Touche sensitive avec Darlington ?

[eSb`]

Bonjour,

Je suis tombé sur un schéma par hasard qui proposait de réaliser une touche réagissant au simple toucher du doigt (v. pièce jointe). J'ai essayé de le réaliser avec une LED dans la branche du second transistor et... ça marche.

Par contre, je n'arrive pas à bien comprendre comment il fonctionne.

Mon corps joue le rôle d'antenne et capte le réseau mais de là, comment chiffrer les composants ?

J'ai alimenté mon circuit sous 6.4V et j'observe 5V sur C1/R1, mais comment peut-on prédire cette valeur ?

Aussi, sur Sonelec j'ai trouvé des montages similaires mais avec un redressement (ce qui me paraît plus logique). Est-ce que dans ce cas, la diode formée par le transistor joue simplement ce rôle ?

Et sous quelle loi se charge le condensateur ? Je suppose que cela se fait par "à-coup" en fonction du redressement du 50Hz, je me trompe ?

Voilà voilà,

Merci à vous ; )
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[Tropique]

Par contre, je n'arrive pas à bien comprendre comment il fonctionne.

Mon corps joue le rôle d'antenne et capte le réseau mais de là, comment chiffrer les composants ?

C'est à peu près ça, sauf que ça marche à l'envers: ton corps, en général ne capte pas le réseau, mais est plutot proche du potentiel de terre. Le montage par contre est couplé au secteur par divers courants de fuite d'origine capacitive. Le résultat est similaire: une sinusoide 50Hz apparait entre la masse du montage et la base de T1, qui fonctionne en diode amplifiée et charge le condensateur.

J'ai alimenté mon circuit sous 6.4V et j'observe 5V sur C1/R1, mais comment peut-on prédire cette valeur ?

C'est un des problèmes de ce montage: ce n'est pas très prévisible. On peut estimer, faire des essais, et espérer, mais il est difficile de quantifier quoi que ce soit à coup sûr.

Aussi, sur Sonelec j'ai trouvé des montages similaires mais avec un redressement (ce qui me paraît plus logique). Est-ce que dans ce cas, la diode formée par le transistor joue simplement ce rôle ?

Oui, et même un peu plus: avec un transistor idéal, ça ne fonctionnerait pas. La capacité parasite formée par le corps se chargerait à la valeur de crête par la diode BE, et plus rien ne se passerait. Mais comme cette jonction claque vers 8~9V, cela "remet à zéro" la charge pendant l'alternance opposée, et du courant peut recirculer l'alternance positive suivante.
Mais tout ça n'est pas très propre et déterministe, et si en plus la masse du montage est trop proche du neutre, ça ne fonctionnera pas.
Dans certains appareils "touch-control" des années '70, ce problème était géré en connectant la masse à un diviseur, résistif ou capacitif, relié aux deux pôles du secteur (2x 10Mégohms ou 2x 1nFY).
Je donne cette précision à titre purement informatif: personnellement, ce n'est pas trop ma tasse de thé, et je le déconseille formellement.

[eSb`]

Merci pour ces explications, tout ce savoir m'impressionnera toujours ; ).

J'ai juste un peu plus de mal à comprendre ce qui se passe via la diode BE. Je suppose que le claquage est dû à la non limitation de courant/tension sur la base ? Que se passe-t-il dans le transistor à ce moment là ?
Et quand vous parlez de capacité parasite formée par le corps, comment est-elle modélisée par rapport au circuit ?

Existe-t-il des montages similaires à si peu de composants plus fiables ? (je sais que vous avez placé un exemple dans les projets, mais le montage paraît plus compliqué)

Merci!

[Tropique]

J'ai juste un peu plus de mal à comprendre ce qui se passe via la diode BE. Je suppose que le claquage est dû à la non limitation de courant/tension sur la base ? Que se passe-t-il dans le transistor à ce moment là ?

C'est un claquage avalanche ou zener, comme dans une diode normale.

Et quand vous parlez de capacité parasite formée par le corps, comment est-elle modélisée par rapport au circuit ?

C'est une capacité par rapport à la terre, d'une vingtaine de pF typique.
Voir simulation1: la masse du montage est mise à 110V alternatif, ce qui est une valeur moyenne raisonnable. Le corps est modélisé par C2.
Les traces montrent les tensions d'entrée et de sortie par rapport à la masse (pas la terre).
Le claquage BE est montré explicitiment par la zener de 6.2V.
Simulation2 montre le comportement sans ce claquage (transistor idéal: dans spice, le modèle de transistor standard est basé sur Gummel-Poon, et n'incorpore pas de breakdown).
La tension d'entrée est simplement clampée par la diode BE et rien ne se passe.

Existe-t-il des montages similaires à si peu de composants plus fiables ? (je sais que vous avez placé un exemple dans les projets, mais le montage paraît plus compliqué)

Merci!

Les montages avec redresseur, ou monostable, mais ils sont toujours tributaires de la tension 50Hz parasite sur la masse.
Ils ne fonctionnent donc pas systématiquement, et sont certainement inutilisables pour les appareils sur batterie ou ayant une mise à la terre.
Voir un exemple en simulation3.

Pour s'affranchir de ces problèmes, il faut une source locale de tension alternative. Voir exemple en simulation4: un étage en base commune est alimenté en 20KHz sur son émetteur, et sort du signal quand sa base est mise à la masse par le 20pF du corps.
Simulation5 montre le même, mais inactif.
C'est le principe utilisé par les circuits de type QTxxx.
Un inconvénient, c'est que le circuit est sensible à toutes les capas vers la masse, y compris le cablage, et autres capas parasites, ce qui impose des restrictions sur la disposition mécanique de la touche par rapport au circuit.
Le projet que j'ai proposé est un peu plus compliqué, mais sa structure élimine en grande partie la sensibilité aux effets parasites.

[A voir en vidéo sur Futura]