Ich habe die unten angehängte Schaltung für einen Touch-Sensor bzw. Touch-Schalter entworfen und würde gerne ein technisches Review dazu einholen. Insbesondere interessiert mich eine Einschätzung zur ESD-Schutzbeschaltung: Ist die gewählte Schutzstruktur aus ESD-Dioden/Clamp-Pfad ausreichend dimensioniert und korrekt gegen typische ESD-Impulse (IEC 61000-4-2) ausgelegt?
Die Schaltung ist als einfacher kapazitiver Touch-Schalter gedacht, Versorgung typischerweise im Bereich 3.3–5 V. Konstruktive Kritik und Vorschläge zur Verbesserung (insbesondere aus EMV-/ESD-Sicht) sind ausdrücklich willkommen.
Grüße,Medi
Würde ich so nicht machen. Wenn man den Touch Pad berührt,
gibt man ja eine Brummspannung, also eine Wechselspannung
auf den Eingang. Also würde ich einen Wechselspannungverstärker
und keinen gleichspannungsgekoppelten Verstärker
benutzen. Also die ersten zwei Stufen kondensatorgekoppelt
machen. Den Arbeitspunkt von Q1 und Q2 am Kollektor auf
halbe Betriebsspannung einstellen. Dann mit Greinacherschaltung
gleichrichten und mit dieser Gleichspannung dann Q3 ansteuern.
Ich habe die unten angehängte Schaltung für einen Touch-Sensor bzw.
Touch-Schalter entworfen und würde gerne ein technisches Review dazu
einholen.
Die Schaltung ist als einfacher kapazitiver Touch-Schalter gedacht
Das ist sie aber nicht. Sie ist ein schlecht aufgebauter Verstärker, der eingekoppelte Brummspannungen verstärken soll. Ein kapazitiver Sensor detektiert - wie schon im Namen steckt - die Änderung einer Kapazität. Deswegen arbeitet ein kapazitiver Sensor auch ohne galvanische Kopplung, z.B. durch eine Glasplatte. Man muß keine Metallfläche direkt berühren.
Man /kann/ das so bauen (also mit Brummspannungserkennung), z.B. wenn man das ganze ohnehin im weiteren Sinne am Netz betreiben will. Siehe z.B. Touchdimmer a'la SLB0586. Das funktioniert auch mit einem Netzteil. Mit Batterien und auf der Wiese eher nicht mehr.
Oder man baut die Touchsensoren zweipolig, bei denen man mit dem Finger zwei Kontaktflächen berührt und so einen hochohmigen Schluß herstellt. Historisch hat man die ersten Touchsensoren, z.B. in Geräten der Unterhaltungselektronik, genau so gebaut. Das Problem ist dann Dreck und Feuchtigkeit aus der Umgebung.
Für einen echten kapazitiven Sensor muß man aber mehr Aufwand betreiben. Andererseits gibt es die fertig als kleine Platinchen vom Chinesen.
Ich bewundere deinen Enthusiasmus, das von Grund auf selber bauen zu wollen. Aber ein bisschen Hilfe in Form von Beispielen, z.B. aus der Literatur, solltest du schon annehmen.
Ich habe meinen ersten zweipoligen Touchsensor in den 80ern als Schüler gebaut. Nach einer Anleitung in der damaligen Bastler-Literatur. IIRC war es "Das Große Elektronik-Bastelbuch" von Jakubaschk.
Wer Analog-Schaltungen ohne Abblock-Kondensatoren aufbaut,
nachmacht oder verfälscht, insbesondere bei existierenden
Schaltungen die Abblock-Kondensatoren weglässt oder falsch
verschaltet oder selbst solche Schaltungen entwirft, in Verkehr
bringt und/oder aufbaut ohne Abblock-Kondensatoren nach Hersteller-
Empfehlungen zu verwenden, wird mit Zugangs-Ausschluss vom
Mikrokontroller-Forum nicht unter zwei Jahren bestraft.
Ah ja, eine 1000V Diode muss es als Freilauf natürlich sein, aber niemand schreibt in die Schaltung, das das Relais höchstens 100mA Erregerstrom haben darf. Es fehlt der Monoflop, um das Relaisflattern zu verhindern. Also ruhig den o.a. Greinacher verwenden.
Und da wir da ein Relais drin haben, darf da auch ruhig ein Abblockelko an der Speisung drin sein.
Ah ja, eine 1000V Diode muss es als Freilauf natürlich sein,
Die kostet das gleiche oder sogar weniger als eine 1N4001 und ist deshalb kein Designfehler. Vielleicht könnte er ja speziell für Dich eine 1N914 eintragen?
[Ironie]
Ja, genau. Wir haben hier einen hochverstärkenden Schaltverstärker, der
kommt natürlich ohne gesiebte Speisung aus.
[/Ironie]
Quark, die 'gesiebte' Spannung liefert das Netzteil. Wenn ich etwas aufbaue, male ich da selten einen Elko dran, weil er Bestandteil des Netzteils ist.
Aber noch nicht nachgebaut, um zu schauen, ob und wie der Entwurf
überhaupt funktioniert?
Das haben wir gemacht, als wir mangels Internet noch eigenständig denken durften. Heutzutage muß man jeden Scheiß am PC simulieren und totdiskutieren anstatt Lötkolben und Multimeter zu benutzen.
Die kostet das gleiche oder sogar weniger als eine 1N4001 und ist
deshalb kein Designfehler. Vielleicht könnte er ja speziell für Dich
eine 1N914 eintragen?
Ja bitte. Ich sage nicht, daß eine 1N4007 nicht funktioniert, halte es aber für falsch, einen einzigen Typ festzulegen. Das eigentlich wichtige Bauteil hingegen, das Relais, wird nur grob mit 5-12V bezeichnet, ohne jegliche Angabe zum Erregerstrom.
Typisch halbfertiger Vorschlag aus dem Internet und wir baden es aus.
Besser werden sie dadurch aber auch nicht. Warum sollte man sich die parr Cent sparen und sich dann über Fehlauslösungen wundern? Die erste Stufe sollte ohnehin eine extra Siebkette bekommen.
Unfug, das wäre U(EB) oder U(BER), wo typisch nur 6V zulässig sind.
Na und? Die Basis hat einen 10 MΩ Vorwiderstand. Wie viel Spannung willst du dort anlegen, um die Sperrschicht des Transistors zu verheizen? 6V reicht nicht. Auch keine 6000V.
Nimm einen N-Kanal FET oder besser noch so einen Smart Low Side Power Switch. Hier verkauft jemand gerade zufällig den BTS141 im Marktforum. Den normalen PowerFET schützt du wie deinen ersten Transistor. 2 Sensorflächen, eine gegen +, die andere aufs Gate, 10 Megaohm gegen Masse und fertig. Falls das Ding nur eine Halbwelle vom Netzbrumm einfängt, dann noch einen 10n Kerko vom Gate gegen Masse.
So habe ich vor 30 Jahren Sensortasten für 12V Etalko Stromstoßrelais gebaut. Von 5 Tasten in 30 Jahren 24/7 Betrieb null Ausfälle. Damals war noch nix mit Logiclevel. Das waren BUZ10, oder was in der Art.
Besser werden sie dadurch aber auch nicht. Warum sollte man sich die
parr Cent sparen und sich dann über Fehlauslösungen wundern? Die erste
Stufe sollte ohnehin eine extra Siebkette bekommen.
Da spricht man aber nicht unbedingt von Abblockkondensatoren, eher
von Sieb- und Glättungskondis...
Und da wir da ein Relais drin haben, darf da auch ruhig ein Abblockelko
an der Speisung drin sein.
Wieso das? Was soll der in Zusammenhang mit dem Relais abblocken?
Wenn das Relais Strom zieht, und das wird es im Erregerfall tun, ist ein Spannungsabfall auf der Versorgung verhanden. Lässt das Relais wieder los, gibts einen Spannungspeak. Das ist zwar nicht besonders viel, kann aber bei dem hochverstärkenden Frontend zum wiederholten Auslösen führen. Und wieso soll man Ärger riskieren, wenn es so einfache Abhilfe gibt? Wie o.a., hätte ich in die Versorgung der ersten Stufe auch noch eine extra Siebung verbaut.
