Foxiss Емкостной выключатель работает по принципу изменения ёмкости датчика, который является частью резонансного контура, осуществляющего связь между генератором и приёмником сигнала переменного тока (ВЧ-сигнала). Когда рука приближается к датчику, уровень ВЧ-сигнала на входе приёмника падает, и тогда в приёмнике срабатывает транзистор, открытый коллектор которого выведен на выходной разъём емкостного выключателя. Схема емкостной выключатель представлена на рисунке.
Емкостной выключатель
Состоит из генератора ВЧ-сигнала на инверторе IO1A типа 74HC14, емкостного сенсора, усилителя ВЧ-сигнала на транзисторе Т1, компаратора на операционном усилителе IO1A и IO1B, а также выходного транзистора Т2.
Генератор ВЧ-сигнала выполнен по схеме мультивибратора с инвертором IO1A типа 74HC14. Колебания мультивибратора поддерживаются благодаря гистерезисному эффекту инвертора, имеющего на входе триггер Шмитта. Частота генерируемого сигнала определяется значениями компонентов C1, R1 и P1, подключённых в цепь отрицательной обратной связи инвертора. Потенциометром P1 устанавливается частота сигнала в диапазоне от 7 до 10 МГц. Неиспользуемые инверторы микросхемы IO1 соединены с общим проводом («земля»).
ВЧ-сигнал с выхода IO1A поступает через катушку индуктивности L1 на пластину SZ1 емкостного датчика. Катушка L1 вместе с ёмкостью датчика образует резонансный контур, настроенный примерно на частоту около 8,2 МГц. Ёмкостной датчик представляет собой две токопроводящие пластины SZ1 и SZ2 размером 100×20 мм каждая, расположенные в одной плоскости рядом друг с другом с зазором шириной 10 мм. Сигнал переменного напряжения, передаваемый через емкость между пластинами датчика, поступает с пластины SZ2 в настроенный усилитель ВЧ-сигнала.
Потенциометр P2 позволяет ослаблять сигнал по мере необходимости. Усилитель содержит транзистор Т1 типа BC547B, работающий в схеме с общим эмиттером. Максимальное усиление достигается на резонансной частоте параллельного колебательного контура, состоящего из элементов L2, C3 и C4, подключённого в цепи коллектора транзистора Т1. Конденсатором C4 настраивается резонансная частота вблизи значения 8,2 МГц.
Переменное напряжение с коллектора Т1 преобразуется в постоянное, выпрямителем, содержащим элементы C5, D1, D2 и C6. Постоянное напряжение с конденсатора C6 подается одновременно на инвертирующий вход компаратора IO2B типа TLC272 и в схему пик-выпрямления на элементах D3, конденсатор C7, потенциометр P3 и резистором R6, обладающим большой постоянной времени. Напряжение с конденсатора C7 слегка уменьшается делителем на элементах P3 и R6 и следует на неинвертирующий вход IO2B, служа опорным напряжением для компаратора.
В состоянии покоя напряжения на конденсаторах C6 и C7 совпадают, таким образом, на инвертирующем входе IO2B напряжение больше, чем на неинвертирующем. Выход операционного усилителя IO2B находится в низком уровне («L»), и транзистор Т2 закрыт. Если приближением руки к датчику нарушается настройка резонансного контура с катушкой L1, напряжение на конденсаторе C6 снижается, в то время как напряжение на конденсаторе C7 остаётся постоянным.
При достаточном снижении уровня напряжения инвертирующий вход IO2B становится менее положительным относительно неинвертирующего входа, выход IO2B переходит в высокий уровень («H») и транзистор Т2 открывается. Питание емкостного выключателя осуществляется стабилизированным постоянным напряжением 5 В, подаваемым на контакты J1 и J3 от внешнего источника питания. Потребляемый ток составляет около 4,5 мА. Цепь питания защищена фильтрующими конденсаторами C8-C10, установленными непосредственно возле катушки L2 и выводов питания микросхем IO1 и IO2.
При настройке емкостного выключателя генератор настраивается потенциометром P1, а приемник — конденсатором C4 так, чтобы частоты генератора и приемника соответствовали резонансной частоте контура с датчиком и катушкой L1 (т.е., получаем максимальное постоянное напряжение на конденсаторе C6). Затем потенциометром P2 устанавливаем напряжение холостого хода на конденсаторе C6 равным 2,5 В. Наконец, потенциометром P3 экспериментально добиваемся нужной чувствительности устройства при приближении руки к датчику.
