Întrerupătorul a cărui schemă o prezentăm alăturat (fig. 1) poate fi folosit pentru aprinderea și stingerea unei lanterne sau pentru comanda unui releu de putere. Aprinderea becului se face la atingerea senzorului S1 („ON”), iar stingerea la atingerea senzorului S2 („OFF”). Primul tranzistor este de tip BC 178. În colectorul lui este montat un semireglabil de 5 kΩ.
Tranzistorul al doilea este de tip BC 108. Rezistența care unește colectorul lui T2 cu baza lui T1 nu are o valoare precisă, ci se stabilește experimental.
Tranzistorul final este de tip AC 180 K. El are ca sarcină un bec de 3,5 V / 0,2 A.
La bornele A–B poate fi montat și un releu care să comande un bec de 220 V / 100 W.
Comutatorul poate fi alimentat de la o baterie de lanternă de 4,5 V sau de la un mic alimentator (fig. 2).
Legăturile de pe placa de circuit imprimat la senzori se vor face cu un cablu ecranat. Senzorii pot avea formele din figura 3.
Este recomandabil ca tranzistorul final să se monteze pe un mic radiator în cazul în care se folosește în colectorul tranzistorului final un consumator mai mare (un motoraș etc.).
Explicație de funcționare
Circuitul funcționează ca un bistabil sensibil la atingere (Touch Switch / Bistabil RS discret). Acesta memorează starea de pornire sau oprire prin intermediul curentului infim transferat de pielea degetului uman.
-
- Topologia bistabilului (BC178 și BC108): Tranzistorul PNP (BC178) și cel NPN (BC108) sunt interconectate încrucișat prin bucle de reacție pozitivă (colectorul unuia comandă baza celuilalt). Această configurație creează două stări stabile: ambele tranzistoare blocate (starea OFF) sau ambele tranzistoare deschise la saturație (starea ON).
- Comanda de Pornire (Senzorul S1 – ON): Senzorul este alcătuit din două trasee metalice foarte apropiate (fig. 3). La atingerea lor cu degetul, rezistența electrică a pielii (de ordinul sutelor de kiloohmi) lasă să treacă un micro-curent din linia pozitivă spre baza lui BC108. Acest micro-curent deschide parțial tranzistorul BC108, care la rândul său trage spre masă baza lui BC178, deschizându-l și pe acesta. Datorită reacției pozitive încrucișate, circuitul rămâne blocat în starea ON (deschis) chiar și după ce degetul este luat de pe senzor.
- Activarea sarcinii (AC180K): Când circuitul se află în starea ON, colectorul lui BC108 oferă un potențial coborât care trage curent prin rezistența de 1 kΩ din baza tranzistorului final de medie putere PNP (AC180K). Acesta se deschide complet și aprinde becul de 3,5 V / 0,2 A conectat la bornele A-B.
- Comanda de Oprire (Senzorul S2 – OFF): La atingerea senzorului S2, baza tranzistorului BC178 este forțată la potențialul liniei pozitive. Acest lucru anulează polarizarea bază-emitor a lui BC178 și îl blochează. Blocarea sa oprește curentul spre baza lui BC108, care se închide la rândul său, stingând becul și readucând circuitul în starea de repaus cu consum zero.
Piese echivalente moderne
Schema utilizează componente din anii ’70–’80, care pot fi înlocuite extrem de ușor cu piese actuale, mult mai fiabile și mai compacte:
- Tranzistorul BC178 (PNP, capsulă metalică TO-18): Se înlocuiește direct cu un tranzistor modern standard PNP din siliciu în capsulă de plastic TO-92, precum BC557 sau 2N3906.
- Tranzistorul BC108 (NPN, capsulă metalică TO-18): Se înlocuiește direct cu un tranzistor NPN din siliciu de uz general, precum BC547 sau 2N3904 (capsulă TO-92).
- Tranzistorul final AC180K (PNP cu germaniu, capsulă metalică robustă cu aripioară de răcire block): Tranzistoarele cu germaniu de putere sunt piese istorice.
-
- Înlocuitor modern: Se poate înlocui cu un tranzistor modern de siliciu PNP de medie putere în capsulă TO-126 (mult mai ușor de montat pe radiator), cum ar fi BD136, BD138 sau BD140.
- Notă de adaptare: Rezistența notată cu R* (4,7 kΩ) asigură curentul de bază inițial. La înlocuirea cu tranzistoare de siliciu (care au tensiuni de prag de 0,6 V în loc de 0,2 V), valoarea lui R* poate fi ajustată experimental între 2,2 kΩ și 4,7 kΩ pentru a asigura o comutare fermă la atingere.
-
- Diodele din alimentator (4x 1N4002): Înlocuitorul modern universal este dioda din siliciu 1N4007 (1 A / 1000 V), extrem de ieftină.
- Senzorii (Fig. 3): Traseele senzorilor se pot realiza simplu pe cablaj imprimat sub formă de linii întrepătrunse (tip pieptene) sau pot fi înlocuite cu două șuruburi cu cap bombat plasate pe panoul cutiei, foarte aproape unul de celălalt.
- Alternativă modernă completă (Circuite integrate): Deși realizarea cu tranzistoare este un excelent exercițiu didactic, un întrerupător cu senzor tactil de precizie se realizează astăzi mult mai stabil (fără riscul declanșărilor false din cauza umidității aerului pe cablu) folosind un circuit integrat specializat de tip TTP223 (modul senzor tactil capacitiv comercializat la preț minim), sau configurând un circuit integrat CMOS de tip 4013 (bistabil D) ori 555.
