Включение и выключение нагрузки одной кнопкой без фиксации

Электроника для всех

Блог о электронике

Включить-выключить. Схемы управления питанием

С батарейным питанием все замечательно, кроме того, что оно кончается, а энергию надо тщательно экономить. Хорошо когда устройство состоит из одного микроконтроллера — отправил его в спячку и все. Собственное потребление в спящем режиме у современных МК ничтожное, сравнимое с саморазрядом батареи, так что о заряде можно не беспокоиться. Но вот засада, не одним контроллером живо устройство. Часто могут использоваться разные сторонние периферийные модули которые тоже любят кушать, а еще не желают спать. Прям как дети малые. Приходится всем прописывать успокоительное. О нем и поговорим.

▌Механическая кнопка
Что может быть проще и надежней сухого контакта, разомкнул и спи спокойно, дорогой друг. Вряд ли батарейку раскачает до того, чтобы пробить миллиметровый воздушный зазор. Урания в них для этого не докладывают. Какой нибудь PSW переключатель то что доктор прописал. Нажал-отжал.

Вот только беда, ток он маленький держит. По паспорту 100мА, а если запараллелить группы, то до 500-800мА без особой потери работоспособности, если конечно не клацать каждые пять секунд на реактивную нагрузку (катушки-кондеры). Но девайс может кушать и поболее и что тогда? Приматывать синей изолентой к своему хипстерскому поделию здоровенный тумблер? Нормальный метод, мой дед всю жизнь так делал и прожил до преклонных лет.

▌Кнопка плюс
Но есть способ лучше. Рубильник можно оставить слабеньким, но усилить его полевым транзистором. Например вот так.

Тут переключатель просто берет и поджимает затвор транзистора к земле. И он открывается. А пропускаемый ток у современных транзисторов очень высокий. Так, например, IRLML5203 имея корпус sot23 легко тащит через себя 3А и не потеет. А что-нибудь в DPACK корпусе может и десяток-два ампер рвануть и не вскипеть. Резистор на 100кОм подтягивает затвор к питанию, обеспечивая строго определенный уровень потенциала на нем, что позволяет держать транзистор закрытым и не давать ему открываться от всяких там наводок.

▌Плюс мозги
Можно развить тему управляемого самовыключения, таким вот образом. Т.е. устройство включается кнопкой, которая коротит закрытый транзистор, пуская ток в контроллер, он перехватывает управление и, прижав ногой затвор к земле, шунтирует кнопку. А выключится уже тогда, когда сам захочет. Подтяжка затвора тоже лишней не будет. Но тут надо исходить из схемотехники вывода контроллера, чтобы через нее не было утечки в землю через ногу контроллера. Обычно там стоит такой же полевик и подтяжка до питания через защитные диоды, так что утечки не будет, но мало ли бывает…

Или чуть более сложный вариант. Тут нажатие кнопки пускает ток через диод на питание, контроллер заводится и сам себя включает. После чего диод, подпертый сверху, уже не играет никакой роли, а резистор R2 эту линию прижимает к земле. Давая там 0 на порту если кнопка не нажата. Нажатие кнопки дает 1. Т.е. мы можем эту кнопку после включения использовать как нам угодно. Хоть для выключения, хоть как. Правда при выключении девайс обесточится только на отпускании кнопки. А если будет дребезг, то он может и снова включиться. Контроллер штука быстрая. Поэтому я бы делал алгоритм таким — ждем отпускания, выбираем дребезг и после этого выключаемся. Всего один диод на любой кнопке и нам не нужен спящий режим 🙂 Кстати, в контроллер обычно уже встроен этот диод в каждом порту, но он очень слабенький и его можно ненароком убить если вся ваша нагрузка запитается через него. Поэтому и стоит внешний диод. Резистор R2 тоже можно убрать если нога контроллера умеет делать Pull-down режим.

▌Отключая ненужное
Можно сделать и по другому. Оставить контроллер на «горячей» стороне, погружая его в спячку, а обесточивать только жрущую периферию.

Выделив для нее отдельную шину питания. Но тут надо учесть, что есть такая вещь как паразитное питание. Т.е. если вы отключите питание, например, у передатчика какого, то по шине SPI или чем он там может управляться пойдет питание, поднимется через защитные диоды и периферия оживет. Причем питания может не хватить для его корректной работы из-за потерь на защитных диодах и вы получите кучу глюков. Или же получите превышение тока через порты, как результат выгоревшие порты на контроллере или периферии. Так что сначала выводы данных в Hi-Z или в Low, а потом обесточивайте.

▌Выкидываем лишнее
Что-то мало потребляющее можно запитать прям с порта. Сколько дает одна линия? Десяток миллиампер? А две? Уже двадцать. А три? Параллелим ноги и вперед. Главное дергать их синхронно, лучше за один такт.

Правда тут надо учитывать то, что если нога может отдать 10мА ,то 100 ног не отдадут ампер — домен питания не выдержит. Тут надо справляться в даташите на контроллер и искать сколько он может отдать тока через все выводы суммарно. И от этого плясать. Но до 30мА с порта накормить на раз два.

Главное не забывайте про конденсаторы, точнее про их заряд. В момент заряда кондера он ведет себя как КЗ и если в вашей периферии есть хотя бы пара микрофарад емкостей висящих на питании, то от порта ее питать уже не следует, можно порты пожечь. Не самый красивый метод, но иногда ничего другого не остается.

▌Одна кнопка на все. Без мозгов
Ну и, напоследок, разберу одно красивое и простое решение. Его несколько лет назад набросил мне в комменты uSchema это результат коллективного творчества народа на его форуме.

Одна кнопка и включает и выключает питание.

При включении, конденсатор С1 разряжен. Транзистор Т1 закрыт, Т2 тоже закрыт, более того, резистор R1 дополнительно подтягивает затвор Т1 к питанию, чтобы случайно он не открылся.

Конденсатор С1 разряжен. А значит мы в данный момент времени можем считать его как КЗ. И если мы нажмем кнопку, то пока он заряжается через резистор R1 у нас затвор окажется брошен на землю.

Это будет одно мгновение, но этого хватит, чтобы транзистор Т1 распахнулся и на выходе появилось напряжение. Которое тут же попадет на затвор транзистора Т2, он тоже откроется и уже конкретно так придавит затвор Т1 к земле, фиксируясь в это положение. Через нажатую кнопку у нас С1 зарядится только до напряжения которое образует делитель R1 и R2, но его недостаточно для закрытия Т1.

Отпускаем кнопку. Делитель R1 R2 оказывается отрезан и теперь ничто не мешает конденсатору С1 дозарядиться через R3 до полного напряжения питания. Падение на Т1 ничтожно. Так что там будет входное напряжение.

Схема работает, питание подается. Конденсатор заряжен. Заряженный конденсатор это фактически идеальный источник напряжения с очень малым внутренним сопротивлением.

Жмем кнопку еще раз. Теперь уже заряженный на полную конденсатор С1 вбрасывает все свое напряжение (а оно равно напряжению питания) на затвор Т1. Открытый транзистор Т2 тут вообще не отсвечивает, ведь он отделен от этой точки резистором R2 аж на 10кОм. А почти нулевое внутреннее сопротивление конденсатора на пару с его полным зарядом легко перебивает низкий потенциал на затворе Т1. Там кратковременно получается напряжение питания. Транзистор Т1 закрывается.

Тут же теряет питание и затвор транзистора Т2, он тоже закрывается, отрезая возможность затвору Т1 дотянуться до живительного нуля. С1 тем временем даже не разряжается. Транзистор Т2 закрылся, а R1 действует на заряд конденсатора С1, набивая его до питания. Что только закрывает Т1.

Отпускаем кнопку. Конденсатор оказывается отрезан от R1. Но транзисторы все закрыты и заряд с С1 через R3 усосется в нагрузку. С1 разрядится. Схема готова к повторному включению.

Вот такая простая, но прикольная схема. Вот тут еще полно реализаций похожих схем. На сходном принципе действия.

Сенсорная ячейка TTP223B. Включение и выключение нагрузки одной кнопкой без фиксации. Защита от перенапряжения.

Сей обзор посвящен замечательной сенсорной ячейке TTP223B, но, поскольку обзоров на нее еще не писал только ленивый, я добавил немного гарнира и подливки.

В основном население закупает готовые модули с этой микросхемой, я лично готовые решения терпеть ненавижу, посему купил 20 штучек новеньких непаяных микросхем на эксперименты.
Сама по себе TTP223B представляет собой шестиногого клопа в корпусе SOT-23, назначение- «сенсорная ячейка», то есть по сути- «детектор прикосновения», призвана заменить собой механическое нажатие кнопки. Документацию на нее можно почитать, к примеру, здесь: ссылка

Читайте также:  Умные кроссовки оценивают стиль бега в реальном режиме времени

Схема включения очень проста. На микросхему подаем питание от 2 до 5,5 вольт, сама по себе микросхема практически ничего не жрет- с десяток микроампер максимум. Касаемся пальцем вывода 3 (входа), или электрически соединенного с ним металлического пятачка (sеnsor pad)- на выводе 1 (выход) при этом что-то происходит. Что именно происходит- определяется состоянием выводов 4 (AHLB) и 6 (TOG).

Вывод AHLB определяет состояние выхода «по умолчанию», например- в момент подачи на микросхему питания.
1. Если вывод AHLB болтается в воздухе- выход по умолчанию привязан к земле («ноль» на выходе), при этом через вывод выхода можно пропускать ток до 8 миллиампер.
2. Если же вывод AHLB привязан к питанию- то выход по умолчанию так же привязан к питанию («единица» на выходе), при этом через вывод выхода можно пропускать уже вдвое меньший ток- до 4 миллиампер.

Вывод TOG определяет режим работы микросхемы: прямой или триггерный. Тут лучше всего объяснить на пальцах:
1. Вывод TOG болтается в воздухе: прямой режим. Состояние выхода определяется состоянием входа. Допустим, по умолчанию на выходе у нас ноль. Касаемся пальцем входа- на выходе устанавливается единичка. Убираем палец- на выходе снова ноль. (Если по умолчанию на выходе единица- касание будет устанавливать на выходе ноль).
2. Вывод TOG привязан к питанию: триггерный режим. При каждом касании пальцем входа состояние выхода меняется на противоположное и остается таковым, если палец убрали. Допустим, на выходе у нас ноль. Коснулись пальцем входа- на выходе установилась единичка. Убрали палец- ничего не произошло, единичка осталась. Снова коснулись пальцем входа- на выходе стал опять ноль, убрали палец- ноль остался.

ВАЖНО! На схеме еще присутствует конденсатор между входом и землей, емкостью до 51 пикофарада, производитель рекомендует ставить его опционально «для корректировки чувствительности». Мне попадались отзывы от пользователей готовых модулей, что «микросхема глючная». Так вот- без этого конденсатора она воистину глючная и ставить его необходимо. Микросхема шибко чувствительная- настолько, что достататочно просто поднести к ней руку на расстояние в пару-тройку сантиметров- микросхема уже срабатывает. А вот если воткнуть между входом и землей маленькую емкостюшечку- микросхема перестает своевольничать и работает уже только на касание. Посему, у которых модули- проверьте наличие сего кондюка, при необходимости доукомплектуйте.

Теперь подливка и гарнир.
Собственно, был у меня налобный светодиодный фонарик… за сто рублей, из ларька. И светил тускло, и свет был мерзопакостный синий, и батарейки жрал аки конь, и вообще. Решил я его переделать по феншую- на более мощные светодиоды правильного спектра, и чтоб питались не абы как, а через DC-DC драйвер. Но это оказалось полбеды. Включение и выключение осуществлялось маленькой тактовой кнопочкой сбоку, причем в качестве управляющего элемента была какая-то микросхема типа «черная капля на плате», которую даже перепаять нельзя. И доставляла она мне кучу неудобств… При первом нажатии зажигала только четыре светодиода, при втором- восемь, при третьем- все сразу, при четвертом- начинала ими мигать, и только на пятом нажатии выключала, наконец, фонарь. Бесило жутко. Я хочу просто чтоб «вкл» и «выкл», на кой мне еще мигаторы эти?!
В общем, встал вопрос о достойной альтернативе.
Я пробовал по-всякому. Пробовал сделать простенький триггер на клопе 74lvc1g74- тщетно. Не хотел он работать, хоть плачь. Почему- я так и не выяснил, народ на форумах выдвинул предположение, что, несмотря на наличие триггера Шмидта по входу на схеме в документации, в реальности сей триггер отсутствует, и микросхема ловит любой дребезг- но это лишь гипотеза. Причем 74HC74 в той же схеме включения работала идеально, но на плату мою не лезла. 🙁 Далее мне где-то попалась простенькая схемка на двух мосфетах- условно работала. Условно- потому что очень сильно зависела от параметров мосфетов, от температуры окружающего воздуха (на морозе не работала), и от кучи прочих факторов. К тому же, стоило повесить ей на выход хоть какую емкость- работать отказывалась наотрез. В общем, не вариант. От отчаяния я стал рыть форумы, и там где-то кто-то кому-то сказал «Используй TTP223B, Люк!» Я задумался…
Но у меня- тактовая кнопка, и впаивать вместо нее медный цилиндрик, к примеру, мне совершенно не хотелось… Теряется герметичность, можно коснуться случайно, и вообще не по-джедайски.

Первый же эксперимент выявил следующее: сенсорную ячейку можно использовать не как сенсорную ячейку. Можно не припаивать к ней никаких металлических пятачков и ничего руками не касаться, а наоборот- припаять тактовую кнопку. Между входом и питанием. Работает отлично!

Микросхема в триггерном режиме, в качестве силового элемента- мосфет. Обратите внимание- тут N-мосфет, в момент подачи питания он должен быть закрыт, потому вывод AHLB болтается в воздухе- на выходе по умолчанию «ноль». Если будет использоваться P-мосфет (например, АО3401), то вывод AHLB надо привязать к питанию.
ТТР223B в данном варианте применения была запихнута уже в четыре разных устройства- везде и всюду работает безукоризненно! Первое нажатие тактовой кнопки включает нагрузку, второе- отключает, именно то, что я хотел!

Вот, например, полузапаяная готовая плата для фонарика. Микросхема настолько мелкая, что легко умещается «в поддоне» тактовой кнопки:

Ну и добавочка… к обозреваемой микросхеме она не имеет отношения, но может вдруг оказаться кому полезной.
Я подумал: фонарик у меня на батарейках, а вдруг, пока я сплю, с планеты Нибиру прилетят рептилоиды, и вместо двух батареек АА всунут мне два аккумулятора 14500, специально чтоб меня расстроить, раз уж вирус меня не берет? Погорит же всё!
Посему, была сочинена очень простенькая схемка защиты от перенапряжения, на схеме она в прямоугольничке:

Идею я почерпнул с какого-то форума, в качестве детектирующего элемента- широко известный и доступный регулируемый стабилитрон TL431. Для пущего понимания я приведу упрощенную схему его внутренностей:

Как работает защита: пока напряжение на выводе «Reference» не превышает 2,5 вольт- транзистор внутри стабилитрона закрыт и ток через стабилитрон почти не протекает. При этом мосфет VT1 тоже закрыт, а затвор мосфета VT2 привязан через резистор R5 к земле- поэтому VT2 открыт и ток от источника питания течет в нагрузку. Как только напряжение на Reference превысит 2,5 вольта- через стабилитрон начнет протекать некоторый ток, разность потенциалов истока и затвора VT1 превысит пороговую- VT1 откроется и зажжет светодиод. Напряжение на затворе VT2 при этом составит почти полное значение напряжения питания (падением на VT1 можно пренебречь)- VT2 закроется и отключит нагрузку. Величина напряжения питания, при котором срабатывает защита, определяется номиналами R1 и R2, при указанных- примерно 4,4 вольта (чтоб можно было питаться от одного Li-pol аккумулятора). Вместо этих резисторов можно поставить переменный- и установить сколько надо. Чисто теоретически- можно было вместо двух P-мосфетов тупо взять один N-мосфет, и подключить его напрямую к стабилитрону- но я не был уверен что напряжение на стабилитроне в момент срабатывания окажется достаточно низким для закрытия N-мосфета, поэтому сделал «наоборот» и с гарантией.
Схема была собрана и успешно испытана. Может пригодиться в том случае, если у вас в наличии, к примеру, три разных сетевых адаптера- на 3,3 вольта, на 5 вольт и на 12 вольт, у них у всех одинаковые стандартные разъемы, и вы боитесь сжечь свою самоделку, подключив случайно «не тот».

Примечание: AO3400, AO3401 и TL431 полный алиэкспресс, сразу по сто штук продаются за копейки, но писать по ним отдельные обзоры мне лично лень…

Выключатель питания с нулевым потреблением мощности на основе нефиксируемой кнопки

Слаботочные выключатели без фиксации, подобные монтируемым на плату тактовым кнопкам, дешевы, доступны и отличаются большим разнообразием размеров и стилей. В то же время кнопки с фиксацией часто имеют бóльшие габариты, они дороже, а диапазон их конструктивных вариантов относительно ограничен. Это может оказаться проблемой, если вам потребуется миниатюрный недорогой выключатель для фиксации питания нагрузки. В статье предлагается схемное решение, позволяющее придать кнопке с самовозвратом функцию фиксации.

Ранее были предложены конструкции, схемы которых основывались на дискретных компонентах [1] и микросхемах [2], [3]. Однако ниже будет описана схема, которой для выполнения тех же функций потребуется всего пара транзисторов и горсть пассивных компонентов.

На Рисунке 1а приведен вариант схемы включения питания для случая нагрузки, подключенной к земле. Схема работает в режиме «переключателя»; это значит, что первое нажатие включает питание нагрузки, второе выключает, и так далее.

а)б)
Рисунок 1.Эта схема превращает кнопку без фиксации в выключатель питания.

Чтобы понять принцип работы схемы, представим, что источник питания +VS только что подключен, конденсатор C1 в исходном состоянии разряжен, и транзистор Q1 выключен. При этом резисторы R1 и R3 оказываются включенными последовательно и подтягивают затвор P-канального MOSFET Q2 к шине +VS, удерживая транзистор в закрытом состоянии. Сейчас схема находится в «деблокированном» состоянии, когда напряжение нагрузки VL на контакте OUT (+) равно нулю.

Читайте также:  Какого сечения нужен провод для плавкой вставки на 2 а?

При кратковременном нажатии нормально разомкнутой кнопки затвор Q2 подключается к конденсатору C1, разряженному до 0 В, и MOSFET включается. Напряжение нагрузки на клемме OUT (+) немедленно увеличивается до +VS, через резистор R4 транзистор Q1 получает базовое смещение и открывается. Вследствие этого Q1 насыщается и через резистор R3 подключает затвор Q2 к земле, удерживая MOSFET открытым, когда контакты кнопки разомкнуты. Теперь схема находится в «зафиксированном» состоянии, когда оба транзистора открыты, нагрузка получает питание, а конденсатор C1 заряжается до напряжения +VS через резистор R2.

После повторного кратковременного замыкания переключателя напряжение на конденсаторе C1 (теперь равное +VS) окажется приложенным к затвору Q2. Поскольку напряжение затвор-исток Q2 теперь близко к нулю, MOSFET выключается, и напряжение нагрузки падает до нуля. Напряжение база-эмиттер Q1 также опускается до нуля, закрывая транзистор. В результате при отпущенной кнопке ничто не удерживает Q2 в открытом состоянии, и схема возвращается в «деблокированное» состояние, когда оба транзистора выключены, нагрузка обесточена, а C1 разряжается через резистор R2.

Шунтирующий выходные зажимы резистор R5 устанавливать необязательно. При отпущенной кнопке конденсатор C1 разряжается на нагрузку через резистор R2. Если импеданс нагрузки очень велик (то есть, соизмерим с величиной R2), или нагрузка содержит активные устройства, такие, скажем, как светодиоды, напряжение нагрузки во время выключения Q2 может оказаться достаточно большим, чтобы через резистор R4 открыть транзистор Q1 и не позволить схеме выключиться. Резистор R5 при выключении Q2 подтягивает клемму OUT (+) к шине 0 В, обеспечивая быстрое выключение Q1 и давая схеме возможность надлежащим образом перейти в закрытое состояние.

При правильном выборе транзисторов схема будет работать в широком диапазоне напряжений и может использоваться для управления такими нагрузками, как реле, соленоиды, светодиоды и т. д. Однако не забывайте, что некоторые работающие на постоянном токе вентиляторы и моторы продолжают вращаться и после выключения питания. Это вращение может создавать противоЭДС, достаточно большую, чтобы открыть транзистор Q1 и не позволить схеме выключиться. Решение проблемы показано на Рисунке 1б, где последовательно с выходом включен блокировочный диод. В этом случае также можно добавить в схему в резистор R5.

На Рисунке 2 изображена еще одна схема, предназначенная для нагрузок, подключенных к верхней шине питания, таких, например, как показанное в этом примере электромагнитное реле.

Обратите внимание, что Q1 был заменен p-n-p транзистором, а на месте Q2 теперь находится N-канальный MOSFET. Эта схема работает точно так же, как схема описанная выше. Здесь R5 выполняет функцию подтягивающего резистора, соединяющего выходной контакт OUT (-) с шиной +VS, когда транзистор Q2 выключается, и обеспечивающего быстрое закрывание Q1. Как и в предыдущей схеме, резистор R5 является необязательным компонентом, и устанавливается только при некоторых типах нагрузки, упомянутых выше.

Заметим, что в обеих схемах постоянная времени C1, R2 выбирается исходя из требуемого подавления дребезга контактов. Обычно нормальной считается величина от 0.25 с до 0.5 с. Меньшие постоянные времени могут привести к неустойчивой работе схемы, в то время как бóльшие увеличивают время ожидания между замыканиями контактов кнопки, за которое должен произойти достаточно полный заряд и разряд конденсатора C1. При указанных на схеме значениях C1 = 330 нФ и R2 = 1 МОм номинальная величина постоянной времени равна 0.33 с. Обычно этого бывает достаточно, чтобы устранить дребезг контактов и переключить нагрузку за время порядка пары секунд.

Рисунок 2.Схема, видоизмененная для нагрузки, подключенной к
положительной шине питания.

Обе схемы предназначены для фиксации и отпускания ключа в ответ на кратковременные замыкания контактов. Однако каждая из них проектировалась таким образом, чтобы гарантировать правильную работу даже при сколь угодно длительном нажатии кнопки. Рассмотрим схему на Рисунке 2, когда транзистор Q2 закрыт. Если кнопка нажимается для выключения схемы, затвор подключается к потенциалу 0 В (поскольку конденсатор C1 разряжен), и MOSFET закрывается, давая возможность общей точке резисторов R1 и R2 подключиться к шине +VS через резистор R5 и импеданс нагрузки. Одновременно Q1 также выключается, в результате чего затвор Q2 оказывается соединенным с шиной GND через резисторы R3 и R4. Если кнопку сразу же отпустить, C1 просто зарядится через резистор R2 до напряжения +VS. Однако если оставить кнопку замкнутой, напряжение затвора Q2 будет определяться потенциалом делителя, образованного резисторами R2 и R3+R4. Считая, что при разблокированной схеме напряжение на контакте OUT (-) приблизительно равно +VS, для напряжения затвор-исток транзистора Q2 можно записать следующее выражение:

Даже если напряжение +VS будет равно 30 В, результирующего напряжения 0.6 В между затвором и истоком не хватит, чтобы открыть MOSFET вновь. Следовательно, при разомкнутых контактах кнопки оба транзистора будут оставаться выключенными.

Схема на Рисунке 2 фиксируется в открытом состоянии кратковременным замыканием контактов кнопки, когда конденсатор C1 заряжен до напряжения +VS, в результате чего Q2 быстро открывается и потенциал клеммы OUT (-) падает до нуля, а вслед за ним быстро включается Q1. Нажатие кнопки после размыкания контактов позволило бы конденсатору C1 разрядиться до нуля через резистор R2. Однако если кнопка останется нажатой, напряжение на затворе Q2 будет определяться потенциалом, задаваемым делителем R2 и R3. Поскольку Q1 открыт и насыщен, напряжение в точке соединения R3 и R4 на коллекторе Q1 будет близко к +VS, а общая точка резисторов R1 и R2 через транзистор Q2 будет подключена к шине GND. Поэтому при удержании кнопки в замкнутом состоянии напряжение затвор-исток транзистора Q2 равно

Следовательно, если напряжение питания равно, по крайней мере, пороговому напряжению затвор-исток Q2, оба транзистора Q2 и Q1 будут включены до тех пор, пока контакты кнопки остаются разомкнутыми.

Обе схемы служат примерами недорого способа фиксации питания нагрузки с помощью нефиксируемой кнопки. Как и у механического переключателя, мощность, рассеиваемая схемами при отключенной нагрузке, равна нулю.

Ссылки

  1. Smith, Anthony H., “Latching power switch uses momentary-action pushbutton”, EDN, October 28, 2004.
  2. Schelle, Donald, “Electronic circuit replaces mechanical push-push switch”, EDN, September 28, 2006.
  3. Bhandarkar, Santosh, “Single-IC-based electronic circuit replaces mechanical switch”, EDN, March 15, 2007.

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Включение и выключение нагрузки одной кнопкой

На по всюду окружают кнопки и тумблеры. Выключатели света в каждой комнате, кнопки включения на любом электроприборе, коих в каждой квартире не мало. А вы замечали, что какие-то электроприборы управляются одной кнопкой без фиксации по принципу нажал – включилось, нажал ещё раз – выключилось, а где-то необходимо “вручную” переводить рычажок из одно положения в другое и обратно? Оба варианта имеют свою область применения, но вот если классического тумблера уже достаточно для простой коммутации, то для управления электроприбором с помощью одной кнопки нужна специальная схема, она как раз представлена ниже.

Её основа – популярный таймер NE555. Кнопка S1 – та самая кнопка без фиксации, единственный орган управления. Цепочка С1 и R3 защищает от дребезга, поэтому схема совершенно не критична к выбору кнопки, можно использовать совершенно любую, лишь бы без фиксации. В моём случае это раритетная кнопочка родом из 60-х годов прошлого века.

Светодиод LED1 индицирует включение прибора, его яркость задаётся резистором R4. Также к 3-му выводу микросхемы через резистор подключена база транзистора, он коммутирует нагрузку, на схеме она выглядит как управляющая обмотка реле. Сюда подойдёт любой маломощный транзистор, BC547, КТ315, КТ3102, диод D1 защищает от импульса самоиндукции,. возникающего при коммутации обмотки реле. С помощью реле такой схемой можно управлять какой угодно нагрузкой, будь то нагреватель, свет, вентиляция и так далее. Если нагрузка питается от 12 вольт, то её можно подключать непосредственно к схеме, вместо обмотки реле. В этом случае в качестве Т1 следует поставить транзистор помощней, например, КТ805АМ. Также сюда отлично подойдут мощные полевые транзисторы, например, IRF540, IRF630, IRF740, IRFZ44N и им подобные, при использовании полевого транзистора нужно уменьшить резистор R5 до 10-100 Ом.

Приступаем к сборке. Данное устройство должно быть особенно надёжным для того, чтобы не возникало случайных самопроизвольных включений-выключений. Для этого собираем схему на печатной плате и после сборки тщательно проверяем монтаж, правильность и надёжность установки деталей. Плата выполняется методом ЛУТ, подробные фотографии процесса представлены ниже. На ней установлены две пары клеммных колонок, два контакта для подключения питания – 12 вольт, два для нагрузки.

Сама схема потребляет мизерный ток, а потому не является дополнительным потребителем. Хочу отметить, что использование такой схемы оправдано только в тех устройствах, где всегда присутствует дежурное напряжение 12В, ведь без питания схема не сможет работать. В процессе эксплуатации схема показала себя отлично, никаких ложных срабатываний, всегда надёжное и чёткое переключение. Миниатюрность платы позволяет установить её внутрь практически любого прибора. Удачной сборки! Любые замечания, дополнения и вопросы по статье жду в комментарии.

Список необходимых компонентов:

Микросхема NE555 – 1 шт.
Транзистор BC547 – 1 шт (или аналоги).
Конденсатор 1 мкФ неполярный -1 шт.
Резистор 10 кОм – 2 шт.
Резистор 100 кОм – 1 шт.
Резистор 1 кОм – 2 шт.
Кнопка без фиксации – 1 шт.
Диод КД521 либо 1N4007 – 1 шт.
Светодиод на 3 в. – 1 шт.
Реле – 1 шт (при необходимости)

Читайте также:  Простейший стабилизатор постоянного тока

Включение и выключение нагрузки одной кнопкой без фиксации

В портативных устройствах, как известно, важной составляющей является время автономной работы. Кому понравится пользоваться устройством, которое приходится очень часто заряжать? Поэтому к различным способам снижения энергопотребления полезно добавлять еще одну функцию – автоматическое отключение питания, которое поможет спасти заряд батареи если пользователь забыл отключить устройство. А для того чтобы это реализовать, нужно чтобы устройство включалось и выключалось от кнопки без фиксации. Мне как раз понадобилось реализовать подобное и испытав несколько схем найденных в интернете, остановился на самом интересном решении. Поэтому сейчас покажу, как можно включать и выключать устройство на микроконтроллере одной кнопкой без фиксации и реализацию такого алгоритма в Bascom-AVR.

Схема строится на небольшом количестве дискретных элементов и использует одно прерывание контроллера:

При нажатии на кнопку S1 транзистор Q1 открывается и напряжение от батареи идет в схему. Для того чтобы после отпускания кнопки транзистор Q1 не закрылся, необходимо открыть транзистор Q2, подав на затвор единичку. И пока на затворе Q2 будет высокий уровень напряжения, схема будет запитана. Когда же нужно будет обесточить схему и отключить устройство, просто снимаем напряжение с этого вывода, оба транзистора закроются и полностью обесточат схему. Светодиод D3 для индикации работы.

Транзисторы необходимо использовать с логическим уровнем отпирания (Logic Level), чтобы они полностью открывались от напряжения батареи. Хотя я собрал и тестировал схему на том, что попало под руку: в качестве Q1 я использовал IRF5305, а в качестве Q2 – IRF530. Оба транзистора от 5 вольт открываются почти полностью. Взял я их потому что они в больших корпусах и их можно использовать в макетке. Заместо диодов D1 и D2 воткнул диодный мост 🙂

Первый пример. Включение и выключение питания происходит простым нажатием на кнопку.

$regfile = “m8def.dat”
$crystal = 1000000

Dim flag as Byte ‘переменная для выполнения основной программы

Config PORTB . 0 = OUTPUT ‘выход светодиода
Led alias portb . 0

Config portd . 3 = OUTPUT ‘управление питанием
pwr alias portd . 3

Config INT0 = low level ‘кнопка включения/выключения
On Int0 Zapusk :

Enable int0 ‘разрешаем прерывания
Enable interrupts

‘основной цикл
Do

If flag = 1 then ‘выполнение основной программы
Led = 1
End if

‘прерывание при нажатии на кнопку
zapusk :

toggle pwr ‘включение / выключение

flag = 1 ‘поднимаем флаг

do
loop until pind . 2 = 1 ‘пока нажата кнопка крутимся здесь

waitms 100
Gifr = 64

И второй пример. Для того чтобы исключить случайное включение или выключение, чаще используется задержка при нажатии. Это тоже легко реализуется в данной схеме, код ниже немного изменен и теперь включение и выключение происходит с трехсекундной задержкой:

$regfile = “m8def.dat”
$crystal = 1000000

dim flag as Byte ‘переменная для выполнения осовной программы
dim a as Byte ‘для организации задержки
config PORTB . 0 = OUTPUT ‘выход светодиода
led alias portb . 0

config portd . 3 = OUTPUT ‘управление питанием
pwr alias portd . 3

config INT0 = low level ‘кнопка включения/выключения
On Int0 Zapusk :

enable int0 ‘разрешаем прерывания
enable interrupts

‘основной цикл
do

if flag = 1 then ‘выполнение основной программы
‘.
‘.
end if

‘прерывание при нажатии на кнопку
zapusk :

flag = 1 ‘поднимаем флаг

if a = 3 then ‘если прошло 3 секунды
toggle pwr ‘включение / выключение
toggle led
goto ext ‘выход из цикла
end if

loop until pind . 2 = 1 ‘пока нажата кнопка крутимся здесь
ext :
a = 0
waitms 100
Gifr = 64

Ну и дальше в зависимости от задачи можно ввести подсчет пройденного времени, например запустить таймер, и принудительно отключать питание, если таймер переполнился.

–>Категория : Полезная информация | –>Добавлено : 09.10.2016–>Просмотров : 20352 | –>Комментарии : 7 | –>Рейтинг : 5.0 / 9

–>Всего комментариев : 7

GIFR – General Interrupt Flag Register. Это сброс регистра прерывания INT0, чтобы не ловить повторное прерывание когда отпустим кнопку.
Об этом написано очень много, но раз уж спросили отвечу. Из-за дребезга кнопки контроллер регистрирует паразитное срабатывание контактов, которое записывается в этот регистр. А так как он занят отработкой первого срабатывания (выполняет программу), сохраняет второе срабатывание в этот регистр. И после того как основная подпрограмма выполнится, контроллер посмотрит на этот регистр, увидит что было зарегистрировано второе срабатывание прерывания и выполнит подпрограмму прерывания еще раз. Нам оно нафиг не надо, поэтому очищаем этот регистр. А например для сброса прерывания INT1 пишем GIFR=128. Это что касается восьмой меги, у других контроллеров нужно смотреть даташит.

Диптрейс всем устраивал и устраивает. Но онлайн редактор это мега удобно, не надо таскать с собой файлы чтобы продолжить работу над схемой дома или где либо еще. Тем более быстрый доступ к интернету есть сейчас везде, забыл уже когда флэшку из сумки доставал, проще и порой быстрей сбросить наработки на дропбокс

Включение Выключение нагрузки одной кнопкой без фиксации.

Группа VK: https://vk.com/club126145973

Поддержать канал: 4038 9682 7483 9865

Схема включения выключения нагрузки при помощи одной кнопки на таймере 555
Принцип работы схемы очень простой, одно нажатие на кнопку прибор включается,еще одно нажатие прибор выключается.
Схема достаточно простая и работает сразу после включения, в основе схемы лежит таймер ne555, он регистрирует нажатие кнопки и устанавливает на выходе логическую 1, либо 0, в схеме применена обычная кнопка без фиксации, светодиод сообщает о состоянии нагрузки, если он горит – нагрузка включена, если не горит – нагрузка выключена. транзистор Т1 управляет обмоткой реле, параллельно обмотке реле установлен защитный диод. Схему можно встроить в прибор требующий управления при помощи одной кнопки без фиксации. Транзисторы в схеме можно применить любые маломощные структуры NPN
Схема: https://vk.com/club126145973?w=wall-126145973_482%2Fall
Включение Выключение нагрузки одной кнопкой без фиксации. кнопка, своими руками, реле, diy, как сделать, схема, кнопка без фиксации, включение, ne555, электроника, kit, своими, управление, обзор, транзистор, руками, включение и выключение нагрузки одной кнопкой, радиолюбитель, подключить, 555, сделай, сам, схема выключателя, управление нагрузкой одной кнопкой, включение выключение нагрузки одной кнопкой, button, сделай сам, сделать, китай, электронная кнопка, на транзисторах, радио, включение выключение нагрузки, kit-diy, одной кнопкой, включение выключение, управление нагрузкой, управление реле одной кнопкой, china, радиоэлектроника, самоделки, выключатель, включить, как, триггер, посылка, распаковка, mcu, вектроник, устройство, attiny2313, прибор, power mac g5, чпу, proteus, трансформатор, пайка, лучший, любитель, переделать, тактовая, фиксация, схема тригера, тест, бп, ключ на транзисторе, микроконтроллер, транзисторыный ключ, силовой ключ, усилитель, схема включения, выключение, конструктор, тригернаю защёлка, одна кнопка, микросхема, нагрузка, переключатель, кнопка для бор машинки, упровление нагрузкой одной кнопкой, how-to, everycircuit, управление двумя реле одной кнопкой, бор машинка, сенсорная кнопка, сенсорный выключатель, самоподвес, на одной кнопке, relay, control, конденсатор, электронные самоделки, touch switch, ардуино, включение нескольких устройств, кт315, включение реле кнопкой без фиксации., кнопка без блокировки, схемы, паяльник, 555 timer ic, digital electronics (industry), jakson, набор, linux cnc, отключение одной кнопкой, включение одной кнопкой, кит, do it yourself (hobby), нажать, управление нагрузками через usb, как включить компьютерный блок питания, load control by button without locking, управление нагрузкой кнопкой без блокировки, дистанционное управление нагрузкой, реле управления нагрузкой, тумблер, aka kasyan, включение выключение одной кнопкой без фиксации, управление нагрузкой кнопкой без фиксации, питание, почта, простая, на тиристоре, на транзисторе, для чайника, простой, не залипающей, запуск, одной, кнопкой, для новичка, автоматика, током, как собрать, реле включения и выключения одной кнопкой, нагрузкой, выключения, принцип действия, задержка, включения, схема включения реле, включение реле кнопкой без фиксации, выключатель на транзисторах, фиксированная кнопка, схема реле триггера своими руками, как сделать самому триггерное реле, схема эектронного выключателя, схема кнопочного выключателя, кнопка с фиксацией, электронный выключатель на транзисторах, кнопочный выключатель схема, электронная схема проходного выключетеля, как спаять устройство вкл/выкл одной кнопкой без фиксации, простая схема, радиосхема, управление мощной нагрузкой, как сделать выключатель, radio hobby, схема один раз нажал включилась второй раз нажал выключилась, управление реле кнопкой, включение одной кнопкой без фиксации, схема вкл/выклю одной кнопкой, проходной выключатель на реле и транзисторах, проверенная схема триггер реле, как собрать реле включения и выключения нагрузки, включение и отключение нагрузки одним выключателем, схема для переключения реле одной кнопкой без фиксации, хорошая электрическая схема реле триггера, рабочий вариант схемы реле вкл выкл одним переключателем, выключаетль, электронный ключ, электронный выключатель, алиэкспресс, кнопочный выключатель, #бистабильноереле, #включениеоднойкнопкой, интересно, бистабильное реле, умный дом, ali, aliexpress, бистабильное, кправление кнопкой без фиксации, триггер всего на одной детали, купить кнопку на замыкание алиэкспресс, управление на расстоянии, ремонт, диод, кнопка на замыкание купить, кнопка на заыкание из китая, электронный выключатель проходного типа, кнопки нормально замкнутые из китая, кнопка нормально замкнутая купить, светодиод, вкл, просто, рпс32б, реле рпс32б, умное реле, бесконтактное вкючение, выкл, бесконтактная кнопка, реле включения, разборка

Видео Включение Выключение нагрузки одной кнопкой без фиксации. канала E-Station

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector