Современная электроника предлагает широкий выбор различных устройств, заменяющих обычный механический клавишный выключатель освещения, это и сенсорные выключатели, квазисенсорные, управляемые по ИК-каналу или радиоволнам, хлопками в ладоши, и т.д. В данной статье предлагается еще один вариант такого устройства. Идея состоит в том, чтобы сделать подобие сенсорного выключателя (не имеющего движущихся механических элементов), но орган управления которого электрически полностью изолирован.
Такой выключатель представляет собой коробку, установленную на стене, а включение и выключение производится легким постукиванием по её корпусу.
Такой выключатель необходим в детской комнате, — ребенок может пользоваться им постукивая по его поверхности, и при том нет опасности поражения электрическим током, поскольку нет движущихся элементов, которые могут вызывать желание заняться их разборкой, и нет сенсора, электрически связанного с электроникой выключателя.
Принципиальная схема выключателя показана на рисунке. Во многом она напоминает акустическое реле, но вместо микрофона в качестве датчика используется пьезоэлектрическая головка от старого электропроигрывателя виниловых дисков. Чувствительность УЗЧ тоже значительно ниже чем у акустического реле. В корпусе головка располагается так, чтобы её иголка уперлась в корпус.
Таким образом акустические колебания от корпуса передаются на пьезоэлемент головки, но чувствительность усилителя, на который поступает переменное напряжение от головки, невысока, и выключатель на речь, звуки, и даже громкие звуки не реагирует. Чтобы выключатель сработал нужно легонько стукнуть пальцем непосредственно по корпусу выключателя, либо провести рукой по шероховатой поверхности пластмассового корпуса.
Только в этом случае колебания напряжения на головке достигнут такого уровня, что после усиления каскадом на транзисторе VT1 и детектирования диодом VD1 уровень напряжения на конденсаторе С2 достигнет единичного логического уровня. Сформированный, таким образом, импульс произвольной формы поступит на вход S триггера D1.1 и установит этот триггер в единичное состояние.
На самом деле, в момент удара по корпусу выключателя на конденсаторе С2 возникает не один импульс, а целая серия хаотических импульсов. Триггер D1.1 служит для того, чтобы сформировать только один импульс, иначе выключатель будет постоянно ошибаться. Триггер первым-же импульсом устанавливается в единицу, и не реагирует на последующие импульсы в течении времени, которое задано RC-цепью С3 R4. Это время около 2-3 секунд, его более чем достаточно для успокоения механических колебаний, вызванных ударом по корпусу выключателя.
Таким образом, после удара по корпусу, на выходе D1.1 формируется положительный импульс длительностью 2-3 секунды. Цепь С4 R5 из этого, относительно длительного импульса, формирует короткий положительный импульс, который поступает на вход С триггера D1.2. В результате триггер D1.2 меняет свое состояние значительно раньше чем завершится импульс на выходе D1.1, и момент включения или выключения лампы, сопровождающийся помехами, происходит тогда, когда триггер D1.1 еще остается невосприимчивым к импульсам, поступающим на его вход S. Поэтому зацикливание устройства не возникает.
В момент подачи питания (подключения к электросети) скачек зарядного тока конденсатора С5 принудительно устанавливает триггер D1.2 в нулевое состояние, поэтому при перепадах в электроснабжении выключатель автоматически переходит в выключенное состояние.
Коммутируется лампа накаливания HL1 ключевым каскадом на транзисторе VT2 и тиристоре VS1. Предварительно сетевое напряжение выпрямляется выпрямителем VD4. Максимальная мощность лампы 200 Вт. Логическая часть питается от этого же выпрямителя через параметрический стабилизатор VD3 R9, который понижает напряжение до 7-8 В.
Конструктивно выключатель выполнен в виде двух узлов - высоковольтного и низковольтного. Высоковольтный узел включает в себя выпрямитель VD4, ключ на VT2 и VS1, резистор R9 и стабилитрон VD3. Этот узел размещается достаточно высоко, чтобы дети не могли до него дотянуться. Низковольтный узел включает в себя остальные элементы выключателя, он располагается в месте, доступном ребенку, а соединяется с высоковольтным узлом при помощи трехпроводного кабеля, который желательно разместить по обоями, так, чтобы он не был заметен.
Для включения, а также выключения электрической цепи можно купить контакторы danfoss с управляющим реле, которые отличаются долгим сроком эксплуатации, имеют дополнительные функции и способны обеспечить надежную защиту.
