Kaksijohtiminen kattokruunujen ohjauspiirit, joissa käytetään puolijohteita

Artikkelin ensimmäinen osa: Kuinka hallita kattokruuna kahdella johtimella. Relepiirit.

Yksi hyvä insinööri, elektroniikkainsinööri, sanoi, että jos piirissä väitetään olevan rele, niin sitä on parannettava. Ja tästä ei voi olla eri mieltä: relekoskettimien kosketuskäyttöresurssi on vain muutama sata, ehkä tuhansia kertoja, kun taas transistori, joka toimii vähintään 1 KHz: n taajuudella, tekee 1000 kytkentää sekunnissa.

Kenttävaikutteisen transistorin piiri

Tätä järjestelmää ehdotettiin lehdessä "Radio" nro 9 2006. Se on esitetty kuvassa 1.

Piirin algoritmi on sama kuin kaksi edellistä: Kunkin kytkimen lyhytaikaisella napsautuksella liitetään uusi ryhmä lamppuja. Vain näissä järjestelmissä on yksi ryhmä, ja koko tässä kahdessa.

On helppo nähdä, että piirin perusta on K561TM2-sirulle tehty kaksinumeroinen laskuri, joka sisältää 2 D - läppäkotelot yhdessä kotelossa. Nämä liipaisimet sisältävät tavallisen kaksinumeroisen binäärilaskurin, joka voidaan laskea algoritmin 00b, 01b, 10b, 11b mukaan ja taas samassa järjestyksessä 00b, 01b, 10b, 11b ... "b" -merkki osoittaa, että numerot ovat binaarisessa järjestelmässä numero. Alhaisen kertaluvun bitti näissä numeroissa vastaa liipaisimen DD2.1 suoraa lähtöä ja vanhempi DD2.2: n suoraa lähtöä. Jokainen yksikkö näissä numeroissa osoittaa, että vastaava transistori on auki ja vastaava lampparyhmä on kytketty.

Siten saadaan seuraava algoritmi lamppujen kytkemiseksi päälle. Lamppu EL1 palaa heti, kun kytkin SA1 sulkeutuu. Kun kytkintä painetaan lyhyesti, lamput syttyvät seuraavissa yhdistelmissä: EL1; (EL1 ja EL2); (EL1 ja EL3 ja EL4); (EL1 ja EL2 ja EL3 ja EL4).

Kytkemisen suorittamiseksi osoitetun algoritmin mukaisesti on tarpeen soveltaa laskentapulsseja laskurin DD2.1 vähiten merkitsevän bitin tuloon C kytkimen SA1 jokaisen napsautuksen hetkellä.

Kuva 1. Kattokruunun ohjauspiiri kenttätehoisissa transistoreissa

Vastahallinta

Se suoritetaan kahdella impulssilla. Ensimmäinen niistä on laskurin nollauspulssi ja toinen laskupulssi, joka kytkee lamput.

Laskurin nollauspulssi

Kun kytket laitteen päälle pitkän sammutuksen jälkeen (vähintään 15 sekuntia) elektrolyyttikondensaattori C1 täysin purkautunut. Kun kytkin SA1 on suljettu, tasasuuntaajasillan VD2 sykkivä jännite vastuksen R1 läpi taajuudella 100 Hz tuottaa jännitepulsseja, joita rajoittaa Zener-diodi VD1 12 V: llä. Näillä pulsseilla elektrolyyttinen kondensaattori C1 alkaa latautua erotusdiodin VD4 kautta. Tällä hetkellä differentiaaliketju C3, R4 tuottaa korkean tason pulssin liipaisimien DD2.1, DD2.2 tuloille R - ja laskuri palautetaan tilaan 00. Transistorit VT1, VT2 ovat kiinni, joten kun kytket kattokruunun ensimmäisen kerran, lamput EL2 ... EL4 eivät pala. Vain EL-lamppu pysyy päällä, koska se kytketään suoraan kytkimen avulla.

Laskevat pulssit

Diodin VD3 kautta Zener-diodin VD1 tuottama pulssi lataa kondensaattorin C2 ja pitää sen varautuneena. Siksi lähtö looginen elementti DD1.3 matala logiikkataso.

Kun katkaisija SA1 avataan hetkeksi, tasasuuntaajan aaltojännite loppuu. Siksi kondensaattori C2 onnistuu purkautumaan, mikä vie noin 30 ms, ja DD1.3-elementin ulostulolle määritetään korkea looginen taso - jännitehäviö muodostuu matalasta tasosta korkeaan tai kuten sitä kutsutaan usein pulssin nousevaksi reunaksi. Juuri tämä nouseva etuosa asettaa DD2.1-liipaisimen yhteen tilaan valmistaen sytyttämään lampun.

Jos katsot tarkkaan kuvaa kaaviossa D, liipaisin, voit huomata, että sen kellotettu sisääntulo C alkaa kaltevalla segmentillä, joka kulkee vasemmalta ylöspäin oikealle.Tämä segmentti osoittaa, että liipaisin liipaistaan ​​tulossa C pulssin nousevaa reunaa pitkin.

Tässä on aika palauttaa elektrolyyttikondensaattori C1. Kytketty erotusdiodin VD4 välityksellä, se voidaan purkaa vain mikropiirien DD1 ja DD2 kautta, toisin sanoen pitää ne yllä työtilassa jonkin aikaa. Kysymys on kuinka kauan?

K561-sarjan sirut voivat toimia syöttöjännitteen alueella 3 ... 15 V, ja staattisessa tilassa niiden kuluttama virta lasketaan mikroampsyksikköinä. Siksi tässä mallissa kondensaattorin täysi purkaus tapahtuu aikaisintaan 15 sekunnin kuluttua ja sitten vastuksen R3 ansiosta.

Koska kondensaattoria C1 ei läheskään tyhjennetä, kun kytkin SA1 sulkeutuu, ketju C3, R4 ei synny nollauspulssia, joten laskuri pysyy tilassa, jonka se vastaanotti seuraavan laskentapulssin jälkeen. Laskentapulssi puolestaan ​​generoidaan SA1: n avaamishetkellä, joka kerta lisäämällä laskurin tilaa yhdellä. SA1: n sulkemisen jälkeen verkkojännite johdetaan piiriin ja lamppu EL1 ja lamput EL2 ... EL4 syttyvät laskurin tilan mukaisesti.

Puolijohdeteknologioiden nykyaikaisen kehityksen myötä avain (kytkentä) -kaskadit suoritettu kenttävaikutteisiin transistoreihin (MOSFET). Tällaisten avainten tekeminen bipolaarisiin transistoreihin pidetään nyt yksinkertaisesti säädyttömänä. Tässä piirissä nämä ovat BUZ90A-tyyppisiä transistoreita, joiden avulla voit ohjata hehkulamppuja, joiden teho on jopa 60 W, ja kun käytetään energiaa säästäviä lamppuja, tämä teho on enemmän kuin tarpeeksi.

Toinen vaihtoehtojärjestelmä

Kuvio 2 esittää mahdollista mallia juuri tarkastellusta järjestelmästä.

Kuva 2. 5 (3) -x lampun kattokruunun ohjauspiiri

D-kiikun laskurin sijasta piirissä käytetään siirtorekisteriä K561IR2. Yhdessä mikropiirin kotelossa on 2 tällaista rekisteriä. Piirissä käytetään vain yhtä, sen johtopäätökset piirissä esitetään suluissa. Tällainen korvaaminen sai vähentää hieman painettujen johtimien määrää taululla, tai kirjoittajalla ei yksinkertaisesti ollut toista sirua. Mutta yleensä ulkoisesti mikään ei ole muuttunut piirin toiminnassa.

Vaihtorekisterin logiikka on hyvin yksinkertaista. Jokainen tuloon C saapuva pulssi siirtää sisääntulon D sisällön lähdölle 1 ja suorittaa myös informaation siirron 1-2-4-8-algoritmin mukaisesti.

Koska tässä piirissä tulo D on yksinkertaisesti juotettu mikropiirin + virtalähteeseen (vakio ”log. Yksikkö”), yksiköt ilmestyvät lähtöihin jokaisessa leikkauspulssissa tulossa C. Siten lamppujen sytytys tapahtuu sarjassa: 0000, 0001, 0011, 0000. Jos et unohda lamppua EL1, niin sen kanssa kytkentäjärjestys on seuraava: EL1; (EL1 ja EL2); (EL1 ja EL2 ja EL3).

Ensimmäinen yhdistelmä 0000 ilmestyy, kun kattokruunu kytketään aluksi päälle differentiaaliketjun C3, R4 tuottaman nollauspulssin vaikutuksella, kuten edellisessä kaaviossa. Viimeinen nollayhdistelmä ilmestyy myös rekisterin nollauksen vuoksi, mutta vasta tällä kertaa nollaussignaali tulee diodin VD4 läpi heti, kun lähtö 4 näyttää signaalin loogisen 1, ts. neljännellä napsautuksella.

Piirin muut elementit ovat jo tuttuja meille edellisen kuvauksesta. Leikkauspulssimuotti on koottu K561LA7-sirulle (ennen kuin se oli kolmen sisääntulon LA9, myös invertterin kytkemä päälle), ja elektrolyyttikondensaattori C1 toimii sirujen virtalähteenä lyhyen kytkimen napsautuksen aikana. Lähtöavaimet ovat kaikki samoja MOSFET-avaimia, tosin erityyppinen IRF740, joka ei yleensä muuta mitään.

Tyristorin ohjauspiiri

Jostain syystä aikaisemmat piirit vaihtoivat lamppuja kenttätehotransistoreilla, vaikkakin tyristorit ja triakit. Piiri, joka käyttää tyristoria, on esitetty kuvassa 3.

Kuva 3. Tiristorien kattokruunun ohjauspiiri

Kuten aiemmissakin tapauksissa, yksi EL3-lamppu syttyy, kun SA1-kytkin sulkeutuu. Lamppuryhmä EL1, EL2 syttyy, kun SA1-kytkintä napsautetaan uudelleen. Kaavio toimii seuraavasti.

Kun SA1 suljetaan ensimmäisen kerran, EL3-lamppu syttyy, ja samalla sykytysjännite tasasuuntaajasillasta vastuksen R4 kautta johdetaan Zener-diodille VD1 ja kondensaattorille C1 tehtyyn jännitestabiloijaan, joka ladataan nopeasti Zener-diodin stabilointijännitteeseen. Tätä jännitettä käytetään DD1-siruun.

Samaan aikaan elektrolyyttikondensaattori C2 alkaa latautua vastuksen R2 kautta, ei kovin nopeasti. Tällä hetkellä elementin DD1.1 lähtö on korkea, joka lataa kondensaattorin C3 siten, että sen oikealla puolella virtapiirin mukaan on plus.

Heti kun kondensaattorin C3 varaus saavuttaa loogisen yksikön tason, matala taso ilmestyy elementin DD1.1 ulostuloon, mutta elementtien DD1.2 DD1.3 sisääntuloissa, johtuen ladatusta kondensaattorista C3 ja irrotusdiodista VD4, korkea taso säilyy. Siksi elementin DD1 ulostuloissa 4 ja 10 pidetään matala taso, joka pitää transistorin VT1 kiinni. Tyreistori VS1 on myös suljettu, joten lamput eivät syty.

Lyhyellä napsautuksella kytkimelle SA1 kondensaattori C1 purkautuu riittävän nopeasti, jolloin mikropiiri irtoaa. Kondensaattorin C2 purkausvakio on paljon suurempi, piirissä ilmoitetuilla nimellisarvoilla vähintään yhden sekunnin ajan. Siksi kondensaattori C3 latautuu nopeasti vastakkaiseen suuntaan - plus on vasemmalla vuorellaan järjestelmän mukaisesti.

Jos vähemmän kuin sekunnin kuluttua on aika kytkeä kattokruunu uudelleen päälle, elementin DD1.1 tulossa kondensaattorin C1 takia, jolla ei ole ollut aikaa purkautua, on jo korkea jännitetaso, ja elementtien DD1.2, DD1.3 tuloissa on alhainen, asetettu kondensaattorin C3 varauksen suunnasta. Elementin DD1 ulostuloissa 4 ja 10 asetetaan korkea taso, joka avaa transistorin VT1 ja joka puolestaan ​​on tyristori VS1, sytyttäen lamput EL1, EL2. Jatkossa tätä elementin DD1 tilaa ylläpidetään palautuksella vastuksen R3 kautta.

Kattokruunun mikro-ohjain

Järjestelmät mikro Ei ilman syytä pidetään melko yksinkertaisena piirisuunnittelussa. Lisäämällä pieni määrä liitteitä saat erittäin toimivan laitteen. Totta, tällaisesta piirin yksinkertaisuudesta maksetaan hinta ohjelmien kirjoittamisesta, ilman mitä mikrokontrolleri, jopa erittäin voimakas, on vain pala rautaa. Mutta hyvällä ohjelmalla tämä rautaosa muuttuu joissakin tapauksissa taideteokseksi.

Mikro-ohjaimen kattokruunun ohjauspiiri on esitetty kuvassa 4.

Kuva 4. Mikrokontrollerin kattokruunun ohjauspiiri

Kuten kaikkia aikaisempiakin, piiriä ohjaa vain yksi verkkokytkin SW1. Kytkimen napsautuksella voidaan paitsi valita myös kytkettyjen lamppujen lukumäärä, mutta myös kytkeä ne päälle tasaisesti, jotta hehku saataisiin halutuksi. Lisäksi sen avulla voit simuloida ihmisten läsnäoloa talossa - kytke valaistus päälle ja pois päältä tietyn algoritmin mukaan. Tällainen yksinkertainen turvalaite.

Lisäys artikkeliin: Kuinka korjata kiinalainen kattokruunu - tarina yhdestä korjauksesta.