Книги для учителя

Своими руками

Борис Сергеевич Иванов 

Слово «сенсор» зазвучало в нашем обиходе несколько лет назад. Именно тогда в продаже появились телевизоры с так называемыми сенсорными переключателями программ. В отличие от обычных переключателей или выключателей у сенсорных отсутствуют механические контакты. А это, в свою очередь, резко увеличивает надежность их работы. Кроме того, пользоваться сенсорными выключателями значительно удобнее — достаточно коснуться небольшой металлической пластины, и автомат включит или выключит устройство.

Подобный выключатель и использован нашим знакомым Витей для подсветки прихожей при входе в квартиру. Помимо долговечности, он обладает по сравнению с обычным выключателем еще одним преимуществом — бесшумностью работы. Да и мощность нагрузки может достигать 1000 Вт! Обычные выключатели такую .нагрузку не выдерживают.

Схема сенсорного выключателя приведена на рисунке 46. Основная деталь его — газоразрядная лампа VI типа МТХ-90. Это так называемый тиратрон с холодным катодом, то есть лампа, не имеющая по сравнению с обычными электронными лампами нити накала для подогрева катода. Внешне лампа МТХ-90 похожа на обыкновенную неоновую, если вам приходилось такую видеть. Ее баллон, как и у неоновой лампы, заполнен инертным газом. При определенном напряжении между анодом и катодом газ ионизируется и начинает светиться розовым светом.

Но в отличие от неоновой лампы в МТХ-90 введен еще один электрод — управляющая сетка. Именно она позволила сделать лампу удивительно чувствительной к внешним сигналам и управлять ее зажиганием. Если пропустить через цепь управляющей сетки ток в несколько миллионных долей ампера, между сеткой и катодом устанавливается тихий самостоятельный разряд — практически незаметное свечение. Достаточно теперь подать на сетку небольшой даже кратковременный (импульсный) сигнал — и лампа зажжется. Через нее потечет ток, величина которого зависит от напряжения на аноде и сопротивления нагрузки.

Кроме лампы, в устройстве применяются знакомые вам тринистор V2, выпрямительный мост на диодах V3—V6, резисторы и конденсаторы. В исходном состоянии выпрямленное мостом напряжение поступает через делитель на резисторах R4 и R3 на конденсатор С1 — он заряжается до напряжения, которое меньше необходимого для зажигания лампы. Тринистор закрыт, и через нагрузку — осветительную лампу HI ток не течет.

Коснитесь сенсора Е1, Теперь между сеткой тиратрона и одним из проводов сети окажется подключенной ёмкость вашего тела. В цепи сетки потечет небольшой ток— он зависит от величины емкости и сопротивления резистора R1. Но и этого достаточно, чтобы лампа зажглась. В этот момент конденсатор С1 разрядится через нее и резистор R2. Напряжение между анодом и катодом лампы упадет, и она погаснет. Конденсатор начнет заряжаться вновь — и через некоторое время лампа снова вспыхнет и т. д. Иначе говоря, каскад на тиратроне МТХ-90 превращается в генератор, работающий до тех пор, пока рука касается сенсора.

Импульсы генератора подаются через конденсатор G2 на управляющий электрод тринистора. Он включается и замыкает диагональ моста. Осветительная лампа зажигается. Но стоит отпустить руку от сенсора, как генератор перестанет работать и осветительная лампа погаснет

Резисторы — МЛТ-0,5 и МЛТ-1 (R3), конденсаторы— МБМ, тринистор и диоды такие же, что и в электронных регуляторах.

Детали сенсорного выключателя лучше всего смонтировать в небольшой коробочке из изоляционного материала и укрепить коробочку невдалеке от двери. Если для коробочки применен прозрачный материал, обязательно закройте тиратрон темным колпачком, чтобы исключить влияние внешнего освещения на напряжение зажигания тиратрона.

Резистор R1 нужно смонтировать рядом с тиратроном, а свободный вывод резистора соединить с ручкой (она должна быть, естественно, металлической) двери многожильным монтажным проводом в хлорвиниловой изоляции. Для подключения автомата к сети используют двухпроводный шнур. На конце шнура прикрепляют сетевую вилку (XI).

Включив автомат в сеть, коснитесь сенсора — ручки двери. Если тиратрон не вспыхнет и свет не загорится, переверните сетевую вилку (поменяйте местами подключение ее штырьков). Если и в этом случае лампа не загорится, осторожно коснитесь пинцетом сетки тиратрона. Зажигание света в этом случае укажет на большое сопротивление резистора R1. Установите вместо него другой, сопротивлением не менее 200 кОм. И вновь проверьте работу устройства при одном и другом включении сетевой вилки. Остановитесь на более надежном варианте.

Вообще лучший способ правильно отрегулировать работу сенсорного выключателя — временно подключить его к автотрансформатору. Изменяя им напряжение на 20—30 В, проверьте надежность работы автомата и при необходимости подберите точнее резистор R4 таким, чтобы устройство работало при колебаниях сетевого напряжения в заданных пределах, но самопроизвольно не включалось (бывает и такое, особенно, при скачках напряжения).

Схема более универсального выключателя приведена на рисунке 47. В нем уже две лампы МТХ-90, образующие так называемый триггер — устройство с двумя устойчивыми состояниями. Для нормальной его работы здесь уже на сетки тиратронов подано постоянное напряжение;—оно обеспечивает тихий разряд между сеткой и катодом. Триггер питается от выпрямителя на диоде V3, конденсатор С1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения, делая его почти постоянным.

При включении автомата в сеть одна из ламп вспыхивает— пусть это будет тиратрон VI. В таком состоянии устройство будет находиться до тех пор, пока не коснутся сенсора Е2 «Вкл.». Тиратрон VI погаснет, а вместо него зажжется V2. Падающее на резисторе R8 постоянное напряжение откроет тринистор V4, в результате включится осветительная лампа HI. Когда же кос-. нутся сенсора Е1 «Выкл.», осветительная лампа погаснет. Иначе говоря, при касании одного сенсора свет зажигается, а при касании другого гаснет.

Такой автомат лучше всего использовать для управления светом в подсобном помещении, например в ванной комнате. Тогда сенсором Е1 должна быть наружная металлическая задвижка, а Е2 — внутренняя. Открыли дверь и коснулись внутренней задвижки (закрыли дверь на задвижку) —свет зажегся. Вышли из ванной и закрыли дверь на наружную задвижку (или коснулись ее)—свет выключился. Но, конечно, возможны и самые разнообразные применения сенсорного выключателя в других случаях.

Резисторы — МЛТ-0,5 и МЛТ-2 (R7). Конденсатор С1—электролитический на напряжение не ниже 300 В; С2 — бумажный типа МБМ, СЗ —слюдяной типа КСО.

Детали смонтируйте в подходящей коробочке из непрозрачного материала и разместите коробочку вблизи осветительной лампы. Выводы резисторов R3 и R5 соедините с дверными задвижками многожильным проводом в хорошей изоляции.

Налаживание устройства начинают с того, что добиваются свечения тиратрона V2 (например, касанием пинцетом сетки его). Измеряют напряжение на конденсаторе С1. Если оно отличается от указанного па схеме, подбирают резистор R7 (это нужно делать при нормальном сетевом напряжении — примерно 220 К). В случае недостаточной яркости лампы HI подбирают резистор R6 (уменьшают его сопротивление), а затем вновь проверяют напряжение на конденсаторе С1.

Затем переводят триггер в другое состояние (касанием пинцетом сетки тиратрона VI) и измеряют напряжение на конденсаторе С1—оно должно быть таким же, что и при горевшем тиратроне V2 (иначе устройство будет работать неустойчиво). Одинаковое напряжение в обоих состояниях триггера подбирают резистором. Он должен быть с меньшим сопротивлением, если напряжение на конденсаторе С1 при зажигании тиратрона VI возрастает, и наоборот.

(Следующий этап — проверка правильности подключения автомата к сети. Коснитесь сенсоров (задвижек) через резистор сопротивлением около 5 мОм (мегаом — миллион Ом). Если осветительная лампа часто зажигается и гаснет — все в порядке. В противном случае придется поменять местами. проводнику идущие к сети (или перевернуть сетевую вилку, если автомат включен в розетку).

Случается, что автомат нечетко работает летом, когда воздух сухой. Тогда следует уменьшить сопротивление резисторов R3 и R5 до 200 кОм.

Как и в предыдущем автомате, работу этого устройства желательно проверять при изменении сетевого напряжения на 20—30 В (с помощью автотрансформатора). Если окажется, что при пониженном напряжении лампа освещения гаснет заметно, нужно уменьшить сопротивление резистора R6 (а также и R1, чтобы сохранить одинаковое напряжение на конденсаторе С1).

Не исключено, что в качестве сенсоров вы захотите использовать не дверные задвижки, а ручки. Это вполне возможно. Но ручки должны быть обязательно металлические и изолированы друг от друга — только при этих условиях, возможен положительный результат.