Dvouvodičové lustrové řídicí obvody využívající polovodiče

První část článku: Jak ovládat lustr ve dvou vodičích. Reléové obvody.

Jeden dobrý inženýr, elektronický inženýr, řekl, že pokud je v obvodu pravděpodobně nějaké relé, je třeba jej vylepšit. A s tím nelze nesouhlasit: Zdroj aktivace kontaktů reléových kontaktů je jen několik stovek, možná tisíckrát, zatímco tranzistor pracující při frekvenci alespoň 1 KHz dělá 1000 přepínačů každou sekundu.

Tranzistorový obvod s polním efektem

Toto schéma bylo navrženo v časopise "Radio" č. 9 z roku 2006. Je znázorněno na obrázku 1.

Algoritmus obvodu je stejný jako v předchozích dvou: s každým krátkodobým kliknutím na spínač je připojena nová skupina lamp. Pouze v těchto schématech je jedna skupina a v celé této dvě.

Je snadno vidět, že základem obvodu je dvoumístný čítač vyrobený na čipu K561TM2, obsahující 2 D - klopné obvody v jednom pouzdru. Tyto spouštěče obsahují běžný dvoumístný binární čítač, který lze spočítat podle algoritmu 00b, 01b, 10b, 11b a znovu ve stejném pořadí 00b, 01b, 10b, 11b ... Písmeno „b“ označuje, že čísla jsou v binárním systému číslování. Nejmenší bit v těchto číslech odpovídá přímému výstupu spouštěče DD2.1 a starší bit přímému výstupu DD2.2. Každá jednotka v těchto číslech označuje, že odpovídající tranzistor je otevřený a je připojena odpovídající skupina lamp.

Tím se získá následující algoritmus pro zapnutí lamp. Lampa EL1 svítí, jakmile se spínač SA1 zavře. Po krátkém stisknutí spínače se kontrolky rozsvítí v následujících kombinacích: EL1; (EL1 a EL2); (EL1 & EL3 & EL4); (EL1 & EL2 & EL3 & EL4).

Aby se provedlo přepínání podle uvedeného algoritmu, je nutné použít vstupní impulzy na vstup C nejméně významného bitu čítače DD2.1 v okamžiku každého kliknutí na spínač SA1.

Obrázek 1. Řídicí obvod lustru na tranzistorech s polním efektem

Počítadlo řízení

Provádí se to dvěma impulsy. První z nich je impuls pro vynulování počítadla a druhý je počítací impuls, který přepíná lampy.

Počítadlo reset pulsu

Když zapnete zařízení po dlouhém vypnutí (nejméně 15 sekund) elektrolytický kondenzátor C1 zcela vybitý. Když je spínač SA1 sepnut, pulzující napětí z usměrňovacího můstku VD2 s frekvencí 100 Hz přes rezistor R1 generuje napěťové impulsy omezené Zenerovou diodou VD1 při 12V. S těmito pulzy se elektrolytický kondenzátor C1 začne nabíjet přes odpojovací diodu VD4. V tuto chvíli generuje diferenciální řetězec C3, R4 na R - vstupech impulzů vysoké úrovně R - vstupy triggerů DD2.1, DD2.2 a čítač je resetován do stavu 00. Tranzistory VT1, VT2 jsou uzavřeny, takže když poprvé zapnete lustr, nesvítí lampy EL2 ... EL4. Svítí pouze kontrolka EL, protože se zapíná přímo spínačem.

Počítání pulzů

Přes diodu VD3 impulsy generované zenerovou diodou VD1 nabíjí kondenzátor C2 a udržují jej v nabitém stavu. Proto výstup logický prvek DD1.3 nízká logická úroveň.

Když je jistič SA1 otevřen na krátkou dobu, zvlnění napětí z usměrňovače se zastaví. Kondenzátor C2 se tedy dokáže vybít, což bude trvat asi 30 ms, a na výstupu prvku DD1.3 se nastaví vysoká logická úroveň - pokles napětí se vytvoří z nízké úrovně na vysokou, nebo jak se často nazývá stoupající hrana impulsu. Právě tato přední fronta nastaví spoušť DD2.1 do jediného stavu a připravuje se na zapnutí lampy.

Pokud se podíváte zblízka na obraz v diagramu D, spouštěč, můžete si všimnout, že jeho taktovaný vstup C začíná nakloněným segmentem směrem zleva nahoru.Tento segment indikuje, že spouště se spouští na vstupu C podél náběžné hrany impulsu.

Zde je čas na vyvolání elektrolytického kondenzátoru C1. Je-li připojen přes odpojovací diodu VD4, může být vybíjen pouze prostřednictvím mikroobvodů DD1 a DD2, jinými slovy, aby je udržel po určitou dobu v provozním stavu. Otázka zní, jak dlouho?

Čipy řady K561 může pracovat v rozsahu napájecího napětí 3 ... 15V a ve statickém režimu je jím spotřebovaný proud počítán v jednotkách mikroamps. V tomto provedení proto k úplnému vybití kondenzátoru nedochází dříve než po 15 sekundách a poté díky rezistoru R3.

Protože kondenzátor Cl není téměř vybitý, při uzavření spínače SA1 není generován resetovací impuls řetězcem C3, R4, takže čítač zůstává ve stavu, který obdržel po dalším počítacím impulzu. V okamžiku otevření SA1 je zase generován čítací impuls, kdykoli se stav počítadla zvýší o jeden. Po uzavření SA1 se na obvod přivede síťové napětí a kontrolka EL1 a kontrolky EL2 ... EL4 se rozsvítí podle stavu čítače.

S moderním vývojem polovodičových technologií, klíčové (přepínací) kaskády provedeno na tranzistorech s polním efektem (MOSFET). Vytváření takových klíčů na bipolárních tranzistorech se nyní považuje za jednoduše neslušné. V tomto obvodu se jedná o tranzistory typu BUZ90A, které vám umožňují ovládat žárovky s výkonem až 60 W, a při použití energeticky úsporných žárovek je tento výkon více než dost.

Další schéma možností

Obrázek 2 ukazuje možnou variantu právě uvažovaného schématu.

Obrázek 2. Řídicí obvod lustru 5 (3) -x

Místo čítače na D-klopných obvodech se v obvodu používá posuvný registr K561IR2. V jednom pouzdru mikroobvodu obsahuje 2 takové registry. V obvodu je použit pouze jeden, jeho závěry v obvodu jsou uvedeny v závorkách. Taková náhrada umožnila mírně snížit počet tištěných vodičů na desce, nebo autor prostě neměl další čip. Ale obecně, navenek, se při provozu okruhu nic nezměnilo.

Logika posuvného registru je velmi jednoduchá. Každý impuls přicházející na vstup C přenáší obsah vstupu D na výstup 1 a také provádí posun informací podle algoritmu 1-2-4-8.

Protože v tomto obvodu je vstup D jednoduše pájen k + napájecímu zdroji mikroobvodu (konstantní „log. Unit“), jednotky se objeví na výstupech při každém smykovém impulzu na vstupu C. Tedy k zapálení lamp dochází v pořadí: 0000, 0001, 0011, 0000. Pokud nezapomenete na lampu EL1, pak s ní bude spínací sekvence následující: EL1; (EL1 a EL2); (EL1 a EL2 a EL3).

První kombinace 0000 se objeví, když se lustr zpočátku zapne pod vlivem resetovacího impulzu generovaného diferenciálním řetězcem C3, R4, jako v předchozím schématu. Poslední nulová kombinace se také objeví v důsledku resetování registru, ale pouze tentokrát resetovací signál prochází diodou VD4, jakmile se objeví výstup 4, logický signál 1, tj. při čtvrtém kliknutí na přepínač.

Zbývající prvky obvodu jsou nám již známy z popisu předchozího. Na čipu K561LA7 je smontován shear pulsní shaper (dříve, než se jednalo o třícestný LA9, zapnutý také střídačem), a elektrolytický kondenzátor C1 působí jako zdroj energie pro čipy během krátkého kliknutí na spínač. Výstupní klávesy jsou všechny stejné MOSFETy, i když jiný typ IRF740, který obecně nic nemění.

Ovládací obvod tyristorů

Z nějakého důvodu předchozí obvody přepínaly lampy pomocí tranzistorů s efektem pole, i když tyristory a triakové. Obvod používající tyristor je znázorněn na obrázku 3.

Obrázek 3. Řídicí obvod lustru na tyristorech

Stejně jako v předchozích schématech se jedna kontrolka EL3 zapne jednoduše, když se spínač SA1 zavře. Skupina lamp EL1, EL2 se rozsvítí, když znovu kliknete na spínač SA1. Schéma funguje následovně.

Když se SA1 poprvé uzavře, rozsvítí se lampa EL3 a současně se pulzující napětí z usměrňovacího můstku přes rezistor R4 přivádí do stabilizátoru napětí vytvořeného na Zenerově diodě VD1 a kondenzátoru Cl, který se rychle nabije na stabilizační napětí zenerovy diody. Toto napětí se používá k napájení čipu DD1.

Současně se elektrolytický kondenzátor C2 začne nabíjet přes odpor R2, a ne příliš rychle. V tomto okamžiku je výstupem prvku DD1.1 vysoká úroveň, která nabíjí kondenzátor C3, takže je na jeho pravé straně plus podle schématu.

Jakmile náboj kondenzátoru C3 dosáhne úrovně logické jednotky, objeví se na výstupu prvku DD1.1 nízká úroveň, ale na vstupech prvků DD1.2 DD1.3, v důsledku nabitého kondenzátoru C3 a odpojovací diody VD4, zůstane vysoká úroveň. Proto na výstupech 4 a 10 prvku DD1 je udržována nízká úroveň, která udržuje tranzistor VT1 uzavřený. Thyristor VS1 je také uzavřen, takže lampy nesvítí.

Krátkým kliknutím na spínač SA1 se kondenzátor C1 vybije dostatečně rychle, čímž odpojí mikroobvod. Výbojová konstanta kondenzátoru C2 je mnohem vyšší, s jmenovitými hodnotami uvedenými na obvodu po dobu alespoň 1 sekundy. Kondenzátor C3 se proto rychle dobije v opačném směru - plus bude na jeho levém obložení podle schématu.

Pokud je v čase kratším než jedna sekunda čas znovu zapnout lustr, pak na vstupu prvku DD1.1, protože kondenzátor Cl nemá čas na vybití, bude již přítomna vysoká úroveň napětí a na vstupech prvků DD1.2, DD1.3 nízká, nastavená ve směru nabití kondenzátoru C3. Na výstupech 4 a 10 prvku DD1 je nastavena vysoká úroveň, která otevírá tranzistor VT1, a to je zase tyristor VS1, zapalovající lampy EL1, EL2. V budoucnu je tento stav prvku DD1 udržován zpětnou vazbou přes rezistor R3.

Mikroprocesorové ovládání lustru

Schémata zapnuta mikrokontroléry Ne bez důvodu jsou v konstrukci obvodů považovány za docela jednoduché. Přidáním malého počtu příloh získáte velmi funkční zařízení. Je pravda, že cena za takovou jednoduchost obvodu je psaní programů, bez nichž je mikrokontrolér, i když velmi výkonný, jen kus železa. Ale s dobrým programem se z tohoto kusu železa v některých případech stává umělecké dílo.

Řídicí obvod lustru na mikrokontroléru je znázorněn na obrázku 4.

Obrázek 4. Řídicí obvod lustru na mikrokontroléru

Stejně jako všechny předchozí obvody je obvod řízen pouze jedním síťovým přepínačem SW1. Kliknutí na přepínač umožňuje nejen vybrat počet zapnutých lamp, ale také je plynule zapnout, a nastavit požadovaný jas záře. Kromě toho vám umožňuje simulovat přítomnost lidí v domě - zapínat a vypínat osvětlení podle určitého algoritmu. Takové jednoduché bezpečnostní zařízení.

Dodatek k článku: Jak opravit čínský lustr - příběh jedné opravy.