Dvožični luster za upravljanje krugovima pomoću poluvodiča

Prvi dio članka: Kako kontrolirati luster u dvije žice. Relejni krugovi.

Jedan dobar inženjer, inženjer elektronike rekao je da ako, navodno, u krugu postoji relej, onda ga treba poboljšati. I ne možemo se složiti s tim: resurs za aktiviranje kontakta relejskih kontakata iznosi samo nekoliko stotina, možda i tisuće puta, dok tranzistor koji radi na frekvenciji od najmanje 1 KHz napravi 1000 prekidača svake sekunde.

Tranzistorski krug s efektom polja

Ta je shema predložena u časopisu "Radio" br. 9 iz 2006. Prikazana je na slici 1.

Algoritam kruga isti je kao i prethodna dva: svakim kratkoročnim klikom na sklopku povezuje se nova skupina svjetiljki. Samo u tim shemama postoji jedna grupa, i u ovoj cijela dvije.

Lako je vidjeti da je osnova sklopa dvoznamenkasti brojač, izrađen na čipu K561TM2, koji sadrži 2 D - flip-flops u jednom kućištu. Ovi okidači sadrže običan dvoznamenkasti binarni brojač koji se može računati prema algoritmu 00b, 01b, 10b, 11b i opet istim redoslijedom 00b, 01b, 10b, 11b ... Slovo "b" označava da su brojevi u binarnom sustavu cifra. Bit niskog reda u ovim brojevima odgovara izravnom izlazu okidača DD2.1, a starijem izravnom izlazu DD2.2. Svaka jedinica u ovim brojevima označava da je odgovarajući tranzistor otvoren i da je povezana odgovarajuća skupina svjetiljki.

Tako se dobiva sljedeći algoritam za uključivanje svjetiljki. Lampica EL1 svijetli čim se prekidač SA1 zatvori. Kad se prekidač kratko pritisne, lampice će se upaliti u sljedećim kombinacijama: EL1; (EL1 i EL2); (EL1 & EL3 & EL4); (EL1 & EL2 & EL3 & EL4).

Da bi se izvršilo prebacivanje prema navedenom algoritmu, potrebno je primijeniti brojanje impulsa na ulaz C najmanje značajnog bita brojača DD2.1 u trenutku svakog klika prekidača SA1.

Slika 1. Upravljački krug lustera na poljskim tranzistorima

Upravljanje šalterima

Izvodi se pomoću dva impulsa. Prvi od njih je brojač za resetiranje brojača, a drugi je impuls za brojanje koji prebacuje svjetiljke.

Brojač resetira puls

Kada uređaj uključite nakon dužeg isključivanja (najmanje 15 sekundi) elektrolitički kondenzator C1 potpuno ispražnjeni. Kad se prekidač SA1 zatvori, pulsirajući napon iz ispravljačkog mosta VD2 s frekvencijom 100 Hz kroz otpornik R1 generira naponske impulse ograničene zener-diodom VD1 na 12 V. Pomoću tih impulsa elektrolitički kondenzator C1 počinje se puniti kroz diodu za odvajanje VD4. U ovom trenutku diferencijalni lanac C3, R4 generira impuls visoke razine na R - ulazi okidača DD2.1, DD2.2, a brojač se resetira na stanje 00. Tranzistori VT1, VT2 su zatvoreni, pa kad prvi put uključite luster, žarulje EL2 ... EL4 ne svijetle. Ostaje samo lampica EL jer se prekidač uključuje izravno.

Brojanje impulsa

Kroz diodu VD3 impulsi koje generira Zener dioda VD1 pune kondenzator C2 i održavaju ga u nabijenom stanju. Stoga, izlaz logički element DD1.3 niska logička razina.

Kad se nakratko otvori prekidač SA1, napon pukotine iz ispravljača prestaje. Stoga se kondenzator C2 uspijeva isprazniti, što će trajati oko 30 ms, a na izlazu DD1.3 elementa postavljena je visoka logička razina - pad napona nastaje od niske do visoke, ili kako se često naziva uzlazni rub impulsa. Ova prednja fronta postavlja okidač DD2.1 u jedno stanje, priprema se za uključivanje svjetiljke.

Ako pažljivo pogledate sliku u dijagramu D, okidač, možete primijetiti da njegov usmjereni ulaz C počinje nagnutim segmentom koji ide s lijeva nagore.Ovaj segment označava da se okidač aktivira na ulazu C duž uzlaznog ruba impulsa.

Evo vremena da se prisjetimo elektrolitičkog kondenzatora C1. Spojen preko diode za odvajanje VD4, može se isprazniti samo kroz mikrovezu DD1 i DD2, drugim riječima, kako bi ih održao u radnom stanju neko vrijeme. Pitanje je koliko dugo?

Čipovi serije K561 može raditi u rasponu napona napajanja 3 ... 15V, a u statičkom režimu struja koju potroši izračunava se u jedinicama mikroampera. Stoga se u ovom dizajnu puni iscjedak kondenzatora dogodi ne ranije od 15 sekundi, a zatim, zahvaljujući otporniku R3.

Budući da se kondenzator C1 gotovo ne isprazni, kad se prekidač SA1 zatvori, lanac C3, R4 ne generira reset impuls, pa brojač ostaje u stanju koji je primio nakon sljedećeg broja pulsa. Zauzvrat, u trenutku otvaranja SA1 stvara se puls za brojanje, svaki put povećavajući stanje brojača za jedan. Nakon zatvaranja SA1, mrežni napon se napaja u krugu, a lampica EL1 i žarulje EL2 ... EL4 svijetluju u skladu sa statusom brojača.

Sa suvremenim razvojem poluvodičkih tehnologija, ključnih (preklopnih) kaskada izvedeno na tranzistorima s efektom polja (MOSFET), Izrada takvih ključeva na bipolarnim tranzistorima sada se smatra jednostavno nepristojnim. U ovom su krugu ovo tranzistori tipa BUZ90A, koji vam omogućuju upravljanje žaruljama sa žarnom niti do 60 W, a kada koristite štedne žarulje, ta je snaga više nego dovoljna.

Još jedna opcija sheme

Slika 2 prikazuje moguću varijantu samo razmatrane sheme.

Slika 2. Upravljački krug lustera s 5 (3) -x svjetiljki

Umjesto brojača na D-prekidačima, u krugu se koristi registar pomaka K561IR2. U jednom kućištu mikrokontrole nalaze se 2 takva registra. U krugu se koristi samo jedan, a njegovi zaključci u krugu prikazani su u zagradama. Takva zamjena omogućila je malo smanjenje broja tiskanih vodiča na ploči ili autor jednostavno nije imao drugi čip. Ali općenito, izvana, ništa se nije promijenilo u radu kruga.

Logika registra pomaka vrlo je jednostavna. Svaki impuls koji stiže na ulaz C prenosi sadržaj ulaza D na izlaz 1, a također izvršava pomak podataka prema algoritmu 1-2-4-8.

Budući da je u ovom krugu ulaz D jednostavno spojen na + napajanje mikro kruga (konstantna "log jedinica"), jedinice će se pojaviti na izlazima pri svakom smicanju impulsa na ulazu C. Dakle, paljenje svjetiljki događa se redoslijedom: 0000, 0001, 0011, 0000. Ako ne zaboravite na svjetiljku EL1, tada će s njom slijedeća sklopka biti sljedeća: EL1; (EL1 i EL2); (EL1 & EL2 & EL3).

Prva kombinacija 0000 pojavit će se kad se luster u početku uključi pod utjecajem resetiranog impulsa generiranog diferencijalnim lancem C3, R4, kao u prethodnoj shemi. Zadnja nulta kombinacija će se također pojaviti zbog resetiranja registra, ali samo ovaj put signal za resetiranje će doći kroz diodu VD4, čim se na izlazu 4 pojavi signal logički 1, tj. na četvrtom kliku prekidača.

Preostali elementi kruga već su nam poznati iz opisa prethodnog. Stisak oblika smicanja impulsa sastavljen je na K561LA7 čipu (prije njega bio je LA3 s tri ulaza, koji je također uključio inverter), a elektrolitički kondenzator C1 djeluje kao izvor napajanja za čipove tijekom kratkog klika na sklopku. Izlazne tipke su sve iste MOSFET-ove, iako drugačije vrste IRF740, što općenito ništa ne mijenja.

Upravljački krug tiristora

Iz nekog razloga, prethodni sklopovi zamijenili su lampe pomoću tranzistora s efektom polja, iako su tiristori i triacs, Krug koji koristi tiristor prikazan je na slici 3.

Slika 3. Upravljački krug lustera na tiristorima

Kao i u prethodnim shemama, jedna EL3 lampica se uključuje samo kad se prekidač SA1 zatvori. Skupina svjetiljki EL1, EL2 se uključuje kad se ponovo prebaci prekidač SA1. Shema djeluje na sljedeći način.

Kad se SA1 prvi put zatvori, lampica EL3 svijetli, a istodobno se pulsirajući napon s mosta ispravljača kroz otpornik R4 dovodi do stabilizatora napona napravljenog na zener diodi VD1 i kondenzatoru C1, koji se brzo napuni na napon stabilizacije zener diode. Ovaj napon koristi se za napajanje DD1 čipa.

Istodobno, elektrolitički kondenzator C2 počinje se puniti kroz otpornik R2, i to ne vrlo brzo. U ovom trenutku, izlaz elementa DD1.1 je visoka razina, koja napuni kondenzator C3, tako da na desnoj strani postoji plus u skladu sa shemom.

Čim naboj kondenzatora C3 dosegne razinu logičke jedinice, na izlazu elementa DD1.1 pojavit će se niska razina, ali na ulazima elemenata DD1.2 DD1.3, zbog napunjenog kondenzatora C3 i diode za odvajanje VD4, ostat će visoka razina. Stoga se na izlazima 4 i 10 elementa DD1 zadržava niska razina, koja tranzistor VT1 drži zatvorenim. Tiristor VS1 je također zatvoren, tako da žarulje ne svijetle.

Kratkim klikom na prekidač SA1 kondenzator C1 ispušta se dovoljno brzo i tako isključuje mikro krug. Konstanta pražnjenja kondenzatora C2 mnogo je veća, s nazivima navedenim u krugu najmanje 1 sekundu. Stoga će se kondenzator C3 brzo napuniti u suprotnom smjeru - plus će biti na lijevoj oblozi u skladu sa shemom.

Ako je za vrijeme manje od jedne sekunde vrijeme ponovo uključiti luster, tada će na ulazu elementa DD1.1 zbog kondenzatora C1 koji se nije imao vremena isprazniti već biti prisutna visoka razina napona, a na ulazima elemenata DD1.2, DD1.3 niska, postavljena smjerom punjenja kondenzatora C3. Na izlazima 4 i 10 elementa DD1 postavlja se visoka razina, koja otvara tranzistor VT1, a zauzvrat je tiristor VS1, paljenje svjetiljki EL1, EL2. Ubuduće se ovo stanje elementa DD1 održava povratnom informacijom preko otpornika R3.

Upravljanje lusterom mikrokontrolerom

Sheme su uključene mikrokontrolera Ne bez razloga smatraju se vrlo jednostavnim u dizajnu krugova. Dodavanjem malog broja privitaka možete dobiti vrlo funkcionalan uređaj. Istina, cijena koja se plaća za takvu jednostavnost kruga su pisanje programa bez kojih je mikrokontroler, čak i vrlo moćan, samo komad željeza. No, uz dobar program, ovaj komad željeza se u nekim slučajevima pretvara u umjetničko djelo.

Upravljački krug lustera na mikrokontroleru prikazan je na slici 4.

Slika 4. Upravljački krug lustera na mikrokontroleru

Kao i svi prethodni, krug kontrolira samo jedan mrežni prekidač SW1. Klikovi prekidača omogućuju ne samo odabir broja uključenih svjetiljki, već i glatko uključivanje, postavljanje željene svjetline sjaja. Osim toga, omogućuje vam simuliranje prisutnosti ljudi u kući - uključite i isključite rasvjetu prema određenom algoritmu. Takav jednostavan sigurnosni uređaj.

Dodatak članku: Kako popraviti kineski luster - priča o jednom popravku.