Zadání:

1. Navrhněte tranzistorový předzesilovač pro dotykový přepínač s piezosoučástkou tak, aby reagoval již na pouhý dotyk piezoměniče.

Použijte postup, který obdržíte, pro výpočet s konkrétním tranzistorem, který také dostanete.

2. Vytvořte nové schéma v programu Eagle. Použijte schéma "Upravené schéma pro elektrotablo".

3. Zhotovte návrh plošného spoje nového dotykového přepínače s vloženým tranzistorovým stupněm, který jste navhli.

4. Zhotovte plošný spoj, osaďte jej součástkami a vyzkoušejte na elektrotablu.

5. V programu Word proveďte zhodnocení výrobku.

6. Návrh schéma, DPS a zhodnocení výrobku odešlete zpět na Moodle.

Upravené schéma pro elektrotablo:

Popis původního obvodu (pro spínání tranzistoru PNP):

Základem dotykového přepínače je Schittův klopný obvod (SKO) se dvěma invertory IO1A a IO1B typu CMOS4069, který slouží jako paměť stavu přepínače. Bistabilní funkce SKO je dosaženo vytvořením hystereze pomocí kladné zpětné vazby zavedené rezistorem R2 z výstupu 4 IO1B na vstup 1 IO1A. SKO je doplněn RC článkem s R1 a C1, který umožňuje krátkodobým připojováním horního vývodu C1 ke vstupu 1 IO1A měnit stav SKO vždy ze stávajícího na opačný.

Představme si, že v určitém okamžiku je na vstupu 1 IO1A nízká úroveň l. po průchodu dvěma invertory je úroveň L i na výstupu 4 IOB. Z výstupu 4 IO1B je úroveň L zaváděna přes R2 zpátky na vstup 1 IO1A, a proto je tento stav SKO stabilní. V této situaci je na výstupu 2 IO1A vysoká úroveň H, C1 je přes R1 nabitý a na C1 je rovněž úroveň H.

Připojíme-li na krátký okamžik C1 ke vstupu 1 IO1A, uvedeme tím vstup 1 IOA do úrovně H. následkem toho přejde do úrovně H i výstup 4 IO1B Úroveň H je pak R2 udržována na vstupu 1 IO1A trvale i po odpojení C1. Na výstupu 2 IO1A se ovšem nastaví úroveň L a do úrovně L se přes R1 vybije i kondenzátor C1 (za dobu určenou časovou konstantou R1*C1).

Připojíme-li opět na krátký okamžik C1 ke vstupu 1 IO1A, uvedeme tím vstup 1 IO1A tentokrát do úrovně L. Vlivem kladné zpětné vazby zůstane SKO v tomto stavu i po odpojení c1. C1 se však nabije a jeho horní vývod přejde do úrovně H. Po opětovném krátkodobém připojení C1 ke vstupu 1 IO1A přejde vstup 1 IOA i výstup 1 IOB nazpět do úrovně H, pak zase do úrovně L atd.

Je zřejmé, že doba připojení C1 ke vstupu 1 IO1A musí být podstatně kratší než časová konstanta R1*C1 a mezera mezi opakovanými připojeními C1 ke vstupu 1 IO1A musí být podstatně delší než časová konstanta R1*C1.

V popisovaném dotykovém přepínači se C1 připojuje ke vstupu 1 IOA sepnutým tranzistorem T1 přes diodový můstek s D1 až D4. Je-li na vstupu 1 IOA a výstupu 4 IO1B úroveň H a na C1 úroveň L, teče proud z výstupu 4 IO1B přes R2, D3, t1 a D2 do C1. Je-li na vstupu 1 IO1A a výstupu 4 IO1B úroveň L a na C1 úroveň H, teče proud z C1 přes D4, T1, D1 a R2 do výstupu 4 IO1B. T1 se na okamžik spíná impulsem napětí generovaným klepnutím na membránu piezoreproduktou SP1, který je připojen mezi bázi T1 a zem.

Binárním signálem z výstupu 4 IO1B je přes oddělovací invertor IO1C a spínací tranzistor T2 buzena cívka relé RE1, která svými kontakty ovládá přes svorkovnici X5 nebo kontakty J5 až J7 nějaké vnější zařízení. Dioda D6 potlačuje napěťové špičky, které se v cívce indukují při vypínání proudu protékajícího cívkou. Vybuzení relé je indikováno svitem LED diody D5.

Přístroj je napájen stejnosměrným napětím 12 V přiváděným z ovládaného zařízení nebo z nějakého síťového zdroje. Vstupy nevyužitých invertorů IO1D až IO1F jsou ošetřeny tak, aby nemohl nastat hazardní stav těchto invertorů, ve kterém odebírají značný napájecí proud.

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 08/2005.

Zdroj: Amatérské rádio AR-PE02/2012.