Butoane radio interblocate electronic (* îmbunătățit! *): 3 pași

2024 Autor: John Day | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-30 11:43

Termenul „butoane radio” provine de la proiectarea radiourilor auto vechi, unde ar exista un număr de butoane pre-reglate pe diferite canale și interconectate mecanic, astfel încât numai unul să poată fi împins în același timp.

Am vrut să găsesc o modalitate de a face butoane radio fără a fi nevoie să cumpăr câteva comutatoare de interblocare reale, pentru că vreau să pot selecta valori presetate alternative într-un alt proiect care are deja un comutator rotativ, așa că am dorit un stil diferit pentru a evita greșelile.

Întrerupătoarele tactile sunt abundente și ieftine și am o sarcină demontată din diverse lucruri, așa că mi s-au părut alegerea firească de utilizat. Un flip flop hexagonal tip D, 74HC174, îndeplinește frumos funcția de interblocare cu ajutorul unor diode. Poate că un alt cip ar putea face o treabă mai bună, dar „174 este foarte ieftin, iar diodele erau libere (tracțiunea plăcii)

Unele rezistențe sunt, de asemenea, necesare, iar condensatoarele pentru a dezactiva comutatoarele (în prima versiune) și pentru a asigura resetarea la pornire. De atunci am constatat că, prin creșterea condensatorului de întârziere a ceasului, nu sunt necesare condensatoarele de decuplare a comutatorului.

Simularea „interlock.circ” rulează în Logisim, pe care o puteți descărca aici: https://www.cburch.com/logisim/ (Din păcate, nu mai este în curs de dezvoltare).

Am produs 2 versiuni îmbunătățite ale circuitului, în prima, doar condensatoarele de scădere sunt eliminate. În al doilea, se adaugă un tranzistor pentru a permite ca unul dintre butoane să fie activat la momentul pornirii, oferind o setare implicită.

Provizii

• 1x 74HC174
• 6x comutatoare tactile sau alt tip de comutator momentan
• Rezistoare 7x 10k. Acestea pot fi SIL sau DIL ambalate cu un terminal comun. Am folosit 2 pachete care conțin 4 rezistențe fiecare.
• Condensatori 6x 100n - valoarea exactă nu este importantă.
• 1x rezistor de 47k
• 1x condensator 100n, valoare minimă. Folosiți orice până la 1u.
• Dispozitive de ieșire, de ex. Mosfete mici sau LED-uri
• Materiale pentru asamblarea circuitului

Pasul 1: Construcție

Asamblați folosind metoda preferată. Am folosit placă perforată cu două fețe. Ar fi mai ușor de făcut cu un cip DIL orificial traversat, dar de multe ori primesc dispozitive SOIC, deoarece acestea sunt de obicei mult mai ieftine.

Deci, cu un dispozitiv DIL, nu trebuie să faceți nimic special, ci doar conectați-l și conectați-l.

Pentru un SOIC, trebuie să faceți un mic truc. Îndoiți puțin picioarele alternative, astfel încât să nu atingă placa. Pinii rămași vor fi la distanța corectă pentru a se potrivi cu tampoanele de pe tablă. Iată un ghid despre modul în care am îndoit-o pe a mea (sus înseamnă îndoit, în jos înseamnă să las în pace)

• UP: 1, 3, 5, 7, 10, 12, 14, 16
• JOS: 2, 4, 6, 8, 9, 11, 13, 15

În acest fel, 4 diode pot fi conectate la tampoane și doar 2 trebuie conectate la picioarele ridicate. O parte din mine suspectează că acest lucru ar fi mai bun invers.

Așezați diodele pe ambele părți ale cipului și lipiți-le în loc.

Montați rezistențele de tragere pentru fiecare dintre intrările D. Am folosit 2 pachete SIL a câte 4 rezistențe fiecare, Montați rezistența verticală pentru intrarea ceasului. Dacă utilizați pachete SIL, conectați unul dintre rezistoarele de rezervă în loc de unul separat

Montați comutatoarele de lângă rezistoare.

Montați condensatoarele de deconectare pentru întrerupătoare cât mai aproape de ele.

Adaptați-vă dispozitivele de ieșire. Am folosit LED-uri pentru testare și demonstrație, dar ați putea monta un alt dispozitiv la alegere pentru a obține mai mulți poli pe fiecare ieșire, de exemplu.

• Dacă montați LED-uri, au nevoie doar de un rezistor de limitare a curentului în conexiunea comună, deoarece doar 1 LED este aprins odată!
• Dacă utilizați MOSFET-uri sau alte dispozitive, acordați atenție orientării dispozitivului. Spre deosebire de un comutator real, semnalul are încă o relație cu conexiunea 0v a acestui circuit, astfel încât tranzistorul de ieșire trebuie să fie referit la acesta.

Conectați totul împreună conform schemei. Am folosit sârmă magnetică de 0,1 mm pentru asta, poate preferați ceva mai puțin fin.

Pasul 2: Cum funcționează

Am furnizat 4 versiuni ale schemei: originalul cu condensatoare de comutare a comutatorului, cu și fără mosfete de ieșire și alte două versiuni în care condensatorul de întârziere a ceasului a fost crescut, astfel încât declanșarea comutatoarelor a devenit inutilă, în cele din urmă cu adăugarea a unui tranzistor care va „apăsa” practic unul dintre butoane la pornirea alimentării.

Circuitul folosește flip-flop-uri simple de tip D cu un ceas comun, în mod convenabil obțineți 6 dintre acestea în cipul 74HC174.

Ceasul și fiecare dintre intrările D ale cipului sunt trase la sol printr-un rezistor, astfel încât intrarea implicită este întotdeauna 0. Diodele sunt conectate ca un circuit „SAU cu fir”. Ați putea folosi o poartă SAU cu 6 intrări, atunci nu ați avea nevoie de tragerea în jos a intrării ceasului, dar unde este distracția în asta?

Când circuitul este pornit pentru prima dată, pinul CLR este scăzut printr-un condensator pentru a reseta cipul. Când condensatorul se încarcă, resetarea este dezactivată. Am ales 47k și 100nF pentru a da o constantă de timp de aproximativ 5x față de capacele combinate de retragere și rezistențele de tragere folosite pentru comutatoare.

Când apăsați un buton, acesta pune o logică 1 pe intrarea D la care este conectată și printr-o diodă declanșează ceasul în același timp. Acest lucru „intră” în 1, făcând ieșirea Q să crească.

Când butonul este eliberat, logica 1 este stocată în flip-flop, astfel încât ieșirea Q rămâne ridicată.

Când apăsați un buton diferit, același efect are loc pe flip-flop-ul la care este conectat, dar pentru că ceasurile sunt comune, cel care are un 1 pe ieșire este acum acum ceasuri în 0, deci ieșirea Q merge scăzut.

Deoarece comutatoarele suferă de sărituri de contact, atunci când apăsați și eliberați unul, nu obțineți un curat 0, apoi 1 apoi 0, obțineți un flux de 1 și 0 aleatorii, făcând circuitul imprevizibil. Puteți găsi un circuit decent de dezmembrare a comutatorilor aici:

În cele din urmă, am constatat că, cu un condensator de întârziere a ceasului suficient de mare, nu este necesară retragerea comutatoarelor individuale.

Ieșirea Q a oricărui flip-flop crește atunci când este apăsat butonul, iar ieșirea not-Q scade. Puteți utiliza acest lucru pentru a controla un MOSFET N sau P, la care se face referire respectiv la șina de putere mică sau mare. Cu sarcina conectată la scurgerea oricărui tranzistor, sursa sa ar fi de obicei conectată la 0v sau la șina de alimentare, în funcție de polaritate, totuși va acționa ca un comutator la care se face referire la un alt punct, atâta timp cât are încă spațiu liber pentru a se roti pornit și oprit.

Schema finală prezintă un tranzistor PNP care este conectat la una dintre intrările D. Ideea este că, atunci când se aplică puterea, condensatorul de la baza tranzistorului se încarcă până ajunge la punctul în care tranzistorul conduce. Deoarece nu există feedback, colectorul tranzistorului schimbă starea foarte repede, generând un impuls care poate seta intrarea D ridicată și poate declanșa ceasul. Deoarece este conectat la circuit printr-un condensator, intrarea D revine la starea sa scăzută și nu este afectată în mod vizibil în timpul funcționării normale.

Pasul 3: Pro și Contra

După ce am construit acest circuit, m-am întrebat dacă merită să-l fac. Obiectivul a fost să obțin funcționalitatea butonului radio fără cheltuiala comutatoarelor și a cadrului de montare, totuși, odată ce au fost adăugate rezistențele de tracțiune și condensatoarele de deconectare, mi s-a părut ceva mai complex decât mi-aș fi dorit.

Comutatoarele de interblocare reale nu uită ce comutator a fost apăsat când este oprită alimentarea, dar cu acest circuit va reveni întotdeauna la setarea implicită de „none” sau la o implicită permanentă.

O modalitate mai simplă de a face același lucru ar fi să folosiți un microcontroler și nu mă îndoiesc că cineva va sublinia acest lucru în comentarii.

Problema cu utilizarea unui micro este că trebuie să îl programați. De asemenea, trebuie să aveți suficient pini pentru toate intrările și ieșirile de care aveți nevoie, sau să aveți un decodor pentru a le crea, care adaugă instantaneu un alt cip.

Toate piesele pentru acest circuit sunt foarte ieftine sau gratuite. O bancă de 6 comutări interblocate pe eBay costă (în momentul scrierii) 3,77 GBP. Ok, deci nu este mult, dar 74HC174-ul meu a costat 9 pence și am avut deja toate celelalte părți, care sunt ieftine sau gratuite oricum.

Cantitatea minimă de contacte pe care o obțineți în mod normal cu un comutator mecanic de blocare este DPDT, dar puteți obține cu ușurință mai multe. Dacă doriți mai multe „contacte” cu acest circuit, trebuie să adăugați mai multe dispozitive de ieșire, de obicei mosfete.

Un mare avantaj în comparație cu comutatoarele standard de blocare este că puteți utiliza orice tip de comutatoare de moment, poziționate oriunde doriți, sau chiar să conduceți intrările de la un semnal complet diferit.

Dacă adăugați un tranzistor MOSFET la fiecare dintre ieșirile acestui circuit, veți obține o ieșire SPCO, cu excepția faptului că nu este chiar atât de bun, deoarece îl puteți conecta doar într-un singur sens. Conectați-o în sens invers și veți obține în schimb o diodă cu putere redusă.

Pe de altă parte, puteți adăuga o mulțime de mosfete la o ieșire înainte ca aceasta să fie supraîncărcată, astfel încât să puteți avea un număr arbitrar de mare de poli. Utilizând perechi de tip P și N, puteți crea și ieșiri bidirecționale, dar acest lucru adaugă și complexitate. De asemenea, puteți utiliza ieșirile not-Q ale flip-flop-urilor, ceea ce vă oferă o acțiune alternativă. Deci, există potențial multă flexibilitate în acest circuit, dacă nu vă deranjează complexitatea suplimentară.