فئات: مقالات مميزة » الالكترونيات العملية
مرات المشاهدة: 51598
تعليقات على المادة: 6
دوائر التحكم في الأسلاك ثنائية الأسلاك باستخدام أشباه الموصلات
الجزء الأول من المقال: كيفية السيطرة على الثريا في سلكين. دوائر التتابع.
قال أحد المهندسين الجيدين ، وهو مهندس إلكترونيات ، إنه إذا كان من المفترض وجود تتابع في الدائرة ، فيجب تحسينه. ولا يمكن للمرء أن يختلف مع هذا: فمورد تشغيل التلامس لجهات اتصال الترحيل هو بضع مئات فقط ، وربما آلاف المرات ، في حين أن الترانزستور الذي يعمل بتردد لا يقل عن 1 كيلو هرتز يجعل 1000 مفتاح في الثانية.
مجال تأثير الترانزستور الدائرة
تم اقتراح هذا المخطط في مجلة "راديو" رقم 9 لعام 2006. وهو مبين في الشكل 1.
إن خوارزمية الدائرة هي نفسها الخوارزمتان السابقتان: مع كل نقرة قصيرة المدى للمفتاح ، يتم توصيل مجموعة جديدة من المصابيح. فقط في تلك المخططات هناك مجموعة واحدة ، وفي هذا كله اثنين.
من السهل أن نرى أن أساس الدائرة هو عداد مكون من خانتين مصنوع على رقاقة K561TM2 ، يحتوي على 2 د - يتخبط في غلاف واحد. تحتوي هذه المشغلات على عداد ثنائي مكون من رقمين ، والذي يمكن حسابه وفقًا للخوارزمية 00b ، 01b ، 10b ، 11b ، ومرة أخرى بنفس الترتيب 00b ، 01b ، 10b ، 11b ... يشير الحرف "b" إلى أن الأرقام موجودة في النظام الثنائي الرقم. يتوافق أصغر جزء في هذه الأرقام مع الإخراج المباشر لـ DD2.1 المشغل ، والأقدم في الناتج DD2.2 المباشر. تشير كل وحدة في هذه الأرقام إلى أن الترانزستور المقابل مفتوح وأن مجموعة المصابيح المقابلة متصلة.
وبالتالي ، يتم الحصول على الخوارزمية التالية لتشغيل المصابيح. يضيء المصباح EL1 بمجرد إغلاق المفتاح SA1. عند الضغط على المفتاح لفترة وجيزة ، تضيء المصابيح في المجموعات التالية: EL1؛ (EL1 و EL2) ؛ (EL1 و EL3 و EL4) ؛ (EL1 و EL2 و EL3 و EL4).
لتنفيذ التبديل وفقًا للخوارزمية المشار إليها ، من الضروري تطبيق نبضات العد على المدخلات C للبت الأقل أهمية في العداد DD2.1 في لحظة كل نقرة على المفتاح SA1.
الشكل 1. دائرة التحكم من الثريا على الترانزستورات تأثير الحقل
إدارة مكافحة
يتم تنفيذه من قبل اثنين من الدوافع. أولها هو نبض إعادة ضبط العداد ، والثاني هو نبض العد تبديل المصابيح.
نبض إعادة تعيين العداد
عند تشغيل الجهاز بعد إيقاف تشغيل طويل (15 ثانية على الأقل) مكثف كهربائيا C1 تفريغها تماما. عندما يكون المفتاح SA1 مغلقًا ، يولد جهد النبض من جسر المعدل VD2 بتردد 100 هرتز عبر المقاوم R1 نبضات جهد محدودة بواسطة الصمام الثنائي زينر في DD عند 12V. مع هذه النبضات ، يبدأ المكثف الكهربائي C1 في الشحن من خلال الصمام الثنائي للفصل VD4. في هذه اللحظة ، تُنتج السلسلة التفاضلية C3 و R4 نبضة عالية المستوى عند R - مدخلات المشغلات DD2.1 و DD2.2 ، ويتم إعادة تعيين العداد إلى الحالة 00. يتم إغلاق الترانزستورات VT1 و VT2 ، لذلك عند تشغيل الثريا أولاً ، لا تضيء المصابيح EL2 ... EL4. يظل المصباح EL فقط قيد التشغيل ، حيث يتم تشغيله مباشرةً بواسطة المفتاح.
عد البقول
من خلال الصمام الثنائي VD3 ، تقوم النبضات الناتجة عن الصمام الثنائي Zener بشحن المكثف C2 والحفاظ عليه في حالة الشحن. لذلك ، الإخراج عنصر منطقي DD1.3 مستوى المنطق المنخفض.
عندما يتم فتح قاطع الدائرة SA1 لفترة قصيرة ، يتوقف الجهد المموج من المقوم. لذلك ، يمكن للمكثف C2 التصريف ، الذي سيستغرق حوالي 30 مللي ثانية ، ويتم تعيين مستوى منطقي عالٍ عند إخراج عنصر DD1.3 - يتكون انخفاض الجهد من مستوى منخفض إلى مستوى عالٍ ، أو كما يطلق عليه في الغالب الحافة الصاعدة للنبض. هذه الجبهة الصاعدة هي التي تحدد مشغل DD2.1 لحالة واحدة ، وتستعد لتشغيل المصباح.
إذا نظرت عن كثب إلى الصورة في الرسم البياني D ، الزناد، يمكنك أن تلاحظ أن مدخلاتها C المحددة تبدأ بقطعة مائلة من اليسار إلى اليمين.يشير هذا الجزء إلى أن المشغل يتم تشغيله عند الإدخال C على طول الحافة الصاعدة للنبض.
هنا هو الوقت المناسب لاستدعاء مكثف كهربائيا C1. متصلة عبر الصمام الثنائي VD4 ، لا يمكن تفريغها إلا من خلال الدوائر الصغيرة DD1 و DD2 ، بمعنى آخر ، للحفاظ عليها في حالة صالحة للعمل لبعض الوقت. والسؤال هو كم من الوقت؟
رقائق من سلسلة K561 يمكن أن تعمل في نطاق امدادات التيار الكهربائي 3 ... 15V ، وفي الوضع الثابت ، يتم حساب التيار المستهلك بها في وحدات microamps. لذلك ، في هذا التصميم ، لا يحدث تفريغ كامل للمكثف قبل 15 ثانية وبعد ذلك ، بفضل المقاوم R3.
نظرًا لأن المكثف C1 لا يتم تفريغه تقريبًا ، عند إغلاق المفتاح SA1 ، لا يتم إنشاء نبض إعادة التعيين بواسطة السلسلة C3 ، R4 ، لذلك يبقى العداد في الحالة التي تلقاها بعد نبض العد التالي. بدوره ، يتم إنشاء نبض العد في لحظة فتح SA1 ، في كل مرة تزيد حالة العداد بواحد. بعد إغلاق SA1 ، يتم تطبيق جهد التيار الكهربائي على الدائرة ومصباح EL1 ومصابيح EL2 ... EL4 تضيء وفقًا لحالة العداد.
مع التطور الحديث لتقنيات أشباه الموصلات ، تتالي المفاتيح (التبديل) أجريت على الترانزستورات تأثير الحقل (MOSFET). صنع مثل هذه المفاتيح على الترانزستورات ثنائية القطب يعتبر الآن ببساطة غير لائق. في هذه الدائرة ، هذه ترانزستورات من النوع BUZ90A ، والتي تتيح لك التحكم في المصابيح المتوهجة بقوة تصل إلى 60 واط ، وعند استخدام المصابيح الموفرة للطاقة ، تكون هذه الطاقة أكثر من كافية.
مخطط خيار آخر
يوضح الشكل 2 متغيرًا ممكنًا للمخطط الذي تم التفكير فيه للتو
الشكل 2. دائرة التحكم من 5 (3) مصباح الثريا ث
بدلاً من عداد على D-flip-flops ، يتم استخدام سجل التحول K561IR2 في الدائرة. في سكن واحد من microcircuit يحتوي على 2 من هذه السجلات. يتم استخدام واحد فقط في الدائرة ؛ وتظهر استنتاجاتها في الدائرة بين قوسين. مثل هذا الاستبدال سمح بتقليل عدد الموصلات المطبوعة على اللوحة قليلاً ، أو لم يكن لدى المؤلف ببساطة شريحة أخرى. لكن بشكل عام ، ظاهريًا ، لم يتغير شيء في تشغيل الدائرة.
منطق سجل التحول بسيط جدا. كل نبضة تصل إلى المدخلات C تنقل محتويات المدخلات D إلى المخرج 1 ، وتؤدي أيضًا نقلة في المعلومات وفقًا لخوارزمية 1-2-4-8.
نظرًا لأن المدخلات D في هذه الدائرة تكون ملحومة ببساطة بمصدر إمداد الطاقة من الدائرة الدقيقة (وحدة "log. ثابتة") ، ستظهر الوحدات عند المخرجات عند كل نبضة قص عند الإدخال C. وبالتالي ، يحدث اشتعال المصابيح في التسلسل: 0000 ، 0001 ، 0011 ، 0000. إذا كنت لا تنسى عن المصباح EL1 ، فسيكون تسلسل التبديل على النحو التالي: EL1؛ (EL1 و EL2) ؛ (EL1 و EL2 و EL3).
سوف تظهر المجموعة الأولى 0000 عندما يتم تشغيل الثريا في البداية تحت تأثير نبض إعادة التعيين المتولدة من السلسلة التفاضلية C3 ، R4 ، كما في المخطط السابق. ستظهر أيضًا تركيبة الصفر الأخيرة نظرًا لإعادة ضبط السجل ، ولكن هذه المرة فقط ستصدر إشارة إعادة التعيين من خلال الصمام الثنائي VD4 ، بمجرد ظهور الإخراج 4 ، تكون الإشارة المنطقية 1 ، أي في النقرة الرابعة من التبديل.
العناصر المتبقية من الدائرة هي بالفعل مألوفة لنا من وصف السابقة. يتم تجميع المشكل نبض القص على رقاقة K561LA7 (قبل أن يكون LA9 ثلاثة مدخلات ، وأيضا تشغيل بواسطة العاكس) ، ويعمل المكثف كهربائيا C1 كمصدر للطاقة للرقائق أثناء نقرة قصيرة من التبديل. مفاتيح الإخراج كلها نفس MOSFETs ، على الرغم من وجود نوع مختلف من IRF740 ، والذي لا يغير شيئًا بشكل عام.
دائرة التحكم الثايرستور
لسبب ما ، قامت الدوائر السابقة بتبديل المصابيح باستخدام ترانزستورات التأثير الميداني ، على الرغم من الثايرستور و triacs. تظهر الدائرة باستخدام الثايرستور في الشكل 3.
الشكل 3. دائرة التحكم في الثريا على الثايرستور
كما في المخططات السابقة ، يتم تشغيل مصباح EL3 بمجرد إغلاق مفتاح SA1. يتم تشغيل مجموعة المصباح EL1 ، EL2 عند النقر فوق المفتاح SA1 مرة أخرى. المخطط يعمل على النحو التالي.
عندما يتم إغلاق SA1 لأول مرة ، يضيء مصباح EL3 ، وفي نفس الوقت ، يتم توفير الجهد النبضي من جسر المعدل عبر المقاوم R4 إلى مثبت الجهد الذي تم تصنيعه في Zener diode VD1 و مكثف C1 ، والذي يتم شحنه بسرعة إلى الجهد استقرار الصمام الثنائي زينر. يستخدم هذا الجهد لتشغيل رقاقة DD1.
في الوقت نفسه ، يبدأ المكثف الكهربائي C2 في الشحن من خلال المقاوم R2 ، وليس بسرعة كبيرة. في هذا الوقت ، يكون خرج العنصر DD1.1 عالي المستوى ، حيث يشحن المكثف C3 ، بحيث يكون هناك علامة زائد على جانبه الأيمن وفقًا للمخطط.
بمجرد وصول شحنة المكثف C3 إلى مستوى الوحدة المنطقية ، سيظهر مستوى منخفض في خرج العنصر DD1.1 ، ولكن عند مدخلات العناصر DD1.2 DD1.3 ، بسبب المكثف المشحون C3 وديود فك الارتباط VD4 ، سيظل مستوى عالٍ. لذلك ، في المخرجين 4 و 10 للعنصر DD1 ، يتم الاحتفاظ بمستوى منخفض ، مما يبقي الترانزستور VT1 مغلقًا. تم إغلاق الثايرستور VS1 أيضًا ، وبالتالي لا تضيء المصابيح.
بنقرة قصيرة على المفتاح SA1 ، فإن المكثف C1 يفرغ بسرعة كافية ، وبالتالي فصل الدائرة الدقيقة. يكون ثابت تفريغ المكثف C2 أعلى بكثير ، مع الإشارة إلى التصنيفات على الدائرة لمدة ثانية واحدة على الأقل. لذلك ، سوف يتم إعادة شحن المكثف C3 بسرعة في الاتجاه المعاكس - حيث سيكون زائد على البطانة اليسرى وفقًا للمخطط.
إذا كان الوقت في أقل من ثانية واحدة ، فقد حان الوقت لتشغيل الثريا مرة أخرى ، ثم عند إدخال العنصر DD1.1 بسبب المكثف C1 الذي لم يتح له وقت للتفريغ ، سيكون مستوى الجهد العالي موجودًا بالفعل ، وعند مدخلات العناصر DD1.2 ، DD1.3 منخفضة ، يتم ضبطها بواسطة اتجاه شحنة المكثف C3. في المخرجين 4 و 10 للعنصر DD1 ، يتم تعيين مستوى عال ، والذي يفتح الترانزستور VT1 ، وهذا بدوره هو الثايرستور VS1 ، مما يشعل المصابيح EL1 ، EL2. في المستقبل ، يتم الحفاظ على هذه الحالة من العنصر DD1 من خلال ردود الفعل من خلال المقاوم R3.
متحكم السيطرة على الثريا
مخططات على ميكروكنترولر ليس من دون سبب تعتبر بسيطة جدا في تصميم الدوائر. بإضافة عدد صغير من المرفقات ، يمكنك الحصول على جهاز وظيفي للغاية. صحيح أن السعر المدفوع لمثل هذه البساطة في الدائرة هو كتابة البرامج التي بدونها يكون المتحكم الدقيق ، حتى القوي للغاية ، مجرد قطعة من الحديد. لكن مع برنامج جيد ، تحولت قطعة الحديد هذه في بعض الحالات إلى عمل فني.
يظهر دائرة التحكم في الثريا على متحكم في الشكل 4.
الشكل 4. دائرة التحكم في الثريا على متحكم
مثل كل الدوائر السابقة ، يتم التحكم في الدائرة بواسطة مفتاح SW1 لشبكة واحدة فقط. لا تسمح نقرات المفتاح بتحديد عدد المصابيح التي يتم تشغيلها فحسب ، بل تتيح أيضًا تشغيلها بسلاسة ، لتعيين السطوع المطلوب للتوهج. بالإضافة إلى ذلك ، يتيح لك محاكاة وجود أشخاص في المنزل - قم بتشغيل وإيقاف الإضاءة وفقًا لخوارزمية معينة. مثل جهاز أمان بسيط.
إضافة إلى المقال: كيفية إصلاح الثريا الصينية - قصة إصلاح واحد.
انظر أيضا في electro-ar.tomathouse.com
: