Zweidraht-Kronleuchter-Steuerschaltungen unter Verwendung von Halbleitern

Der erste Teil des Artikels: So steuern Sie einen Kronleuchter in zwei Drähten. Relaisschaltungen.

Ein guter Ingenieur, ein Elektronikingenieur, sagte, wenn sich angeblich ein Relais in der Schaltung befindet, muss es verbessert werden. Und dem kann man nicht widersprechen: Die Kontaktbetätigungsressource der Relaiskontakte beträgt nur einige hundert, vielleicht tausende Male, während ein Transistor, der mit einer Frequenz von mindestens 1 kHz arbeitet, 1000 Schalter pro Sekunde macht.

Feldeffekttransistorschaltung

Dieses Schema wurde in der Zeitschrift "Radio" Nr. 9 von 2006 vorgeschlagen. Es ist in Abbildung 1 dargestellt.

Der Algorithmus der Schaltung ist der gleiche wie in den beiden vorherigen: Mit jedem kurzfristigen Klicken des Schalters wird eine neue Gruppe von Lampen angeschlossen. Nur in diesen Schemata gibt es eine Gruppe und in diesen ganzen zwei.

Es ist leicht zu erkennen, dass die Basis der Schaltung ein zweistelliger Zähler ist, der auf dem K561TM2-Chip hergestellt ist und 2 D-Flip-Flops in einem Gehäuse enthält. Diese Trigger enthalten einen gewöhnlichen zweistelligen Binärzähler, der gemäß dem Algorithmus 00b, 01b, 10b, 11b und wiederum in derselben Reihenfolge 00b, 01b, 10b, 11b gezählt werden kann ... Der Buchstabe "b" zeigt an, dass sich die Zahlen im Binärsystem befinden Nummerierung. Das kleinste Bit in diesen Zahlen entspricht der direkten Ausgabe des Triggers DD2.1 und das ältere Bit der direkten Ausgabe DD2.2. Jede Einheit in diesen Nummern zeigt an, dass der entsprechende Transistor offen ist und die entsprechende Gruppe von Lampen angeschlossen ist.

Somit wird der folgende Algorithmus zum Einschalten der Lampen erhalten. Die Lampe EL1 leuchtet, sobald der Schalter SA1 schließt. Wenn der Schalter kurz gedrückt wird, leuchten die Lampen in den folgenden Kombinationen auf: EL1; (EL1 & EL2); (EL1 & EL3 & EL4); (EL1 & EL2 & EL3 & EL4).

Um das Schalten gemäß dem angegebenen Algorithmus durchzuführen, ist es notwendig, zum Zeitpunkt jedes Klickens des Schalters SA1 Zählimpulse an den Eingang C des niedrigstwertigen Bits des Zählers DD2.1 anzulegen.

Abbildung 1. Die Steuerschaltung des Kronleuchters auf Feldeffekttransistoren

Counter Management

Es wird von zwei Impulsen ausgeführt. Der erste von ihnen ist der Zähler-Rücksetzimpuls und der zweite ist der Zählimpuls, der die Lampen schaltet.

Zähler-Reset-Impuls

Wenn Sie das Gerät nach einem langen Herunterfahren einschalten (mindestens 15 Sekunden) Elektrolytkondensator C1 vollständig entladen. Wenn der Schalter SA1 geschlossen ist, erzeugt die pulsierende Spannung von der Gleichrichterbrücke VD2 mit einer Frequenz von 100 Hz durch den Widerstand R1 Spannungsimpulse, die durch die Zenerdiode VD1 auf 12 V begrenzt sind. Mit diesen Impulsen beginnt ein Elektrolytkondensator C1 über die Entkopplungsdiode VD4 zu laden. In diesem Moment erzeugt die Differentialkette C3, R4 einen Hochpegelimpuls an den R - Eingängen der Trigger DD2.1, DD2.2 und der Zähler wird auf den Zustand 00 zurückgesetzt. Die Transistoren VT1, VT2 sind geschlossen. Wenn der Kronleuchter zum ersten Mal eingeschaltet wird, leuchten die Lampen EL2 ... EL4 nicht. Es bleibt nur die EL-Lampe eingeschaltet, da sie direkt vom Schalter eingeschaltet wird.

Impulse zählen

Durch die Diode VD3 laden die von der Zenerdiode VD1 erzeugten Impulse den Kondensator C2 auf und halten ihn in einem geladenen Zustand. Daher die Ausgabe logisches Element DD1.3 niedriger Logikpegel.

Wenn der Leistungsschalter SA1 für kurze Zeit geöffnet wird, stoppt die Welligkeitsspannung vom Gleichrichter. Daher gelingt es dem Kondensator C2, sich zu entladen, was ungefähr 30 ms dauert, und am Ausgang des DD1.3-Elements wird ein hoher Logikpegel hergestellt - ein Spannungsabfall wird von einem niedrigen auf einen hohen Pegel gebildet, oder wie er oft als ansteigende Flanke des Impulses bezeichnet wird. Es ist diese ansteigende Front, die den DD2.1-Trigger in einen einzelnen Zustand versetzt und das Einschalten der Lampe vorbereitet.

Wenn Sie sich das Bild genau ansehen in Diagramm D ein Auslöserkönnen Sie feststellen, dass sein Takteingang C mit einem geneigten Segment beginnt, das von links nach oben nach rechts verläuft.Dieses Segment zeigt an, dass der Trigger am Eingang C entlang der ansteigenden Flanke des Impulses ausgelöst wird.

Hier ist die Zeit, um den Elektrolytkondensator C1 abzurufen. Über eine Entkopplungsdiode VD4 angeschlossen, kann sie nur über die Mikroschaltungen DD1 und DD2 entladen werden, um sie für einige Zeit im Betriebszustand zu halten. Die Frage ist wie lange?

Chips der K561-Serie kann im Bereich der Versorgungsspannung 3 ... 15 V arbeiten, und im statischen Modus wird der von ihnen verbrauchte Strom in Einheiten von Mikroampere berechnet. Daher tritt bei dieser Konstruktion eine vollständige Entladung des Kondensators frühestens nach 15 Sekunden und dann dank des Widerstands R3 auf.

Da der Kondensator C1 fast nicht entladen ist, wird beim Schließen des Schalters SA1 kein Rücksetzimpuls von der Kette C3, R4 erzeugt, so dass der Zähler in dem Zustand bleibt, den er nach dem nächsten Zählimpuls empfangen hat. Zum Zeitpunkt des Öffnens von SA1 wird wiederum ein Zählimpuls erzeugt, der jedes Mal den Zustand des Zählers um eins erhöht. Nach dem Schließen von SA1 wird die Netzspannung an den Stromkreis angelegt und die Lampe EL1 und die Lampen EL2 ... EL4 leuchten entsprechend dem Zählerstatus auf.

Mit der modernen Entwicklung der Halbleitertechnologien entstehen Schlüsselkaskaden (Schaltkaskaden) durchgeführt an Feldeffekttransistoren (MOSFET). Das Herstellen solcher Schlüssel auf Bipolartransistoren wird jetzt einfach als unanständig angesehen. In dieser Schaltung handelt es sich um Transistoren vom Typ BUZ90A, mit denen Sie Glühlampen mit einer Leistung von bis zu 60 W steuern können. Bei Verwendung von Energiesparlampen ist diese Leistung mehr als ausreichend.

Ein weiteres Optionsschema

Abbildung 2 zeigt eine mögliche Variante des gerade betrachteten Schemas.

Abbildung 2. Steuerkreis des 5 (3) -x Lampenleuchters

Anstelle eines Zählers bei D-Flip-Flops wird in der Schaltung das Schieberegister K561IR2 verwendet. In einem Gehäuse der Mikroschaltung befinden sich 2 solcher Register. In der Schaltung wird nur eine verwendet, deren Schlussfolgerungen in der Schaltung in Klammern angegeben sind. Durch einen solchen Austausch konnte die Anzahl der gedruckten Leiter auf der Platine geringfügig reduziert werden, oder der Autor hatte einfach keinen anderen Chip. Aber im Allgemeinen hat sich äußerlich nichts am Betrieb der Schaltung geändert.

Die Logik des Schieberegisters ist sehr einfach. Jeder am Eingang C ankommende Impuls überträgt den Inhalt des Eingangs D an den Ausgang 1 und führt auch eine Informationsverschiebung gemäß dem 1-2-4-8-Algorithmus durch.

Da in dieser Schaltung der Eingang D einfach mit der + Stromversorgung der Mikroschaltung verlötet wird (konstante "log. Einheit"), erscheinen Einheiten an den Ausgängen bei jedem Scherimpuls am Eingang C. Die Zündung der Lampen erfolgt also in der Reihenfolge: 0000, 0001, 0011, 0000. Wenn Sie die Lampe EL1 nicht vergessen, lautet die Schaltfolge damit wie folgt: EL1; (EL1 & EL2); (EL1 & EL2 & EL3).

Die erste Kombination 0000 erscheint, wenn der Kronleuchter unter dem Einfluss eines von der Differentialkette C3, R4 erzeugten Rücksetzimpulses wie im vorherigen Schema anfänglich eingeschaltet wird. Die letzte Nullkombination erscheint auch aufgrund des Zurücksetzens des Registers, aber nur dieses Mal kommt das Rücksetzsignal durch die Diode VD4, sobald Ausgang 4 erscheint, erscheint das Signal logisch 1, d.h. beim vierten Klicken des Schalters.

Die übrigen Elemente der Schaltung sind uns bereits aus der Beschreibung der vorherigen bekannt. Auf dem K561LA7-Chip ist ein Scherimpulsformer montiert (bevor es sich um einen LA9 mit drei Eingängen handelte, der ebenfalls von einem Wechselrichter eingeschaltet wurde), und der Elektrolytkondensator C1 fungiert während eines kurzen Klicks des Schalters als Stromquelle für die Chips. Die Ausgangstasten sind alle die gleichen MOSFETs, obwohl es sich um einen anderen Typ von IRF740 handelt, der im Allgemeinen nichts ändert.

Thyristor-Steuerkreis

Aus irgendeinem Grund schalteten die vorherigen Schaltungen die Lampen unter Verwendung von Feldeffekttransistoren, obwohl Thyristoren und Triacs. Eine Schaltung mit einem Thyristor ist in Abbildung 3 dargestellt.

Abbildung 3. Die Steuerschaltung des Kronleuchters an Thyristoren

Wie in früheren Schemata schaltet sich eine EL3-Lampe einfach ein, wenn der SA1-Schalter schließt. Die Lampengruppe EL1, EL2 wird eingeschaltet, wenn der SA1-Schalter erneut angeklickt wird. Das Schema funktioniert wie folgt.

Wenn SA1 zum ersten Mal geschlossen wird, leuchtet die EL3-Lampe auf und gleichzeitig wird die pulsierende Spannung von der Gleichrichterbrücke über den Widerstand R4 einem Spannungsstabilisator an der Zenerdiode VD1 und dem Kondensator C1 zugeführt, der schnell auf die Stabilisierungsspannung der Zenerdiode aufgeladen wird. Diese Spannung wird verwendet, um den DD1-Chip mit Strom zu versorgen.

Gleichzeitig beginnt der Elektrolytkondensator C2 über den Widerstand R2 zu laden, und das nicht sehr schnell. Zu diesem Zeitpunkt ist der Ausgang des Elements DD1.1 ein hoher Pegel, der den Kondensator C3 auflädt, so dass auf seiner rechten Seite entsprechend der Schaltung das Plus ist.

Sobald die Ladung des Kondensators C3 den Pegel einer logischen Einheit erreicht, erscheint am Ausgang des Elements DD1.1 ein niedriger Pegel, an den Eingängen der Elemente DD1.2 DD1.3 bleibt jedoch aufgrund des geladenen Kondensators C3 und der Entkopplungsdiode VD4 ein hoher Pegel. Daher wird an den Ausgängen 4 und 10 des Elements DD1 ein niedriger Pegel gehalten, der den Transistor VT1 geschlossen hält. Der Thyristor VS1 ist ebenfalls geschlossen, sodass die Lampen nicht leuchten.

Mit einem kurzen Klick auf den Schalter SA1 entlädt sich der Kondensator C1 schnell genug, wodurch die Mikroschaltung getrennt wird. Die Entladungskonstante des Kondensators C2 ist viel höher, wobei die Nennwerte für mindestens 1 Sekunde auf der Schaltung angegeben sind. Daher wird der Kondensator C3 schnell in die entgegengesetzte Richtung aufgeladen - plus befindet sich gemäß dem Schema auf seiner linken Auskleidung.

Wenn es in weniger als einer Sekunde Zeit ist, den Kronleuchter wieder einzuschalten, liegt am Eingang des Elements DD1.1 aufgrund des Kondensators C1, der keine Zeit zum Entladen hatte, bereits ein Hochspannungspegel an, und an den Eingängen der Elemente DD1.2 ist DD1.3 niedrig, eingestellt durch die Richtung der Ladung des Kondensators C3. An den Ausgängen 4 und 10 des Elements DD1 wird ein hoher Pegel eingestellt, der den Transistor VT1 öffnet, und das ist wiederum der Thyristor VS1, der die Lampen EL1, EL2 zündet. In Zukunft wird dieser Zustand des Elements DD1 durch Rückkopplung über den Widerstand R3 aufrechterhalten.

Mikrocontroller-Steuerung eines Kronleuchters

Schemata auf Mikrocontroller Nicht ohne Grund werden sie im Schaltungsdesign als recht einfach angesehen. Durch Hinzufügen einer kleinen Anzahl von Anhängen erhalten Sie ein sehr funktionsfähiges Gerät. Der Preis, der für eine solche Schaltungsvereinfachung gezahlt wird, ist das Schreiben von Programmen, ohne die der Mikrocontroller, selbst ein sehr leistungsfähiger, nur ein Stück Eisen ist. Aber mit einem guten Programm verwandelt sich dieses Stück Eisen in einigen Fällen in ein Kunstwerk.

Die Steuerschaltung des Kronleuchters am Mikrocontroller ist in Abbildung 4 dargestellt.

Abbildung 4. Die Steuerschaltung des Kronleuchters am Mikrocontroller

Wie alle vorherigen wird die Schaltung von nur einem Netzwerkschalter SW1 gesteuert. Mit den Klicks des Schalters können Sie nicht nur die Anzahl der eingeschalteten Lampen auswählen, sondern diese auch reibungslos einschalten, um die gewünschte Helligkeit des Lichts einzustellen. Darüber hinaus können Sie die Anwesenheit von Personen im Haus simulieren - schalten Sie die Beleuchtung nach einem bestimmten Algorithmus ein und aus. So ein einfaches Sicherheitsgerät.

Ergänzung zum Artikel: Wie man einen chinesischen Kronleuchter repariert - die Geschichte einer Reparatur.