Elektronsko zaklenjeni radijski gumbi (*izboljšano!*): 3 koraki

2024 Avtor: John Day | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2024-01-30 12:03

Izraz "izbirni gumbi" izhaja iz zasnove starih avtomobilskih radijskih postaj, kjer bi bilo več gumbov, ki so vnaprej nastavljeni na različne kanale in mehansko povezani, tako da je mogoče naenkrat pritisniti le enega.

Želel sem najti način za izdelavo izbirnih gumbov, ne da bi moral kupiti nekaj dejanskih stikal za zaklepanje, ker želim imeti možnost izbire alternativnih prednastavljenih vrednosti v drugem projektu, ki že ima vrtljivo stikalo, zato sem želel drugačen slog, da bi se izognili napakam.

Taktilna stikala so v izobilju in poceni, od različnih stvari sem razstavil tovor, zato so se mi zdela naravna izbira za uporabo. Šestkotna japonka D-tipa, 74HC174, s pomočjo nekaterih diod lepo opravlja funkcijo zaklepanja. Morda bi kakšen drug čip naredil boljše delo, vendar je '174 zelo poceni in diode so bile brezplačne (vleče se plošča)

Potrebni so tudi nekateri upori in kondenzatorji, ki odbijajo stikala (v prvi različici) in zagotavljajo ponastavitev ob vklopu. Od takrat sem ugotovil, da s povečanjem kondenzatorja zakasnitve ure kondenzatorji za odklop stikala niso potrebni.

Simulacija "interlock.circ" teče v Logisimu, ki ga lahko prenesete tukaj: https://www.cburch.com/logisim/ (žal se ne razvija več).

Izdelal sem 2 izboljšani različici vezja, v prvi se odstranijo samo kondenzatorji. V drugem je dodan tranzistor, ki omogoča aktiviranje enega od gumbov ob vklopu, kar daje privzeto nastavitev.

Zaloge

• 1x 74HC174
• 6x taktilna stikala ali druga vrsta trenutnega stikala
• 7x 10k uporov. Ti so lahko SIL ali DIL, pakirani s skupnim terminalom. Uporabil sem 2 paketa s po 4 upori.
• 6x 100n kondenzatorji - natančna vrednost ni pomembna.
• 1x 47k upor
• 1x 100n kondenzator, minimalna vrednost. Uporabite karkoli do 1u.
• Izhodne naprave, npr. Majhni MOSF ali LED
• Materiali za montažo vezja

1. korak: Gradnja

Sestavite na želeni način. Uporabil sem dvostransko perforirano ploščo. To bi bilo lažje narediti z DIL zapakiranim čipom, vendar pogosto dobim SOIC naprave, ker so običajno veliko cenejše.

Torej z napravo DIL vam ni treba storiti nič posebnega, samo priključite jo in priključite.

Za SOIC morate narediti majhen trik. Nadomestne noge nekoliko upognite navzgor, da se ne dotikajo deske. Preostali zatiči bodo na pravilnem razmiku, da se ujemajo z blazinicami na plošči. Tukaj je vodnik, kako sem upognil svojega (UP pomeni upognjen, DOWN pomeni pustite pri miru)

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

Na ta način je mogoče 4 diode priključiti na blazinice, le 2 pa na dvignjeni nogi. Del mene domneva, da bi bilo bolje obratno.

Diode položite na obe strani čipa in jih spajkajte.

Za vsak D vhod namestite izvlečne upore. Uporabil sem 2 paketa SIL s po 4 upori, Za vhod ure namestite izvlečni upor. Če uporabljate pakete SIL, namesto ločenega priključite enega od rezervnih uporov

Stikala namestite poleg uporov.

Kondenzatorje za odbijanje odklona stikal namestite čim bližje njim.

Namestite svoje izhodne naprave. Za testiranje in predstavitev sem uporabil LED diode, vendar bi lahko namestili kakšno drugo napravo po vaši izbiri, da bi na primer dobili več polov na vsakem izhodu.

• Če namestite LED, potrebujejo v skupni povezavi le 1 upor za omejevanje toka, saj hkrati sveti le 1 LED!
• Če uporabljate MOSFET -e ali druge naprave, bodite pozorni na usmerjenost naprave. Za razliko od pravega stikala je signal še vedno povezan z 0v povezavo tega vezja, zato je treba nanj sklicevati izhodni tranzistor.

Vse skupaj povežite po shemi. Za to sem uporabil magnetno žico velikosti 0,1 mm. Morda boste raje izbrali nekaj manj finega.

2. korak: Kako deluje

Zagotovil sem 4 različice sheme: izvirno s kondenzatorji, ki odvajajo stikalo, z izhodnimi MOSF in brez njih, ter še dve različici, kjer je bil kondenzator zakasnitve ure povečan, tako da je odklop stikal postal nepotreben, končno z dodatkom tranzistorja, ki bo ob vklopu skoraj "pritisnil" enega od gumbov.

Vezje uporablja preproste natikače tipa D s skupno uro, priročno jih dobite 6 v čipu 74HC174.

Ura in vsak od vhodov D čipa se potegneta na ozemljitev preko upora, zato je privzeti vhod vedno 0. Diode so povezane kot "žično ALI" vezje. Lahko uporabite 6 vhodnih ALI vrat, potem vam ne bi bilo treba spustiti vhoda ure, toda kje je zabava v tem?

Ko se vezje prvič vklopi, se pin CLR potegne nizko preko kondenzatorja, da se čip ponastavi. Ko se kondenzator napolni, je ponastavitev onemogočena. Odločil sem se za 47k in 100nF, da bi dal časovno konstanto, ki je približno 5 -krat večja od časovne konstante kombiniranih odmikov in odpornih uporov, ki se uporabljajo za stikala.

Ko pritisnete gumb, na logični vhod D, s katerim je priključen, postavi logiko 1 in hkrati prek diode sproži uro. To "uri" 1, zaradi česar je izhod Q visok.

Ko gumb sprostite, je logika 1 shranjena v japonki, zato izhod Q ostane visok.

Ko pritisnete drug gumb, se enak učinek pojavi na japonkah, s katerimi je povezan, a ker so ure skupne, se ura, ki ima na izhodu 1, zdaj uri 0, zato je izhod Q nizka.

Ker stikala trpijo zaradi odklopa stikov, ko pritisnete in spustite eno, ne dobite čiste 0, nato 1, nato 0, dobite tok naključnih 1 in 0, zaradi česar je vezje nepredvidljivo. Tukaj najdete dostojno vezje za odvajanje stikal:

Sčasoma sem ugotovil, da pri dovolj velikem kondenzatorju z zakasnitvijo ure odklop posameznih stikal ni potreben.

Izhod Q katerega koli flip-flopa se poveča, ko pritisnete gumb, in izhod not-Q je nizek. To lahko uporabite za krmiljenje N ali P MOSFET -a, ki se nanaša na tirnico z nizko ali visoko močjo. Ko je obremenitev priključena na odtok katerega koli tranzistorja, bi bil njegov vir običajno priključen na 0v ali napajalno tirnico, odvisno od polarnosti, vendar bo deloval kot stikalo, sklicano na kakšno drugo točko, dokler ima še prostor za obračanje vklop in izklop.

Končna shema prikazuje tranzistor PNP, ki je priključen na enega od vhodov D. Ideja je, da ko se napaja, se kondenzator na dnu tranzistorja polni, dokler ne doseže točke, kjer tranzistor vodi. Ker povratnih informacij ni, zbiralnik tranzistorja zelo hitro spremeni stanje in ustvari impulz, ki lahko nastavi D vhod visoko in sproži uro. Ker je povezan s tokokrogom preko kondenzatorja, se vhod D vrne v nizko stanje in pri normalnem delovanju ni opazno prizadet.

Korak: Prednosti in slabosti

Ko sem zgradil to vezje, sem se vprašal, ali je to vredno narediti. Cilj je bil dobiti funkcijo izbirnega gumba brez stroškov stikal in montažnega okvirja, ko pa so bili dodani izvlečni upori in odbijajoči kondenzatorji, se mi je zdelo nekoliko bolj zapleteno, kot bi si želel.

Prava zaklenjena stikala ne pozabijo, katero stikalo je bilo pritisnjeno, ko je napajanje izklopljeno, vendar se bo s tem vezjem vedno vrnilo na privzeto nastavitev "nič" ali trajno privzeto.

Enostavnejši način za to bi bila uporaba mikrokrmilnika in ne dvomim, da bo to kdo opozoril v komentarjih.

Težava pri uporabi mikro je, da ga morate programirati. Prav tako morate imeti dovolj zatičev za vse vhode in izhode, ki jih potrebujete, ali imeti dekoder za njihovo ustvarjanje, ki takoj doda nov čip.

Vsi deli tega vezja so zelo poceni ali brezplačni. Banka s 6 prepletenimi stroški vklopi stroške eBaya (v času pisanja) 3,77 GBP. Ok, to ni veliko, toda moj 74HC174 je stal 9 penijev in že sem imel vse ostale dele, ki so tako ali tako poceni ali brezplačni.

Najmanjša količina stikov, ki jih običajno dobite z mehanskim stikalom za blokiranje, je DPDT, vendar jih lahko preprosto dobite več. Če želite več "stikov" s tem vezjem, morate dodati več izhodnih naprav, običajno MOSFET.

Ena velika prednost v primerjavi s standardnimi stikali za zaklepanje je, da lahko uporabite katero koli vrsto trenutnih stikal, nameščenih kjer koli želite, ali celo poganjate vhode iz povsem drugega signala.

Če vsakemu izhodu tega vezja dodate tranzistor MOSFET, dobite izhod SPCO, razen da niti ni tako dober, saj ga lahko povežete samo v eno smer. Priključite ga na drug način in namesto tega dobite zelo nizkozmogljivo diodo.

Po drugi strani pa lahko izhodu dodate veliko MOSFET -ov, preden se preobremeni, tako da imate lahko poljubno veliko polov. Z uporabo parov tipa P in N lahko ustvarite tudi dvosmerne izhode, kar pa dodaja kompleksnost. Uporabite lahko tudi izhode not-Q natikačev, kar vam daje alternativno dejanje. Tako da je to vezje potencialno veliko prilagodljivo, če vas ne moti dodatna zapletenost.