К561тм2

К561тм2

Главная » Выключатели света, виды освещения » Простой сенсорный выключатель на микросхемах К561ТМ2, К176ТМ2


Хочу вернуться к теме, которая уже не раз поднималась на страницах журнала. Это сенсорные выключатели, реагирующие на прикосновение руки к сенсорному контакту. Вообще, сенсорный выключатель — очень неплохая вещь, особенно если он малогабаритный. Его можно встроить во многие бытовые приборы и включать/выключать их прикосновением пальца к металлической детали на корпусе (иногда она может быть незаметной).

сенсорные выключатели светаДля этого наиболее подходят сенсорные выключатели, управляемые прикосновением к одиночному сенсору. Такие конструкции, построенные на микросхемах серии К561, описаны, например, в [1] и [2]. У многих радиолюбителей до сих пор сохранились запасы функционально аналогичных, но морально устаревших микросхем серии 176. Однако попытки просто заменить ими в упомянутых конструкциях микросхемы серии К561 не привели к положительным результатам.

Недавно мне потребовалось изготовить несколько сенсорных выключателей, а в наличии были только микросхемы К176ТМ2 и К176ТМ1. Покупать специально для выключателей микросхемы К561ТМ2 не хотелось, поэтому было решено сделать выключатели на микросхемах серии К176.

Нашлось также много тринисторов КУ221Г, использовавшихся в цветных телевизорах. При проверке двух десятков таких тринисторов оказалось, что всего три из них имеют управляющий ток открывания 30…40 мА, остальные открывались током 80… 150 мА. Но поскольку тринисторы КУ221Г, вероятно, есть в наличии не только у меня, было решено применить такой тринистор в сенсорном выключателе.

За основу была взята «сенсорная» часть конструкции, описанной в [1]. Силовая часть была полностью переработана, причём в разных вариантах. В зависимости от того, где будет применяться выключатель, можно выбрать транзисторный, тринисторный или симисторный варианты.

Есть и вариант с использованием микросхемы К1182ПМ1, позволяющий плавно включать и выключать лампу накаливания. Чтобы управлять мощным электроприбором, выходной силовой прибор выключателя должен быть снабжён соответствующим теплоотводом. Но при коммутируемой мощности менее 100 Вт теплоотвод не обязателен.

Итак, сенсорное устройство по схеме из статьи [1] было собрано на микросхеме К176ТМ2, но не заработало. Его исследование с помощью осциллографа показало, что при прикосновении руки к сенсорному контакту импульсов на выходе формирователя импульсов на триггере DD1.1 нет, хотя на его входе присутствует наведённое телом человека переменное напряжение размахом 1,7В.

Следовательно, для переключения триггера К176ТМ2 этого мало. После добавления на входе эмиттерного повторителя на транзисторе амплитуда сигнала на входе триггера выросла почти до напряжения питания и появились импульсы на его выходе. Но чёткого переключения триггера DD1.2 в счётном режиме все равно не было.

Была установлена интегрирующая RC-цепь с инверсного выхода триггера на его вход D для задержки этого сигнала. После этого устройство стало устойчиво работать. Как показали дальнейшие эксперименты, конденсатор из этой цепи можно вообще исключить, вполне достаточно ёмкости входа D-триггера, которая совместно с резистором обеспечивает необходимую задержку сигнала.

Получившаяся схема сенсорной части этого варианта выключателя представлена на рис. 1 (слева от штрихпунктирной линии). Хочу особо отметить, что в моей конструкции при подключении резистора R5 к инверсному выходу (выводу 2) триггера DD1.2 выключатель работал неустойчиво. В качестве замены транзистора КТ312Б подойдёт любой маломощный транзистор структуры п-р-п, например, серий КТ312, КТ315, КТ3102.

Теперь о силовой части этого варианта выключателя (на рис. 1 справа от штрихпунктирной линии). Как было упомянуто выше, управляющий ток, необходимый для открывания тринистора КУ221Г, может достигать 130…150мА. Но в рассматриваемом случае он течёт через коммутируемую лампу EL1, резистор R7 и составной транзистор VT2—VT4 и не нагружает параметрический стабилизатор на стабилитроне VD3, питающий лишь транзистор VT1 и микросхему DD1. Благодаря этому сопротивление резистора R6 может быть довольно большим.

Рассеиваемая им мощность не превышает 0,5 Вт. Составной транзистор применён для управления тринистором по причине того, что высоковольтные транзисторы 13001 имеют коэффициент передачи тока базы не более 40. Использование в нём трёх транзисторов — не перестраховка. При двух транзисторах для надежного открывания тринистора VS1 приходилось уменьшать сопротивление резистора R5 до 1 кОм. Это не только перегружало выход триггера, но и требовало уменьшить сопротивление резистора R6 до 62 кОм и увеличивать его мощность до 1 Вт.

сенсорный переключатель - скрытый выключательВ следующий вариант выключателя были внесены изменения, необходимые для использования в нём микросхемы К176ТМ1, а его силовая часть была построена на симисторе ВТ134-600. Схема этого варианта изображена на рис. 2.

Здесь на триггере DD1.1 собран одновибратор. Поэтому принцип управления выключателем стал другим. Рассмотренный выше выключатель на микросхеме К561ТМ2 переходит в противоположное состояние в момент прикосновения к сенсору Е1, дальнейшее удержание пальца на нём роли не играет. В варианте с одновибратором прикосновение к сенсору для перевода выключателя в противоположное состояние должно быть коротким.

Если же задержать палец на сенсоре, то через некоторое время, зависящее от ёмкости конденсатора С2, одновибратор сформирует следующий импульс, затем ещё один и так далее. Каждый из этих импульсов будет переключать триггер DD1.2. Считать это недостатком нельзя, подобный алгоритм реализован, например, в микросхеме К145АП2. Там короткие касания сенсора включают и выключают лампу, а удержание пальца на сенсоре приводит к уменьшению или увеличению яркости её свечения.

Понятно, что в этом варианте выключателя может работать и микросхема К176ТМ2, если входы S её триггеров (выводы 6 и 8) соединить с общим проводом. Хотя в этом случае импульсы на выходе одновибратора на триггере DD1.1 имеют крутые перепады, без задержки сигнала, поступающего с инверсного выхода триггера DD1.2 на его вход D, обойтись не удалось. Зато необходимую задержку в этом случае вносит входная ёмкость силовой части выключателя. Именно поэтому резистор R4 подключён к инверсному (вывод 2), а не к прямому выходу триггера.

Этот вариант сенсорной части выключателя наиболее универсален, поскольку в нём работают как микросхемы К176ТМ1 и К176ТМ2, так и К561ТМ2. В последнем случае можно отказаться от эмиттерного повторителя на транзисторе VT1. Теперь подробнее о предлагаемых вариантах силовой части. Вариант с тринистором, представленный на рис. 1, подробно описан ранее.

Понятно, что вместо КУ221Г можно применить любой другой тринистор с допустимым напряжением в закрытом состоянии не менее 400 В и допустимым током в открытом состоянии, не меньшим, чем ток коммутируемой нагрузки. При применении более чувствительного тринистора можно увеличить сопротивление резистора R7 вплоть до нескольких килоом.


Возможно, в этом случае удастся убрать один из транзисторов VT2—VT4. При монтаже обязательно проверяйте назначение выводов транзисторов 13001, оно бывает различным. Вместо диодов КД522Б можно использовать КД522А или любые другие маломощные кремниевые диоды. Диоды 1N4007 заменяются любыми выпрямительными диодами с обратным напряжением не менее 400 В и допустимым прямым током, не меньшим тока нагрузки. Допускается использовать и выпрямительные мосты с соответствующими параметрами, например, КЦ402 с индексами А—Г, Ж, И, КЦ405 с такими же индексами или импортные мосты 2W10M, BR810, RC207.

Вместо стабилитрона Д814Б можно установить любой другой с напряжением стабилизации 7…9 В, например, Д814А или 1N4737A, 1N4787A, 1N4797A. Для коммутации мощной нагрузки этот вариант не совсем удобен, поскольку, кроме применения более мощного тринистора с теплоотводом, потребуются и более мощные выпрямительные диоды тоже с теплоотводами.

Сенсорный выключатель 220В управляет светодиодной лампой

Если планируется управлять только энергосберегающей или светодиодной лампой мощностью не более 15…20 Вт или лампой накаливания мощностью не более 60…75 Вт, можно вообще исключить тринистор, а транзистор VT4 13001 заменить более мощным 13003. При этом теплоотвод не потребуется. Но превышать указанные выше значения мощности нельзя.

Во время экспериментов транзистор 13003 мгновенно сгорел от пускового тока лампы накаливания мощностью 150 Вт (около 10 А). Такой же транзистор сгорел при включении энергосберегающей лампы мощностью 30 Вт. Выключатель с вариантом силовой части, изображённый на рис. 2, благодаря применению чувствительного симистора ВТ 134-600 имеет наименьшее число деталей и небольшие габариты. В нём могут быть применены и другие симисторы с малым током открывания, например, ВТ 136-600, ВТА06-600, ВТА10-600 и другие.

Если использовать симистор КУ208Г, то желательно выбрать его экземпляр с наименьшим током открывания. При токе открывания более 5… 10 мА придется уменьшать сопротивление резистора R5 в цепи управляющего электрода симистора. А если напряжение питания микросхемы DD1 при открытом симисторе будет падать ниже 3 В, следует увеличить ёмкость конденсатора С5. При этом нельзя забывать и о коэффициенте передачи тока базы транзистора VT2, управляющего симистором. Он не должен быть меньше 150…200.

Диод КД105Б может быть заменён таким же, но с другим буквенным индексом или любым выпрямительным диодом с допустимым обратным напряжением не менее 400 В и допустимым выпрямленным током не менее 0,1 А. О замене диодов КД522Б и стабилитрона Д814Б было сказано выше. Этот вариант силовой части выключателя наиболее подходит для управления мощной нагрузкой. Поэтому убедитесь, что применяемый симистор рассчитан на потребляемый нагрузкой ток, и при необходимости установите его на теплоотвод с достаточной площадью поверхности рассеивания.

Если планируется использовать выключатель для управления обычной лампой накаливания, лучше собрать его силовую часть на микросхеме фазового регулятора К1182ПМ1. Она специально предназначена для плавного включения и выключения ламп накаливания, а также регулировки их яркости. Плавное включение продлит жизнь лампе, а плавное выключение добавит комфорта при пользовании светильником.

Схема силовой части сенсорного выключателя света 220В

как подключить выключатель светаСхема этого варианта силовой части выключателя представлена на рис. 3. Подробное описание фазового регулятора К1182ПМ1 имеется в [3] и [4]. Конечно, он может и напрямую управлять лампой (допустимый ток — 1,2 А), но если она слишком мощная, микросхема может сгореть (пусковой ток лампы накаливания в несколько раз больше рабочего). Поэтому для повышения надёжности в рассматриваемый вариант силовой части выключателя добавлен симистор VS1. Он может быть любым, главное, чтобы открывающий ток управления им не превышал 1,2 А.

Чем больше этот ток, тем меньше должно быть сопротивление резистора R4, вплоть до полного его исключения. Здесь можно использовать и симистор КУ208Г, причём его подборка по току открывания не обязательна, но потребуется уменьшить сопротивление резистора R4 до 470 Ом. Более подробно о выборе симистора можно прочитать в [5]. Несколько слов о резисторе R5.

Для мощных симисторов, в том числе и КУ208Г, он не нужен. А вот при применении импортных симисторов с малым током открывания (например, серии ВТ134) обойтись без него не удастся — симистор будет открываться и при отсутствии разрешающего сигнала. Вероятно, у микросхемы К118ПМ1 ток утечки в закрытом состоянии сопоставим с током открывания этих симисторов.

Чтобы определить нужное сопротивление резистора R5, необходимо вместо него временно установить переменный резистор сопротивлением 1 кОм. Затем соединить выводы 6 и 3 микросхемы К118ПМ1 и уменьшать сопротивление переменного резистора, пока лампа EL1 не погаснет. После этого измерить введённое сопротивление переменного резистора и заменить его постоянным резистором ближайшего (в меньшую сторону) номинала.

После подборки резистора R5 необходимо убедиться, что в «разомкнутом» состоянии выключателя симистор полностью закрыт, а напряжение на лампе EL1 отсутствует. Дело в том, что при слишком большом сопротивлении резистора R2 на лампу EL1 может поступать напряжение, даже когда транзистор VT1 полностью открыт. Если это напряжение меньше, чем необходимо для свечения лампы, вы даже не будете знать, что в выключенном состоянии ваша настольная лампа потребляет ток, возможно, и не маленький. Для устранения этого дефекта сопротивление резистора R2 необходимо уменьшать.

Нелишне будет измерить напряжение на лампе и при «замкнутом» выключателе. Оно должно быть меньше напряжения в сети не более чем на 2…3 В. Если оно меньше на пять и более вольт, значит, конденсатор С1 имеет большой ток утечки, и его необходимо заменить. Для существенного увеличения срока службы лампы накаливания нужно выполнить два условия. Во-первых, ее включение должно продолжаться не менее 2…3 с. Это время устанавливают подборкой ёмкости конденсатора С1. Чем она больше, тем медленнее включается лампа.

Во-вторых, питать лампу нужно напряжением 210…215 В, если это допустимо по условиям освещения. Для ограничения максимального напряжения параллельно конденсатору С1 подключите не показанный на схеме резистор. Его сопротивление, в зависимости от экземпляра микросхемы К1182ПМ1, может лежать в пределах 82…510кОм. Подбирают его экспериментально, глядя на показания подключённого параллельно лампе вольтметра, измеряющего истинное действующее значение переменного напряжения. Её яркость, конечно, немного снизится, но срок службы увеличится значительно.

Если вместо этого постоянного резистора применить переменный, получим сенсорный выключатель с регулировкой яркости. Выключатель с тринистором или симистором может стать источником помех, поэтому необходимо включить последовательно с ним помехоподавляющий дроссель, содержащий пять слоёв обмоточного провода диаметром 0,6…0,7 мм, намотанных виток к витку на ферритовом стержне диаметром 8…10 мм и длиной 25…30 мм. Все предложенные варианты сенсорных и силовых частей выключателей взаимозаменяемы и стыкуются между собой.

Необходимый вариант может быть выбран в зависимости от наличия деталей и мощности нагрузки, а также по принципу управления выключателем. Поскольку устройство имеет гальваническую связь с сетью, во время налаживания следует соблюдать осторожность, все изменения производить только после его отключения от сети. Желательно во время налаживания устройства питать его через развязывающий трансформатор. Это обезопасит и от ударов электрическим током, и от повреждения деталей при случайных замыканиях на заземлённые предметы.


Микросхема к176тм2 описание и схема 683
К561тм2 601
Регистры Микросхемы последовательностного типа Справочник по
К561тм2 16
К561тм2 43
К561тм2 16
К561тм2 9
К561тм2 88
К561тм2 46

Похожие статьи