Circuitos de controle de lustre de dois fios usando semicondutores

A primeira parte do artigo: Como controlar um candelabro em dois fios. Circuitos de relé.

Um bom engenheiro, um engenheiro eletrônico, disse que se, supostamente, houver um relé no circuito, ele precisará ser aprimorado. E não se pode discordar disso: o recurso de atuação do contato dos contatos do relé é apenas algumas centenas, talvez milhares de vezes, enquanto um transistor operando a uma frequência de pelo menos 1 KHz faz 1000 interruptores por segundo.

Circuito de transistor de efeito de campo

Esse esquema foi proposto na revista "Radio" nº 9 de 2006. É mostrado na Figura 1.

O algoritmo do circuito é o mesmo dos dois anteriores: a cada clique de curto prazo no interruptor, um novo grupo de lâmpadas é conectado. Somente nesses esquemas existe um grupo, e no conjunto dos dois.

É fácil ver que a base do circuito é um contador de dois dígitos feito no chip K561TM2, contendo 2 D - chinelos em uma caixa. Esses gatilhos contêm um contador binário comum de dois dígitos, que pode ser contado de acordo com o algoritmo 00b, 01b, 10b, 11b e novamente na mesma ordem 00b, 01b, 10b, 11b ... A letra "b" indica que os números estão no sistema binário numeração. O menor bit desses números corresponde à saída direta do gatilho DD2.1, e o bit sênior à saída direta DD2.2. Cada unidade nesses números indica que o transistor correspondente está aberto e o grupo correspondente de lâmpadas está conectado.

Assim, é obtido o seguinte algoritmo para acender as lâmpadas. A lâmpada EL1 acende assim que o interruptor SA1 fecha. Quando o interruptor é pressionado brevemente, as lâmpadas acendem nas seguintes combinações: EL1; (EL1 e EL2); (EL1 e EL3 e EL4); (EL1 e EL2 e EL3 e EL4).

Para realizar a comutação de acordo com o algoritmo indicado, é necessário aplicar pulsos de contagem à entrada C do bit menos significativo do contador DD2.1 no momento de cada clique do comutador SA1.

Figura 1. O circuito de controle do lustre em transistores de efeito de campo

Gerenciamento de balcão

É realizado por dois impulsos. O primeiro deles é o pulso de reinicialização do contador e o segundo é o pulso de contagem que liga as lâmpadas.

Pulso de reset do contador

Quando você liga o dispositivo após um longo desligamento (pelo menos 15 segundos) capacitor eletrolítico C1 completamente descarregado. Quando o interruptor SA1 é fechado, a tensão pulsante da ponte retificadora VD2 com uma frequência de 100 Hz através do resistor R1 gera pulsos de tensão limitados pelo diodo Zener VD1 a 12V. Com esses pulsos, um capacitor eletrolítico C1 começa a carregar através do diodo de desacoplamento VD4. Neste momento, a cadeia diferencial C3, R4 gera um pulso de alto nível nas entradas R dos gatilhos DD2.1, DD2.2 e o contador é redefinido para o estado 00. Os transistores VT1 e VT2 estão fechados, portanto, quando o lustre é ligado pela primeira vez, as lâmpadas EL2 ... EL4 não acendem. Somente a lâmpada EL permanece acesa, pois é ligada diretamente pelo interruptor.

Contando pulsos

Através do diodo VD3, os pulsos gerados pelo diodo zener VD1 carregam o capacitor C2 e o mantêm em um estado carregado. Portanto, a saída elemento lógico DD1.3 baixo nível lógico.

Quando o disjuntor SA1 é aberto por um curto período de tempo, a tensão de ondulação do retificador para. Portanto, o capacitor C2 consegue descarregar, o que levará cerca de 30ms, e um alto nível lógico é definido na saída do elemento DD1.3 - uma queda de tensão é formada de um nível baixo para um alto, ou como é frequentemente chamado de borda ascendente do pulso. É essa frente ascendente que define o gatilho DD2.1 para um único estado, preparando-se para acender a lâmpada.

Se você olhar atentamente para a imagem no diagrama D, um gatilho, você pode observar que a entrada C do relógio começa com um segmento inclinado que vai da esquerda para cima e para a direita.Este segmento indica que o gatilho é acionado na entrada C ao longo da borda ascendente do pulso.

Aqui é o momento de recuperar o capacitor eletrolítico C1. Conectado através de um diodo de desacoplamento VD4, ele só pode ser descarregado através dos microcircuitos DD1 e DD2, ou seja, para mantê-los em condições de trabalho por algum tempo. A questão é quanto tempo?

Microplaquetas da série K561 pode trabalhar na faixa de tensão de alimentação 3 ... 15V e, no modo estático, a corrente consumida por eles é calculada em unidades de micro-lâmpadas. Portanto, neste projeto, uma descarga completa do capacitor ocorre antes de 15 segundos e depois, graças ao resistor R3.

Como o capacitor C1 quase não está descarregado, quando a chave SA1 fecha, um pulso de reinicialização não é gerado pela corrente C3, R4, de modo que o contador permanece no estado que recebeu após o próximo pulso de contagem. Por sua vez, um pulso de contagem é gerado no momento da abertura do SA1, aumentando cada vez o estado do contador em um. Após o fechamento do SA1, a tensão da rede elétrica é aplicada ao circuito e a lâmpada EL1 e as lâmpadas EL2 ... EL4 acendem de acordo com o status do contador.

Com o desenvolvimento moderno das tecnologias de semicondutores, as cascatas de chave (comutação) realizado em transistores de efeito de campo (MOSFET). Fazer essas chaves em transistores bipolares é agora considerado simplesmente indecente. Nesse circuito, são transistores do tipo BUZ90A, que permitem controlar lâmpadas incandescentes com potência de até 60 W e, ao usar lâmpadas economizadoras de energia, essa energia é mais que suficiente.

Outro esquema de opções

A Figura 2 mostra uma possível variante do esquema que acabamos de considerar.

Figura 2. Circuito de controle do candelabro de lâmpadas 5 (3) -x

Em vez de um contador em chinelos D, o registrador de deslocamento K561IR2 é usado no circuito. Em um compartimento do microcircuito contém 2 desses registros. Apenas um é usado no circuito; suas conclusões no circuito são mostradas entre parênteses. Essa substituição permitiu reduzir um pouco o número de condutores impressos na placa, ou o autor simplesmente não possuía outro chip. Mas, em geral, externamente, nada mudou na operação do circuito.

A lógica do registro de turno é muito simples. Cada pulso que chega na entrada C transfere o conteúdo da entrada D para a saída 1 e também executa uma troca de informações de acordo com o algoritmo 1-2-4-8.

Como neste circuito a entrada D é simplesmente soldada à fonte de alimentação + do microcircuito (constante “log. Unit”), as unidades aparecerão nas saídas a cada pulso de cisalhamento na entrada C. Assim, a ignição das lâmpadas ocorre na sequência: 0000, 0001, 0011, 0000. Se você não esquecer a lâmpada EL1, com ela a sequência de comutação será a seguinte: EL1; (EL1 e EL2); (EL1 e EL2 e EL3).

A primeira combinação 0000 aparecerá quando o lustre for ligado inicialmente sob a influência de um pulso de reinicialização gerado pela cadeia diferencial C3, R4, como no esquema anterior. A última combinação de zero também aparecerá devido à redefinição do registro, mas somente desta vez o sinal de redefinição passará pelo diodo VD4, assim que a saída 4 aparecer o sinal lógico 1, ou seja, no quarto clique do interruptor.

Os elementos restantes do circuito já nos são familiares a partir da descrição do anterior. Um modelador de pulso de cisalhamento é montado no chip K561LA7 (antes de ser um LA9 de três entradas, também ativado por um inversor), e o capacitor eletrolítico C1 atua como uma fonte de energia para os chips durante um breve clique no comutador. As chaves de saída são todos os mesmos MOSFETs, apesar de um tipo diferente de IRF740, que geralmente não muda nada.

Circuito de controle do candelabro de tiristor

Por alguma razão, os circuitos anteriores trocaram as lâmpadas usando transistores de efeito de campo, embora tiristores e triacs. Um circuito usando um tiristor é mostrado na Figura 3.

Figura 3. O circuito de controle do lustre nos tiristores

Como nos esquemas anteriores, uma lâmpada EL3 acende simplesmente quando a chave SA1 é fechada. O grupo de lâmpadas EL1, EL2 liga quando o interruptor SA1 é clicado novamente. O esquema funciona da seguinte maneira.

Quando o SA1 é fechado pela primeira vez, a lâmpada EL3 acende e, ao mesmo tempo, a tensão pulsante da ponte retificadora através do resistor R4 é fornecida a um estabilizador de tensão feito no diodo Zener VD1 e no capacitor C1, que é rapidamente carregado na tensão de estabilização do diodo zener. Essa voltagem é usada para alimentar o chip DD1.

Ao mesmo tempo, o capacitor eletrolítico C2 começa a carregar através do resistor R2, e não muito rapidamente. Neste momento, a saída do elemento DD1.1 é um nível alto, que carrega o capacitor C3, de modo que, no lado direito, de acordo com o circuito, o sinal de mais.

Assim que a carga do capacitor C3 atingir o nível de uma unidade lógica, um nível baixo aparecerá na saída do elemento DD1.1, mas nas entradas dos elementos DD1.2 DD1.3, devido ao capacitor carregado C3 e ao diodo de desacoplamento VD4, um alto nível permanecerá. Portanto, nas saídas 4 e 10 do elemento DD1, é mantido um nível baixo, o que mantém o transistor VT1 fechado. O tiristor VS1 também está fechado, para que as lâmpadas não acendam.

Com um breve clique no interruptor SA1, o capacitor C1 descarrega com rapidez suficiente, desconectando o microcircuito. A constante de descarga do capacitor C2 é muito maior, com as classificações indicadas no circuito por pelo menos 1 segundo. Portanto, o capacitor C3 será recarregado rapidamente na direção oposta - o plus estará em seu revestimento esquerdo, de acordo com o esquema.

Se em menos de um segundo for hora de ligar o candelabro novamente, então na entrada do elemento DD1.1 devido ao capacitor C1 que não teve tempo para descarregar, um nível de tensão alto já estará presente e nas entradas dos elementos DD1.2, DD1.3 baixo, definidas pela direção da carga do capacitor C3. Nas saídas 4 e 10 do elemento DD1, é definido um nível alto, que abre o transistor VT1 e, por sua vez, o tiristor VS1, acendendo as lâmpadas EL1, EL2. No futuro, este estado do elemento DD1 é mantido por feedback através do resistor R3.

Controle por microcontrolador de um candelabro

Esquemas sobre microcontroladores Não sem razão, são considerados bastante simples no design de circuitos. Ao adicionar um pequeno número de anexos, você pode obter um dispositivo muito funcional. É verdade que o preço pago por essa simplicidade de circuito é a criação de programas sem os quais o microcontrolador, mesmo o mais poderoso, é apenas um pedaço de ferro. Mas com um bom programa, esse pedaço de ferro se transforma em alguns casos em uma obra de arte.

O circuito de controle do lustre no microcontrolador é mostrado na Figura 4.

Figura 4. O circuito de controle do lustre no microcontrolador

Como todos os anteriores, o circuito é controlado por apenas um comutador de rede SW1. Os cliques do interruptor permitem não apenas selecionar o número de lâmpadas acesas, mas também ativá-las sem problemas, para definir o brilho desejado do brilho. Além disso, permite simular a presença de pessoas na casa - ligar e desligar a iluminação de acordo com um determinado algoritmo. Um dispositivo de segurança tão simples.

Além do artigo: Como reparar um lustre chinês - a história de um reparo.