Tweedraads kroonluchterbesturingsschakelingen met behulp van halfgeleiders

Het eerste deel van het artikel: Hoe een kroonluchter in twee draden te bedienen. Relais circuits.

Een goede ingenieur, een elektronica-ingenieur, zei dat als er vermoedelijk een relais in het circuit is, dit moet worden verbeterd. En daar kan men het niet mee oneens zijn: de contactactiveringsbron van de relaiscontacten is slechts een paar honderd, misschien duizenden keren, terwijl een transistor die werkt met een frequentie van minstens 1 KHz 1000 schakelaars per seconde maakt.

Veldeffecttransistorcircuit

Dit schema werd voorgesteld in het tijdschrift "Radio" nr. 9 van 2006. Het wordt getoond in figuur 1.

Het algoritme van het circuit is hetzelfde als de vorige twee: met elke korte klik van de schakelaar wordt een nieuwe groep lampen verbonden. Alleen in die schema's is er één groep, en in deze hele twee.

Het is gemakkelijk te zien dat de basis van het circuit een tweecijferige teller is die op de K561TM2-chip is gemaakt en die 2 D-flip-flops in één behuizing bevat. Deze triggers bevatten een gewone tweecijferige binaire teller, die kan worden geteld volgens het algoritme 00b, 01b, 10b, 11b, en opnieuw in dezelfde volgorde 00b, 01b, 10b, 11b ... De letter "b" geeft aan dat de cijfers in het binaire systeem zijn verwijzingscijfer. Het kleinste bit in deze getallen komt overeen met de directe uitgang van de trigger DD2.1 en de oudste met de directe uitgang DD2.2. Elke eenheid in deze getallen geeft aan dat de overeenkomstige transistor open is en de overeenkomstige groep lampen is aangesloten.

Aldus wordt het volgende algoritme voor het inschakelen van de lampen verkregen. Lamp EL1 schijnt zodra schakelaar SA1 sluit. Wanneer de schakelaar kort wordt ingedrukt, lichten de lampen op in de volgende combinaties: EL1; (EL1 & EL2); (EL1 & EL3 & EL4); (EL1 & EL2 & EL3 & EL4).

Om te schakelen volgens het aangegeven algoritme, is het noodzakelijk om telpulsen toe te passen op de ingang C van het minst significante bit van de teller DD2.1 op het moment van elke klik van de schakelaar SA1.

Figuur 1. Het regelcircuit van de kroonluchter op veldeffecttransistors

Counter management

Het wordt uitgevoerd door twee impulsen. De eerste is de teller-resetpuls en de tweede is de telpuls die de lampen schakelt.

Teller resetpuls

Wanneer u het apparaat inschakelt na een lange uitschakeling (minimaal 15 seconden) elektrolytische condensator C1 volledig ontladen. Wanneer de schakelaar SA1 gesloten is, genereert de pulserende spanning van de gelijkrichtbrug VD2 met een frequentie van 100 Hz door de weerstand R1 spanningspulsen begrensd door de Zener-diode VD1 op 12V. Met deze pulsen begint een elektrolytische condensator C1 op te laden via de ontkoppelingsdiode VD4. Op dit moment genereert de differentiaalketen C3, R4 een hoog-niveau puls aan de R-ingangen van de triggers DD2.1, DD2.2, en de teller wordt teruggezet naar toestand 00. Transistoren VT1, VT2 zijn gesloten, dus wanneer u de kroonluchter voor het eerst aanzet, lichten de lampen EL2 ... EL4 niet op. Alleen het EL-lampje blijft branden, omdat het direct door de schakelaar wordt ingeschakeld.

Pulsen tellen

Via de diode VD3 laden pulsen gegenereerd door de Zener-diode VD1 de condensator C2 op en houden deze in een geladen toestand. Daarom is de output logisch element DD1.3 laag logisch niveau.

Wanneer de stroomonderbreker SA1 korte tijd wordt geopend, stopt de rimpelspanning van de gelijkrichter. Daarom kan de condensator C2 ontladen, wat ongeveer 30 ms duurt, en wordt een hoog logisch niveau ingesteld aan de uitgang van het DD1.3-element - een spanningsval wordt gevormd van een laag naar een hoog niveau, of zoals het vaak de stijgende flank van de puls wordt genoemd. Het is dit stijgende front dat de DD2.1-trigger in één staat zet en zich voorbereidt op het inschakelen van de lamp.

Als je goed naar de afbeelding kijkt in diagram D een trigger, kunt u zien dat de geklokte ingang C begint met een hellend segment dat van links - omhoog - naar rechts gaat.Dit segment geeft aan dat de trigger wordt geactiveerd op ingang C langs de stijgende flank van de puls.

Hier is het moment om de elektrolytische condensator C1 op te roepen. Aangesloten via een ontkoppelingsdiode VD4, kan deze alleen worden ontladen via microschakelingen DD1 en DD2, met andere woorden, om ze enige tijd in werkende staat te houden. De vraag is hoe lang?

Chips van de K561-serie kan werken binnen het bereik van de voedingsspanning 3 ... 15V, en in de statische modus wordt de stroom die ze verbruiken berekend in eenheden van microampère. Daarom vindt in dit ontwerp een volledige ontlading van de condensator niet eerder dan na 15 seconden plaats en dan, dankzij de weerstand R3.

Aangezien de condensator Cl bijna niet wordt ontladen, wordt bij het sluiten van de schakelaar SA1 geen resetpuls gegenereerd door de keten C3, R4, zodat de teller in de toestand blijft die deze heeft ontvangen na de volgende telpuls. Op zijn beurt wordt een telimpuls gegenereerd op het moment dat SA1 wordt geopend, waarbij de tellerstand telkens met één wordt verhoogd. Na het sluiten van SA1 wordt de netspanning op het circuit toegepast en de lamp EL1 en de lampen EL2 ... EL4 lichten op in overeenstemming met de tellerstatus.

Met de moderne ontwikkeling van halfgeleidertechnologieën, belangrijke (schakelende) cascades uitgevoerd op veldeffecttransistors (MOSFET). Het maken van dergelijke toetsen op bipolaire transistoren wordt nu als gewoon onfatsoenlijk beschouwd. In dit circuit zijn dit transistoren van het type BUZ90A, waarmee u gloeilampen met een vermogen tot 60 W kunt bedienen, en bij gebruik van spaarlampen is dit vermogen meer dan voldoende.

Een ander optieschema

Figuur 2 toont een mogelijke variant van het zojuist overwogen schema.

Figuur 2. Regelcircuit van 5 (3) -x lamp kroonluchter

In plaats van een teller op D-flip-flops wordt het schuifregister K561IR2 in het circuit gebruikt. In een behuizing van de microschakeling bevat 2 dergelijke registers. Er wordt er slechts één in het circuit gebruikt; de conclusies in het circuit worden tussen haakjes weergegeven. Een dergelijke vervanging liet het aantal geprinte geleiders op het bord enigszins verminderen, of de auteur had gewoon geen andere chip. Maar in het algemeen is er uiterlijk niets veranderd in de werking van het circuit.

De logica van het schuifregister is heel eenvoudig. Elke puls die aankomt op ingang C draagt ​​de inhoud van ingang D over naar uitgang 1 en voert ook een verschuiving van informatie uit volgens het 1-2-4-8 algoritme.

Omdat in dit circuit de ingang D eenvoudig wordt gesoldeerd aan de + voeding van de microschakeling (constante "log. Unit"), verschijnen eenheden aan de uitgangen bij elke afschuifpuls op ingang C. De ontsteking van de lampen vindt dus plaats in de volgorde: 0000, 0001, 0011, 0000. Als u de lamp EL1 niet vergeet, dan is de schakelvolgorde als volgt: EL1; (EL1 & EL2); (EL1 & EL2 & EL3).

De eerste combinatie 0000 zal verschijnen wanneer de kroonluchter aanvankelijk wordt ingeschakeld onder invloed van een resetpuls gegenereerd door de differentiaalketen C3, R4, zoals in het vorige schema. De laatste nulcombinatie zal ook verschijnen vanwege de reset van het register, maar alleen deze keer zal het resetsignaal door de diode VD4 komen, zodra uitgang 4 het logische signaal 1 verschijnt, d.w.z. bij de vierde klik van de schakelaar.

De overige elementen van het circuit zijn ons al bekend uit de beschrijving van de vorige. Een afschuifpulsvormer wordt geassembleerd op een K561LA7-chip (voordat het een LA9 met drie ingangen was, ook ingeschakeld door een omvormer), en de elektrolytische condensator C1 fungeert als een stroombron voor de chips tijdens een korte klik op de schakelaar. De uitvoertoetsen zijn allemaal dezelfde MOSFET's, hoewel een ander type IRF740, dat over het algemeen niets verandert.

Thyristor besturingscircuit

Om de een of andere reden schakelden de vorige circuits de lampen om met veldeffecttransistors, hoewel thyristors en triacs. Een circuit met een thyristor wordt getoond in figuur 3.

Figuur 3. Het regelcircuit van de kroonluchter op thyristoren

Net als in eerdere schema's gaat één EL3-lamp eenvoudig aan wanneer de SA1-schakelaar wordt gesloten. Lampgroep EL1, EL2 gaat aan wanneer nogmaals op de SA1-schakelaar wordt geklikt. Het schema werkt als volgt.

Wanneer SA1 voor het eerst wordt gesloten, licht de EL3-lamp op en tegelijkertijd wordt de pulserende spanning van de gelijkrichterbrug door de weerstand R4 geleverd aan een spanningsstabilisator gemaakt op de Zener-diode VD1 en condensator C1, die snel wordt opgeladen tot de stabilisatiespanning van de zenerdiode. Deze spanning wordt gebruikt om de DD1-chip van stroom te voorzien.

Tegelijkertijd begint de elektrolytische condensator C2 op te laden via de weerstand R2, en niet erg snel. Op dit moment is de uitgang van het element DD1.1 een hoog niveau, dat de condensator C3 oplaadt, zodat er een plus aan de rechterkant is volgens het schema.

Zodra de lading van de condensator C3 het niveau van een logische eenheid bereikt, zal een laag niveau verschijnen aan de uitgang van het element DD1.1, maar aan de ingangen van de elementen DD1.2 DD1.3, vanwege de geladen condensator C3 en de ontkoppelingsdiode VD4, zal een hoog niveau blijven. Daarom wordt aan de uitgangen 4 en 10 van het element DD1 een laag niveau gehouden, dat de transistor VT1 gesloten houdt. Thyristor VS1 is ook gesloten, zodat de lampen niet branden.

Met een korte klik op de schakelaar SA1 ontlaadt de condensator C1 snel genoeg, waardoor de microschakeling wordt verbroken. De ontladingsconstante van de condensator C2 is veel hoger, waarbij de nominale waarden gedurende minstens 1 seconde op het circuit worden aangegeven. Daarom laadt de condensator C3 snel op in de tegenovergestelde richting - plus bevindt deze zich op de linker voering volgens het schema.

Als het na verloop van tijd minder dan een seconde is om de kroonluchter weer in te schakelen, dan zal aan de ingang van het element DD1.1 vanwege condensator C1 die geen tijd heeft gehad om te ontladen, al een hoog spanningsniveau aanwezig zijn, en aan de ingangen van de elementen DD1.2, DD1.3 laag, ingesteld door de richting van de lading van de condensator C3. Aan de uitgangen 4 en 10 van het element DD1 wordt een hoog niveau ingesteld, dat de transistor VT1 opent, en dat is op zijn beurt de thyristor VS1, die de lampen EL1, EL2 ontsteekt. In de toekomst wordt deze toestand van het element DD1 gehandhaafd door terugkoppeling via de weerstand R3.

Microcontrollerbesturing van een kroonluchter

Regelingen op microcontrollers Niet zonder reden worden in het circuitontwerp als vrij eenvoudig beschouwd. Door een klein aantal bijlagen toe te voegen, krijgt u een zeer functioneel apparaat. Toegegeven, de prijs die wordt betaald voor dergelijke eenvoud van het circuit is het schrijven van programma's zonder welke de microcontroller, zelfs een zeer krachtige, slechts een stuk ijzer is. Maar met een goed programma verandert dit stuk ijzer in sommige gevallen in een kunstwerk.

Het regelcircuit van de kroonluchter op de microcontroller is weergegeven in figuur 4.

Figuur 4. Het regelcircuit van de kroonluchter op de microcontroller

Zoals alle voorgaande, wordt het circuit bestuurd door slechts één netwerkschakelaar SW1. Met de klikken van de schakelaar kunt u niet alleen het aantal lampen selecteren, maar om ze soepel aan te zetten, stelt u de gewenste helderheid van de gloed in. Bovendien kunt u de aanwezigheid van mensen in huis simuleren - de verlichting in- en uitschakelen volgens een bepaald algoritme. Zo'n eenvoudig beveiligingsapparaat.

Toevoeging aan het artikel: Hoe een Chinese kroonluchter te repareren - het verhaal van één reparatie.