Kapacitní bistabilní relé HFD flip-flop ~230V
FUNKCE: Každým přiblížením ruky k senzorovému polepu (pod víčkem), resp. dotykem na víčko, se přepne výstupní kontakt bistabilního relé.
Funkce obvodu:
Přiblížením dlaně ke kapac. senzoru se brumovým napětím otevře T1, ten uzemní bázi T2, čímž se T2 také otevře. Přes R6 a sepnuté kontakty K1-k1b se začne nabíjet C3. Po dosažení napětí ZD2 se skokem sepne TY1, náboj z C3 se vybije přes cívku L1, kontakty relé se přepnou. Po opětovném přiblížením dlaně se proces opakuje, tentokrát však s cívkou L2 buzenou nábojem z C4. Periodicky lze takto spínat relé v 5sec intervalech.
POZN: Pro správnou funkci musí být fáze připojena dle schéma.
Ke schematu:
Zapojení se skládá z kapacitního spínacího obvodu okolo T1, spínače T2 s akumulačním C15, přepínacího můstku cívek relé s TY1 + jedna vypůjčená sekce přepínacích kontaktů RE1. Přepínací můstek musí být napájen proudově, jednotkami mA, jak je vysvětleno níže.
Mějme proud 2mA tekoucí z R6 do vstupu přepínacího můstku - pinu relé K1. Přes sepnutý kontakt K1- K1b se nabíjí C3. Po dosažení napětí ZD2 tato začne propouštět proud do pinu G tyristoru TY1, až se tento skokem sepne. Náboj C3 se vybije přes cívku L1 a kontakty relé se přepnou. Diody D2, D3 blokují konce cívek proti vratnému proudu při nabíjení kapacit C3, C4. Nyní, po přepnutí kontaktu K1 na K1a, prochází "neškodný" proud přes L2, D3, TY1. Dokud bude TY1 sepnutý, nemůže se C4 nabít. K dalšímu přepnutí kontaktů může dojít až po přerušení přídržného proudu TY1 (oddálením dlaně od senzoru).
* K proudovému napájení můstku: kritický je časový úsek po přepnutí "nabíjecího" kontaktu K1 z C3 na zcela vybitý C4, kdy je třeba, aby přídržný proud tyristoru zůstal nepřerušen. Kdyby ano, kontakty relé by se mžikem přepnuly zpět. Naštěstí simulace ukázala a osciloskop potvrdil v reálu, že napětí na C4 stačí "povyskočit" nad 1V, takže přídržný proud "nespadne" do C4 a TY1 zůstává sepnutý. Tyristor tedy musí mít přídržný proud aspoň 1mA, což ale většina malých tyristorů splňuje (BT169, BT149, P0102, MCR100). Dosud uvedené platí pro napájení z "tvrdého" zdroje, 9V baterie. Při napájení z C15 se sice může proud IH poklesem napětí přerušit, ale pak už se obvod zase nemůže přepnout.
* Energie, potřebná k přepínání relé, je čerpána z akumulačního ellytu C15. Kapacita x napětí C15 tvoří dostatečný náboj pro 2x sepnutí relé vzápětí po sobě, pak je potřeba asi 5sec prodleva na zotavení (u bat. 9V bez prodlevy). Náboj v C15 je trvale udržován pulsním proudem "standby" přes D14 a R7.
* Kapacitní spínací obvod (R3, R4, ZD1, D1, C1, C2) je již vícekrát osvědčené zapojení. Brumové napětí 50Hz ze senzoru přichází na dělič R3, R4. Dioda ZD1 chrání vstup a současně "zkratuje" zápornou složku brumu, takže se přes D1 na C1 dostává jen převládající kladné napětí. Kapacita C1 je zvolena empiricky tak, aby se na něm vyhladilo a drželo napění několik V, potřebné pro otevření T1. Vybíjecí rezistor zde není třeba. Indikační ledka LD1 (rudá low noise) je hodně užitečná - velmi citlivě a s "předstihem", než se relé sepne, ukazuje "sílu" brumového napětí, resp. citlivost senzoru.
Stavba, oživení, součástky.
Prototyp modulu pracoval po osazení DPS na "jeden zátah" na "první dobrou." Prvně byla zhotovena verze s 9V bat. a pak byl modul rozšířen na 230V. Takže "kreslenou" DPS (PDF příloha) lze použít i na 9V verzi.
Polopatě: osadíme přepínací můstek: R6, D2, D3, ZD2, TY1, C3, C4, RE1. Po připojení baterie 9V, přes tlačítko k rezistoru R6 a GND, by mělo relé vždy po stisku tlačítka 1x cvaknout. Po osazení T2 s R1, R2, R5 a LD1 opět připojíme Bat/ 9V k T2 a zkusíme uzemnit bázi T2 - opět by mělo RE1 cvaknout, LED svítit. Pak už jen zbývá osadit ZD13, D14, C15, R7 (350V!) a součástky kapacitního obvodu kolem T1.
Pozice tranzistoru T1 byla osazena trojdutinkou ze SIL lišty a citlivý VMOS do ní nakonec zasunut.
Jediným nastavovacím prvkem je rezistor R3 - udává citlivost senzoru, kterou velmi dobře indikuje LED LD1. Spínací citlivost senzoru 5x6cm s R3/5M byla okolo 10cm. Je vhodnější snížit citlivost spínače zmenšením R3, než ubírat plochu senzoru. K R3 byl paralelně připájen další rezistor 5M. Nyní, po konečné instalaci na zeď, má modul spínací citlivost asi 2cm. Kapacitní senzor byl nastříhán z lepícího Cu pásku z GM a vlepen do víčka s plochou asi 6x5cm. Po uzavření nízké inst. krabice víčkem se citlivost senzoru sníží asi na polovinu. Dotykový modul spíná takřka okamžitě, bo popisovaný spínací děj probíhá řádově v desítkách msec.
Jedno předražené relé bylo z nedočkavosti koupeno v Conradu, další pak "do zásoby", mnohem levněji, objednány v Asii. Tato relé se vyrábí i pro napětí 6V - cívka má vhodnější/větší odpor, ale jsou mnohem hůře sehnatelné.
Tohle je bohužel 3vodičové zapojení - tedy 2 "spínací" dráty + nulový vodič pro napájení. Modul v bateriové verzi verzi si pro překlápění relátka vystačí už s jedním drátem...
- - -
Vloženo 26.3.2021