Circuitos de control de araña de dos hilos con semiconductores

La primera parte del artículo: Cómo controlar una lámpara de araña en dos cables. Circuitos de relé.

Un buen ingeniero, un ingeniero electrónico, dijo que si, supuestamente, hay un relé en el circuito, entonces debe mejorarse. Y uno no puede estar en desacuerdo con esto: el recurso de actuación del contacto del relé es solo unos pocos cientos, tal vez miles de veces, mientras que un transistor que opera a una frecuencia de al menos 1 KHz hace 1000 interruptores por segundo.

Circuito de transistor de efecto de campo

Este esquema fue propuesto en la revista "Radio" No. 9 de 2006. Se muestra en la Figura 1.

El algoritmo del circuito es el mismo que los dos anteriores: con cada clic a corto plazo del interruptor, se conecta un nuevo grupo de lámparas. Solo en esos esquemas hay un grupo, y en este conjunto dos.

Es fácil ver que la base del circuito es un contador de dos dígitos hecho en el chip K561TM2, que contiene 2 D - flip-flops en una carcasa. Estos disparadores contienen un contador binario ordinario de dos dígitos, que se puede contar de acuerdo con el algoritmo 00b, 01b, 10b, 11b, y nuevamente en el mismo orden 00b, 01b, 10b, 11b ... La letra "b" indica que los números están en el sistema binario numeración El bit más pequeño en estos números corresponde a la salida directa del disparador DD2.1, y el más alto a la salida directa DD2.2. Cada unidad en estos números indica que el transistor correspondiente está abierto y el grupo correspondiente de lámparas está conectado.

De este modo, se obtiene el siguiente algoritmo para encender las lámparas. La lámpara EL1 brilla tan pronto como se cierra el interruptor SA1. Cuando se presiona brevemente el interruptor, las lámparas se encenderán en las siguientes combinaciones: EL1; (EL1 y EL2); (EL1 y EL3 y EL4); (EL1 y EL2 y EL3 y EL4).

Para llevar a cabo la conmutación de acuerdo con el algoritmo indicado, es necesario aplicar impulsos de conteo a la entrada C del bit menos significativo del contador DD2.1 en el momento de cada clic del conmutador SA1.

Figura 1. El circuito de control de la lámpara en los transistores de efecto de campo.

Gestión de mostradores

Se lleva a cabo por dos impulsos. El primero de ellos es el pulso de reinicio del contador, y el segundo es el pulso de conteo que cambia las lámparas.

Pulso de reinicio del contador

Cuando enciende el dispositivo después de un apagado prolongado (al menos 15 segundos) condensador electrolítico C1 completamente descargado Cuando el interruptor SA1 está cerrado, el voltaje pulsante del puente rectificador VD2 con una frecuencia de 100 Hz a través de la resistencia R1 genera pulsos de voltaje limitados por el diodo Zener VD1 a 12V. Con estos pulsos, un condensador electrolítico C1 comienza a cargarse a través del diodo de desacoplamiento VD4. En este momento, la cadena diferencial C3, R4 genera un pulso de alto nivel en las entradas R de los disparadores DD2.1, DD2.2, y el contador se reinicia al estado 00. Los transistores VT1, VT2 están cerrados, por lo que cuando la lámpara se enciende por primera vez, las lámparas EL2 ... EL4 no se encienden. Solo la lámpara EL permanece encendida, ya que se enciende directamente mediante el interruptor.

Contando pulsos

A través del diodo VD3, los pulsos generados por el diodo zener VD1 cargan el condensador C2 y lo mantienen en un estado cargado. Por lo tanto, la salida elemento lógico DD1.3 bajo nivel lógico.

Cuando el disyuntor SA1 se abre por un corto tiempo, el voltaje de ondulación del rectificador se detiene. Por lo tanto, el condensador C2 logra descargarse, lo que tomará aproximadamente 30 ms, y se establece un nivel lógico alto en la salida del elemento DD1.3: se forma una caída de voltaje de un nivel bajo a uno alto, o como a menudo se le llama el borde ascendente del pulso. Es este frente ascendente el que establece el disparador DD2.1 en un solo estado, preparándose para encender la lámpara.

Si miras de cerca la imagen en el diagrama D, un disparador, puede notar que su entrada de reloj C comienza con un segmento inclinado que va de izquierda a derecha.Este segmento indica que el disparador se dispara en la entrada C a lo largo del borde ascendente del pulso.

Este es el momento de recuperar el condensador electrolítico C1. Conectado a través de un diodo de desacoplamiento VD4, puede descargarse solo a través de microcircuitos DD1 y DD2, en otras palabras, para mantenerlos en condiciones de funcionamiento durante algún tiempo. La pregunta es ¿cuánto tiempo?

Fichas de la serie K561 puede funcionar en el rango de la tensión de alimentación de 3 ... 15V, y en el modo estático, la corriente que consumen se calcula en unidades de microamperios. Por lo tanto, en este diseño, se produce una descarga completa del condensador no antes de 15 segundos y luego, gracias a la resistencia R3.

Como el condensador C1 casi no se descarga, cuando el interruptor SA1 se cierra, la cadena C3, R4 no genera un impulso de reinicio, por lo que el contador permanece en el estado que recibió después del siguiente impulso de conteo. A su vez, se genera un impulso de conteo en el momento de abrir SA1, aumentando cada vez el estado del contador en uno. Después de cerrar SA1, la tensión de red se aplica al circuito y la lámpara EL1 y las lámparas EL2 ... EL4 se encienden de acuerdo con el estado del contador.

Con el desarrollo moderno de tecnologías de semiconductores, cascadas clave (conmutación) realizado en transistores de efecto de campo (MOSFET). Hacer tales claves en transistores bipolares ahora se considera simplemente indecente. En este circuito, estos son transistores del tipo BUZ90A, que le permiten controlar lámparas incandescentes con una potencia de hasta 60 W, y cuando se utilizan lámparas de bajo consumo, esta potencia es más que suficiente.

Otro esquema de opciones

La Figura 2 muestra una posible variante del esquema que se acaba de considerar.

Figura 2. Circuito de control de la lámpara de la lámpara 5 (3) -x

En lugar de un contador en D-flip-flops, el registro de desplazamiento K561IR2 se usa en el circuito. En una carcasa del microcircuito contiene 2 de estos registros. Solo se usa uno en el circuito; sus conclusiones en el circuito se muestran entre paréntesis. Tal reemplazo permitió reducir ligeramente la cantidad de conductores impresos en el tablero, o el autor simplemente no tenía otro chip. Pero en general, exteriormente, nada ha cambiado en el funcionamiento del circuito.

La lógica del registro de desplazamiento es muy simple. Cada pulso que llega a la entrada C transfiere el contenido de la entrada D a la salida 1, y también realiza un cambio de información de acuerdo con el algoritmo 1-2-4-8.

Como en este circuito la entrada D simplemente está soldada a la fuente de alimentación + del microcircuito ("unidad de registro" constante), las unidades aparecerán en las salidas en cada pulso de corte en la entrada C. Por lo tanto, el encendido de las lámparas se produce en la secuencia: 0000, 0001, 0011, 0000. Si no se olvida de la lámpara EL1, la secuencia de conmutación será la siguiente: EL1; (EL1 y EL2); (EL1 y EL2 y EL3).

La primera combinación 0000 aparecerá cuando la lámpara se encienda inicialmente bajo la influencia de un impulso de reinicio generado por la cadena diferencial C3, R4, como en el esquema anterior. La última combinación cero también aparecerá debido al reinicio del registro, pero solo esta vez la señal de reinicio llegará a través del diodo VD4, tan pronto como la salida 4 aparezca la señal lógica 1, es decir al cuarto clic del interruptor.

Los elementos restantes del circuito ya nos son familiares por la descripción del anterior. Se ensambla un moldeador de pulso de corte en el chip K561LA7 (antes era un LA9 de tres entradas, también encendido por un inversor), y el condensador electrolítico C1 actúa como una fuente de energía para los chips durante un breve clic del interruptor. Las teclas de salida son todos los mismos MOSFET, aunque un tipo diferente de IRF740, que generalmente no cambia nada.

Circuito de control de tiristores

Por alguna razón, los circuitos anteriores cambiaron las lámparas utilizando transistores de efecto de campo, aunque tiristores y triacs. Un circuito que usa un tiristor se muestra en la Figura 3.

Figura 3. El circuito de control del candelabro en tiristores

Como en esquemas anteriores, una lámpara EL3 se enciende simplemente cuando se cierra el interruptor SA1. El grupo de lámparas EL1, EL2 se enciende cuando se vuelve a hacer clic en el interruptor SA1. El esquema funciona de la siguiente manera.

Cuando SA1 se cierra por primera vez, la lámpara EL3 se enciende y, al mismo tiempo, el voltaje pulsante desde el puente rectificador a través de la resistencia R4 se suministra a un estabilizador de voltaje hecho en el diodo Zener VD1 y el condensador C1, que se carga rápidamente al voltaje de estabilización del diodo zener. Este voltaje se utiliza para alimentar el chip DD1.

Al mismo tiempo, el condensador electrolítico C2 comienza a cargarse a través de la resistencia R2, y no muy rápidamente. En este momento, la salida del elemento DD1.1 es un nivel alto, que carga el condensador C3, de modo que hay un plus en su lado derecho de acuerdo con el esquema.

Tan pronto como la carga del condensador C3 alcance el nivel de una unidad lógica, aparecerá un nivel bajo en la salida del elemento DD1.1, pero en las entradas de los elementos DD1.2 DD1.3, debido al condensador cargado C3 y al diodo de desacoplamiento VD4, quedará un nivel alto. Por lo tanto, en las salidas 4 y 10 del elemento DD1, se mantiene un nivel bajo, que mantiene cerrado el transistor VT1. Thyristor VS1 también está cerrado, por lo que las lámparas no se encienden.

Con un breve clic en el interruptor SA1, el condensador C1 se descarga lo suficientemente rápido, desconectando así el microcircuito. La constante de descarga del condensador C2 es mucho mayor, con las clasificaciones indicadas en el circuito durante al menos 1 segundo. Por lo tanto, el condensador C3 se recargará rápidamente en la dirección opuesta, además estará en su revestimiento izquierdo de acuerdo con el esquema.

Si en el tiempo de menos de un segundo es hora de encender nuevamente la lámpara de araña, entonces en la entrada del elemento DD1.1 debido al condensador C1 que no ha tenido tiempo de descargarse, ya habrá un alto nivel de voltaje, y en las entradas de los elementos DD1.2, DD1.3 bajo, establecido por la dirección de la carga del condensador C3. En las salidas 4 y 10 del elemento DD1, se establece un nivel alto, que abre el transistor VT1, y que a su vez es el tiristor VS1, que enciende las lámparas EL1, EL2. En el futuro, este estado del elemento DD1 se mantiene mediante retroalimentación a través de la resistencia R3.

Control por microcontrolador de un candelabro

Esquemas en microcontroladores No sin razón se consideran bastante simples en el diseño de circuitos. Al agregar una pequeña cantidad de archivos adjuntos, puede obtener un dispositivo muy funcional. Es cierto que el precio pagado por tal simplicidad de circuito es escribir programas sin los cuales el microcontrolador, incluso uno muy poderoso, es solo una pieza de hierro. Pero con un buen programa, esta pieza de hierro se convierte en algunos casos en una obra de arte.

El circuito de control de la lámpara en el microcontrolador se muestra en la Figura 4.

Figura 4. Circuito de control de la lámpara en el microcontrolador

Como todos los anteriores, el circuito está controlado por un solo conmutador de red SW1. Los clics en el interruptor no solo le permiten seleccionar el número de lámparas encendidas, sino que para encenderlas sin problemas, establezca el brillo deseado del brillo. Además, le permite simular la presencia de personas en la casa; encienda y apague la iluminación de acuerdo con cierto algoritmo. Un dispositivo de seguridad tan simple.

Adición al artículo: Cómo reparar un candelabro chino: la historia de una reparación.