Il classico bistabile a due transistor

Il circuito descritto in questa pagina permette di azionare un comune relè, facendolo commutare da acceso a spento e viceversa tramite due tasti del tipo a sioramento: non servono organi meccanici in movimento, ma soltanto un leggerissimo contatto del dito con la superficie dei tasti.
Occorre tuttavia fare una premessa: il funzionamento del circuito cambia a seconda del tipo di alimentazione. Se lo si fa funzionare come sistema completamente isolato, ovvero con delle pile, il circuito va realizzato in un certo modo; se invece lo si vuole far funzionare con un alimentatore da rete, occorre procedere ad alcune modifiche.
Quanto detto può sembrare strano: visto che il circuito funziona a 5 V, si potrebbe pensare di alimentarlo indifferentemente in un modo o nell'altro. Il fatto è che, se si usa un alimentatore da rete, i circuito risulta in qualche modo collegato al sistema di terra dell'impianto elettrico, ed allora si riscontra una particolare sensibilità dei transistor di comando, al punto tale che, per l'azionamento del relè, a volte è sufficiente avvicinare il dito al tasto, senza nemmeno toccarlo.

Circuito per alimentazione con pile

Ho pensato di cominciare descrivendo lo schema adatto a funzionare con delle pile.
Il funzionamento si basa su di un classico circuito bistabile, che, come si può notare nello schema di figura 1, è formato dai transistori T_OFF e T_ON. Il comportamento di tale circuito è piuttosto noto: quando uno dei due transistor è ON, l'altro è necessariamente OFF, e viceversa. Per commutare lo stato dei due transitor, ovvero per invertire la situazione, occorre portare a zero la tensione sulla base del transistor che al momento risulta in stato ON, e cioè in conduzione.
Nel nostro caso, grazie alla presenza del condensatore C1 che mantiene momentanemante a zero la base di T_ON, all'accensione il circuito si dispone in modo che detto transistor vada in interdizione: questo equivale a dire che, all'accensione, il relè presente sul suo collettore deve risultare non alimentato.

Come funzionano i tasti a sfioramento

Parliamo subito dei "tasti" che useremo in questo progetto; si tratta di una semplice placchetta metallica, che può essere di qualsiasi materiale o dimensione. Ciò che conta (come mostrano gli esempi di figura 2) è che la supeficie metallica sia in qualche modo divisa in due parti elettricamente separate.
Come si vede nello schema di fig.1, i tasti, che sono indicati come Pset e Pres, sono divisi in due parti: una parte è collegata alla tensione di alimentazione, mentre l'altra fa capo alla base di uno dei transistor T_SET o T_RES attraverso le resistenze R1 ed R5.
Supponiamo di poggiare il dito sulla placchetta Pset: tramite la R1 una debole corrente entrerà nella base del transistor T_SET; il transistor passerà in stato di conduzione, portando a massa la base di T_OFF e quindi facendo salire la tensione sul suo collettore: come conseguenza, T_ON, collegato tramite la R3, passa in conduzione ed attiva il relè.
La stessa cosa avviene toccando la placchetta Tres, che determina l'azzeramento della tensione di base di T_ON e quindi la disattivazione del relè.

Elenco dei componenti:

R1 = resistenza da 10 kΩ 1/4 W
R2 = resistenza da 1 kΩ 1/4 W
R3 = resistenza da 10 kΩ 1/4 W
R4 = resistenza da 47 kΩ 1/4 W
R5 = resistenza da 10 kΩ 1/4 W
T_SET = transistor Darlington BC517
T_RES = transistor Darlington BC517
T_OFF = transistor npn BC547
T_ON = transistor npn BC547
C1 = condensatore poliestere da 10 kPf
D1 = diodo tipo 1N4005 o equivalenti
Relè = bobina da 5 V, max 75 mA

Circuito funzionante con alimentatore da rete

Per le ragioni esposte precedentemente, il funzionamento con alimentatore da rete elettrica richiede qualche leggera modifica, come appare dal circuito illustrato in figura 3. Le placchette sensibili non sono più divise in due parti, di cui una collegata all'alimentazione; in questo caso si useranno placchette di tipo intero, collegate unicamente alla base dei due transistor di comando; essendo il circuito alimentato da rete, basterà un leggero sfioramento della placchetta per indurre sulla base del transistor la corrente necessaria all'attivazione. Proprio a causa della maggiore sensibilità, sono state aggiunte le due resistenze R6 ed R7, del valore di 4,7 MΩ, che servono a ridurre leggermente la sensibilità ai disturbi, garantendo quindi una commutazione più sicura.
Per il resto, i componenti hanno lo stesso valore indicato per lo schema precedente.