Dwuprzewodowe obwody sterowania żyrandola z wykorzystaniem półprzewodników

Pierwsza część artykułu: Jak kontrolować żyrandol za pomocą dwóch przewodów. Obwody przekaźnikowe.

Jeden dobry inżynier, inżynier elektronik, powiedział, że jeśli podobno w obwodzie znajduje się przekaźnik, należy go poprawić. I nie można się z tym nie zgodzić: zasób aktywacji styków styków przekaźnika jest tylko kilkaset, może tysiące razy, podczas gdy tranzystor pracujący na częstotliwości co najmniej 1 KHz wykonuje 1000 przełączników na sekundę.

Obwód tranzystora polowego

Schemat ten został zaproponowany w czasopiśmie „Radio” nr 9 z 2006 r. Jest on pokazany na rysunku 1.

Algorytm obwodu jest taki sam jak poprzednie dwa: z każdym krótkotrwałym kliknięciem przełącznika podłączana jest nowa grupa lamp. Tylko w tych schematach jest jedna grupa, aw całych dwóch.

Łatwo zauważyć, że podstawą obwodu jest dwucyfrowy licznik wykonany na układzie K561TM2, zawierający 2 D - przerzutniki w jednej obudowie. Te wyzwalacze zawierają zwykły dwucyfrowy licznik binarny, który można zliczyć zgodnie z algorytmem 00b, 01b, 10b, 11b i ponownie w tej samej kolejności 00b, 01b, 10b, 11b ... Litera „b” oznacza, że ​​liczby są w systemie binarnym numeracja Bit niskiego rzędu w tych liczbach odpowiada bezpośredniemu wyjściu wyzwalacza DD2.1, a starszy szeregowi bezpośrednie wyjście DD2.2. Każda jednostka w tych liczbach wskazuje, że odpowiedni tranzystor jest otwarty i odpowiednia grupa lamp jest podłączona.

W ten sposób uzyskano następujący algorytm włączania lamp. Lampa EL1 świeci natychmiast po zamknięciu przełącznika SA1. Po krótkim naciśnięciu przełącznika lampki zaświecą się w następujących kombinacjach: EL1; (EL1 i EL2); (EL1 i EL3 i EL4); (EL1 i EL2 oraz EL3 i EL4).

Aby przeprowadzić przełączanie zgodnie ze wskazanym algorytmem, konieczne jest zastosowanie impulsów zliczających do wejścia C najmniej znaczącego bitu licznika DD2.1 w momencie każdego kliknięcia przełącznika SA1.

Rysunek 1. Obwód sterowania żyrandola na tranzystorach polowych

Zarządzanie licznikami

Odbywa się to za pomocą dwóch impulsów. Pierwszym z nich jest impuls zerujący licznik, a drugim impuls zliczający przełączający lampy.

Impuls zerowania licznika

Po włączeniu urządzenia po długim wyłączeniu (co najmniej 15 sekund) kondensator elektrolityczny C1 całkowicie rozładowany. Gdy przełącznik SA1 jest zamknięty, pulsujące napięcie z mostka prostowniczego VD2 o częstotliwości 100 Hz przez rezystor R1 generuje impulsy napięcia ograniczone przez diodę Zenera VD1 przy 12V. Za pomocą tych impulsów kondensator elektrolityczny C1 zaczyna ładować przez diodę odsprzęgającą VD4. W tym momencie łańcuch różnicowy C3, R4 generuje impuls wysokiego poziomu na wejściach R wyzwalaczy DD2.1, DD2.2, a licznik jest resetowany do stanu 00. Tranzystory VT1, VT2 są zamknięte, więc po włączeniu żyrandola lampy EL2 ... EL4 nie zapalają się. Pozostaje tylko lampa EL, ponieważ jest ona włączana bezpośrednio przełącznikiem.

Zliczanie impulsów

Poprzez diodę VD3 impulsy generowane przez diodę Zenera VD1 ładują kondensator C2 i utrzymują go w stanie naładowanym. Dlatego wynik element logiczny DD1.3 niski poziom logiczny.

Gdy wyłącznik SA1 jest otwarty na krótki czas, napięcie tętnienia z prostownika zatrzymuje się. Dlatego kondensator C2 rozładowuje się, co zajmie około 30 ms, a wysoki poziom logiczny jest ustawiany na wyjściu elementu DD1.3 - spadek napięcia powstaje z niskiego poziomu do wysokiego lub, jak to często się nazywa, rosnącą krawędź impulsu. To ten wschodzący front ustawia spust DD2.1 w jednym stanie, przygotowując się do włączenia lampy.

Jeśli przyjrzysz się uważnie obrazowi na schemacie D: wyzwalacz, można zauważyć, że taktowane wejście C zaczyna się od nachylonego odcinka przechodzącego od lewej do góry.Ten segment wskazuje, że wyzwalacz jest wyzwalany na wejściu C wzdłuż zbocza narastającego impulsu.

Czas przypomnieć kondensator elektrolityczny C1. Połączony za pomocą diody odsprzęgającej VD4, może być rozładowywany tylko przez mikroukłady DD1 i DD2, innymi słowy, aby utrzymać je w stanie roboczym przez pewien czas. Pytanie brzmi, jak długo?

Chipy z serii K561 może pracować w zakresie napięcia zasilania 3 ... 15 V, aw trybie statycznym prąd pobierany przez nich jest obliczany w jednostkach mikroamperów. Dlatego w tej konstrukcji pełne rozładowanie kondensatora następuje nie wcześniej niż po 15 sekundach, a następnie dzięki rezystorowi R3.

Ponieważ kondensator C1 prawie się nie rozładowuje, gdy przełącznik SA1 zamyka się, impuls resetowania nie jest generowany przez łańcuch C3, R4, więc licznik pozostaje w stanie, który otrzymał po następnym impulsie zliczającym. Z kolei impuls liczenia jest generowany w momencie otwarcia SA1, za każdym razem zwiększając stan licznika o jeden. Po zamknięciu SA1 napięcie sieciowe zostaje przyłożone do obwodu, a lampa EL1 i lampy EL2 ... EL4 zapalają się zgodnie ze statusem licznika.

Dzięki nowoczesnemu rozwojowi technologii półprzewodnikowych, kluczowe (przełączające) kaskady wykonywane na tranzystorach polowych (MOSFET). Tworzenie takich kluczy na tranzystorach bipolarnych jest teraz uważane za po prostu nieprzyzwoite. W tym obwodzie są to tranzystory typu BUZ90A, które pozwalają kontrolować lampy żarowe o mocy do 60 W, a przy zastosowaniu lamp energooszczędnych ta moc jest więcej niż wystarczająca.

Kolejny schemat opcji

Ryc. 2 pokazuje możliwy wariant rozważanego właśnie schematu.

Rysunek 2. Obwód sterowania żyrandola z lampą 5 (3) -x

Zamiast licznika na przerzutnikach typu D w obwodzie stosowany jest rejestr przesuwny K561IR2. W jednej obudowie mikroukładu znajdują się 2 takie rejestry. W obwodzie używany jest tylko jeden; jego wnioski w obwodzie są pokazane w nawiasach. Taka wymiana pozwoliła nieznacznie zmniejszyć liczbę drukowanych przewodników na płycie, lub autor po prostu nie miał innego układu. Ale ogólnie rzecz biorąc, na zewnątrz nic się nie zmieniło w działaniu obwodu.

Logika rejestru przesuwnego jest bardzo prosta. Każdy impuls docierający do wejścia C przenosi zawartość wejścia D na wyjście 1, a także wykonuje przesunięcie informacji zgodnie z algorytmem 1-2-4-8.

Ponieważ w tym obwodzie wejście D jest po prostu przylutowane do zasilania + mikroukładu (stała „jednostka log.”), Jednostki będą pojawiać się na wyjściach przy każdym impulsie ścinającym na wejściu C. Zatem zapłon lamp następuje w kolejności: 0000, 0001, 0011, 0000. Jeśli nie zapomnisz o lampie EL1, to wraz z nią sekwencja przełączania będzie następująca: EL1; (EL1 i EL2); (EL1 i EL2 i EL3).

Pierwsza kombinacja 0000 pojawi się, gdy żyrandol zostanie początkowo włączony pod wpływem impulsu zerowania generowanego przez łańcuch różnicowy C3, R4, jak na poprzednim schemacie. Ostatnia kombinacja zera pojawi się również z powodu resetu rejestru, ale tylko tym razem sygnał resetowania przejdzie przez diodę VD4, gdy tylko wyjście 4 pojawi się, logiczny sygnał 1, tj. przy czwartym kliknięciu przełącznika.

Pozostałe elementy obwodu są nam już znane z opisu poprzedniego. Moduł kształtowania impulsu ścinającego jest montowany na układzie K561LA7 (wcześniej był to LA9 z trzema wejściami, również włączany przez falownik), a kondensator elektrolityczny C1 działa jako źródło energii dla układów podczas krótkiego kliknięcia przełącznika. Kluczami wyjściowymi są te same MOSFET-y, choć inny typ IRF740, który zasadniczo niczego nie zmienia.

Obwód sterowania tyrystora

Z jakiegoś powodu poprzednie obwody przełączały lampy za pomocą tranzystorów polowych, chociaż tyrystory i triaki. Obwód wykorzystujący tyrystor pokazano na rysunku 3.

Rysunek 3. Obwód sterowania żyrandola na tyrystorach

Podobnie jak w poprzednich schematach, jedna lampa EL3 włącza się po prostu po zamknięciu przełącznika SA1. Grupa lamp EL1, EL2 włącza się po ponownym kliknięciu przełącznika SA1. Schemat działa w następujący sposób.

Po pierwszym zamknięciu SA1 lampa EL3 zapala się, a jednocześnie pulsujące napięcie z mostka prostowniczego przez rezystor R4 jest dostarczane do stabilizatora napięcia wykonanego na diodzie Zenera VD1 i kondensatorze C1, który jest szybko ładowany do napięcia stabilizującego diody Zenera. Napięcie to służy do zasilania układu DD1.

W tym samym czasie kondensator elektrolityczny C2 zaczyna ładować przez rezystor R2 i niezbyt szybko. W tym momencie moc wyjściowa elementu DD1.1 jest na wysokim poziomie, który ładuje kondensator C3, dzięki czemu zgodnie ze schematem występuje plus po jego prawej stronie.

Jak tylko ładunek kondensatora C3 osiągnie poziom jednostki logicznej, niski poziom pojawi się na wyjściu elementu DD1.1, ale na wejściach elementów DD1.2 DD1.3, z powodu naładowanego kondensatora C3 i diody odsprzęgającej VD4, pozostanie wysoki poziom. Dlatego na wyjściach 4 i 10 elementu DD1 utrzymywany jest niski poziom, który utrzymuje tranzystor VT1 zamknięty. Tyrystor VS1 jest również zamknięty, więc lampy się nie zapalają.

Jednym kliknięciem przełącznika SA1 kondensator C1 rozładowuje się wystarczająco szybko, odłączając w ten sposób mikroukład. Stała rozładowania kondensatora C2 jest znacznie wyższa, z wartościami znamionowymi wskazanymi w obwodzie przez co najmniej 1 sekundę. Dlatego kondensator C3 szybko się naładuje w przeciwnym kierunku - plus będzie na lewej podszewce zgodnie ze schematem.

Jeśli w czasie krótszym niż jedna sekunda nadszedł czas, aby ponownie włączyć żyrandol, to na wejściu elementu DD1.1 z powodu kondensatora C1, który nie miał czasu na rozładowanie, będzie już obecny wysoki poziom napięcia, a na wejściach elementów DD1.2, DD1.3 niski, ustawiony zgodnie z kierunkiem ładowania kondensatora C3. Na wyjściach 4 i 10 elementu DD1 ustawiony jest wysoki poziom, który otwiera tranzystor VT1, a ten z kolei jest tyrystorem VS1, zapalając lampy EL1, EL2. W przyszłości ten stan elementu DD1 jest utrzymywany przez sprzężenie zwrotne przez rezystor R3.

Sterowanie mikrokontrolera żyrandola

Schematy włączone mikrokontrolery Nie bez powodu są uważane za dość proste w projektowaniu obwodów. Dodając niewielką liczbę załączników, możesz uzyskać bardzo funkcjonalne urządzenie. To prawda, że ​​cena za taką prostotę obwodu to pisanie programów, bez których mikrokontroler, nawet bardzo potężny, jest tylko kawałkiem żelaza. Ale przy dobrym programie ten kawałek żelaza w niektórych przypadkach zamienia się w dzieło sztuki.

Obwód sterowania żyrandola na mikrokontrolerze pokazano na rysunku 4.

Rysunek 4. Obwód sterowania żyrandola na mikrokontrolerze

Podobnie jak wszystkie poprzednie, obwód jest kontrolowany tylko przez jeden przełącznik sieciowy SW1. Kliknięcia przełącznika pozwalają nie tylko wybrać liczbę włączonych lamp, ale także płynnie je włączyć, aby ustawić pożądaną jasność blasku. Ponadto pozwala symulować obecność ludzi w domu - włączać i wyłączać oświetlenie zgodnie z określonym algorytmem. Takie proste urządzenie zabezpieczające.

Dodatek do artykułu: Jak naprawić chiński żyrandol - historia jednej naprawy.