Touch Button

touch_button.gif (29812 bytes)

 

  Eιναι γνωστό πως τα κυκλώματα CMOS παρουσιάζουν πολύ μεγάλη αντίσταση εισόδου, έτσι εάν μέσα από την αντίσταση αυτή περάσει ένα μικρό ρεύμα, θα δημιουργηθεί μια αρκετά σημαντική πτώση τάσεως , την οποία μπορούμε να εκμεταλλευθούμε κατάλληλα ώστε να οδηγήσουμε διάφορα κυκλώματα. Σε αυτή την αρχή στηρίζεται και η λειτουργία του διακόπτη επαφής . Στο κύκλωμα υπάρχουν τέσσερις πύλες NAND και ένα J-K FLIP FLOP. Η πύλη U1 είναι συνδεσμολογημένη σαν ενισχυτής τάσης και οι άλλες σαν Schmitt trigger. Στην κατάσταση ηρεμίας έχουμε λογικό [0] στην είσοδο της U1 ,μέσω της R2 και στην έξοδο της [1], με αποτέλεσμα να μην άγει η δίοδος D1. Ταυτόχρονα στην είσοδο U2 ,υπάρχει λογικό [1], μέσω της R4. Στην έξοδο έχει λογικό [0], με αποτέλεσμα η έξοδος του U3 να έχει λογικό [1] και η έξοδος του U4 να βρίσκεται στο λογικό [0].Όταν ακουμπήσουμε το δάκτυλο μας στην επαφή Τ (τετράγωνη ή στρογγυλή μεταλλική επιφάνεια, που δεν πρέπει να οξειδώνεται εύκολα), στην είσοδο του U1 εφαρμόζεται ένα σήμα 50ΗΖ, που προέρχεται από το περιβάλλον και μετατρέπεται σε τετράγωνους παλμούς, οι αρνητικές ημιπερίοδοι των οποίων ,κάνουν αγώγιμη την δίοδο D1, όποτε αρχίζει να φορτίζεται ο πυκνωτής C4, μέσα από την αντίσταση R4. Μετά από λίγα δέκατα του δευτερόλεπτου (για να μην υπάρξουν τυχαίες διεγέρσεις από θορύβους ), εμφανίζεται στην είσοδο του U2 ένα αργό αρνητικό μέτωπο και στην έξοδο του U4, ένα απότομο θετικό μέτωπο, με αποτέλεσμα να αλλάζει την κατάσταση του IC2. Για να αυξήσουμε την ευαισθησία του κυκλώματος , τότε θα πρέπει να ελαττωθεί η R2.Μόλις απομακρύνουμε το δάκτυλο μας από την επαφή , καταργούνται οι παλμοί 50 ΗΖ στην είσοδο του U1, αποκόπτεται η D1, εκφορτίζεται ο C4 μέσα από την R3 και επανέρχεται λογικό [0] στην έξοδο του U4, η κατάσταση του J-K flip-flop όμως δεν αλλάζει μιας και έχει κλειδώσει. Για να αλλάξει η κατάσταση του J-K flip-flop πρέπει να ακουμπήσουμε πάλι την επαφή Τ . Από τις εξόδους του IC2, μπορούμε να οδηγήσουμε διάφορα κυκλώματα ισχύος , λαμβάνοντας υπ' όψιν ότι οι έξοδοι του IC2, είναι συμπληρωματικές (όταν η μια είναι [1]στον ακροδέκτη 1, η άλλη είναι [0],στον ακροδέκτη 2). Το κύκλωμα οδηγεί το ΤR1 και τον ρελέ RL1, αλλά μπορεί να οδηγήσει ένα TRIAC , μέσω ενός optocoupler ή οποιοδήποτε άλλο κύκλωμα ,αρκεί να χρησιμοποιήσουμε την κατάλληλη προσαρμογή. Εάν δεν χρησιμοποιηθεί το δεύτερο flip-flop του IC 2 ,όλες οι είσοδοι πρέπει να γειωθούν . Το κύκλωμα μπορεί να τροφοδοτηθεί με τάση σταθεροποιημένη από 6-15V και το ρεύμα περίπου 1ma ,εκτός των κυκλώματος που οδηγεί.


  Is acquaintance that circuits CMOS present very big resistance of entry, thus if through this resistance it passes a small current, will be created a enough important fall of voltage, which we can exploit suitably so that we drive various circuits. In this beginning is supported also the operation of touch switch. In the circuit exist four gates NAND and a j-k FLIP FLOP. The Gate U1 is connect, as voltage amplifier and the other as schmitt trigger. In the situation of calm we have logic [ 0 ] in the entry of U1, via the R2 and in the his exit [ 1 ], so that not conduct the D1. Simultaneously in entry U2, exists logic [ 1 ], via the R4. In the exit it has logic [ 0 ], with result the exit of U3 has logic [ 1 ] and the exit of U4 it finds in the logic [ 0 ]. . When we touch the finger our in contact T (square or round metal surface, that should not oxidise easily), in the entry of U1 is applied a signal 50HZ, that come from the environment and is changed in square pulses, the negative half-s period of which, make conductible the D1, whenever it begins charge the capacitor C4, through resistance R4. After few tenths of second (in order to do not exist accidental excitations from noises), it is presented in the entry of U2 a slow negative forehead and in the exit of U4, a abrupt positive forehead, so that it changes the situation of IC2. In order to we increase the sensitivity of circuit, then it will be supposed is decreased the R2. Hardly we remove the our finger from the contact, they are suppressed the pulses 50 HZ in the entry of U1, it is cut-off the D1, discharge the C4 through the R3 and comes back in logic [ 0 ] in the exit of U4, the situation of j-k flip-flop however it does not change because has locked. In order to changes the situation of j-k flip-flop it should we touch again the contact T. From the exits of IC2, we can drive various circuits of power, taking into consideration that the exits of IC2, are complemental (when the one is [1] in pin 1, the other is [ 0], in the pin 2. The circuit drive the TR1 and relay RL1, but can drive a TRIAC, via a optocoupler or any other circuit, it is enough we use the suitable adaptation. If is not used the second flip-flop of IC 2, all the entries it should in 0V. The circuit can be supplied with stabilised voltage from 6-15V DC and the current roughly 1ma, except circuit that drives.

Part List

R1=1Mohm C1=10nF 100V Polyest. IC1=4011
R2=10Mohm C2=100pF IC2=4027
R3=100Kohm C3=47uF 25V D1=1N1448
R4=2.2Kohm C4=2.2uF 25V D2=1N4148
R5=4.7Kohm C5=10nF 100V cer. D3=LED
R6=1.2Kohm TR1=BC550C RL1=RELAY 12V dc

Sam Electronic Circuits 8/01