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Circuiti di controllo del candeliere a due fili che utilizzano semiconduttori
La prima parte dell'articolo: Come controllare un lampadario a due fili. Circuiti di relè.
Un buon ingegnere, un ingegnere elettronico, ha detto che se, presumibilmente, c'è un relè nel circuito, allora deve essere migliorato. E non si può essere in disaccordo con questo: la risorsa di attuazione dei contatti dei contatti del relè è solo poche centinaia, forse migliaia di volte, mentre un transistor che funziona ad una frequenza di almeno 1 KHz fa 1000 commutazioni al secondo.
Circuito transistor ad effetto di campo
Questo schema è stato proposto sulla rivista "Radio" n. 9 del 2006. È mostrato nella Figura 1.
L'algoritmo del circuito è lo stesso dei due precedenti: ad ogni clic a breve termine dell'interruttore, viene collegato un nuovo gruppo di lampade. Solo in quegli schemi c'è un gruppo, e in tutto questi due.
È facile vedere che la base del circuito è un contatore a due cifre, realizzato sul chip K561TM2, contenente 2 D - infradito in un alloggiamento. Questi trigger contengono un normale contatore binario a due cifre, che può essere contato secondo l'algoritmo 00b, 01b, 10b, 11b e di nuovo nello stesso ordine 00b, 01b, 10b, 11b ... La lettera "b" indica che i numeri si trovano nel sistema binario numerico. Il bit di ordine inferiore in questi numeri corrisponde all'uscita diretta del trigger DD2.1 e quello senior all'uscita diretta di DD2.2. Ogni unità con questi numeri indica che il corrispondente transistor è aperto e il gruppo corrispondente di lampade è collegato.
Pertanto, si ottiene il seguente algoritmo per accendere le lampade. La lampada EL1 si illumina non appena si chiude l'interruttore SA1. Quando si preme brevemente l'interruttore, le lampade si accenderanno nelle seguenti combinazioni: EL1; (EL1 & EL2); (EL1 & EL3 & EL4); (EL1 & EL2 & EL3 & EL4).
Per eseguire la commutazione secondo l'algoritmo indicato, è necessario applicare impulsi di conteggio all'ingresso C del bit meno significativo del contatore DD2.1 al momento di ciascun clic dell'interruttore SA1.
Figura 1. Il circuito di controllo del lampadario su transistor ad effetto di campo
Gestione dei contatori
È effettuato da due impulsi. Il primo è l'impulso di azzeramento del contatore e il secondo è l'impulso di conteggio che commuta le lampade.
Impulso di reset del contatore
Quando si accende il dispositivo dopo un lungo arresto (almeno 15 secondi) condensatore elettrolitico C1 completamente scaricato. Quando l'interruttore SA1 è chiuso, la tensione pulsante dal ponte raddrizzatore VD2 con una frequenza di 100 Hz attraverso il resistore R1 genera impulsi di tensione limitati dal diodo Zener VD1 a 12V. Con questi impulsi, un condensatore elettrolitico C1 inizia a caricarsi attraverso il diodo di disaccoppiamento VD4. In questo momento, la catena differenziale C3, R4 genera un impulso di alto livello sugli ingressi R degli ingressi DD2.1, DD2.2 e il contatore viene ripristinato allo stato 00. I transistor VT1, VT2 vengono chiusi, quindi quando il lampadario viene acceso per la prima volta, le lampade EL2 ... EL4 non si accendono. Solo la lampada EL rimane accesa, poiché è accesa direttamente dall'interruttore.
Conteggio degli impulsi
Attraverso il diodo VD3, gli impulsi generati dal diodo Zener VD1 caricano il condensatore C2 e lo mantengono in uno stato carico. Pertanto, l'output elemento logico DD1.3 livello logico basso.
Quando l'interruttore SA1 viene aperto per un breve periodo, la tensione di ondulazione del raddrizzatore si arresta. Pertanto, il condensatore C2 riesce a scaricarsi, che richiederà circa 30 ms, e un livello logico elevato viene impostato all'uscita dell'elemento DD1.3 - una caduta di tensione viene formata da un livello basso a uno alto, o come viene spesso chiamato il fronte di salita dell'impulso. È questo fronte ascendente che imposta il trigger DD2.1 su un singolo stato, preparandosi ad accendere la lampada.
Se guardi da vicino l'immagine nel diagramma D, un grilletto, puoi notare che l'ingresso con clock C inizia con un segmento inclinato che va da sinistra - su - a destra.Questo segmento indica che il trigger è attivato sull'ingresso C lungo il fronte di salita dell'impulso.
Ecco il momento di richiamare il condensatore elettrolitico C1. Collegato tramite un diodo di disaccoppiamento VD4, può essere scaricato solo attraverso i microcircuiti DD1 e DD2, in altre parole, per mantenerli in funzione per qualche tempo. La domanda è: quanto tempo?
Chip della serie K561 può funzionare nell'intervallo della tensione di alimentazione 3 ... 15 V e, in modalità statica, la corrente consumata da questi viene calcolata in unità di microampere. Pertanto, in questo progetto, si verifica una scarica completa del condensatore non prima di dopo 15 secondi e quindi, grazie al resistore R3.
Poiché il condensatore C1 non viene quasi scaricato, quando l'interruttore SA1 si chiude, un impulso di ripristino non viene generato dalla catena C3, R4, quindi il contatore rimane nello stato che ha ricevuto dopo il successivo impulso di conteggio. A sua volta, un impulso di conteggio viene generato al momento dell'apertura di SA1, aumentando ogni volta lo stato del contatore di uno. Dopo aver chiuso SA1, la tensione di rete viene applicata al circuito e la lampada EL1 e le lampade EL2 ... EL4 si accendono in base allo stato del contatore.
Con il moderno sviluppo delle tecnologie a semiconduttore, cascate chiave (di commutazione) eseguito su transistor ad effetto di campo (MOSFET). Realizzare tali chiavi su transistor bipolari è ora considerato semplicemente indecente. In questo circuito, si tratta di transistor del tipo BUZ90A, che consentono di controllare lampade a incandescenza con una potenza fino a 60 W e, quando si utilizzano lampade a risparmio energetico, questa potenza è più che sufficiente.
Un altro schema di opzioni
La Figura 2 mostra una possibile variante dello schema appena considerato.
Figura 2. Circuito di controllo del lampadario 5 (3) -x lampada
Invece di un contatore su D-flip-flop, nel registro viene utilizzato il registro a scorrimento K561IR2. In un alloggiamento del microcircuito contiene 2 di tali registri. Nel circuito ne viene utilizzato solo uno; le sue conclusioni nel circuito sono indicate tra parentesi. Tale sostituzione ha permesso di ridurre leggermente il numero di conduttori stampati sulla scheda, o semplicemente l'autore non aveva un altro chip. Ma in generale, esternamente, nulla è cambiato nel funzionamento del circuito.
La logica del registro a scorrimento è molto semplice. Ogni impulso che arriva all'ingresso C trasferisce il contenuto dell'ingresso D all'uscita 1 ed esegue anche uno spostamento di informazioni secondo l'algoritmo 1-2-4-8.
Poiché in questo circuito l'ingresso D è semplicemente saldato all'alimentazione + del microcircuito (costante "log. Unità"), le unità appariranno sulle uscite ad ogni impulso di taglio sull'ingresso C. Pertanto, l'accensione delle lampade avviene nella sequenza: 0000, 0001, 0011, 0000. Se non si dimentica la lampada EL1, la sequenza di commutazione sarà la seguente: EL1; (EL1 & EL2); (EL1 & EL2 & EL3).
La prima combinazione 0000 apparirà quando il lampadario viene inizialmente acceso sotto l'influenza di un impulso di reset generato dalla catena differenziale C3, R4, come nello schema precedente. L'ultima combinazione zero apparirà anche a causa del reset del registro, ma solo questa volta il segnale di reset passerà attraverso il diodo VD4, non appena l'uscita 4 appare il segnale logico 1, cioè al quarto clic dell'interruttore.
I restanti elementi del circuito ci sono già familiari dalla descrizione di quello precedente. Un shaper di impulsi di taglio è assemblato sul chip K561LA7 (prima che fosse un LA9 a tre ingressi, anch'esso acceso da un inverter), e il condensatore elettrolitico C1 agisce come una fonte di alimentazione per i chip durante un breve clic dell'interruttore. I tasti di uscita sono tutti gli stessi MOSFET, sebbene un diverso tipo di IRF740, che generalmente non cambia nulla.
Circuito di controllo a tiristori
Per qualche ragione, i circuiti precedenti hanno acceso le lampade usando transistor ad effetto di campo, sebbene tiristori e triac. Un circuito che utilizza un tiristore è mostrato nella Figura 3.
Figura 3. Il circuito di controllo del lampadario sui tiristori
Come negli schemi precedenti, una lampada EL3 si accende semplicemente quando l'interruttore SA1 si chiude. Gruppo lampada EL1, EL2 si accende quando si fa nuovamente clic sull'interruttore SA1. Lo schema funziona come segue.
Quando SA1 viene chiuso per la prima volta, la lampada EL3 si accende e, allo stesso tempo, la tensione pulsante dal ponte raddrizzatore attraverso il resistore R4 viene fornita a uno stabilizzatore di tensione realizzato sul diodo Zener VD1 e sul condensatore C1, che viene rapidamente caricato sulla tensione di stabilizzazione del diodo zener. Questa tensione viene utilizzata per alimentare il chip DD1.
Allo stesso tempo, il condensatore elettrolitico C2 inizia a caricarsi attraverso il resistore R2 e non molto rapidamente. In questo momento, l'uscita dell'elemento DD1.1 è di alto livello, che carica il condensatore C3, in modo che sul lato destro in base al circuito, il plus.
Non appena la carica del condensatore C3 raggiunge il livello di un'unità logica, apparirà un livello basso all'uscita dell'elemento DD1.1, ma agli ingressi degli elementi DD1.2 DD1.3, a causa del condensatore carico C3 e del diodo di disaccoppiamento VD4, rimarrà un livello alto. Pertanto, alle uscite 4 e 10 dell'elemento DD1, viene mantenuto un livello basso, che mantiene chiuso il transistor VT1. Anche il tiristore VS1 è chiuso, quindi le lampade non si accendono.
Con un breve clic sull'interruttore SA1, il condensatore C1 si scarica abbastanza rapidamente, scollegando così il microcircuito. La costante di scarica del condensatore C2 è molto più alta, con i valori nominali indicati sul circuito per almeno 1 secondo. Pertanto, il condensatore C3 si ricaricherà rapidamente nella direzione opposta - più sarà sul suo rivestimento sinistro secondo lo schema.
Se nel tempo meno di un secondo è tempo di riaccendere il lampadario, quindi all'ingresso dell'elemento DD1.1 a causa del condensatore C1 che non ha avuto il tempo di scaricarsi, sarà già presente un livello di alta tensione e agli ingressi degli elementi DD1.2, DD1.3 basso, impostato dalla direzione di carica del condensatore C3. Alle uscite 4 e 10 dell'elemento DD1 viene impostato un livello alto che apre il transistor VT1 e che a sua volta è il tiristore VS1, che accende le lampade EL1, EL2. In futuro, questo stato dell'elemento DD1 viene mantenuto dal feedback attraverso il resistore R3.
Controllo a microcontrollore di un lampadario
Schemi su microcontrollori Non senza motivo sono considerati abbastanza semplici nella progettazione dei circuiti. Aggiungendo un numero limitato di allegati è possibile ottenere un dispositivo molto funzionale. È vero, il prezzo pagato per tale semplicità del circuito è scrivere programmi senza i quali il microcontrollore, anche se molto potente, è solo un pezzo di ferro. Ma con un buon programma, questo pezzo di ferro si trasforma in alcuni casi in un'opera d'arte.
Il circuito di controllo del lampadario sul microcontrollore è mostrato nella Figura 4.
Figura 4. Il circuito di controllo del lampadario sul microcontrollore
Come tutti i precedenti, il circuito è controllato da un solo switch di rete SW1. I clic dell'interruttore consentono non solo di selezionare il numero di lampade accese, ma anche di accenderle senza problemi, per impostare la luminosità desiderata del bagliore. Inoltre, ti consente di simulare la presenza di persone in casa - accendi e spegni l'illuminazione secondo un certo algoritmo. Un dispositivo di sicurezza così semplice.
Aggiunta all'articolo: Come riparare un lampadario cinese: la storia di una riparazione.
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