V tomto blogu si preberieme funkčnosť jednej schémy zapojenia. Vytvoril som schému, pri ktorej sa využíva odpor ľudského tela pre zapínanie a vypínanie LED svetla. Neobvyklosťou je samotné zap./vyp. pri ktorom sa používateľ len dotkne dvoch pocínovaných plôch a prúd ktorý prejde ľudským telom (rádovo v stovkách nA) stačí pre obsluhu zariadenia.

V zapojení sa stretneme s prvkami ako stabilizácia prúdu pri minimálnom úbytku napätia len 0.2V, upravený tyristor a darlingtonové zapojenie. Zariadenie je napájané troma tužkovými AA batériami, vhodné bude najskôr pozrieť si video:

Nasleduje schéma zapojenia ktorú budem popisovať:

Zaujímavé tlačidlá : Schéma

Rezistory R11 a R12 v skutočnosti neexistujú, predstavujú ich pocínované plochy, na ktoré som poukázal vo videu. Ak sa používateľ dotkne plôch, nadobudnú rezistory R11 alebo R12 odpor rádovo v stovkách kiloohmov. R8+R12 je delič napätia pre "štart", R9+R10+R11 je delič pre "stop". R9 je ochranný rezistor, aby skrat R11 nespôsobil odpálenie tranzistorov Q3 a Q4. Tento rezistor by mal byť do série aj s R12 ale v prípade jeho vyskratovania odíde len jeden tranzistor T1, ktorý je ešte k tomu na dostupnom mieste, takže ten rezistor som tam akoniec nedal :)

Tranzistory T1 a Q1 predstavujú tyristor, doplnený o rezistory R2 a R3. R3 pomáha pri vypínaní LED - obmedzí prúd, ktorý musí prejsť tranzistormi Q3 a Q4 (ktoré sú v Darlingtonovom zapojení). R2 je tu osadený kvôli nedokonalosti konštrukcie a elektronických prvkov (skrátene NK&EP).

Elementárny prúd tečúci do bázy T1 spôsobí veľmi malé pootvorenie T1 a jeho kolektorom potečie ďaleko vyšší prúd. Keby neexistoval R2, ten istý prúd potečie z bázy Q1. To spôsobí "reťazovú reakciu" - Q1 sa pootvorí omnoho viac a bázou T1 potečie vyšší prúd, ktorý spôsobí ďalšie pootvorenie obidvoch tranzistorov. Toto otváranie pokračuje dovtedy, kým sa T1 nedostane do saturácie, vtedy už po nabití C1 LED svietia naplno. Žiadúce však je, keď sa LEDky rozsvietia až vtedy keď poklesne hodnota rezistora "štart" pod určitú hodnotu, keď sa T1 otvorí natoľko, že úbytok na R2 (približne aspoň 0.55V) je dostatočný na pootvorenie Q1 a spomínanú "reťazovú reakciu".

Prúd vytekajúci z emitora T1 vstupuje do obvodu, ktorý má na starosti stabilizáciu prúdu prechádzajúceho kolektorom Q2. Vďaka diódam D2 a D4 môže byť maximálne napätie na uzli 1.3V voči zemi.

Rezistor R1 zabraňuje pretekaniu príliš veľkého prúdu tranzistormi T1, Q1 a diódami D2 a D4. Minimálne napätie pre funkčnosť obvodu je približne 3V (vybité batérie). Pri úplne nabitých batériách (4.5V) tečie R1 prúd približne 8mA (I = (4.5V - 4* 0.65V - 0.1V) / 220R ; 0.65V - PN priechod, 0.1V - saturácia T1).

Kondenzátor C1 je tu kvôli NK&EP, udržuje LEDky svietiť (ak svietia, napätie na ňom je 1.3V) a rezistor R5 pomáha vybitiu C1 keď diódy zhasnú. C1 tiež pomáha k uzatvoreniu T1, ak chce používateľ vypnúť svetlo. D1 je schottkyho dióda. R6 zvyšuje prúd prechádzajúci D1, čiže aj úbytok na D1. Napätie na R7 je len rozdielové napätie medzi obyčajnou a schottkyho diódou, približne len 0.1V ( U(D2) + U(D4) - U(D1) - U(Q2) = U(R7) = 0.1V). Ak je Q2 v saturácii, úbytok na ňom je tiež približne 0.1V, z toho vyplýva spomínaný minimálny úbytok 0.2V, takže LEDky dokážu slušne svietiť aj keď sú batérie takmer vybité. Pri R7 = 3.3ohm preteká LEDkami prúd približne 33mA, v svojom zapojení pre 9 LED som zvolil R7 = 2.2omh (50 mA). Doporučujem prúd 6 až 12 mA na 1 LED, pri menšom prúde je dlhšia výdrž batérií a rozdiel v intenzite svetla nie je veľký.

Tranzistory Q3 a Q4 sú v darlingtonovom zapojení, z čoho vyplýva veľké zosilnenie prúdu (rádovo niekoľko tisíc). Ak sa zníži odpor R11 (používateľ chce vypnúť svetlo), potečie bázou Q3 veľmi malý prúd (mal by bohato stačiť 100 nA) a rezistorom R10 približne 850 nA, takže pre vypnutie svetla by mal stačiť prúd necelý 1 uA prechádzajúci ľudským telom (krátkym úsekom na prste). Zvýšením odporov R6 a R10 sa dá zvýšiť citlivosť (nie je potrebné), otázna je potom správna funčnosť obvodu dôsledkom NK&EP, poprípadne dôsledkom znečistenia DPS. Pre zapnutie svetla by mal byť potrebný prúd približne taký istý, do 1 uA.

Kondenzátory C2,C3 majú tiež riešiť NK&EP, neviem však či sú potrebné, po funkčnosti obvodu som ich neskúšal vypájkovať.
Rezistorom R4 a diódou LED1 tečie prúd max. 140 uA (pri nabitých bat.), pri takom malom prúde môže na jedno nabitie batérií svietiť LED1 mnoho mesiacov, v prípade použitia akumulátorov je samovybíjanie silnejšie než spotreba tejto časti obvodu.

Obvod je celkovo šetrný na spotrebu, AA batérie možno kľudne nahradiť AAA batériami.