Однокнопочный выключатель

14.11.16

[Домашняя]

 

Особенность этой схемы электронного выключателя в том, что для смены состояния «включено» и «выключено» используется одна кнопка, изменяющая состояние схемы на противоположное при каждом нажатии. Чаще всего такие схемы делают на основе D-триггера, но здесь схема выполнена на микросхеме, содержащей триггеры Шмитта. Как раз в этом и особенности схемы. Схема базового узла выключателя показана на рисунке 1.

В ней есть орган управления - кнопка S1, микросхема CD4093, индикаторы состояния на светодиодах НL1 и HL2. Рассмотрим, как это работает. На элементах микросхемы D1 выполнена схема двухстабильного триггера, состояние которого изменяется при каждом нажатии кнопки S1. Предположим, что схема находится в состоянии с логической единицей на выходе элемента D1.1. На выходе схемы (выход элемента D1.3) будет логический ноль. Светодиод HL2 горит, а светодиод НИ не горит. При этом конденсатор С1 заряжен через резистор R1 до напряжения логической единицы. А на входы элемента D1.1 через резистор R2 поступает напряжение логического нуля с выхода элемента D1.2. Обратите внимание, - емкость конденсатора С1 существенно больше емкости С2. Если мы нажмем кнопку, то на входы элемента D1.1 через контакты кнопки поступит напряжение накопленное на С1. Так как емкость С1 многократно больше емкости С2, то на входах D1.1 будет напряжение логической единицы. На выходе D1.1 - логический ноль, на выходе D1.2 - единица. Теперь на выходе схемы (выход элемента D1.3) будет логическая единица. Светодиод HL2 не горит, а светодиод HL1 горит. Схема зафиксируется в таком состоянии до следующего нажатия кнопки. Если принять логическую единицу на выходе за включенное состояние, а нуль за выключенное, то НL1 индицирует включенное состояние, a HL2 - выключенное. Если для управления внешней схемой нужны противоположные логические уровни, то с выхода D1.4 можно снимать уровень, противоположный тому, что на выходе D1.3. На основе этой схемы можно делать самые разнообразные устройства. Учитывая что кнопка S1 без фиксации, с нормально разомкнутыми контактами, можно сделать выключатель с практически не ограниченным количеством удаленных мест управления, связанных одним общим двухпроводным кабелем. Каждое место управления будет представлять собой кнопку, такую же, как S1, включенную ей параллельно. Логический уровень с выхода можно подавать как на логическую схему, которой нужно управлять, так и на транзисторный ключ с реле или управляемой нагрузкой в коллекторной (или стоковой) цепи. Если вместо кнопки установить геркон, можно устроить управление выключателем с помощью магнитного брелка, или с помощью двери, на которой установлен герконовый датчик. На рисунке 2 показана любопытная схема простейшей автомобильной (можно и не автомобильной) сигнализации.

Практически сама сигнализация состоит из электромагнитного реле К1 с двумя замыкающими контактными группами и электронной 12-вольтовой сирены F1. Датчиком служит контакт SD1, который замыкается при открывании двери. Если сигнализация устанавливается в автомобиле в качестве датчика можно исполь­зовать схему управления светом в салоне автомобиля (контактные датчики в дверях) при необходимости можно установить и дополнительные датчики подключив их параллельно существующим. При установке сигнализации в помещении можно использовать такие же датчики как в автомобиле, придумав для них оснастку, либо любые концевые выключатели. Автомобильный датчик в нажатом состоянии разомкнут (в нажатом состоянии его удерживает закрытая дверь), в отжатом состоянии (дверь открыта) его контакты под действием пружины замыкаются. Таким же образом должен действовать и концевой выключатель. Для того чтобы поставить объект на охрану нужно поднести магнитный брелок к геркону SG1. При этом на входы элемента D1.1 через контакты кнопки поступит напряжение накопленное на С1. Так как емкость С1 многократно больше емкости С2, то на входах D1.1 будет напряжение логической единицы. На выходе D1.1 - логический ноль, на выходе D1.2 - единица. Теперь на выходе D1.3 установится логическая единица. Загорится НL1, показывающий, что объект под охраной. А единица с выхода D1.3 поступит на базу VT3, и будет удерживать его в открытом состоянии. При открывании двери контакты SD1 замыкаются и ток через него, через диод VD1 и открытый транзистор VT3 поступает на обмотку реле К1. Контакты реле замыкаются. При этом контакты К1.1 подключают реле к минусу источника питания в обход датчика SD1, поэтому обмотка реле остается под током и после того как дверь закроют, так как ток будет поступать на неё через К1.1. В то же время, через контакты К1.2 поступает ток на сирену F1 и она звучит. Чтобы выключить сирену или снять объект с охраны нужно еще раз поднести магнитный брелок к геркону SG1. Состояние схемы на D1 изменится на противоположное. HL1 гаснет, загорается HL2, показывая, что объект снят с охраны. На выходе D1.3 устанавливается ноль, транзистор VT3 закрывается. Если схема находилась в состоянии сигнализации, ток через обмотку реле прекращается, и оно размыкает все свои контакты. Сирена выключается. Если схема находилась в состоянии охраны, то при этом, транзистор VT3 закрывается и замыкание контактов датчика SD1 к подаче тока на обмотку реле К1 не приводит. Микросхему CD4093 можно заменить на К561ТЛ1. Светодиоды HL1 и HL2 - типа АЛ307, можно один взять красный, другой зеленый для более наглядной индикации состояния. Реле К1 типа КУЦ-1 можно заменить любым более современным аналогом. Конденсаторы должны быть на напря­жение не ниже напряжения питания.

Радиоконструктор №10 2014г стр. 16

Домашняя

Дата последнего изменения этого узла 14.11.2016