LMC555(CMOSタイプの555)を二つ使って、「静電容量式タッチ・スイッチ」を作ってみました。
IC1のLMC555を適当な周波数で発振させるとき、コンデンサと抵抗の時定数で発振周波数が決まります。このコンデンサをセンサとすることで、タッチ・スイッチを実現しています。
コンデンサの基本構造は2枚の電極が向き合っていて、その間に誘電体が入っています。電極の面積が同じならば、誘電体の誘電率によって、コンデンサの容量は変わります。
2枚の電極を、写真のように向かい合ったクシ形に配線したスズメッキ線をコンデンサの代わりとすると、電極(クシ形の線)をビニル袋や紙などで覆っていても、その上に手を置けば、空気中と人の手(ほとんどが水分)とでは比誘電率が変わるので、静電容量は変化し、IC1のLMC555の発振周波数が変化します。
このとき、人の手は空気より比誘電率が大きいので、絶縁された電極に「タッチ」するとセンサ部分の容量は大きくなり、発振周波数は低くなります。
IC1のLMC555の出力は、図の点線部分によって、発振周波数に応じた電圧に変換します。周波数が高いほど、点線部分からの出力が大きくなるので、「タッチ」して周波数が下がると、この部分からの電圧は下がります。
IC2のLMC555では「タイマ回路」を構成しています。555のもっとも普通の使い方ですネ。555は2番ピンの電圧が、電源電圧の1/3以下となるとトリガがかかり、ICはタイマとしての動作を開始します。
つまり、点線部分の出力電圧が、「タッチ」していない場合電源電圧の1/3以上で、「タッチ」すると1/3以下となるように回路の各定数を決めれば、センサ部分の静電容量変化で動作するスイッチを作ることができるわけです。
今回の回路では、IC2によって「タッチ」してから一定時間LEDが点灯するようにしています。点灯している時間は100μFと33KΩによって調節できます。コンデンサや抵抗を大きくすれば、長い間点灯しています。
センサからの配線は、極力短くしないと、配線の静電容量が動作に影響してしまいます。また、センサ部分の作り方などによってIC1の周りの部品の定数は調整が必要な場合もあります。これらの値はカット&トライの必要があるでしょう。
今回はあくまで「遊ぶ」事を目的に、555だけの最低限の回路で組みましたので、実用性は???です^^;
動作の様子は、動画ファイル(555-6.wmv)をご参照ください。
