28-07-2016

Antoine Smith

Les interrupteurs momentanés à faible courant, similaires aux interrupteurs tactiles montés sur carte, sont bon marché, facilement disponibles et sont disponibles dans une grande variété de tailles et de styles. Dans le même temps, les boutons de verrouillage sont souvent plus grands, plus chers et offrent une gamme d'options de conception relativement limitée. Cela peut poser un problème si vous avez besoin d'un commutateur miniature et peu coûteux pour sécuriser l'alimentation d'une charge. L'article propose une solution de circuit qui permet de donner à un bouton de retour automatique une fonction de verrouillage.

Auparavant, des conceptions étaient proposées dont les circuits étaient basés sur des composants discrets et des microcircuits. Cependant, nous décrirons ci-dessous un circuit qui ne nécessite que quelques transistors et une poignée de composants passifs pour remplir les mêmes fonctions.

La figure 1a montre une variante du circuit d'alimentation pour le cas d'une charge connectée à la masse. Le circuit fonctionne en mode « switch » ; cela signifie que la première pression met la charge sous tension, la seconde l'éteint, et ainsi de suite.

Pour comprendre le principe de fonctionnement du circuit, imaginons que l'alimentation +V S vient d'être connectée, que le condensateur C1 est initialement déchargé et que le transistor Q1 est bloqué. Dans ce cas, les résistances R1 et R3 sont connectées en série et tirent la grille du MOSFET Q2 à canal P vers le bus +V S, maintenant le transistor à l'état fermé. Le circuit est maintenant dans un état « débloqué » lorsque la tension de charge V L sur la broche OUT (+) est nulle.

En appuyant brièvement sur le bouton normalement ouvert, la grille de Q2 est connectée au condensateur C1, déchargée à 0 V, et le MOSFET est activé. La tension de charge à la borne OUT (+) augmente immédiatement jusqu'à + VS, via la résistance R4, le transistor Q1 reçoit la polarisation de base et devient passant. En conséquence, Q1 devient saturé et connecte la grille de Q2 à la terre via la résistance R3, maintenant le MOSFET ouvert lorsque les contacts du bouton sont ouverts. Le circuit est maintenant dans un état « verrouillé » dans lequel les deux transistors sont ouverts, la charge est alimentée et le condensateur C1 est chargé à +V S via la résistance R2.

Après avoir momentanément refermé l'interrupteur, la tension aux bornes du condensateur C1 (maintenant égale à +V S) sera appliquée à la grille de Q2. Puisque la tension grille-source de Q2 est maintenant proche de zéro, le MOSFET s'éteint et la tension de charge tombe à zéro. La tension base-émetteur de Q1 tombe également à zéro, désactivant le transistor. En conséquence, lorsque le bouton est relâché, rien ne maintient Q2 ouvert et le circuit revient à l'état "activé", avec les deux transistors éteints, la charge hors tension et C1 déchargé via la résistance R2.

Il n'est pas nécessaire d'installer la résistance R5 qui shunte les bornes de sortie. Lorsque le bouton est relâché, le condensateur C1 est déchargé vers la charge via la résistance R2. Si l'impédance de charge est très élevée (c'est-à-dire comparable à la valeur de R2) ou si la charge contient des dispositifs actifs tels que, par exemple, des LED, la tension de charge lorsque Q2 est désactivé peut être suffisamment élevée pour activer le transistor Q1 via résistance R4 et empêcher le circuit de s'éteindre. La résistance R5, lorsque Q2 s'éteint, tire la borne OUT (+) vers le rail 0 V, provoquant la désactivation rapide de Q1 et permettant au circuit de passer correctement à l'état éteint.

Avec la bonne sélection de transistors, le circuit fonctionnera sur une large plage de tensions et pourra être utilisé pour piloter des charges telles que des relais, des solénoïdes, des LED, etc. Cependant, gardez à l'esprit que certains ventilateurs et moteurs à courant continu continuent de tourner après le l’alimentation est coupée. Cette rotation peut créer une force contre-électromotrice suffisamment grande pour activer le transistor Q1 et empêcher le circuit de se désactiver. La solution au problème est illustrée à la figure 1b, où une diode de blocage est connectée en série avec la sortie. Dans ce cas, vous pouvez également ajouter la résistance R5 au circuit.

La figure 2 montre un autre circuit conçu pour les charges connectées au rail d'alimentation supérieur, comme le relais électromagnétique présenté dans cet exemple.

Notez que Q1 a été remplacé par un transistor pnp et que Q2 est désormais un MOSFET à canal N. Ce circuit fonctionne exactement de la même manière que le circuit décrit ci-dessus. Ici, R5 agit comme une résistance de rappel, connectant la broche de sortie OUT (-) au bus +V S lorsque Q2 s'éteint et provoquant la désactivation rapide de Q1. Comme dans le circuit précédent, la résistance R5 est un composant optionnel et n'est installée que pour certains types de charges mentionnés ci-dessus.

Notez que dans les deux circuits, la constante de temps C1, R2 est sélectionnée en fonction de la suppression des rebonds de contact requise. Généralement, une valeur comprise entre 0,25 s et 0,5 s est considérée comme normale. Des constantes de temps plus petites peuvent conduire à un fonctionnement instable du circuit, tandis que des constantes plus grandes augmentent le temps d'attente entre la fermeture des contacts des boutons, pendant lequel une charge et une décharge suffisamment complètes du condensateur C1 doivent se produire. Avec les valeurs indiquées sur le diagramme C1 = 330 nF et R2 = 1 MOhm, la valeur nominale de la constante de temps est de 0,33 s. Cela suffit généralement pour éliminer les rebonds de contact et commuter la charge en quelques secondes environ.

Les deux circuits sont conçus pour verrouiller et libérer la clé en réponse à des fermetures momentanées de contacts. Cependant, chacun d'eux a été conçu de manière à garantir un fonctionnement correct même en cas d'appui prolongé sur le bouton. Considérez le circuit de la figure 2 lorsque Q2 est désactivé. Si le bouton est enfoncé pour éteindre le circuit, la grille est connectée au potentiel 0V (puisque le condensateur C1 est déchargé) et le MOSFET est fermé, permettant au point commun des résistances R1 et R2 de se connecter au rail +V S à travers la résistance. R5 et l'impédance de charge. Dans le même temps, Q1 est également désactivé, ce qui entraîne la connexion de la porte de Q2 au bus GND via les résistances R3 et R4. Si le bouton est immédiatement relâché, C1 se chargera simplement via la résistance R2 à une tension de +V S. Cependant, si vous laissez le bouton fermé, la tension de grille de Q2 sera déterminée par le potentiel du diviseur formé par les résistances R2 et R3+R4. En supposant que lorsque le circuit est déverrouillé, la tension sur la broche OUT (-) est approximativement égale à +V S, l'expression suivante peut être écrite pour la tension grille-source du transistor Q2 :

Même si la tension +V S est de 30 V, la tension de 0,6 V résultante entre la grille et la source n'est pas suffisante pour réactiver le MOSFET. Par conséquent, lorsque les contacts des boutons sont ouverts, les deux transistors resteront bloqués.

Alimentation radioamateur

Un bouton pour allumer et éteindre

Allumer et éteindre avec un seul bouton

En radioélectronique, des situations surviennent lorsqu'une ou plusieurs charges ne nécessitent qu'un seul bouton pour allumer et éteindre l'appareil. Cette approche présente des avantages par rapport au placement de deux boutons ou interrupteurs à bascule volumétriques dans le boîtier. Il est également possible d'utiliser des boutons tactiles élégants et compacts. Ou utilisez l'allumage et l'extinction à un seul bouton dans les cas où il n'y a qu'un seul bouton. Deux schémas seront considérés, dans des conceptions différentes et avec des options de puissance différentes. Les deux options fonctionnent et testées. Si les composants ont été installés correctement et sans remplacement de pièces, alors tout fonctionnera correctement.

Sur Et hors un bouton - circuit sur la gâchette

L'alimentation électrique du circuit varie de 7 V à 35 V. Toutes les pièces sont peu coûteuses et la répétition du circuit peut être effectuée par des personnes éloignées de l'électronique radio. Vous pouvez utiliser n'importe quel bouton, même pour les appels, à condition qu'il puisse connecter et déconnecter un contact. Vous pouvez le maintenir aussi longtemps que vous le souhaitez, puisque la gâchette ne fonctionnera que lorsque le contact sera déconnecté. En conséquence, il entrera dans la position suivante lorsqu'on appuie à nouveau.

Sur Et hors un bouton - circuit sur minuterie 555

Un autre circuit remarquable est basé sur la minuterie 555. Il se distingue par le fait que la tension d'alimentation est celle du secteur et que plusieurs charges peuvent être connectées, ainsi que des boutons. Le diagramme montre les emplacements des connexions suivantes.

De nombreux appareils électroménagers, qu'il s'agisse de chaînes stéréo, de téléviseurs, de lampes diverses, s'allument et s'éteignent en appuyant sur le même bouton. Appuyé une fois - l'appareil est allumé, appuyé à nouveau - éteint. Dans la pratique des radioamateurs, il est souvent nécessaire de mettre en œuvre le même principe. De tels boutons sont souvent utilisés lors de la construction d'amplificateurs faits maison dans des boîtiers élégants ; un appareil doté de ce principe d'allumage et d'extinction semble beaucoup plus avancé, rappelant un appareil d'usine.

Schéma de l'appareil

Le schéma pour allumer et éteindre la charge avec un seul bouton est présenté ci-dessous. C'est aussi simple que des bottes, ne contient pas de composants rares et démarre immédiatement. Donc le schéma :

Son lien clé est la populaire puce de minuterie NE555. C'est celui-ci qui enregistre la pression sur la touche et définit la sortie sur 1 ou 0 logique. Le bouton S1 est n'importe quel bouton permettant de fermer sans fixation, car Il n'y a pratiquement aucun courant qui le traverse, il n'y a pratiquement aucune exigence pour le bouton. J'ai pris le premier que j'ai rencontré, un soviétique des années 60.

Le condensateur C1 et la résistance R3 suppriment le rebond des contacts des boutons ; il est préférable d'utiliser C1 en céramique ou en film non polaire. LED1 indique l'état de la charge - la LED est allumée, la charge est allumée, éteinte - éteinte. Le transistor T1 commute l'enroulement du relais ; ici, vous pouvez utiliser n'importe quel transistor de faible puissance de structure NPN, par exemple BC547, KT3102, KT315, BC184, 2N4123. Une diode placée parallèlement à l'enroulement du relais sert à supprimer les impulsions d'auto-induction apparaissant dans l'enroulement. Vous pouvez utiliser n'importe quelle diode basse consommation, par exemple KD521, 1N4148. Si la charge consomme peu de courant, vous pouvez la connecter directement au circuit au lieu de la bobine du relais. Dans ce cas, il vaut la peine d'installer un transistor plus puissant, par exemple KT817, et la diode peut être éliminée.

Matériaux

Pour assembler le circuit, vous aurez besoin de :

• Puce NE555 – 1 pièce.
• Transistor BC547 – 1 pièce.
• Condensateur 1 uF - 1 pièce.
• Résistance 10 kOhm – 2 pièces.
• Résistance 100 kOhm – 1 pièce.
• Résistance 1 kOhm – 2 pièces.
• Bouton sans fixation – 1 pc.
• Diode KD521 – 1 pièce.
• LED 3 V. - 1 PC.
• Relais – 1 pièce.

De plus, vous avez besoin d'un fer à souder, d'un flux, de soudure et de la capacité d'assembler des circuits électroniques. Les composants électroniques coûtent près d'un centime et sont vendus dans n'importe quel magasin de pièces radio.

Assemblage de l'appareil

Tout d'abord, vous devez réaliser un circuit imprimé. Elle est réalisée selon la méthode LUT, le fichier est joint à l'article. Il n'est pas nécessaire de mettre en miroir avant d'imprimer. La méthode LUT a été décrite plusieurs fois sur Internet, et elle n’est pas si difficile à apprendre. Quelques photos du processus :
Téléchargez le tableau :

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Si vous n'avez pas d'imprimante sous la main, vous pouvez dessiner un circuit imprimé avec un marqueur ou du vernis, car il est assez petit. Après avoir percé les trous, la planche doit être étamée pour éviter l'oxydation des traces de cuivre.
Après avoir fabriqué la carte, vous pouvez commencer à y souder des pièces. Tout d'abord, de petits composants sont soudés - résistances, diodes. Après cela, les condensateurs, les microcircuits et tout le reste. Les fils peuvent être soit soudés directement sur la carte, soit connectés à la carte à l'aide de borniers. J'ai sorti les contacts d'alimentation et les contacts OUT pour connecter le relais via des borniers, et j'ai soudé le bouton directement sur la carte à l'aide d'une paire de fils.

Ainsi, cette carte peut être intégrée à n'importe quel appareil, qu'il s'agisse d'un amplificateur, d'une lampe faite maison ou de tout autre objet nécessitant de l'allumer et de l'éteindre avec un seul bouton sans verrouillage. Il existe de nombreux autres circuits similaires sur le réseau, construits sur des microcircuits et des transistors soviétiques, mais ce circuit particulier utilisant le microcircuit NE555 s'est révélé être le plus simple et en même temps fiable.

Le principe de fonctionnement est clairement montré dans la vidéo.

Il est parfois nécessaire de contrôler une charge particulière avec un seul bouton. Il existe deux types de boutons, avec et sans verrouillage. Si vous utilisez des boutons non verrouillables, par exemple pour allumer une LED, la LED s'allumera lorsqu'elle sera enfoncée et s'éteindra lorsqu'elle sera relâchée.

Le circuit ci-dessus est incroyablement simple et se compose de trois transistors, dont deux à conductivité inverse. Il fonctionne selon le principe suivant : lors d'une première pression, la LED s'allumera, et lors d'une nouvelle pression, elle s'éteindra.

Il existe de nombreux domaines d'application pour un bouton électronique aussi simple, des simples lampes de poche aux systèmes de commutation puissants.

Comment ça fonctionne

Au moment initial, lorsque l'alimentation est fournie au circuit, les trois transistors sont fermés, en même temps, à travers la chaîne de résistances R1 et R2, le condensateur électrolytique C1 est chargé, la tension sur celui-ci est égale à la tension d'alimentation . Lorsque vous appuyez sur le bouton, un signal positif du condensateur est envoyé à la base du transistor VT3, le déverrouillant grâce à la transition ouverte de ce transistor, une tension est fournie à la base du transistor VT2, ce qui entraîne son ouverture également. . La charge, dans notre cas la LED, est également activée, même pendant le fonctionnement du transistor VT3.

Cette partie du circuit est un verrou de déclenchement. Le transistor VT3 ouvre VT2 et lorsqu'il s'ouvre, il fournit une tension à la base du transistor VT3, le maintenant ouvert.

Le circuit peut rester dans cet état pendant une durée infinie. De plus, le bouton peut simplement être enfoncé et relâché, plutôt que maintenu enfoncé.

Le transistor d'ouverture VT2 ouvre également le transistor VT1. Dans cet état, les trois transistors sont ouverts. Lorsque VT1 est ouvert, à travers sa jonction ouverte et sa résistance R2, le condensateur C1 sera déchargé, on peut donc conclure que lorsque les transistors sont ouverts, le condensateur est déchargé.

Lorsque l'on appuie à nouveau sur le bouton, la base du transistor VT3 est connectée à la plaque négative du condensateur C1, à la base de la clé la tension est d'environ 0,7 volts, et du fait de la charge du condensateur elle chute et c'est verouillé. Le transistor VT3 étant désactivé, le condensateur recommence à se charger en mode normal, à travers les résistances spécifiées précédemment.

La charge est commutée par le transistor VT3, elle peut être prise plus puissamment, par exemple bd139, dans ce cas nous aurons la possibilité de connecter des charges plus puissantes au circuit, ou nous pouvons amplifier le signal de la sortie de notre bouton avec un transistor supplémentaire.

Les transistors utilisés dans le circuit ne sont pas critiques ; vous pouvez prendre n'importe quelle puissance faible et moyenne de conductivité appropriée. Les valeurs des autres composants du circuit peuvent être déviées dans un sens ou dans l'autre de 30 %.

Le circuit n'est pas gourmand en énergie ; à partir d'une source d'alimentation de 5 volts, la consommation de courant à vide n'est que de 850 microampères, de sorte que vous pouvez l'utiliser en toute sécurité comme interrupteur dans, par exemple, une lampe de poche.