Circuits de commande de lustre à deux fils utilisant des semi-conducteurs

La première partie de l'article: Comment contrôler un lustre en deux fils. Circuits relais.

Un bon ingénieur, un ingénieur en électronique, a déclaré que si, supposément, il y avait un relais dans le circuit, il devait être amélioré. Et nous ne pouvons pas être en désaccord avec cela: la ressource de réponse de contact de relais n'est que de quelques centaines, voire des milliers de fois, tandis qu'un transistor fonctionnant à une fréquence d'au moins 1 KHz fait 1000 commutations par seconde.

Circuit de transistor à effet de champ

Ce schéma a été proposé dans la revue "Radio" n ° 9 de 2006. Il est illustré à la figure 1.

L'algorithme du circuit est le même que les deux précédents: à chaque clic à court terme de l'interrupteur, un nouveau groupe de lampes est connecté. Seulement dans ces régimes, il y a un groupe, et dans cet ensemble deux.

Il est facile de voir que la base du circuit est un compteur à deux chiffres, fabriqué sur la puce K561TM2, contenant 2 bascules D dans un boîtier. Ces déclencheurs contiennent un compteur binaire ordinaire à deux chiffres, qui peut être compté selon l'algorithme 00b, 01b, 10b, 11b, et encore dans le même ordre 00b, 01b, 10b, 11b ... La lettre "b" indique que les nombres sont dans le système binaire numérotation. Le bit de poids faible de ces nombres correspond à la sortie directe du déclencheur DD2.1 et le bit principal à la sortie directe de DD2.2. Chaque unité de ces numéros indique que le transistor correspondant est ouvert et que le groupe de lampes correspondant est connecté.

Ainsi, l'algorithme suivant pour allumer les lampes est obtenu. La lampe EL1 brille dès la fermeture de l'interrupteur SA1. Lorsque l'interrupteur est enfoncé brièvement, les lampes s'allument dans les combinaisons suivantes: EL1; (EL1 et EL2); (EL1 & EL3 & EL4); (EL1 & EL2 & EL3 & EL4).

Pour effectuer la commutation selon l'algorithme indiqué, il faut appliquer des impulsions de comptage à l'entrée C du bit le moins significatif du compteur DD2.1 au moment de chaque clic du commutateur SA1.

Figure 1. Le circuit de commande du lustre sur les transistors à effet de champ

Gestion des comptoirs

Elle est réalisée par deux impulsions. Le premier d'entre eux est l'impulsion de réinitialisation du compteur, et le second est l'impulsion de comptage qui commute les lampes.

Impulsion de réinitialisation du compteur

Lorsque vous allumez l'appareil après un long arrêt (au moins 15 secondes) condensateur électrolytique C1 complètement déchargé. Lorsque l'interrupteur SA1 est fermé, la tension de pulsation du pont redresseur VD2 avec une fréquence de 100 Hz à travers la résistance R1 génère des impulsions de tension limitées par la diode Zener VD1 à 12V. Avec ces impulsions, un condensateur électrolytique C1 commence à se charger à travers la diode de découplage VD4. À ce moment, la chaîne différentielle C3, R4 génère une impulsion de haut niveau aux entrées R des déclencheurs DD2.1, DD2.2 et le compteur est remis à l'état 00. Les transistors VT1, VT2 sont fermés, donc lorsque le lustre est allumé pour la première fois, les lampes EL2 ... EL4 ne s'allument pas. Seule la lampe EL reste allumée, car elle est allumée directement par l'interrupteur.

Comptage des impulsions

A travers la diode VD3, les impulsions générées par la diode Zener VD1 chargent le condensateur C2 et le maintiennent dans un état chargé. Par conséquent, la sortie élément logique DD1.3 niveau logique bas.

Lorsque le disjoncteur SA1 est ouvert pendant une courte période, la tension d'ondulation du redresseur s'arrête. Par conséquent, le condensateur C2 parvient à se décharger, ce qui prendra environ 30 ms, et un niveau logique élevé est défini à la sortie de l'élément DD1.3 - une chute de tension est formée d'un niveau bas à un niveau élevé, ou comme on l'appelle souvent le front montant de l'impulsion. C'est ce front montant qui met le déclencheur DD2.1 à un seul état, se préparant à allumer la lampe.

Si vous regardez attentivement l'image dans le diagramme D, un déclencheur, vous pouvez remarquer que son entrée cadencée C commence par un segment incliné allant de gauche à haut.Ce segment indique que le déclenchement est déclenché à l'entrée C le long du front montant de l'impulsion.

Voici le moment de rappeler le condensateur électrolytique C1. Connecté via une diode de découplage VD4, il ne peut être déchargé que par les microcircuits DD1 et DD2, c'est-à-dire pour les maintenir en état de marche pendant un certain temps. La question est combien de temps?

Puces de la série K561 peut fonctionner dans la plage de la tension d'alimentation 3 ... 15V, et en mode statique, le courant consommé par eux est calculé en unités de microampères. Par conséquent, dans cette conception, une décharge complète du condensateur se produit au plus tôt après 15 secondes, puis grâce à la résistance R3.

Comme le condensateur C1 n'est presque pas déchargé, lorsque le commutateur SA1 se ferme, une impulsion de réinitialisation n'est pas générée par la chaîne C3, R4, de sorte que le compteur reste dans l'état qu'il a reçu après l'impulsion de comptage suivante. À son tour, une impulsion de comptage est générée au moment de l'ouverture de SA1, augmentant à chaque fois l'état du compteur d'une unité. Après la fermeture de SA1, la tension secteur est appliquée au circuit et la lampe EL1 et les lampes EL2 ... EL4 s'allument en fonction de l'état du compteur.

Avec le développement moderne des technologies des semi-conducteurs, des cascades clés (de commutation) réalisée sur des transistors à effet de champ (MOSFET). La fabrication de telles clés sur des transistors bipolaires est maintenant considérée comme simplement indécente. Dans ce circuit, ce sont des transistors de type BUZ90A, qui vous permettent de contrôler des lampes à incandescence avec une puissance allant jusqu'à 60 W, et lorsque vous utilisez des lampes à économie d'énergie, cette puissance est plus que suffisante.

Un autre schéma d'options

La figure 2 montre une variante possible du schéma que nous venons de considérer.

Figure 2. Circuit de commande du lustre à lampe 5 (3) -x

Au lieu d'un compteur sur les bascules D, le registre à décalage K561IR2 est utilisé dans le circuit. Dans un boîtier du microcircuit contient 2 de ces registres. Un seul est utilisé dans le circuit; ses conclusions dans le circuit sont indiquées entre parenthèses. Un tel remplacement a permis de réduire légèrement le nombre de conducteurs imprimés sur la carte, ou l'auteur n'avait tout simplement pas d'autre puce. Mais en général, extérieurement, rien n'a changé dans le fonctionnement du circuit.

La logique du registre à décalage est très simple. Chaque impulsion arrivant à l'entrée C transfère le contenu de l'entrée D à la sortie 1 et effectue également un décalage d'informations selon l'algorithme 1-2-4-8.

Puisque dans ce circuit l'entrée D est simplement soudée à l'alimentation + du microcircuit («log. Unit» constante), des unités apparaîtront aux sorties à chaque impulsion de cisaillement à l'entrée C. Ainsi, l'allumage des lampes se produit dans la séquence: 0000, 0001, 0011, 0000. Si vous n'oubliez pas la lampe EL1, alors avec elle la séquence de commutation sera la suivante: EL1; (EL1 et EL2); (EL1 & EL2 & EL3).

La première combinaison 0000 apparaîtra lorsque le lustre est initialement allumé sous l'influence d'une impulsion de réinitialisation générée par la chaîne différentielle C3, R4, comme dans le schéma précédent. La dernière combinaison de zéro apparaîtra également en raison de la réinitialisation du registre, mais seulement cette fois, le signal de réinitialisation passera par la diode VD4, dès que la sortie 4 apparaît, le signal logique 1, c'est-à-dire au quatrième clic du commutateur.

Les éléments restants du circuit nous sont déjà familiers à partir de la description du précédent. Un conformateur d'impulsions de cisaillement est assemblé sur la puce K561LA7 (avant c'était un LA9 à trois entrées, également allumé par un onduleur), et le condensateur électrolytique C1 agit comme une source d'alimentation pour les puces lors d'un bref clic sur l'interrupteur. Les clés de sortie sont toutes les mêmes MOSFET, bien qu'un type différent d'IRF740, qui ne change généralement rien.

Circuit de commande des thyristors

Pour une raison quelconque, les circuits précédents ont commuté les lampes à l'aide de transistors à effet de champ, bien que les thyristors et triacs. Un circuit utilisant un thyristor est illustré à la figure 3.

Figure 3. Le circuit de commande du lustre sur les thyristors

Comme dans les schémas précédents, une lampe EL3 s'allume simplement lorsque le commutateur SA1 se ferme. Le groupe de lampes EL1, EL2 s'allume lorsque le commutateur SA1 est de nouveau cliqué. Le schéma fonctionne comme suit.

Lorsque SA1 est fermé pour la première fois, la lampe EL3 s'allume et, en même temps, la tension de pulsation du pont redresseur à travers la résistance R4 est fournie à un stabilisateur de tension fabriqué sur la diode Zener VD1 et le condensateur C1, qui est rapidement chargé à la tension de stabilisation de la diode Zener. Cette tension est utilisée pour alimenter la puce DD1.

Dans le même temps, le condensateur électrolytique C2 commence à se charger à travers la résistance R2, et pas très rapidement. A ce moment, la sortie de l'élément DD1.1 est à un niveau élevé, qui charge le condensateur C3, de sorte qu'à sa droite en fonction du circuit, le plus.

Dès que la charge du condensateur C3 atteint le niveau d'une unité logique, un niveau bas apparaîtra en sortie de l'élément DD1.1, mais aux entrées des éléments DD1.2 DD1.3, du fait du condensateur chargé C3 et de la diode de découplage VD4, un niveau élevé restera. Par conséquent, aux sorties 4 et 10 de l'élément DD1, un niveau bas est maintenu, ce qui maintient le transistor VT1 fermé. Le thyristor VS1 est également fermé, donc les lampes ne s'allument pas.

En cliquant brièvement sur l'interrupteur SA1, le condensateur C1 se décharge assez rapidement, déconnectant ainsi le microcircuit. La constante de décharge du condensateur C2 est beaucoup plus élevée, avec les valeurs nominales indiquées sur le circuit pendant au moins 1 seconde. Par conséquent, le condensateur C3 se rechargera rapidement dans la direction opposée - plus sera sur sa doublure gauche selon le schéma.

Si dans le temps inférieur à une seconde, il est temps de rallumer le lustre, puis à l'entrée de l'élément DD1.1 en raison du condensateur C1 qui n'a pas eu le temps de se décharger, un niveau de tension élevé sera déjà présent, et aux entrées des éléments DD1.2, DD1.3 bas, défini par la direction de la charge du condensateur C3. Aux sorties 4 et 10 de l'élément DD1, un niveau haut est établi, qui ouvre le transistor VT1, et qui à son tour est le thyristor VS1, allumant les lampes EL1, EL2. Dans le futur, cet état de l'élément DD1 est maintenu par rétroaction à travers la résistance R3.

Contrôle par microcontrôleur d'un lustre

Schémas sur microcontrôleurs Non sans raison sont considérés comme assez simples dans la conception des circuits. En ajoutant un petit nombre de pièces jointes, vous pouvez obtenir un appareil très fonctionnel. Certes, le prix payé pour une telle simplicité de circuit est l’écriture de programmes sans lesquels le microcontrôleur, même très puissant, n’est qu’un morceau de fer. Mais avec un bon programme, cette pièce de fer se transforme dans certains cas en œuvre d'art.

Le circuit de commande du lustre sur le microcontrôleur est illustré à la figure 4.

Figure 4. Circuit de commande du lustre sur le microcontrôleur

Comme tous les précédents, le circuit est contrôlé par un seul commutateur réseau SW1. Les clics de l'interrupteur permettent non seulement de sélectionner le nombre de lampes allumées, mais aussi de les allumer en douceur, pour régler la luminosité souhaitée de la lueur. De plus, il vous permet de simuler la présence de personnes dans la maison - allumer et éteindre l'éclairage selon un certain algorithme. Un tel dispositif de sécurité simple.

Ajout à l'article: Comment réparer un lustre chinois - l'histoire d'une réparation.