28-07-2016

Anthony Smith

Niskostrujni, trenutni prekidači, slični taktnim prekidačima na ploči, jeftini su, lako dostupni i dolaze u velikom broju veličina i stilova. U isto vrijeme, dugmad za zaključavanje su često veća, skuplja i imaju relativno ograničen raspon mogućnosti dizajna. Ovo može biti problem ako vam je potreban minijaturni, jeftin prekidač da biste osigurali napajanje za opterećenje. Članak predlaže rješenje sklopa koje vam omogućava da dugmetu za samopovrat date funkciju zaključavanja.

Ranije su predloženi dizajni čija su kola bila zasnovana na diskretnim komponentama i mikro krugovima. Međutim, u nastavku ćemo opisati sklop koji zahtijeva samo nekoliko tranzistora i nekoliko pasivnih komponenti za obavljanje istih funkcija.

Slika 1a prikazuje varijantu strujnog kruga za slučaj opterećenja spojenog na masu. Kolo radi u "switch" modu; to znači da prvi pritisak uključuje napajanje na opterećenje, drugi ga isključuje i tako dalje.

Da biste razumjeli princip rada kola, zamislite da je +V S napajanje upravo spojeno, kondenzator C1 je u početku ispražnjen, a tranzistor Q1 isključen. U ovom slučaju, otpornici R1 i R3 su povezani u seriju i povlače kapiju P-kanalnog MOSFET-a Q2 na +V S sabirnicu, držeći tranzistor u zatvorenom stanju. Sada je kolo u "deblokiranom" stanju kada je napon opterećenja V L na OUT (+) pinu nula.

Kratkim pritiskom na normalno otvoreno dugme, kapija Q2 se povezuje sa kondenzatorom C1, ispražnjenim na 0 V i MOSFET se uključuje. Napon opterećenja na OUT (+) terminalu se odmah povećava na +VS, preko otpornika R4, tranzistor Q1 prima baznu pristrasnost i uključuje se. Kao rezultat toga, Q1 postaje zasićen i povezuje kapiju Q2 sa uzemljenjem kroz otpornik R3, držeći MOSFET otvorenim kada su kontakti dugmeta otvoreni. Kolo je sada u "zaključanom" stanju gdje su oba tranzistora otvorena, opterećenje je napajano, a kondenzator C1 se puni na +V S preko otpornika R2.

Nakon ponovnog trenutnog zatvaranja prekidača, napon na kondenzatoru C1 (sada jednak +V S) će se primijeniti na kapiju Q2. Pošto je napon gejt-izvor Q2 sada blizu nule, MOSFET se isključuje i napon opterećenja pada na nulu. Q1 napon baza-emiter također pada na nulu, isključujući tranzistor. Kao rezultat toga, kada se dugme otpusti, ništa ne drži Q2 otvorenim, a kolo se vraća u "omogućeno" stanje, s oba tranzistora isključena, opterećenjem bez napona, a C1 ispražnjenim kroz otpornik R2.

Nije potrebno instalirati otpornik R5 koji shuntuje izlazne terminale. Kada se dugme otpusti, kondenzator C1 se isprazni do opterećenja kroz otpornik R2. Ako je impedancija opterećenja vrlo visoka (to jest, uporediva sa vrijednošću R2), ili opterećenje sadrži aktivne uređaje kao što su, recimo, LED diode, napon opterećenja kada je Q2 isključen može biti dovoljno velik da uključi tranzistor Q1 kroz otpornik R4 i spriječiti isključenje strujnog kruga. Otpornik R5, kada se Q2 isključi, povlači OUT (+) terminal na 0V šinu, uzrokujući brzo isključivanje Q1 i omogućavajući kolu da pravilno pređe u stanje isključeno.

Uz pravi odabir tranzistora, krug će raditi u širokom rasponu napona i može se koristiti za pogon opterećenja kao što su releji, solenoidi, LED, itd. Međutim, imajte na umu da neki DC ventilatori i motori nastavljaju da se vrte nakon napajanje je isključeno. Ova rotacija može stvoriti povratnu emf dovoljno veliku da uključi tranzistor Q1 i spriječi da se sklop isključi. Rješenje problema je prikazano na slici 1b, gdje je blokirna dioda povezana serijski sa izlazom. U ovom slučaju možete dodati i otpornik R5 u krug.

Slika 2 prikazuje drugo kolo dizajnirano za opterećenja povezana na gornju šinu napajanja, kao što je elektromagnetski relej prikazan u ovom primjeru.

Imajte na umu da je Q1 zamijenjen pnp tranzistorom, a Q2 je sada N-kanalni MOSFET. Ovaj krug radi potpuno isto kao i krug opisan gore. Ovdje, R5 djeluje kao pull-up otpornik, povezujući OUT (-) izlazni pin na +V S magistralu kada se Q2 isključi, i uzrokuje da se Q1 brzo isključi. Kao iu prethodnom krugu, otpornik R5 je opciona komponenta i instalira se samo za određene tipove opterećenja navedenih gore.

Imajte na umu da se u oba kola vremenska konstanta C1, R2 bira na osnovu potrebnog potiskivanja odbijanja kontakta. Obično se normalnom smatra vrijednost od 0,25 s do 0,5 s. Manje vremenske konstante mogu dovesti do nestabilnog rada kola, dok veće povećavaju vrijeme čekanja između zatvaranja kontakata gumba, pri čemu se mora dogoditi dovoljno potpuno punjenje i pražnjenje kondenzatora C1. Uz vrijednosti prikazane na dijagramu C1 = 330 nF i R2 = 1 MOhm, nominalna vrijednost vremenske konstante je 0,33 s. Obično je to dovoljno da se eliminiše odbijanje kontakta i prebaci opterećenje za oko nekoliko sekundi.

Oba kola su dizajnirana da zaključavaju i otpuštaju ključ kao odgovor na trenutno zatvaranje kontakata. Međutim, svaki od njih je dizajniran na takav način da garantuje ispravan rad čak i kada se dugme pritisne bilo koji vremenski period. Razmotrite kolo na slici 2 kada je Q2 isključen. Ako se pritisne dugme za isključivanje kola, kapija je povezana na 0V potencijal (pošto je kondenzator C1 ispražnjen) i MOSFET je zatvoren, omogućavajući zajedničkoj tački otpornika R1 i R2 da se poveže na +V S šinu preko otpornika. R5 i impedancija opterećenja. Istovremeno, Q1 je takođe isključen, što dovodi do toga da se kapija Q2 poveže na GND sabirnicu preko otpornika R3 i R4. Ako se dugme odmah otpusti, C1 će se jednostavno napuniti kroz otpornik R2 do napona od +V S. Međutim, ako ostavite dugme zatvoreno, napon gejta Q2 će biti određen potencijalom razdjelnika koji formiraju otpornici R2 i R3+R4. Pod pretpostavkom da je kada je kolo otključano, napon na OUT (-) pinu približno jednak +V S, sljedeći izraz se može napisati za napon gejt-izvor tranzistora Q2:

Čak i ako je +V S napon 30 V, rezultujući napon od 0,6 V između gejta i izvora nije dovoljan da se MOSFET ponovo uključi. Stoga, kada su kontakti gumba otvoreni, oba tranzistora će ostati isključena.

Radio amatersko napajanje

Uključivanje i isključivanje jednim dugmetom

Uključite i isključite samo jednim dugmetom

U radio elektronici nastaju situacije kada jedno ili više opterećenja zahtijevaju samo jedno dugme koje će uključiti i isključiti napajanje. Ovaj pristup ima prednosti u odnosu na postavljanje dva dugmeta ili volumetrijskih prekidača u kućište. Također je moguće koristiti elegantne i kompaktne tipke na dodir. Ili koristite uključivanje i isključivanje jednim dugmetom u slučajevima kada postoji samo jedno dugme. Razmotrit će se dvije sheme, u različitim dizajnom i s različitim opcijama snage. Obje opcije rade i testirane. Ako su komponente pravilno instalirane i bez zamjene dijelova, onda će sve raditi kako treba.

On i isključeno jedno dugme - krug na okidaču

Napajanje kola se kreće od 7 V do 35 V. Svi dijelovi su jeftini, a ponavljanje kola mogu raditi ljudi daleko od radio elektronike. Možete koristiti bilo koje dugme, čak i za pozive, sve dok može da poveže i prekine kontakt. Možete ga držati koliko god želite, jer će okidač raditi samo kada je kontakt isključen. U skladu s tim, ući će na sljedeću poziciju kada se ponovo pritisne.

On i isključeno jedno dugme - krug na tajmeru 555

Još jedan izvanredan sklop baziran je na tajmeru 555. Značajan je po tome što je napon napajanja mrežni, a može se spojiti nekoliko opterećenja, kao i dugmad. Dijagram prikazuje lokacije naknadnih veza.

Mnogi kućni električni aparati, bilo da se radi o stereo sistemima, televizorima, raznim lampama, uključuju se i gase pritiskom na isto dugme. Pritisnuti jednom - uređaj se uključio, pritisnut ponovo - isključio se. U radioamaterskoj praksi često postoji potreba za implementacijom istog principa. Takvi se gumbi često koriste pri izradi domaćih pojačala u elegantnim kućištima, uređaj s ovim principom uključivanja i isključivanja izgleda mnogo naprednije, podsjeća na tvornički uređaj.

Dijagram uređaja

U nastavku je prikazan dijagram za uključivanje i isključivanje opterećenja jednim dugmetom. Jednostavan je kao čizme, ne sadrži oskudne komponente i odmah se pokreće. Dakle, dijagram:

Njegova ključna karika je popularni NE555 tajmer čip. To je ono što registruje pritisak na taster i postavlja izlaz na logičku 1 ili 0. Taster S1 je bilo koje dugme za zatvaranje bez fiksiranja, jer Kroz njega praktički ne teče struja, praktički nema zahtjeva za dugme. Uzeo sam prvi na koji sam naišao, sovjetski iz 60-ih.

Kondenzator C1 i otpornik R3 potiskuju odbijanje kontakta gumba C1 je najbolje koristiti nepolarnu keramiku ili film. LED1 označava stanje opterećenja - LED je uključen, opterećenje uključen, isključeno - isključeno. Tranzistor T1 prebacuje namotaj releja ovdje možete koristiti bilo koji tranzistor male snage NPN strukture, na primjer, BC547, KT3102, KT315, BC184, 2N4123. Dioda postavljena paralelno sa namotajem releja služi za suzbijanje impulsa samoindukcije koji nastaju u namotu. Možete koristiti bilo koju diodu male snage, na primjer, KD521, 1N4148. Ako opterećenje troši malo struje, možete ga spojiti direktno na strujni krug umjesto na zavojnicu releja. U ovom slučaju vrijedi instalirati snažniji tranzistor, na primjer, KT817, a dioda se može eliminirati.

Materijali

Za sastavljanje kruga trebat će vam:

• Čip NE555 – 1 kom.
• Tranzistor BC547 – 1 kom.
• Kondenzator 1 uF - 1 kom.
• Otpornik 10 kOhm – 2 kom.
• Otpornik 100 kOhm – 1 kom.
• Otpornik 1 kOhm – 2 kom.
• Dugme bez fiksacije – 1 kom.
• Dioda KD521 – 1 kom.
• LED 3 V. - 1 kom.
• Relej – 1 kom.

Osim toga, potreban vam je lemilica, fluks, lem i sposobnost sastavljanja elektroničkih sklopova. Elektronske komponente koštaju gotovo peni i prodaju se u bilo kojoj prodavnici radio dijelova.

Sastavljanje uređaja

Prije svega, trebate napraviti štampanu ploču. Izvodi se metodom LUT, datoteka je priložena članku. Nema potrebe za ogledalom prije štampanja. LUT metoda je opisana mnogo puta na Internetu, učenje nije tako teško. Nekoliko fotografija procesa:
Preuzmite ploču:

(preuzimanja: 958)

Ako nemate pri ruci štampač, možete nacrtati štampanu ploču markerom ili lakom, jer je prilično mala. Nakon bušenja rupa, ploča mora biti kalajisana kako bi se spriječila oksidacija tragova bakra.
Nakon što napravite ploču, možete započeti lemljenje dijelova u nju. Prvo su zalemljene male komponente - otpornici, diode. Nakon toga, kondenzatori, mikro krugovi i sve ostalo. Žice se mogu ili zalemiti direktno u ploču ili spojiti na ploču pomoću terminalnih blokova. Izvukao sam kontakte za napajanje i OUT kontakte za povezivanje releja kroz terminalne blokove i zalemio dugme direktno u ploču koristeći par žica.

Dakle, ova ploča se može ugraditi u bilo koji uređaj, bilo da se radi o pojačalu, kućnoj lampi ili bilo čemu drugom što zahtijeva paljenje i gašenje jednim gumbom bez zaključavanja. Postoji mnogo drugih sličnih sklopova na mreži, izgrađenih na sovjetskim mikro krugovima i tranzistorima, ali ovaj konkretan krug koji koristi NE555 mikro krug pokazao se najjednostavnijim i istovremeno pouzdanim.

Princip rada je jasno prikazan u videu.

Ponekad postoji potreba da se kontroliše određeno opterećenje sa samo jednim dugmetom. Postoje dvije vrste dugmadi, sa i bez zaključavanja. Ako koristite dugmad bez zabravljivanja, na primjer za uključivanje LED-a, onda kada se pritisne LED će se upaliti, a kada se otpusti će se ugasiti.

Gornji sklop je nevjerovatno jednostavan i sastoji se od tri tranzistora, od kojih su dva reverzne provodljivosti. Radi po sljedećem principu: prvi put kada ga pritisnete, LED će se upaliti, a drugi put će se ugasiti.

Postoji mnogo područja primjene za tako jednostavno elektronsko dugme, od jednostavnih baterijskih lampi do moćnih sistema za prebacivanje.

Kako radi

U početnom trenutku, kada se struja dovodi u kolo, sva tri tranzistora su zatvorena, istovremeno, kroz lanac otpornika R1 i R2, elektrolitički kondenzator C1 se puni, napon na njemu je jednak naponu napajanja . Kada pritisnete dugme, pozitivan signal iz kondenzatora se šalje na bazu tranzistora VT3, otključavajući ga kroz otvoreni prelaz ovog tranzistora, napon se dovodi do baze tranzistora VT2, usled čega se i on otvara; . Opterećenje, u našem slučaju LED, također se aktivira, čak i tokom rada tranzistora VT3.

Ovaj dio kruga je brava okidača. Tranzistor VT3 otvara VT2, a kada se otvori, dovodi napon na bazu tranzistora VT3, držeći ga otvorenim.

Kolo može ostati u ovom stanju beskonačno dugo. Štaviše, dugme se može jednostavno pritisnuti i otpustiti, a ne držati pritisnuto.

Otvarajući tranzistor VT2 također otvara tranzistor VT1. U ovom stanju su sva tri tranzistora otvorena. Kada je VT1 otvoren, preko njegovog otvorenog spoja i otpornika R2, kondenzator C1 će se isprazniti, pa možemo zaključiti da kada su tranzistori otvoreni, kondenzator se prazni.

Kada se dugme ponovo pritisne, baza tranzistora VT3 se spaja na negativnu ploču kondenzatora C1, na dnu ključa napon je oko 0,7 volti, a usled naelektrisanja kondenzatora opada i zaključan je. S isključenim tranzistorom VT3, kondenzator se ponovo počinje puniti u normalnom načinu rada, kroz prethodno navedene otpornike.

Opterećenje se prebacuje tranzistorom VT3, može se uzeti i jače, na primjer bd139, u ovom slučaju imat ćemo priliku spojiti snažnija opterećenja na kolo, ili možemo pojačati signal sa izlaza našeg dugmeta pomoću dodatni tranzistor.

Tranzistori koji se koriste u krugu nisu kritični, možete uzeti bilo koju nisku i srednju snagu odgovarajuće provodljivosti. Vrijednosti ostalih komponenti kola mogu odstupiti u jednom ili drugom smjeru za 30%.

Kolo nije gladno struje iz izvora napajanja od 5 volti, potrošnja struje bez opterećenja je samo 850 mikroampera, tako da ga možete bezbedno koristiti kao prekidač u, recimo, baterijskoj lampi.