Включение и выключение нагрузки двумя разными импульсами

Сообщества › Электронные Поделки › Блог › Включение нагрузки двумя импульсами.

Всем привет!
Собрал я как-то устройство по такой схеме:

Добавлено спустя сутки:

Попробовал такой вариант:

Спасибо всем за помощь! 🙂

Комментарии 23

нужно выкинуть сопротивление R12 он даёт на базу(G) напругу и транзист открыт или закрыт не полностью

Ни в коем случае! R12 не открывает, а, наоборот, закрывает затвор. Он же между затвором и истоком

нужно выкинуть сопротивление R12 он даёт на базу(G) напругу и транзист открыт или закрыт не полностью

Дмитрий прав. Нельзя R12 выбрасывать.

нужно выкинуть сопротивление R12 он даёт на базу(G) напругу и транзист открыт или закрыт не полностью

Выкинул R12. Без него работает так же: Uвх=14,3 В; Uвкл – 13,5 В; Uвыкл – 7,1 В.

к стате говоря, поставь вместо R13 переменник 10-20 -100к, чо то мне кажется 100 ом это вообще маловато

Дело в том, что CD4013 не предназначен чтобы тянуть мощную нагрузку. При токе нагрузки всего в несколько миллиампер, напряжение на выходе просядет на 1-2 вольта, а этого будет достаточно, чтобы “базу” транзистора держать открытой.

То есть, всё дело в VD12, в цепи которого создаётся значительный ток, из-за которого, в свою очередь на выводе 2 микросхемки напряжение ниже, чем на линии питания. В результате, между истоком и затвором транзистора появляется напряжение, которое держит его приоткрытым, и через него течёт небольшой ток. Если нагрузка мощная (лампочка) — то при этом токе падение напряжения на ней около нуля. А вот маломощной нагрузке вполне хватает этого тока чтобы работать.

Что делать: убрать светодиод из этой цепи. Разместить его с резистором между выводами 14 и 1 (анодом, естественно к 14, т.е. к плюсу)

+100
Еще вариант — подключить R10 VD12 не на выход микрухи, а на выход схемы т.е. на D мосфета.

Не выйдет. Там надписи на схеме перепутаны. VD12 на самом деле “выкл”, а VD11 — “вкл”

А ну да)) Чего-то я не подумав ляпнул))

Дело в том, что CD4013 не предназначен чтобы тянуть мощную нагрузку. При токе нагрузки всего в несколько миллиампер, напряжение на выходе просядет на 1-2 вольта, а этого будет достаточно, чтобы “базу” транзистора держать открытой.

То есть, всё дело в VD12, в цепи которого создаётся значительный ток, из-за которого, в свою очередь на выводе 2 микросхемки напряжение ниже, чем на линии питания. В результате, между истоком и затвором транзистора появляется напряжение, которое держит его приоткрытым, и через него течёт небольшой ток. Если нагрузка мощная (лампочка) — то при этом токе падение напряжения на ней около нуля. А вот маломощной нагрузке вполне хватает этого тока чтобы работать.

Что делать: убрать светодиод из этой цепи. Разместить его с резистором между выводами 14 и 1 (анодом, естественно к 14, т.е. к плюсу)

Сделал как Вы сказали: a-a.d-cd.net/cf5f5d4s-960.jpg
При этом выключенный светодиод светит в-пол-накала.
(может быть, я неправильно подключил или не надо было резистор уменьшать…)

Не совсем понял что именно светит — VD11/VD12 или подключенные к нагрузке светодиоды?

Если VD11/VD12 — то с ними та же проблема: небольшой ток проходит, поэтому и светит. Как вариант R10 и VD12 предлагаю попробовать подключить к выходу — т.е. между стоком транзистора и землёй.

Если транзистор выключить, то светился только красный Д11, если включить — то светился зелёный Д12 и немного красный.
Но я просто поменял резистор по совету Андрея и схема стала включаться нормально. Может быть и неправильно, но работает. 🙂

У стабилизатора светодиодов есть управляющий вход. Если его использовать, то и силовой мосфет ненужен и проблем меньше. А вообще неочень удачная схема подключения мосфета, из за цепи светодиода и из за цепи затвора

Да нет, драйвер я использовал как нагрузку, что бы протестировать плату.
На самом деле схема должна вообще включать другую схему ДХО, вот такую:
www.drive2.ru/l/3561554/

Не пробовал параллельно с нагрузкой припаять диод?
Еще, ябы увеличил R13 раз так в 10. Можно попробовать нагрузку(драйвер) зашунтировать емкостью поболее(100-200мкф). Да и вообще в схеме не вижу шунтирующих емкостей, из-за этого при запитке от имп.БП могут быть косяки…

Диод? Это анод на минус, а катод на выход транзистора D?
Резистор увеличу, попробую.
В схеме шунтирующей ёмкости нет, на плате есть. Схема старая, новую забыл на работе. Там и лишние входы триггера на земле висят…

Уменьшайте номинал R12 до 1 кОм или даже меньше.

Что такое импульсное реле – схема подключения для управления освещением

Для комфортного проживания сегодня во многих домах и квартирах используются автоматизированные системы с электроникой. Возможно, вы уже слышали о проходных и маршевых выключателях: они помогают собрать схему управления освещением в нескольких местах. Несмотря на практичность принципы работы такой системы с разводкой проводов, а также ее подключение – дело не слишком простое. Тем не менее, существует более простой вариант – применение интересного бистабильного устройства, которое по-другому называется импульсное реле.

Назначение и где применяется

Этот переключатель предназначен для включения или отключения нагрузки при подаче сигнала на контакты. Реле называется бистабильным, потому что переключение в состояние включено-выключено происходит именно тогда, когда сигнал подается на управляющий вход. И в этом же положении реле остается после окончания входного сигнала.

Примечательно, что даже после отключения от электросети импульсное реле «запоминает» последнее положение контактов, а при включении возобновляет то состояние, которое было до выключения.

В быту данное устройство используется очень часто благодаря своему удобству, так как освещение можно контролировать как минимум из двух точек. Например, включение света произошло в спальне, а выключение – в коридоре перед выходом из квартиры. Такая система придется кстати в случае, когда помещения очень длинные и масштабные по размерам.

ВНИМАНИЕ! Помимо комфорта импульсное реле предлагает решение также и для такой задачи, как защита и сигнализация. К примеру, на промышленных фирмах, где требуется высокая электрическая мощность, прибор обеспечивает безопасность оператора благодаря тому, что работает от малого напряжения и может управляться дистанционно.

Принцип работы и внешний вид

Если говорить обобщенно, реле представляет собой электрический механизм, замыкающий или разрывающий электрическую цепь. Его работа осуществляется исходя из электрических или других параметров, которые на него действуют.

Выбирая режим работы реле нужно руководствоваться частотой включений, величиной тока, а также характером испытываемых нагрузок.

Конструкция состоит из следующих компонентов:

  • Катушки.
    Катушка является медным проводом, который намотан на немагнитный материал; может находиться в тканевой изоляции или быть покрытым специальным лаком, который не пропускает электричество;
  • Сердечника.
    Он содержит железо и приходит в действие при проходе тока через витки катушки;
  • Подвижного якоря.
    Такой якорь является пластиной, крепящейся к якорю, он воздействует на замыкающие контакты;
  • Контактной системы.
    Она является переключателем состояния цепи.

В основе работы реле – электромагнитная сила, появляющаяся в сердечнике катушки при пропускании через нее тока.

Катушка является втягивающим устройством, в котором сердечник связан с подвижным якорем. Он и приводит в действие силовые контакты. А к катушке можно дополнительно подключать резистор для увеличения точности срабатывания.

Разновидности импульсных реле

ВАЖНО! Бистабильное реле – это реле, которое может находиться в двух фиксированных (стабильных) состояниях. Из-за особенностей применения этого устройства его иногда называют «блокировочным» реле, так как оно блокирует сеть в одном состоянии.

Между некоторыми реле существуют большие отличия, поэтому их можно разделить, в основном, на 2 категории:

  • электромеханические реле;
  • электронные импульсные реле.

Электромеханические

Этот тип устройств потребляет электроэнергию только в момент срабатывания. Механизм блокировки обеспечивает высокую надежность и экономит электричество. Система работает неплохо: имеется в виду защита от колебаний в сети, которые приводят к ложным срабатываниям.

В основе конструкции: катушка, контакты, механизм с кнопками для включения-выключения.

Реле электромеханического типа считаются более надежными и удобными в использовании, так как не боятся помех. Плюс, к ним нет высоких требований для места установки.

Электронные

Электронные импульсные реле имеют характерную особенность: они используют микроконтроллеры. Благодаря этому в них присутствует расширенный функционал. К примеру, такие устройства позволяют добавлять таймер. Другие дополнительные функции помогают в построении сложных систем освещения.

В основе конструкции: электромагнитная катушка, микроконтроллеры, полупроводниковые ключи.

Электронные реле популярнее других типов благодаря функционалу и разнообразию, которое можно к ним добавить: можно создавать изделия для освещения любой сложности. Также возможно подбирать их под любое напряжение – 12 вольт, 24, 130, 220. В зависимости от установки такие реле могут быть DIN-стандартными (для электрощитов) и обычными (с другими способами монтирования).

Основные технические характеристики

Реле можно классифицировать по следующим параметрам, в зависимости от назначения и области применения:

  • возвратный коэффициент — это отношение тока выхода якоря к току втягивания;
  • выходной ток — это максимальное значение тока в катушке при выходе якоря;
  • ток при втягивании — минимальное значение тока в катушке при возвращении якоря в исходное положение;
  • уставка — величина срабатывания в пределах, которые заданы в реле;
  • значение срабатывания — входной сигнал, на которое устройство отвечает автоматически;
  • номинальные значения — это напряжение, ток и другие величины, которые лежат в основе действия реле.
Читайте также:  Практическое применение операционных усилителей. часть первая.

Электромагнитные реле можно еще разделить по времени срабатывания. У такого устройства присутствует такой параметр, как долгая задержка – более 1 секунды, с возможностью настройки. Далее идут замедленные – 0,15 секунд, нормальные – 0,05 секунд, быстродействующие, самые быстрые безинерционные – менее 0,001 секунды.

Другими техническими характеристиками импульсного реле могут быть:

  • максимальная нагрузка лампами накаливания;
  • количество и тип контактов;
  • диапазон рабочих температур;
  • относительная влажность воздуха;
  • и др.

Схемы подключения

Импульсное реле очень часто используется с подключением нескольких выключателей с пружинным возвратом кнопки. Подключаться они должны параллельно друг к другу по всем требованиям.

Для организации схемы управления освещением следует подключить силовой провод к бистабильному реле. А выключатели между собой соединяются посредством проводка. Благодаря этому в дальнейшем есть возможность обесточить всю сеть, используя всего один выключатель.

Данный вариант популярен, так как упрощается монтаж. При этом надо рассчитывать характеристики точно: к примеру, поддержку светодиодной подсветки кнопок, чтобы сеть полноценно функционировала.

Чтобы было удобнее, можно проверять маркировку. Производители используют такие обозначения, как:

  • А1-А2 – контакты катушки;
  • 1-2 (или другие цифры) – количество контактов, замыкающихся или размыкающихся при работе бистабильного реле;
  • ON-OFF – маркировка контактов, которые переводят реле в состояние выключения или включения (используется при монтаже центрального управления).

СПРАВКА! Как правило, используется реле 220 вольт для подключения к силовому щиту. В этом случае к контактам подключаются кабели, и в дальнейшем управление выполняется через импульсное реле. А отдельные выключатели во всей системе освещения соединены проводками.

Достоинства и недостатки

Основные типы реле обладают множеством достоинств над полупроводниковыми ключами, такими как:

  • относительно низкая стоимость (благодаря недорогим составляющим);
  • присутствует мощная изоляция между катушкой и контактной группой;
  • не подвержены вредному влиянию перенапряжения, помехам молний, коммутации мощных электрических установок;
  • есть управление линиями с нагрузкой до 0,4 кВ (при малом объеме устройства).

Дополнительный плюс – отсутствие проблемы охлаждения и безвредность для атмосферы. Например, при замыкании с током в 10 А в реле по катушке распределяется меньше, чем 0,5 Вт. В сравнении с электронными аналогами данное значение выше 15 Вт.

Недостатки импульсного реле:

  • износ, а также проблемы коммутации индуктивных нагрузок и высоких напряжений (если ток постоянный);
  • при включении и выключении цепи происходят радиопомехи, поэтому требуется экранирование;
  • относительно долгий период времени срабатывания.

Серьезным минусом можно считать непрерывный износ при коммутации (деформация пружин, окисление контактов, например).

Однако стоит уточнить, что при использовании именно электронных реле, есть такие плюсы как: безопасность, хорошая скорость подключения, доступность на рынке, бесшумная работа, расширенный функционал. А среди минусов: перегрев при коммутации больших токов, нарушение работы при сбоях в электросети, сопротивление в закрытом положении и др.

Импульсные реле для управления освещением и их использование

Часто не хватает одного выключателя для управления освещением, например, когда нужно включить свет в начале длинного коридора и выключить его, когда вы дойдете до конца. Это реализуется путём установки проходных выключателей, достаточно просто, нужно лишь проложить трехжильный кабель между ними. А вот если нужно реализовать управление освещением из большего количества мест, возникают сложности с прокладкой проводов к перекрёстным выключателям, их соединении. Гораздо проще использовать особое реле в подобных схемах. В этой статье мы рассмотрим, что такое импульсное реле и как с ним работать.

Что это?

Обычные реле работают просто, когда напряжение подано на катушку – контакты замыкаются (или размыкаются), когда нет – возвращаются в исходное положение. В импульсных реле, или как их ещё называют – бистабильных – дело обстоит иначе. Когда на реле подают импульс напряжения, оно включается, когда подают следующий импульс – выключается.

Обычные бистабильные реле используются в автоматике и охранных системах, при подаче импульса одной полярности – якорь реле переходит в одно положение, замыкая пару контактов, а при подаче импульса обратной полярности происходит обратный процесс – якорь переходит в противоположную сторону, переключая контакты.

Импульсные реле бывают:

электронными, в них установлена плата с микроконтроллером и силовой полупроводниковый ключ – симистор.

Электромагнитными – в них установлена электромагнитная катушка и переключающий механизм реле.

Принцип работы

Импульсные реле для управления освещением работают в цепях переменного тока напряжением 220В. В первую очередь его используют для реализации схемы управления освещением из разных мест. Для начала рассмотрим, как это делают без реле – с помощью проходных и перекрестных выключателей.

Схема управления светом из 2-х мест:

Схема управления светом из 4-х мест:

Главным недостатком таких схем является большое количество кабелей, которое необходимо для её реализации, а также непростой монтаж.

Чтобы решить эту проблему можно использовать импульсное реле. Обычное реле любого типа включено, когда на его катушку подано напряжение, а для импульсного достаточно кратковременной подачи напряжения, т.е. импульс.

Это вводит первое требования – для управления импульсным реле нужны выключатели без фиксации, иначе говоря – выключатели с возвратной пружиной. Также могут применяться кнопки, которые используют для дверных звонков (они же и являются кнопками без фиксации).

Импульсные реле выпускаются нескольких разновидностей: для монтажа на DIN-рейку, в дозовую (распаячную) коробку, для монтажа непосредственно в сам светильник. Некоторые производители светотехнического оборудования комплектуют свои светильники импульсными реле, в результате чего можно управлять несколькими группами ламп одним выключателем по двухпроводной линии.

Кроме простых импульсных реле, рассчитанных на простое включение – выключение нагрузки, существуют импульсные реле со встроенным таймером. Применять такие устройства оптимально на лестничных маршах, проходных коридорах, в помещениях, где много дверей.

Для примера, рассмотрим одну из популярных моделей такого реле – Меандр РИО-1.

У него есть три управляющих входа, они обозначаются буквами «Y», «Y1», «Y2», расположенными в верхней части корпуса, и тремя клеммами для подачи питания и подключения нагрузки «11», «14» и «N».

11, 14 – контактная группа, на один из них подают фазу, а к другому подключают нагрузку.

Y – «Включить/выключить». При подаче напряжения (фазы) на этот вход реле переключается из включенного в выключенное состояние и наоборот, в зависимости от текущего состояния. Не имеет приоритета перед остальными.

Y1 – «Включить». При подаче напряжения на эту клемму контакты реле замыкаются, если они уже замкнуты – ничего не происходит. Имеет приоритет перед входом Y, то есть, если на нем есть сигнал и вы подадите импульс на этот вход, то контакты реле замкнутся, если они разомкнуты.

Y2 – «Выключить». Имеет приоритет перед остальными входами, при подаче на него сигнала цепь принудительно разомкнется.

N – Нейтральный (нулевой) провод.

Контакты 11 и 14 замыкаются в момент перехода фазы через ноль, это продлевает срок службы контактов и ламп, подключенных к ним, за счет того, что при таком переключении ограничивается бросок тока. Технические характеристики импульсного реле приведены в таблице ниже.

Первое на что следует обратить внимание – это на то, что минимальное время удержания сигнала управления – 0.3 с. Это важно, если вы проектируете микроконтроллерную схему управления этим реле. В случае использования в классическом варианте с выключателями – это не имеет особого значения.

Следующий интересный пункт – это «количество кнопочных выключателей с индикатором тлеющего разряда», как известно для того чтобы работала подсветка на выключателях через них должен протекать ток. Если вы используете лампы накаливания – это не имеет особого значения, ведь ток пойдет по цепи – фаза, индикатор, лампа, ноль. Но если вы используете светодиодные или компактные люминесцентные лампы, то те начинают мигать в выключенном состоянии или даже светиться.

В случае же с внутренним устройством реле, то его чувствительность к входному току позволяет подключить от 5 до 20 таких выключателей, в зависимости от входа. За конкретными значениями обратитесь в таблицу выше.

РИО-1 способно коммутировать токи до 16А или лампы накаливания мощностью до 2000Вт.

Рассмотрим временную диаграмму РИО-1.

Временной диаграммой называется график, на котором отображается зависимость состояния выходов, от входных сигналов.

Что на ней изображено? Предположим, что реле используется по назначению и включает лампочку.

Для участка обозначенного, как «I»:

1. Подаем импульс на Y – на выходе 14 (контакт к которому подсоединяется нагрузка) появляется напряжение лампа включается.

2. Еще раз подаем импульс на Y – на выходе 14 исчезает напряжение, лампа гаснет.

Для участка «II» и «III»:

1. Подаем импульс на вход Y1 – напряжение на 14 клемме появляется, лампа включается.

2. Подаем импульс на вход Y2 – напряжение на 14 клемме исчезает, а лампа выключается.

1. Подаем импульс на вход Y – напряжение на 14 клемме появляется, лампа включает, если сейчас подать повторный импульс на эту же клемму, то она выключится.

2. Подаем импульс на вход Y2 – лампа выключается.

Зачем это нужно? Во-первых это удобно, если у вас установлено несколько таких реле, подключив одну кнопку выключения для всех ламп к контактам Y2 каждого из реле вы сможете их выключить все вместе независимо от того в каком состоянии (включено или выключено) находится каждое из них. Таким же образом можно реализовать включение групп или всех ламп в помещении от одной кнопки и поочередное выключение и прочее.

Если для управления, к примеру, светильником при помощи проходных выключателей с двух и более мест, необходимо прокладывать к выключателям три и более провода, сечением соответствующим мощности светильника но не менее 1.5 мм кв, то для управления тем же светильником с помощью импульсного реле необходимо проложить один двухжильный кабель, сечением 0.5 мм кв, в качестве управляющих механизмов (выключателей) подойдут кнопки типа звонковых, с нормально открытыми контактами.

Читайте также:  Недорогой тепловизор своими руками

В итоге, в процессе монтажа, получается немалая экономия на материалах, особенно если учесть, что цены на кабельную продукцию растут ежедневно, плюс к стоимости кабелей необходимо прибавить стоимость самих проходных выключателей.

Пример изображен на видео:

Чтобы сэкономить ваше время, можете сразу перемотать на 5 минуту видео, там начинается демонстрация работы цепи.

Схема подключения

Реле предполагается использовать в схемах выключения света из нескольких мест, для её реализации достаточно к каждому из выключателей без фиксации провести двухжильный тонкий провод, вплоть до 2х0.5, ведь это сигнал управления, а не силовая цепь.

Силовые питающие провода подключаются к коммутирующим контактам реле. При этом не имеет значения, сколько и со скольких мест выключателей может быть подключено. Ниже изображена простейшая схема с тремя выключателями.

Другая схема, отличается от предыдыщей тем, что в первой группе каждая группа ламп может управляться из трёх мест. Кроме этого все лампы обеих групп могут быть включены или выключеныы из пары дополнительных выключателей одним нажатием, они подписаны на схеме, как «ВКЛ.» и «ОТКЛ.».

Это удобно, если разместить эти выключатели возле входной двери и когда вы придете домой, то сможете сразу включить свет во всей квартире, или нажать на «ОТКЛ.» чтобы весь наверняка потушить все светильники в доме.

Если вы собираетесь использовать это реле в паре с датчиком движения, то нужно предусмотреть, что когда датчик сработает, реле включится и загорится свет, когда вы уйдете из поля зрения датчика, через какое-то время он снимет управляющий сигнал, а свет продолжит гореть. Поэтому нужно предусмотреть кнопку отключения света и принудительного включения света. Их подключают к контактам Y1 – включение и Y2 – выключение соответственно.

Импульсное секционное реле

Отдельное слово нужно сказать о секционных реле, они предназначены чтобы с одной кнопки включать по очереди разные группы ламп или все группы одновременно. Так вы можете управлять многорожковой люстрой по двум проводам, и вам не придется прокладывать дополнительную проводку к ней от выключателя.

На корпусе этого реле указана и схема подключения (в конкретном случае нарисованы две кнопки, т.е. предполагается управление из двух мест) и временная диаграмма, оно рассчитано на две группы ламп:

Первое нажатие – включается 1 группа ламп;

Второе нажатие – включается 2 группа ламп, а 1 группа выключается;

Третье нажатие – вторая группа ламп остается включенной, но к ней добавляется 1 группа (все лампы включены);

Четвертое нажатие выключает все лампы.

Заключение

Мы рассмотрели импульсные реле для управления освещением. Эти приборы значительно упростят монтаж электропроводки и обеспечат нормальное функционирование светильников. Секционные реле избавят от необходимости прокладывать проводку для многорожковой люстры. Также могут использоваться в схемах умного дома и прочих автоматизациях управления освещением.

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)

Управляемый импульсами программный переключатель без активных электронных компонентов

TE Connectivity RT424F24

В этой схеме для реализации программного переключателя, постоянно устойчивого к электрическим помехам, запоминающего свое состояние при отключении питания и потребляющего энергию только в момент перехода из одного состояния в другое, использованы два электромеханических реле

Знаю, знаю – обсуждение программного переключателя на основе реле в эпоху вездесущих микропроцессоров кажется пустой тратой времени. Ведь реле используются уже много лет. Можно ли создать что-то новое из этих давно известных устройств? Я попытался много лет назад, и думаю, что мне это удалось.

Признаю, что этот проект опоздал лет на 70, но думаю, что четкость его структуры и работы заслуживают определенного внимания. Первое, что выделяет его – это тот факт, что, несмотря на выполнение функции логической схемы, в нем не используются активные электронные элементы. Кроме того, несмотря на простую структуру, он обладает функциями гораздо более сложных цифровых систем.

Программный переключатель, построенный на двухобмоточных бистабильных реле, фактически является частью схемы, описанной в статье [1]. В ней автор Томми Тайлер представил схему триггера на основе реле, концепция которой очень похожа на мою идею, представленную в Польское патентное ведомство более 20 лет назад (Рисунок 1).

Рисунок 1.Эта управляемая импульсами схема на основе двухобмоточного бистабильного
реле выполняет функцию включения/выключения, запоминает свое состояние
при выключении питания и постоянно защищена от помех. Номиналы компонентов
некритичны.

Эта конструкция создавалась в связи с потребностью в эффективном коммутаторе, который переключался бы импульсом тока и запоминал свое состояние при исчезновении питания, всегда оставаясь устойчивым к сбоям. Основная идея заключалась в том, чтобы использовать тот факт, что обмотки бистабильного реле в состоянии покоя не нуждаются в источнике питания, позволяя накапливать электрический заряд, который может переключать реле.

Поскольку накопленный заряд должен иметь соответствующую полярность и попеременно питать обмотки реле, в качестве переключателя я использовал одну группу контактов реле. Это позволяет току однонаправленно течь через возбужденную обмотку и блокировать пассивную обмотку во время импульса переключения. Конфигурация схемы такова, что благодаря возможности переключать контакты реле в положение, противоположное занимаемому в данный момент, создать электромагнитное поле способна только одна обмотка, несмотря на то, что на обе обмотки подается один и тот же управляющий импульс.

Когда подвижные контакты будут переведены в другое устойчивое положение с помощью заряда, протекающего через выбранную обмотку, низкий потенциал общей точки соединения катушек не позволит накапливаться заряду, необходимому для питания другой обмотки, до тех пор, пока вход не будет разомкнут. Даже кратковременное отпускание кнопки позволит накопить заряд, достаточный для переключения в тот момент, когда управляющий импульс появится снова.

Подобный способ переключения обмоток дает возможность создать бистабильный триггер на основе двух защелок, такой как программный переключатель на Рисунке 2. Схема триггера, построенная в соответствии с описанной выше идеей (Рисунок 1), в режиме ожидания потребляет ток в несколько миллиампер, что при определенных обстоятельствах может рассматриваться как недостаток.

Рисунок 2.Эта управляемая импульсами простая схема на основе двухобмоточных бистабильных
реле выполняет функцию программного переключателя. Уникальная особенность
переключателя заключается в том, что в нем нет активных электронных компонентов,
при сбое питания он запоминает состояние, постоянно защищен от помех и потребляет
энергию только во время переключения из одного состояния в другое. Номиналы компонентов
некритичны.

Способ питания цепи хранения заряда, который предложил в своем проекте г-н Тайлер, более экономичен благодаря тому, что в режиме ожидания защелка практически не потребляет ток (если не учитывать утечку конденсаторов). Основной принцип работы остался прежним; таким образом, все преимущества, описанные ранее, а также и упомянутые в этой статье ограничения, могут быть полностью отнесены к схеме программного переключателя, представленной в данной статье.

Ее уникальными особенностями является постоянная устойчивость к помехам и сбоям питания, способность запоминать состояние при отключении питания и нулевое потребление энергии, за исключением коротких отрезков времени зарядки конденсатора и переключения. Представленный здесь переключатель после каждого нажатия нефиксируемой кнопки S1 выполняет следующую последовательность действий: [Активировать M1] > [Деактивировать M1] > [Активировать M2] > [Деактивировать M2] > [Активировать M1] и т. д. Следовательно, его можно использовать для управления устройствами с аналогичными циклами работы, например, приводами ворот или жалюзи.

Читайте также:  Конструкция антенны "двойной квадрат"

В схеме на Рисунке 2 две группы контактов этих реле (выводы 11, 12 и 14) используются для управления триггерами. Оставшиеся группы K1 и K2 (выводы 21, 22 и 24) используются для включения и выключения напряжения, питающего электрическую нагрузку. Соединенные друг с другом средние выводы A3 обмоток обоих реле (K1 и K2) образуют общий вход управления переключателем; он активируется путем временного замыкания на землю кнопкой S1.

Поскольку циклы переключения обеих защелок синхронизированы друг с другом, а количество циклов различно, свободные контакты реле задают последовательность подключений. Это позволяет управлять нагрузками M1 и M2 так, как описано выше.

Система не предъявляет строгих требований к номиналам компонентов. Можно использовать двухобмоточные бистабильные реле с различными рабочими напряжениями. Необходимо только выбрать подходящие значения емкости конденсаторов, чтобы запасенной в них энергии хватало для переключения реле. Это легко сделать, проверив, способен ли выбранный конденсатор, заряженный до номинального напряжения реле, переключить его после подключения к катушке.

Сопротивления резисторов тоже некритичны. Увеличение сопротивления приведет к ограничению частоты переключения, уменьшение – к более частой и динамичной реакции. Однако, уменьшая сопротивление, следует помнить, что в тот момент, когда управляющий переключатель S1 замыкает на землю заблокированную обмотку, напряжение должно быть ниже напряжения срабатывания реле.

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

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…

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