Praktyczny kurs op-ampów 29. Tiptop, czyli przełącznik dotykowy

Jos Verstraten

Kursy

Wzmacniacze

6 listopada 2023

1165

Za pomocą op-ampa i kilku elementów pasywnych można zbudować pięknie działający przełącznik dotykowy, znany również jako przycisk dotykowy. Taki przełącznik ma tę zaletę, że nie cierpi na niesławną tendencję do sklejania się, którą wykazują wszystkie mechaniczne przyciski.

Poprzednia część

Spis treści

Następna część

1. Praktyczny kurs op-ampów 1. Wprowadzenie do wzmacniacza operacyjnego 741 2. Praktyczny kurs op-ampów 2. Op-amp jako wzmacniacz buforowy 3. Praktyczny kurs op-ampów 3. Poznajmy bliżej układ 741 4. Praktyczny kurs op-ampów 4. Inwerter 5. Praktyczny kurs op-ampów 5. Wzmacniacz odwracający 6. Praktyczny kurs op-ampów 6. Wzmacniacz nieodwracający 7. Praktyczny kurs op-ampów 16. Detektor zbocza 8. Praktyczny kurs op-ampów 15. Dyskryminator okienkowy 9. Praktyczny kurs op-ampów 17. Idealna dioda 10. Praktyczny kurs op-ampów 18. Prostownik dwupołówkowy 11. Praktyczny kurs op-ampów 19. Dokładny prostownik 12. Praktyczny kurs op-ampów 20. Detektor szczytowy 13. Praktyczny kurs op-ampów 21. Idealny detektor szczytowy 14. Praktyczny kurs op-ampów 22. Obwód progowy 15. Praktyczny kurs op-ampów 23. Generator sinusoidalny 16. Praktyczny kurs op-ampów 25. Przerzutnik (flip-flop) 17. Praktyczny kurs op-ampów 26. Opóźnienie 18. Praktyczny kurs op-ampów 27. Multiwibrator monostabilny 19. Praktyczny kurs op-ampów 28. Bramki logiczne 20. Praktyczny kurs op-ampów 29. Tiptop, czyli przełącznik dotykowy 21. Praktyczny kurs op-ampów 30. Generator napięcia schodkowego 22. Praktyczny kurs op-ampów 31. Filtr tętnień 23. Praktyczny kurs op-ampów 32. Na zakończenie tego kursu

Rozwiń cały spis treści Zwiń spis treści

Zasada działania przełącznika dotykowego

Zastępuje zawodny element elektromechaniczny

Często stare komponenty elektromechaniczne, takie jak przekaźniki i przełączniki, są zastępowane przez układy w pełni elektroniczne. Typowym przykładem jest przełącznik przyciskowy. Elektroniczne przyciski dotykowe można znaleźć w coraz większej liczbie urządzeń, nie tylko dlatego, że jest to trend modowy, ale także dlatego, że jest to tańsze i bardziej niezawodne rozwiązanie. Przycisk dotykowy jest zwykle realizowany za pomocą jednego lub kilku układów scalonych CMOS. Bardzo wysoka impedancja wejściowa tych układów jest idealna do tego zastosowania.

Dwa systemy

W użyciu są dwa systemy. Najmniej doskonały działa z oporem skóry palca. Kiedy opuszek palca styka się z dwiema elektrodami, między tymi kontaktami powstaje opór rzędu kilku MΩ. Można wykorzystać ten opór do wygenerowania niewielkiego napięcia. Wady są oczywiste: styki mogą zostać zanieczyszczone przez tłuszcz skórny i inne zabrudzenia, a kontakt nie działa już niezawodnie. Lepszy system wykorzystuje napięcie 50 Hz zaindukowane w każdym ludzkim ciele, odbierane przez wszechobecne pole elektromagnetyczne sieci elektrycznej. Jeśli dotkniesz opuszkiem palca przewodnika, który ma bardzo wysoką rezystancję względem ziemi, w przewodniku tym powstanie napięcie zmienne 50 Hz o wartości do kilkudziesięciu woltów. Możesz wykorzystać to napięcie do sterowania obwodem tip-top.

Idealne zastosowanie dla op-ampa

Wzmacniacze operacyjne mają również bardzo dużą impedancję wejściową. Oczywiste jest więc założenie, że są idealne do budowania układów tip-top. Wystarczy spojrzeć na rysunek 1, a rozpoznasz podstawowy schemat detektora szczytowego. Czujnik, którym może być ozdobny gwóźdź mosiężny z okrągłą główką, łączy się przez rezystor zabezpieczający o wartości 1 MΩ z dodatnim wejściem op-ampu. Pomiędzy wyjściem a wejściem odwracającym znajduje się znany już obwód wykrywania szczytowej wartości napięcia.

Rysunek 1. Schemat ideowy przełącznika dotykowego zbudowanego z op-ampa

Po dotknięciu gwoździa na dodatnim wejściu op-ampa pojawia się napięcie zmienne 50 Hz o wartości około 10 V. Napięcie to jest prostowane i na wyjściu pojawia się dodatni impuls o wartości +10 V. Działanie układu wyjaśniają przebiegi na rysunku 2.