Вериги за управление на полилей за два проводника, използващи полупроводници
Схема на полев транзистор
Тази схема е предложена в списание Радио № 9 от 2006 г. Тя е показана на фигура 1.
Алгоритъмът на веригата е същият като предишните две: с всяко кратко щракване на превключвателя се свързва нова група лампи. Само в тези схеми има една група, а в тази са две.
Лесно се вижда, че основата на схемата е двуцифрен брояч, направен на чип K561TM2, съдържащ 2 D-тригера в един пакет. На тези тригери се сглобява обикновен двуцифрен двоичен брояч, който може да брои по алгоритъма 00b, 01b, 10b, 11b и отново в същия ред 00b, 01b, 10b, 11b ... Буквата "b" показва, че числата са посочени в двоичната бройна система. Най-малкият бит в тези числа съответства на директния изход на тригера DD2.1, а на старшия директен изход DD2.2. Всеки от тези числа показва, че съответният транзистор е отворен и съответната група лампи е свързана.
Така се получава следният алгоритъм за включване на лампите. Лампата EL1 светва веднага щом превключвателят SA1 се затвори. С кратко натискане на ключа лампите ще светят в следните комбинации: EL1; (EL1 & EL2); (EL1 & EL3 & EL4); (EL1 & EL2 & EL3 & EL4).
За да се превключи според зададения алгоритъм, е необходимо да се приложи към входа C най-малкия бит на брояча DD2.1броене на импулси в момента на всяко щракване на превключвателя SA1.
Фигура 1. Контролна верига на FET полилей
Контрол на брояча
Осъществява се от два импулса. Първият е импулсът за нулиране на брояча, а вторият е импулсът за броене, който превключва лампите.
Импулс за нулиране на брояча
Когато устройството е включено след продължително изключване (поне 15 секунди), електролитният кондензатор C1 е напълно разреден. Когато превключвателят SA1 е затворен, пулсиращото напрежение от токоизправителния мост VD2 с честота 100 Hz през резистора R1 генерира импулси на напрежение, ограничени от ценеров диод VD1 на ниво 12V. С тези импулси електролитният кондензатор C1 започва да се зарежда през разделителния диод VD4. В този момент диференциалната верига C3, R4 генерира импулс на високо ниво на R - тригерни входове DD2.1, DD2.2 и броячът се нулира в състояние 00. Транзисторите VT1, VT2 са затворени, следователно, когато полилеят е включен за първи път, лампите EL2 ... EL4 не светят. Свети само лампата EL, тъй като се включва директно от ключа.
Отчитане на генерирането на импулси
Чрез диода VD3 импулсите, генерирани от ценеровия диод VD1, зареждат кондензатора C2 и го поддържат в заредено състояние. Следователно изходът на логическия елемент DD1.3 се поддържа на ниско логическо ниво.
При кратко отваряне на ключа SA1 пулсиращото напрежение от токоизправителя спира. Следователно кондензаторът C2 има време да се разреди, което ще отнеме около 30 ms, а на изхода на елемента DD1.3 е зададено високо логическо ниво - образува се спад на напрежението от ниско към високо или както често се нарича нарастващият ръб на импулса. Това е този нарастващ фронт, който определя единицататригер за състояние DD2.1, подготовка за включване на лампата.
Ако се вгледате внимателно в изображението на D-тригерната верига, ще забележите, че нейният тактов вход C започва с наклонен сегмент, преминаващ отляво - нагоре - надясно. Този сегмент показва, че задействането на вход C възниква при нарастващия фронт на импулса.
Тук е моментът да си спомним за електролитния кондензатор C1. Свързан чрез отделящия диод VD4, той може да се разрежда само през микросхемите DD1 и DD2, с други думи, поддържа ги в работно състояние за известно време. Въпросът е докога?
Микросхемите от серията K561 могат да работят в диапазона на захранващото напрежение от 3 ... 15V, а в статичен режим токът, който консумират, се изчислява в единици микроампери. Следователно, в този дизайн, пълното разреждане на кондензатора се случва не по-рано от 15 секунди, а след това, благодарение на резистора R3.
Тъй като кондензаторът C1 почти не се разрежда, когато ключът SA1 е затворен, импулсът за нулиране не се генерира от веригата C3, R4, така че броячът остава в състоянието, което е получил след следващия импулс за броене. От своя страна импулсът за броене се генерира в момента на отваряне на SA1, като всеки път увеличава състоянието на брояча с единица. След затваряне на SA1, мрежовото напрежение се прилага към веригата и лампата EL1 и лампите EL2 ... EL4 светят в съответствие със състоянието на измервателния уред.
Със съвременното развитие на полупроводниковите технологии ключовите (превключващи) етапи се изпълняват на полеви транзистори (MOSFET). Изработването на такива ключове на биполярни транзистори вече се счита за просто неприлично. В разглежданата схема това са транзистори от типа BUZ90A, които ви позволяват да управлявате лампи с нажежаема жичка с мощност до 60 W, а при използване на енергоспестяващи лампи с такава мощност, повече отдостатъчно.
Друга версия на схемата
Фигура 2 показва възможна версия на току-що обсъдената верига.
Фигура 2. Контролна верига за полилей с 5 (3) лампи
Логиката на регистъра за смяна е много проста. Всеки импулс, пристигащ на вход C, предава съдържанието на вход D към изход 1 и също така измества информацията според алгоритъма 1-2-4-8.
Тъй като в тази схема входът D е просто запоен към + захранването на микросхемата (константата "log. Unit"), с всеки импулс на смяна на входа C, на изходите ще се появят единици. По този начин запалването на лампите става в последователността: 0000, 0001, 0011, 0000. Ако не забравите за лампата EL1, тогава с нея последователността на превключване ще бъде както следва: EL1; (EL1 & EL2); (EL1 & EL2 & EL3).
Първата комбинация от 0000 ще се появи, когато полилеят първоначално се включи под действието на импулс за нулиране, генериран от диференциалната верига C3, R4, както в предишната диаграма. Последната нулева комбинация също ще се появи поради нулирането на регистъра, но само този път сигналът за нулиране ще дойде през диода VD4 веднага щом на изход 4 се появи логически 1 сигнал, т.е. при четвъртото щракване на превключвателя.
Останалите елементи на веригата вече са ни познати от описанието на предишния. На чипа K561LA7 (преди това имаше LA9 с три входа, също включен от инвертора) беше сглобен формовчик на импулси за смяна, а електролитният кондензатор C1 действа като източник на захранване за микросхемите по време на кратко щракване на превключвателя. Изходните ключове са същите MOSFETs, но от различен тип IRF740, което като цяло не променя нищо.
Управляваща схема на тиристорен полилей
По някаква причина предишните схеми превключваха лампи с помощта на транзистори с полеви ефекти, въпреки че за тези цели има повечеподходящи са тиристори и триаци. Схема, използваща тиристор, е показана на фигура 3.
Фигура 3. Схема за управление на тиристорен полилей
Както в предишните диаграми, една лампа EL3 се включва просто, когато ключът SA1 е затворен. Група от лампи EL1, EL2 се включва, когато превключвателят SA1 се щракне отново. Схемата работи по следния начин.
Когато SA1 е затворен за първи път, лампата EL3 светва и в същото време пулсиращото напрежение от токоизправителния мост през резистора R4 се подава към регулатора на напрежението, направен на VD1 ценер диод и кондензатор C1, който бързо се зарежда до стабилизиращото напрежение на ценер диод. Това напрежение се използва за захранване на чипа DD1.
В същото време електролитният кондензатор C2 започва да се зарежда през резистора R2 и не много бързо. По това време изходът на елемента DD1.1 е висок, който зарежда кондензатора C3, така че има плюс от дясната си страна според схемата.
Веднага щом зарядът на кондензатора C3 достигне нивото на логическа единица, на изхода на елемента DD1.1 ще се появи ниско ниво, но на входовете на елементите DD1.2 DD1.3, благодарение на заредения кондензатор C3 и разделителния диод VD4, ще остане високо ниво. Следователно на изходите 4 и 10 на елемента DD1 се поддържа ниско ниво, което държи транзистора VT1 затворен. Тиристорът VS1 също е затворен, така че лампите не горят.
С кратко щракване на превключвателя SA1, кондензаторът C1 се разрежда достатъчно бързо, като по този начин изключва захранването на микросхемата. Константата на разреждане на кондензатора C2 е много по-висока, като стойностите са посочени на диаграмата за поне 1 секунда. Следователно кондензаторът C3 бързо ще се презареди в обратна посока - плюсът ще бъде от лявата му страна според схемата на облицовката.
Ако в по-малко от единсекунди, за да имате време да включите отново полилея, след това на входа на елемента DD1.1, поради кондензатора C1, който не е имал време да се разреди, вече ще има високо ниво на напрежение, а на входовете на елементите DD1.2, DD1.3 ниско, дадено от посоката на зареждане на кондензатора C3. На изходите 4 и 10 на елемента DD1 се задава високо ниво, което отваря транзистора VT1 и от своя страна тиристора VS1, запалвайки лампите EL1, EL2. В бъдеще това състояние на елемента DD1 се поддържа от обратна връзка през резистора R3.
Микроконтролерно управление на полилей
Веригите на микроконтролерите не без причина се считат за доста прости в схемата. Добавяйки малко количество прикачени файлове, можете да получите много функционално устройство. Вярно е, че цената за такава простота на схемата е писането на програми, без които микроконтролерът, дори много мощен, е просто парче желязо. Но с добра програма това парче желязо се превръща в някои случаи в произведение на изкуството.
Схемата за управление на полилея на микроконтролера е показана на фигура 4.
Фигура 4. Схема за управление на полилей на микроконтролер
Както всички предишни, веригата се управлява само от един ключ за захранване SW1. Щракването върху превключвателя ви позволява не само да изберете броя на лампите, но и да ги включите плавно, за да зададете желаната яркост на сиянието. Освен това ви позволява да симулирате присъствието на хора в къщата - включете и изключете осветлението според определен алгоритъм. Това е толкова просто защитно устройство.
Споделете тази статия с приятелите си: