выключателей не влияют поверхностные загрязнения и влажность. Для индикации статуса переключателя в его поверхность может быть вмонтирован светодиод подсветки. И, наконец, сенсорными поверхностями могут служить медные площадки печатной платы.

В показанной на Рисунке 1 схеме в качестве сенсорных поверхностей используются две идентичные металлические пластины или медные контактные площадки двухсторонней печатной платы (SPOn и SPOff). Сенсорные конденсаторы COn и COff сформированы с помощью декоративной защитной пленки, размещенной поверх контактных площадок. Накладки изолируют пользователя от сетевого напряжения. На элементах C4, R9, Z1, D1 и C3 собран компактный и дешевый бестрансформаторный источник питания.

Емкостной сенсорный выключатель для сетевых электроприборов на основе микросхемы ФАПЧ
Рисунок 1.Основанная на микросхеме ФАПЧ, компараторе и симисторе схема образует недорогой емкостной сенсорный выключатель, относительно мало чувствительный к изменениям температуры окружающей среды и постоянного напряжения на шине питания.

Конденсаторы служат времязадающими элементами для управляемого напряжением генератора (ГУН), входящего в состав популярной и недорогой КМОП микросхемы ФАПЧ (CD4046). Периоды времени TOn и TOff, в течение которых выходное напряжение ГУН имеет высокий и низкий уровень, определяются емкостями сенсорных конденсаторов COn и COff, соответственно. Интегратор R4C1 формирует постоянное напряжение Vdc, пропорциональное коэффициенту заполнения η выходных прямоугольных импульсов:

Емкостной сенсорный выключатель для сетевых электроприборов на основе микросхемы ФАПЧ

где

Емкостной сенсорный выключатель для сетевых электроприборов на основе микросхемы ФАПЧ

Vsq = 12 В – амплитуда прямоугольных импульсов.

Поскольку сенсорные площадки идентичны, их емкости в отсутствие прикосновений одинаковы. Соответственно, TOn = TOff, коэффициент заполнения равен 0.5, а Vdc = 6 В. Делитель напряжения, образованный элементами R6, P1 и R7, формирует опорные напряжения VRef-hi и VRef-lo для компараторов U2-a и U2-b.

При касании сенсорной площадки SPOn для включения электроприбора емкость пальца пользователя добавляется к емкости COn. Это увеличивает время TOn, коэффициент заполнения и выходное напряжение интегратора. Регулировочный потенциометр P1 должен быть установлен в такое положение, чтобы

Емкостной сенсорный выключатель для сетевых электроприборов на основе микросхемы ФАПЧ

где Vdc и Vdc-on – выходные напряжения интегратора до и после прикосновения к сенсорной площадке SPOn, соответственно.

Таким образом, при касании SPOn выходное напряжение интегратора превысит VRef-hi, и высокий уровень на выходе переключившегося компаратора U2-a установит R-S триггер фазового компаратора (PC-2) микросхемы ФАПЧ.

Аналогично, при касании сенсорной площадки SPOff для выключения электроприбора емкость пальца пользователя добавляется к емкости COff. Вследствие этого увеличивается время TOff, а коэффициент заполнения и выходное напряжение интегратора, соответственно, уменьшаются.

Поскольку R6 = R7, опорное напряжение VRef-lo отслеживает напряжение VRef-hi, откуда следует

(VRef-hi – Vdc) = (Vdc – VRef-lo).

В результате, при касании SPOff выходное напряжение интегратора падает ниже VRef-lo, и высокий уровень на выходе переключившегося компаратора U2-b сбрасывает R-S триггер микросхемы ФАПЧ. Симистор T2 включает присоединенный к нему электроприбор, когда открывается высоким уровнем напряжения на выходе триггера, и выключает, когда выходное напряжение триггера становится низким.

При вариациях окружающей температуры происходит одинаковое относительное изменение емкостей COn и COff и, как следствие, пропорциональное изменение TOn и TOff. На значения коэффициента заполнения и Vdc эти вариации не влияют и, соответственно, не изменяют чувствительности сенсоров. Переключатель невосприимчив и к колебаниям напряжения питания Vdd, поскольку каждая из величин VRef-hi, VRef-lo и Vdc пропорциональна Vdd, и, следовательно, их соотношение от Vdd не зависит.

Для лучшей чувствительности к прикосновению размеры сенсорной площадки не должны быть больше поверхности касания пальца, так как емкость пальца Cf должна быть соизмерима с собственной емкостью площадки (Cun). Примите также во внимание, что уменьшение толщины защитной пленки увеличивает степень относительного изменения емкостей после прикосновения.

 
 
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.
 
Обратная связь

Наши партнеры

 

Опросы

Есть ли справедливость в жизни?
Конечно есть, уверен!
Вроде как должна быть, но...
Затрудняюсь ответить...
Какая справедливость? О чем Вы?
Эх.., нет правды на свете!

 

Облако тегов

Требуется для просмотраFlash Player 9 или выше.

Показать все теги
 

Календарь публикаций

«    Декабрь 2016    »
ПнВтСрЧтПтСбВс
 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
 
 

Архив новостей

Декабрь 2016 (1)
Ноябрь 2016 (42)
Октябрь 2016 (34)
Сентябрь 2016 (38)
Август 2016 (34)
Июль 2016 (36)
 
Наверх Сервисные мануалы Даташиты Ремонт LCD, ЖК телевизоров LG Samsung Скрипт программы "Сервисный центр"