Przełącznik bezstykowy z układem PCF8883

Możliwości i budowę układu PCF8883 (produkowany przez NXP) szczegółowo przedstawiliśmy w EP1/2010, teraz je tylko pokrótce przypomnimy (patrz ramka).

Niebagatelną zaletą opracowania inżynierów z firmy NXP jest możliwość stosowania czujników zbliżeniowych o praktycznie dowolnych (w rozsądnym zakresie) wymiarach i kształtach, a także umieszczanie ich w znacznej odległości od wejścia układu, pod warunkiem wykonania połączenia pomiędzy nimi za pomocą kabla ekranowanego.
Równie przyjazną i odciążającą konstruktora i instalatora cechą systemu detekcji „dotyku” jest wbudowany w układ system autokalibracji, zapobiegający nieprawidłowemu działaniu układu pod wpływem zmian wilgotności, temperatury i wymiarów lub kształtu czujnika. O dokładności autokalibracji decyduje częstotliwość próbkowania, którą użytkownik może samodzielnie ustalić za pomocą zewnętrznego kondensatora dołączonego do wejścia CLIN układu.

Schemat elektryczny proponowanego rozwiązania pokazano na rysunku 1.

Rysunek 1. Schemat elektryczny przełącznika bezstykowego

Jest to klasyczna aplikacja układu PCF8883, pozwalająca w pełni wykorzystać jego możliwości. Konfiguracja trybu pracy (rodzaj emulowanego przełącznika) jest możliwa za pomocą zworki JP4:

• zwarcie wyprowadzenia TYPE do plusa zasilania powoduje pracę układu jako przełącznik bistabilny,
• zwarcie wyprowadzenia TYPE do masy zasilania powoduje pracę układu jako przełącznik chwilowy (monostabilny),
• zdjęcie zworki z JP4 powoduje pracę w trybie przełącznika czasowego, przy czym czas trwania stanu aktywnego na wyjściu jest zależny od pojemności kondensatora C4 i wynosi ok. 2...2,5 ms/nF.

Zmiany stanu wyjścia układu PCF8883 w wymienionych trybach pracy pokazano na rysunku 2.

Rysunek 2. Przebiegi ilustrujące działanie układu PCF8883

Układ PCF8883 ma wyjście typu otwarty dren z tranzystorem z kanałem P, co jest rozwiązaniem rzadko spotykanym we współczesnych układach scalonych, pozwala to zrezygnować z montowania rezystora R5 dociągającego bazę T1 do masy zasilania. Wydajność prądowa tego wyjścia wynosi 20 mA (z możliwością bezpiecznego przeciążania do 30 mA), co umożliwia bezpośrednie zasilanie z niego niewielkiego systemu cyfrowego (oczywiście za pośrednictwem stabilizatora). Wyjście jest zabezpieczone przed przetężeniem za pomocą elektronicznego bezpiecznika, ale w prezentowanym rozwiązaniu nie będzie miał on okazji zadziałania ze względu na zastosowanie bufora prądowego (T1), za pomocą którego można sterować pracą przekaźnika lub innego elementu wykonawczego. Stan wyjścia OUT jest sygnalizowany za pomocą LED D1.

Na rysunku 3 pokazano schemat montażowy proponowanego wzoru płytki drukowanej, na której zmontowano egzemplarz modelowy.

Rysunek 3. Schemat montażowy płytki drukowanej przełącznika

Urządzenie po zmontowaniu nie wymaga kalibracji, w skrajnych przypadkach może okazać się konieczne zmodyfikowanie wartości elementów R2 i C6.

Tomasz Starak