Включение и выключение нагрузки двумя разными импульсами

Электроника для всех

Блог о электронике

Включить-выключить. Схемы управления питанием

С батарейным питанием все замечательно, кроме того, что оно кончается, а энергию надо тщательно экономить. Хорошо когда устройство состоит из одного микроконтроллера — отправил его в спячку и все. Собственное потребление в спящем режиме у современных МК ничтожное, сравнимое с саморазрядом батареи, так что о заряде можно не беспокоиться. Но вот засада, не одним контроллером живо устройство. Часто могут использоваться разные сторонние периферийные модули которые тоже любят кушать, а еще не желают спать. Прям как дети малые. Приходится всем прописывать успокоительное. О нем и поговорим.

▌Механическая кнопка
Что может быть проще и надежней сухого контакта, разомкнул и спи спокойно, дорогой друг. Вряд ли батарейку раскачает до того, чтобы пробить миллиметровый воздушный зазор. Урания в них для этого не докладывают. Какой нибудь PSW переключатель то что доктор прописал. Нажал-отжал.

Вот только беда, ток он маленький держит. По паспорту 100мА, а если запараллелить группы, то до 500-800мА без особой потери работоспособности, если конечно не клацать каждые пять секунд на реактивную нагрузку (катушки-кондеры). Но девайс может кушать и поболее и что тогда? Приматывать синей изолентой к своему хипстерскому поделию здоровенный тумблер? Нормальный метод, мой дед всю жизнь так делал и прожил до преклонных лет.

▌Кнопка плюс
Но есть способ лучше. Рубильник можно оставить слабеньким, но усилить его полевым транзистором. Например вот так.

Тут переключатель просто берет и поджимает затвор транзистора к земле. И он открывается. А пропускаемый ток у современных транзисторов очень высокий. Так, например, IRLML5203 имея корпус sot23 легко тащит через себя 3А и не потеет. А что-нибудь в DPACK корпусе может и десяток-два ампер рвануть и не вскипеть. Резистор на 100кОм подтягивает затвор к питанию, обеспечивая строго определенный уровень потенциала на нем, что позволяет держать транзистор закрытым и не давать ему открываться от всяких там наводок.

▌Плюс мозги
Можно развить тему управляемого самовыключения, таким вот образом. Т.е. устройство включается кнопкой, которая коротит закрытый транзистор, пуская ток в контроллер, он перехватывает управление и, прижав ногой затвор к земле, шунтирует кнопку. А выключится уже тогда, когда сам захочет. Подтяжка затвора тоже лишней не будет. Но тут надо исходить из схемотехники вывода контроллера, чтобы через нее не было утечки в землю через ногу контроллера. Обычно там стоит такой же полевик и подтяжка до питания через защитные диоды, так что утечки не будет, но мало ли бывает…

Или чуть более сложный вариант. Тут нажатие кнопки пускает ток через диод на питание, контроллер заводится и сам себя включает. После чего диод, подпертый сверху, уже не играет никакой роли, а резистор R2 эту линию прижимает к земле. Давая там 0 на порту если кнопка не нажата. Нажатие кнопки дает 1. Т.е. мы можем эту кнопку после включения использовать как нам угодно. Хоть для выключения, хоть как. Правда при выключении девайс обесточится только на отпускании кнопки. А если будет дребезг, то он может и снова включиться. Контроллер штука быстрая. Поэтому я бы делал алгоритм таким — ждем отпускания, выбираем дребезг и после этого выключаемся. Всего один диод на любой кнопке и нам не нужен спящий режим 🙂 Кстати, в контроллер обычно уже встроен этот диод в каждом порту, но он очень слабенький и его можно ненароком убить если вся ваша нагрузка запитается через него. Поэтому и стоит внешний диод. Резистор R2 тоже можно убрать если нога контроллера умеет делать Pull-down режим.

▌Отключая ненужное
Можно сделать и по другому. Оставить контроллер на «горячей» стороне, погружая его в спячку, а обесточивать только жрущую периферию.

Выделив для нее отдельную шину питания. Но тут надо учесть, что есть такая вещь как паразитное питание. Т.е. если вы отключите питание, например, у передатчика какого, то по шине SPI или чем он там может управляться пойдет питание, поднимется через защитные диоды и периферия оживет. Причем питания может не хватить для его корректной работы из-за потерь на защитных диодах и вы получите кучу глюков. Или же получите превышение тока через порты, как результат выгоревшие порты на контроллере или периферии. Так что сначала выводы данных в Hi-Z или в Low, а потом обесточивайте.

▌Выкидываем лишнее
Что-то мало потребляющее можно запитать прям с порта. Сколько дает одна линия? Десяток миллиампер? А две? Уже двадцать. А три? Параллелим ноги и вперед. Главное дергать их синхронно, лучше за один такт.

Правда тут надо учитывать то, что если нога может отдать 10мА ,то 100 ног не отдадут ампер — домен питания не выдержит. Тут надо справляться в даташите на контроллер и искать сколько он может отдать тока через все выводы суммарно. И от этого плясать. Но до 30мА с порта накормить на раз два.

Главное не забывайте про конденсаторы, точнее про их заряд. В момент заряда кондера он ведет себя как КЗ и если в вашей периферии есть хотя бы пара микрофарад емкостей висящих на питании, то от порта ее питать уже не следует, можно порты пожечь. Не самый красивый метод, но иногда ничего другого не остается.

▌Одна кнопка на все. Без мозгов
Ну и, напоследок, разберу одно красивое и простое решение. Его несколько лет назад набросил мне в комменты uSchema это результат коллективного творчества народа на его форуме.

Одна кнопка и включает и выключает питание.

При включении, конденсатор С1 разряжен. Транзистор Т1 закрыт, Т2 тоже закрыт, более того, резистор R1 дополнительно подтягивает затвор Т1 к питанию, чтобы случайно он не открылся.

Конденсатор С1 разряжен. А значит мы в данный момент времени можем считать его как КЗ. И если мы нажмем кнопку, то пока он заряжается через резистор R1 у нас затвор окажется брошен на землю.

Это будет одно мгновение, но этого хватит, чтобы транзистор Т1 распахнулся и на выходе появилось напряжение. Которое тут же попадет на затвор транзистора Т2, он тоже откроется и уже конкретно так придавит затвор Т1 к земле, фиксируясь в это положение. Через нажатую кнопку у нас С1 зарядится только до напряжения которое образует делитель R1 и R2, но его недостаточно для закрытия Т1.

Отпускаем кнопку. Делитель R1 R2 оказывается отрезан и теперь ничто не мешает конденсатору С1 дозарядиться через R3 до полного напряжения питания. Падение на Т1 ничтожно. Так что там будет входное напряжение.

Схема работает, питание подается. Конденсатор заряжен. Заряженный конденсатор это фактически идеальный источник напряжения с очень малым внутренним сопротивлением.

Жмем кнопку еще раз. Теперь уже заряженный на полную конденсатор С1 вбрасывает все свое напряжение (а оно равно напряжению питания) на затвор Т1. Открытый транзистор Т2 тут вообще не отсвечивает, ведь он отделен от этой точки резистором R2 аж на 10кОм. А почти нулевое внутреннее сопротивление конденсатора на пару с его полным зарядом легко перебивает низкий потенциал на затворе Т1. Там кратковременно получается напряжение питания. Транзистор Т1 закрывается.

Тут же теряет питание и затвор транзистора Т2, он тоже закрывается, отрезая возможность затвору Т1 дотянуться до живительного нуля. С1 тем временем даже не разряжается. Транзистор Т2 закрылся, а R1 действует на заряд конденсатора С1, набивая его до питания. Что только закрывает Т1.

Отпускаем кнопку. Конденсатор оказывается отрезан от R1. Но транзисторы все закрыты и заряд с С1 через R3 усосется в нагрузку. С1 разрядится. Схема готова к повторному включению.

Вот такая простая, но прикольная схема. Вот тут еще полно реализаций похожих схем. На сходном принципе действия.

Спасибо. Вы потрясающие! Всего за месяц мы собрали нужную сумму в 500000 на хоккейную коробку для детского дома Аистенок. Из которых 125000+ было от вас, читателей EasyElectronics. Были даже переводы на 25000+ и просто поток платежей на 251 рубль. Это невероятно круто. Сейчас идет заключение договора и подготовка к строительству!

А я встрял на три года, как минимум, ежемесячной пахоты над статьями :)))))))))))) Спасибо вам за такой мощный пинок.

57 thoughts on “Включить-выключить. Схемы управления питанием”

Вопрос новичка. Насколько влияет дребезг контактов на работу этих схем?

Тут все сильно растянуто во времени из-за конденсаторов, так что практически не влияет. Можно просто поставить кондер побольше и все.

«резистор R1 дополнительно подтягивает затвор Т1 к питанию, чтобы случайно он не открылся»
Справедливо для любых вышеописанных схем. Особенно, первая, где транзистор усиливает кнопку.

А на первой схеме разве не нужно стянуть затвор на землю? Полевик не будет самопроизвольно переключаться?

Ой, то есть подтянуть к питанию. Там же кнопка замыкает на землю.

Да, там тоже не помешает. Вечером добавлю в картинку резисторы. Не все же обходиться голыми концептами 🙂

Вот статья так статья! Пригодится, спасибо ^^

Традиционное спасибо за сайт =) И нубовский вопрос по питанию: Где можно посмотреть решение, когда устройство по умолчанию работает от батареек (НЕ аккумуляторов), но позволяет подключить себя к внешнему питанию, отрубив при этом батарейное?
Просто диод от батареек в сторону потребителя не хочется: и так напруги мало, так еще и диод на себя отъест. А в буферном режиме (вроде так называется, когда аккум параллельно питанию подключен) батарейки вряд ли выживут. Ну и хочется, чтобы схема переключения питания сама не ела батарейки.
В принципе напрашивается реле, отключающее батарейки при внешнем питании, но м.б. есть что-то изящнее (и меньше)?

А что переключение в штепселе не достаточно изящное решение? Почти все штекеры имеют контактную группу которая размыкается при втыкании.

Штепсель с переключением — мысль, но.. В разъеме не только питание планируется, а типа 1-wire (т.е. не меньше 3-х линий). Пока не встречал таких доступных с переключением.

Штеккеры для наушников.
бывают двух- трех- четырезконтактными.
Есть к ним гнезда с размыкаемыми N-1 контактами.(кроме массы).

Думал написать «стаднартное решение», но таки задолбался искать готовую картинку 🙂 Нужен Р-канальный полевик, диод Шоттки и резистор/конденсатор. Ну и внешнее питание должно быть выше, чем у батареек

Спасибо и боюсь, вы меня переоцениваете =) Я правильно понимаю, что речь идет о куске из FET2 и SD4 на схеме по ссылке? Т.е. полевику на затвор подается напруга извне (когда она есть) закрывая его, а диод не дает батарейке питать внешнюю линию (и затвор того самого полевика)?

Читайте также  Воспроизведение звука на pic

Да, плюс конденсатор С24.
во, красивая картинка из «запасов»: https://yadi.sk/i/A27VeKM33SLsG6

И еще раз спасибо, и на этот раз вопрос по картинке =) DI в http://easyelectronics.ru/upravlenie-moshhnoj-nagruzkoj-postoyannogo-toka-chast-3.html рисовал, что ток идет против защитного диода, а на картинке (и на аналогичных на других ресурсах) везде нарисовано так, как у вас. Как так?

На самом деле полевому транзистору пофигу куда там ток течет через канал. Он двунаправленный. (в отличии от биполярного, где диод образуется на пн переходе). Главное выдержать потенциал Vgs

А кто-нибудь встречал решение на дискретных элементах, реализующие задачу управления питанием одной кнопкой по алгоритму: длинное нажатие — включение, короткое нажатие — отключение?
Чтобы точно можно было знать, что отключил условно невидимую нагрузку, а не изменил значение «триггера».

Емкостями и резисторами заряда-разряда можешь менять в некоторых пределах задержки.
Диодами их, если что, развязывать.

Ди, ты начал писать? Снова передаешь знания подрастающим поколениям? 🙂

Последняя схема красивая, правда если ею запитывать сильно жрущие цепи, где стоят электролиты по питанию или не дай бог супер пупер конденсаторы, тогда транзистор T2 хрен вырубишь (затвор не сразу потеряет питание), схема не выключится. Можно на выходе диод шоттки влепить, а затвор Т2 прижать к земле через резистор 10кОм.

Есть ещё важная схема силовой автоматики — динисторный включатель так сказать. Часто применяется на мотоциклах с системами зажигания типа CDI и маховичными генераторами. Позволяет осуществлять запуск без АКБ, выделяя всё питание на систему пуска зажигания. Благодаря динистору в затворной цепи главного ключа питания бортовой электроники, оная не включается до запуска двигателя, соответственно оставляет все те крохи электричества, что выдаёт генератор, для зарядки емкостей CDI. Аналогичные схемы видел во многих устройствах с питанием от ненадёжного источника — ветряка, гидрогенератора и т.д.

Там динистор стоит на напряжение питания электроники чтоль?

Импульсные реле для управления освещением и их использование

Часто не хватает одного выключателя для управления освещением, например, когда нужно включить свет в начале длинного коридора и выключить его, когда вы дойдете до конца. Это реализуется путём установки проходных выключателей, достаточно просто, нужно лишь проложить трехжильный кабель между ними. А вот если нужно реализовать управление освещением из большего количества мест, возникают сложности с прокладкой проводов к перекрёстным выключателям, их соединении. Гораздо проще использовать особое реле в подобных схемах. В этой статье мы рассмотрим, что такое импульсное реле и как с ним работать.

Содержание статьи

Что это?

Обычные реле работают просто, когда напряжение подано на катушку — контакты замыкаются (или размыкаются), когда нет — возвращаются в исходное положение. В импульсных реле, или как их ещё называют — бистабильных — дело обстоит иначе. Когда на реле подают импульс напряжения, оно включается, когда подают следующий импульс — выключается.

Обычные бистабильные реле используются в автоматике и охранных системах, при подаче импульса одной полярности – якорь реле переходит в одно положение, замыкая пару контактов, а при подаче импульса обратной полярности происходит обратный процесс – якорь переходит в противоположную сторону, переключая контакты.

Импульсные реле бывают:

электронными, в них установлена плата с микроконтроллером и силовой полупроводниковый ключ — симистор.

Электромагнитными — в них установлена электромагнитная катушка и переключающий механизм реле.

Принцип работы

Импульсные реле для управления освещением работают в цепях переменного тока напряжением 220В. В первую очередь его используют для реализации схемы управления освещением из разных мест. Для начала рассмотрим, как это делают без реле – с помощью проходных и перекрестных выключателей.

Схема управления светом из 2-х мест:

Схема управления светом из 4-х мест:

Главным недостатком таких схем является большое количество кабелей, которое необходимо для её реализации, а также непростой монтаж.

Чтобы решить эту проблему можно использовать импульсное реле. Обычное реле любого типа включено, когда на его катушку подано напряжение, а для импульсного достаточно кратковременной подачи напряжения, т.е. импульс.

Это вводит первое требования – для управления импульсным реле нужны выключатели без фиксации, иначе говоря – выключатели с возвратной пружиной. Также могут применяться кнопки, которые используют для дверных звонков (они же и являются кнопками без фиксации).

Импульсные реле выпускаются нескольких разновидностей: для монтажа на DIN-рейку, в дозовую (распаячную) коробку, для монтажа непосредственно в сам светильник. Некоторые производители светотехнического оборудования комплектуют свои светильники импульсными реле, в результате чего можно управлять несколькими группами ламп одним выключателем по двухпроводной линии.

Кроме простых импульсных реле, рассчитанных на простое включение – выключение нагрузки, существуют импульсные реле со встроенным таймером. Применять такие устройства оптимально на лестничных маршах, проходных коридорах, в помещениях, где много дверей.

Для примера, рассмотрим одну из популярных моделей такого реле – Меандр РИО-1.

У него есть три управляющих входа, они обозначаются буквами «Y», «Y1», «Y2», расположенными в верхней части корпуса, и тремя клеммами для подачи питания и подключения нагрузки «11», «14» и «N».

11, 14 – контактная группа, на один из них подают фазу, а к другому подключают нагрузку.

Y – «Включить/выключить». При подаче напряжения (фазы) на этот вход реле переключается из включенного в выключенное состояние и наоборот, в зависимости от текущего состояния. Не имеет приоритета перед остальными.

Y1 – «Включить». При подаче напряжения на эту клемму контакты реле замыкаются, если они уже замкнуты – ничего не происходит. Имеет приоритет перед входом Y, то есть, если на нем есть сигнал и вы подадите импульс на этот вход, то контакты реле замкнутся, если они разомкнуты.

Y2 – «Выключить». Имеет приоритет перед остальными входами, при подаче на него сигнала цепь принудительно разомкнется.

N – Нейтральный (нулевой) провод.

Контакты 11 и 14 замыкаются в момент перехода фазы через ноль, это продлевает срок службы контактов и ламп, подключенных к ним, за счет того, что при таком переключении ограничивается бросок тока. Технические характеристики импульсного реле приведены в таблице ниже.

Первое на что следует обратить внимание – это на то, что минимальное время удержания сигнала управления – 0.3 с. Это важно, если вы проектируете микроконтроллерную схему управления этим реле. В случае использования в классическом варианте с выключателями – это не имеет особого значения.

Следующий интересный пункт – это «количество кнопочных выключателей с индикатором тлеющего разряда», как известно для того чтобы работала подсветка на выключателях через них должен протекать ток. Если вы используете лампы накаливания – это не имеет особого значения, ведь ток пойдет по цепи – фаза, индикатор, лампа, ноль. Но если вы используете светодиодные или компактные люминесцентные лампы, то те начинают мигать в выключенном состоянии или даже светиться.

В случае же с внутренним устройством реле, то его чувствительность к входному току позволяет подключить от 5 до 20 таких выключателей, в зависимости от входа. За конкретными значениями обратитесь в таблицу выше.

РИО-1 способно коммутировать токи до 16А или лампы накаливания мощностью до 2000Вт.

Рассмотрим временную диаграмму РИО-1.

Временной диаграммой называется график, на котором отображается зависимость состояния выходов, от входных сигналов.

Что на ней изображено? Предположим, что реле используется по назначению и включает лампочку.

Для участка обозначенного, как «I»:

1. Подаем импульс на Y – на выходе 14 (контакт к которому подсоединяется нагрузка) появляется напряжение лампа включается.

2. Еще раз подаем импульс на Y – на выходе 14 исчезает напряжение, лампа гаснет.

Для участка «II» и «III»:

1. Подаем импульс на вход Y1 – напряжение на 14 клемме появляется, лампа включается.

2. Подаем импульс на вход Y2 – напряжение на 14 клемме исчезает, а лампа выключается.

1. Подаем импульс на вход Y – напряжение на 14 клемме появляется, лампа включает, если сейчас подать повторный импульс на эту же клемму, то она выключится.

2. Подаем импульс на вход Y2 – лампа выключается.

Зачем это нужно? Во-первых это удобно, если у вас установлено несколько таких реле, подключив одну кнопку выключения для всех ламп к контактам Y2 каждого из реле вы сможете их выключить все вместе независимо от того в каком состоянии (включено или выключено) находится каждое из них. Таким же образом можно реализовать включение групп или всех ламп в помещении от одной кнопки и поочередное выключение и прочее.

Если для управления, к примеру, светильником при помощи проходных выключателей с двух и более мест, необходимо прокладывать к выключателям три и более провода, сечением соответствующим мощности светильника но не менее 1.5 мм кв, то для управления тем же светильником с помощью импульсного реле необходимо проложить один двухжильный кабель, сечением 0.5 мм кв, в качестве управляющих механизмов (выключателей) подойдут кнопки типа звонковых, с нормально открытыми контактами.

В итоге, в процессе монтажа, получается немалая экономия на материалах, особенно если учесть, что цены на кабельную продукцию растут ежедневно, плюс к стоимости кабелей необходимо прибавить стоимость самих проходных выключателей.

Пример изображен на видео:

Чтобы сэкономить ваше время, можете сразу перемотать на 5 минуту видео, там начинается демонстрация работы цепи.

Схема подключения

Реле предполагается использовать в схемах выключения света из нескольких мест, для её реализации достаточно к каждому из выключателей без фиксации провести двухжильный тонкий провод, вплоть до 2х0.5, ведь это сигнал управления, а не силовая цепь.

Силовые питающие провода подключаются к коммутирующим контактам реле. При этом не имеет значения, сколько и со скольких мест выключателей может быть подключено. Ниже изображена простейшая схема с тремя выключателями.

Другая схема, отличается от предыдыщей тем, что в первой группе каждая группа ламп может управляться из трёх мест. Кроме этого все лампы обеих групп могут быть включены или выключеныы из пары дополнительных выключателей одним нажатием, они подписаны на схеме, как «ВКЛ.» и «ОТКЛ.».

Это удобно, если разместить эти выключатели возле входной двери и когда вы придете домой, то сможете сразу включить свет во всей квартире, или нажать на «ОТКЛ.» чтобы весь наверняка потушить все светильники в доме.

Если вы собираетесь использовать это реле в паре с датчиком движения, то нужно предусмотреть, что когда датчик сработает, реле включится и загорится свет, когда вы уйдете из поля зрения датчика, через какое-то время он снимет управляющий сигнал, а свет продолжит гореть. Поэтому нужно предусмотреть кнопку отключения света и принудительного включения света. Их подключают к контактам Y1 – включение и Y2 – выключение соответственно.

Читайте также  Светодиодный диммер с токовым управлением

Импульсное секционное реле

Отдельное слово нужно сказать о секционных реле, они предназначены чтобы с одной кнопки включать по очереди разные группы ламп или все группы одновременно. Так вы можете управлять многорожковой люстрой по двум проводам, и вам не придется прокладывать дополнительную проводку к ней от выключателя.

На корпусе этого реле указана и схема подключения (в конкретном случае нарисованы две кнопки, т.е. предполагается управление из двух мест) и временная диаграмма, оно рассчитано на две группы ламп:

Первое нажатие – включается 1 группа ламп;

Второе нажатие – включается 2 группа ламп, а 1 группа выключается;

Третье нажатие – вторая группа ламп остается включенной, но к ней добавляется 1 группа (все лампы включены);

Четвертое нажатие выключает все лампы.

Заключение

Мы рассмотрели импульсные реле для управления освещением. Эти приборы значительно упростят монтаж электропроводки и обеспечат нормальное функционирование светильников. Секционные реле избавят от необходимости прокладывать проводку для многорожковой люстры. Также могут использоваться в схемах умного дома и прочих автоматизациях управления освещением.

Сообщества › Электронные Поделки › Блог › Включение нагрузки двумя импульсами.

Всем привет!
Собрал я как-то устройство по такой схеме:

В реальном изделии добавлены некоторые советы ув. aleks5050 — добавлен конденсатор по питанию, плюс вместо КТ561ТМ2 ищется CD4013.
На практике получилось, что ON и OFF поменялись местами, а транзистор управляется выходом микросхемы 1, а не 2.
Но это не главное.
Если на выход транзистора D подключаю лампочку 21 Вт, то схема как бы работает: при ВКЛ на ней 12 В, при ВЫКЛ — 0 В.
А когда подключаю драйвер светодиода ZXLD1350,

то при выключении на выходе висит где-то 5 В.

Вот я и созрел для вопроса! 🙂
Уважаемые специалисты по полевым транзисторам! Подскажите, пожалуйста, где тут собака зарыта?
Спасибо за внимание! 😉

Добавлено спустя сутки:

Попробовал такой вариант:

Если убрать светодиод из цепи полевика, и R12=1 кОм,
то параметры такие же: Uвх=14,3 В; Uвкл – 13,5 В; Uвыкл – 0,6 В, но во включенном состоянии светодиод «Выкл» подсвечивается вместе со светодиодом «Вкл».

Эта схема включает такую схему:

Лампы дальнего еще не включал, а при 21-ваттной лампочке работает так:

При этом напряжения на схеме такие:

Спасибо всем за помощь! 🙂

Комментарии 23

нужно выкинуть сопротивление R12 он даёт на базу(G) напругу и транзист открыт или закрыт не полностью

Ни в коем случае! R12 не открывает, а, наоборот, закрывает затвор. Он же между затвором и истоком

sanya12311113

нужно выкинуть сопротивление R12 он даёт на базу(G) напругу и транзист открыт или закрыт не полностью

Дмитрий прав. Нельзя R12 выбрасывать.

sanya12311113

нужно выкинуть сопротивление R12 он даёт на базу(G) напругу и транзист открыт или закрыт не полностью

Выкинул R12. Без него работает так же: Uвх=14,3 В; Uвкл – 13,5 В; Uвыкл – 7,1 В.

к стате говоря, поставь вместо R13 переменник 10-20 -100к, чо то мне кажется 100 ом это вообще маловато

Дело в том, что CD4013 не предназначен чтобы тянуть мощную нагрузку. При токе нагрузки всего в несколько миллиампер, напряжение на выходе просядет на 1-2 вольта, а этого будет достаточно, чтобы «базу» транзистора держать открытой.

То есть, всё дело в VD12, в цепи которого создаётся значительный ток, из-за которого, в свою очередь на выводе 2 микросхемки напряжение ниже, чем на линии питания. В результате, между истоком и затвором транзистора появляется напряжение, которое держит его приоткрытым, и через него течёт небольшой ток. Если нагрузка мощная (лампочка) — то при этом токе падение напряжения на ней около нуля. А вот маломощной нагрузке вполне хватает этого тока чтобы работать.

Что делать: убрать светодиод из этой цепи. Разместить его с резистором между выводами 14 и 1 (анодом, естественно к 14, т.е. к плюсу)

+100
Еще вариант — подключить R10 VD12 не на выход микрухи, а на выход схемы т.е. на D мосфета.

Не выйдет. Там надписи на схеме перепутаны. VD12 на самом деле «выкл», а VD11 — «вкл»

А ну да)) Чего-то я не подумав ляпнул))

Дело в том, что CD4013 не предназначен чтобы тянуть мощную нагрузку. При токе нагрузки всего в несколько миллиампер, напряжение на выходе просядет на 1-2 вольта, а этого будет достаточно, чтобы «базу» транзистора держать открытой.

То есть, всё дело в VD12, в цепи которого создаётся значительный ток, из-за которого, в свою очередь на выводе 2 микросхемки напряжение ниже, чем на линии питания. В результате, между истоком и затвором транзистора появляется напряжение, которое держит его приоткрытым, и через него течёт небольшой ток. Если нагрузка мощная (лампочка) — то при этом токе падение напряжения на ней около нуля. А вот маломощной нагрузке вполне хватает этого тока чтобы работать.

Что делать: убрать светодиод из этой цепи. Разместить его с резистором между выводами 14 и 1 (анодом, естественно к 14, т.е. к плюсу)

Сделал как Вы сказали: a-a.d-cd.net/cf5f5d4s-960.jpg
При этом выключенный светодиод светит в-пол-накала.
(может быть, я неправильно подключил или не надо было резистор уменьшать…)

Не совсем понял что именно светит — VD11/VD12 или подключенные к нагрузке светодиоды?

Если VD11/VD12 — то с ними та же проблема: небольшой ток проходит, поэтому и светит. Как вариант R10 и VD12 предлагаю попробовать подключить к выходу — т.е. между стоком транзистора и землёй.

Если транзистор выключить, то светился только красный Д11, если включить — то светился зелёный Д12 и немного красный.
Но я просто поменял резистор по совету Андрея и схема стала включаться нормально. Может быть и неправильно, но работает. 🙂

У стабилизатора светодиодов есть управляющий вход. Если его использовать, то и силовой мосфет ненужен и проблем меньше. А вообще неочень удачная схема подключения мосфета, из за цепи светодиода и из за цепи затвора

Да нет, драйвер я использовал как нагрузку, что бы протестировать плату.
На самом деле схема должна вообще включать другую схему ДХО, вот такую:
www.drive2.ru/l/3561554/

Не пробовал параллельно с нагрузкой припаять диод?
Еще, ябы увеличил R13 раз так в 10. Можно попробовать нагрузку(драйвер) зашунтировать емкостью поболее(100-200мкф). Да и вообще в схеме не вижу шунтирующих емкостей, из-за этого при запитке от имп.БП могут быть косяки…

Диод? Это анод на минус, а катод на выход транзистора D?
Резистор увеличу, попробую.
В схеме шунтирующей ёмкости нет, на плате есть. Схема старая, новую забыл на работе. Там и лишние входы триггера на земле висят…

Уменьшайте номинал R12 до 1 кОм или даже меньше.

Зависимо-последовательное включение неограниченного числа нагрузок

Texas Instruments CD4050B CD40106B

Михаил Шустов, г. Томск

Предложены варианты схем, позволяющих в последовательно-зависимом порядке подключать или отключать неограниченное количество нагрузок.

Многочисленные схемы зависимого включения нагрузок необоснованно ограничиваются двумя электро- или радиоприборами. Ниже, Рисунки 1–5, представлено несколько вариантов решения проблемы последовательно-зависимого включения неограниченного количества нагрузок, и, более того, последовательного их отключения в обратной последовательности.

На Рисунке 1 приведена релейно-тиристорная схема последовательного включения нагрузок. При нажатии на кнопку SB1 напряжение подается на управляющий электрод тиристора VS1. Тиристор открывается, подключая реле К1 к источнику питания. Контакты реле включают первую нагрузку. Нажатие кнопки SB2 аналогичным образом вызывает срабатывание реле К2 и т.д. Очевидно, что столь простая схема имеет, по меньшей мере, два недостатка. Во-первых, подключение всех реле возможно и при одновременном нажатии сразу на все кнопки, что не так критично. Во-вторых, что более значимо, на открытых тиристорах падает некоторое остаточное напряжение, что ограничивает количество коммутируемых нагрузок.

Рисунок 1. Релейно-тиристорная схема зависимо-последовательного включения нагрузок.

На Рисунке 2 представлена также тиристорно-релейная (тиристорно-оптронная) схема зависимой коммутации нагрузок, однако работающая по иному принципу. При нажатии на кнопку SB1 включается тиристор VS1. На катоде тиристора VS1 появляется напряжение питания за вычетом падения напряжения на открытом тиристоре. Через токоограничивающий резистор R1 и светодиод оптронной пары DA1 (или обмотку реле К) протекает ток, включая, тем самым, первую по счету нагрузку.

Рисунок 2. Тиристорная схема зависимо-последовательного включения нагрузок с общим
единовременным сбросом (отключением) нагрузок.

Нажатие на кнопку SB2 аналогичным образом подключает вторую нагрузку и т.д. Такая схема также не лишена ранее упомянутого недостатка (одновременное нажатие кнопок), но не имеет ограничения на число включаемых нагрузок. Отключить одновременно все нагрузки можно за счет снятия питающего напряжения – нажатия на нормально замкнутую кнопку SB0.

Рисунок 3. Схема зависимо-последовательного включения нагрузок с использованием
КМОП-коммутаторов CD4066.

В следующих двух схемах, Рисунки 3 и 4, реализован единый принцип использования КМОП-элементов. На каждом элементе КМОП-микросхемы (CD4066 или CD4050, соответственно) выполнен слаботочный аналог тиристора. При нажатии на кнопку SB1 напряжение высокого уровня подается на управляющий вход КМОП-коммутатора, Рисунок 3, либо на вход КМОП-повторителя, Рисунок 4. В результате аналоги тиристоров самозащелкиваются, на их выходах появляется напряжение высокого уровня.

Рисунок 4. Схема зависимо-последовательного включения нагрузок с использованием
КМОП-повторителей CD4050.

Нагрузкой таких псевдотиристоров являются светодиоды оптронных пар с токоограничивающими резисторами. Впрочем, управляющие сигналы с выходов аналогов тиристоров можно подавать на выходные каскады, выполненные на биполярных или полевых транзисторах.

Достоинством рассматриваемых схем является то, что они исключают одновременное нажатие на все кнопки управления для подключения всех нагрузок. Дело в том, что управляющий сигнал на вход очередного аналога тиристора при нажатии очередной кнопки поступает с задержкой, определяемой постоянной времени цепи R3C2.

Одновременное отключение нагрузок происходит мгновенно при нажатии кнопки SB0 «Сброс». Ранее заряженные конденсаторы разряжаются через диоды VD1… Временами последовательного отключения нагрузок можно управлять, включив последовательно с диодами резисторы. Если вместо кнопок SB2… установить короткозамкнутые перемычки, то устройства, Рисунок 3 и 4, будут включаться без участия оператора по цепочке.

Рисунок 5. Схема зависимо-последовательного эстафетного включенияи отключения
нагрузок с использованием КМОП-инверторов CD40106.

На Рисунке 5 приведена наиболее совершенная схема обеспечения последовательного включения и отключения в обратном порядке нагрузок. Изначально входы инверторов КМОП-микросхемы CD40106 имеют нулевой потенциал, нагрузки элементов обесточены. При замыкании ключа SA напряжение высокого уровня подается на вход элемента DD1.1, переключая его состояние (и включая через оптрон первую по счету внешнюю нагрузку). Далее за счет прохождения зарядной волны через последовательную цепочку RC-элементов по мере заряда соответствующих конденсаторов происходит последовательно-эстафетное включение следующих по очереди нагрузок.

Читайте также  Источники электрического тока

При размыкании ключа SA последовательное отключение нагрузок за счет разряда конденсаторов происходит в обратном порядке.

Для обеспечения надежной работы рассмотренных выше устройств стоит предусмотреть их резервное питание.

УПРАВЛЕНИЕ НАГРУЗКОЙ ЛЮБЫМ ПУЛЬТОМ

Иногда надо встать с дивана и включить освещение в комнате, иногда выключить свет, но если у каждого под рукой есть пульт дистанционного управления от телевизора или чего-нибудь ещё, то почему бы не использовать его для управления лампой? Для радиолюбителя нет ничего невозможного!

Постановка цели и схема

От электросхемы требуется:

  • возможность включать-выключать свет,
  • поменьше дорогих радиодеталей в схеме,
  • отсутствие вмешательства в существующую электрическую проводку,
  • работа на любом ИК-пульте дистанционного управления из тех, что будет под рукой.

Все состоит из 2 частей: модуля управления и исполнительных модулей. По идее все должно было быть дешево и просто в сборке.

Модуль управления

Обнаружение сигнала — это ИК-датчик на стандартные 36 кГц (что-то похожее на модуль TSOP1736). На выходе фильтр, состоящий из резистора и конденсатора, а затем все это подключается к тактовому входу микросхемы 4022. Выходы этой микросхемы подключены к 4 рядам переключаемых контактов, что дает довольно много вариантов конфигурации.

Блок питания

Питание схемы осуществляется от сетевого питания 220 В самой лампы через бестрансформаторный БП.

Исполнительный модуль

Этот модуль используется для включения и выключения устройства (в данном случае осветительной люстры). Это простая сборка, состоящая из оптрона MOC3041 и симистора BTA-16 (либо аналог).

Все это помещается внутри плафона, маскирующего крепежный крючок лампы и электрические соединения. Поэтому плата без корпуса (просто заизолирована скочем). Датчик подводится к нижней части лампы, потому что он не работал должным образом, когда выступал из-за плафона сверху, вероятно потому что лампочка светила прямо на него и создавала мощную помеху.

Во время работы схема потребляет очень небольшой ток, около 20 мА, что при падении напряжения на стабилизаторе 7 В приводит к потере 0,15 Вт.

При монтаже хотелось спрятать кабели от датчика, но, к сожалению, в трубке были очень плотно упакованные провода питания лампы — больше ничего не влезло.

Кстати, если вы хотите подключить так, чтобы после включения питания (выключатель на стене) лампа включалась, а потом можно было выключить и включить с пульта, то подключайте как на рисунке ниже:

Кабели с пометкой «+» и «-» являются подключением к оптрону. Диаграммы 0, 1, 2, 3 — последовательные состояния выходов схемы после получения импульса от датчика (0 — состояние после включения). Перемычка с пометкой 1 определяет, что цикл состоит из 2-х состояний (после 3-го импульса выход 3 станет положительным и сбросит схему, что вызовет переход в состояние 0. В состоянии 0 выход 1 положительный, а перемычка питания 2 подключена к GND, поэтому ток будет течь через оптрон и лампа включится. После подачи импульса на выходе 1 появится потенциал GND, поэтому лампа погаснет.

Ещё вариант схемы управления

Как вариант, выше представлена ещё одна неплохая схема и реализация на практике.

Использование блока ДУ

Работает всё как положено. Пользуются все домашние этим делом уже 4 года и никаких проблем. Затраты вообще нулевые, так как детали самые распространённые, имеющиеся почти у каждого электронщика.

Ну а если кто захочет не морочить голову и купить готовый модуль управления светом, то замечу, что это минимум 700 рублей расходов, плюс постоянно надо держать под рукой его радиопульт (с очень недолговечной дорогой батарейкой на 12 В — знаем, проходили уже). Поэтому предлагаемый способ управления всё-же предпочтительнее.

Импульсное реле для управления нагрузкой из нескольких мест

Импульсными реле называют такие, которые изменяют состояние выходной цепи под действием коротких импульсов, подаваемых в цепь управления. В паузах между импульсами состояние выходной цепи, установленное последним импульсом, остаётся неизменным. Их применяют, например, в системах управления освещением и вентиляцией. Несмотря на то что такие реле (они бывают чисто электромеханическими и электронными) выпускает промышленность, автор предлагает свою конструкцию электронного импульсного реле, по его мнению, более дешёвую.

Часто бывает необходимо включать одну и ту же нагрузку, например освещение, из нескольких разных мест. Это может быть длинный коридор или лестница, где при входе свет нужно включить, а дойдя до другого конца, выключить. Схема соединения ламп и выключателей при этом становится более сложной, чем обычно, особенно если нагрузку нужно включать и выключать не из двух, а из трёх и более мест.

В таких случаях удобнее применять импульсное реле, установленное вблизи от нагрузки, а маломощные цепи управления им развести во все нужные места и соединить параллельно. Органами управления в этом случае будут служить кнопки или устройства дистанционного (например, по радиоканалу) управления, не фиксируемые во включённом состоянии, а подающие сигналы включения и выключения в виде кратковременных замыканий контактов.

Промышленность выпускает большой ассортимент импульсных реле, например, РИО-1, A9C30811, EPN510 и многие другие. Но все они слишком дороги. Самостоятельное изготовление их аналогов обойдётся в несколько раз дешевле.

Импульсное реле, изготовленное автором, не претендует на оригинальность и состоит из D-триггера К561ТМ2, узлов его защиты от помех и дребезга контактов, а также исполнительного электромагнитного реле. Схема импульсного реле изображена на рис. 1.

Рис. 1. Схема импульсного реле

Конденсатор C3 и резистор R3 предназначены для того, чтобы при подаче
на колодку XT1 напряжения питания установить на прямом выходе (вывод 1) триггера DD1.1 низкий уровень напряжения, а на его инверсном выходе (вывод 2) — высокий. Если напряжение питания на нагрузку подаётся через контакты 1 и 3 колодки XT4, после включения питания импульсного реле она останется выключенной, а если через контакты 2 и 3 той же колодки — включённой.

Любое число кнопок управления (без фиксации), подключённых между контактными колодками XT2 и XT3, оказываются соединёнными параллельно. Поэтому нажатие на любую из них приводит к замыканию цепи питания излучающего диода транзисторного оптрона U1. Пока ни одна кнопка не нажата, ток через излучающий диод оптрона не течёт, его фототранзистор закрыт.

При нажатии на любую кнопку через излучающий диод и резистор R1 потечёт ток, в результате чего излучение диода откроет фототранзистор оптрона U1. Обеспечиваемая оптроном электрическая изоляция цепи управления от остальных узлов реле необходима для надёжной защиты от помех, наводимых на провода, идущие к кнопкам. Чем больше кнопок, тем длиннее провода и больше помех, наводимых на эти провода.

При открытом фототранзисторе с вывода 3 оптрона U1 на резистор R2 поступает напряжение около 9 В, поэтому на входе C триггера DD1.1 происходит смена низкого логического уровня высоким. Это приводит к установке на прямом выходе (выводе 1) триггера DD1.1 такого же уровня, какой в этот момент присутствовал на входе D триггера. Поскольку этот вход через цепь задержки R5С6 соединён с инверсным выходом (выводом 2) DD1.1, этот уровень был высоким и станет таким же на прямом выходе, а на инверсном — противоположным ему, низким. Состояние полевого транзистора VT1, реле K1 и управляемой им нагрузки изменится и останется таким до следующего нажатия на кнопку.

При следующем нажатии на любую кнопку (не обязательно на ту же, на которую нажимали ранее) триггер DD1.1 перейдёт в состояние с низким уровнем на прямом выходе (поскольку уровни на инверсном выходе и входе D были низкими). Это приведёт к закрыванию транзистора VT1, прекращению тока через обмотку реле K1 и возвращению нагрузки в исходное состояние. Цепь R5C6 нужна для того, чтобы сигнал с инверсного выхода триггера поступал на его вход D с небольшой задержкой. Это защищает нагрузку от многократных включений-выключений, вызванных дребезгом контактов кнопок управления. Конденсаторы C2 и C5 подавляют помехи.

Я использую несколько таких импульсных реле, установленных в одном шкафу. Поэтому применил их питание напряжением 12 В, которое поступает от общего источника. Практика показала, что для повышения стабильности работы импульсных реле в каждом из них должен быть свой стабилизатор напряжения 9 В для питания триггера. Он выполнен на интегральном стабилизаторе напряжения 78L09 (DA1) с фильтрующими конденсаторами C1 и C4.

Светодиод HL1 сигнализирует о наличии напряжения питания 12 В. Включённый светодиод HL2 показывает, что напряжение подано на обмотку реле K1, которое должно сработать. Резисторы R4 и R7 ограничивают ток через светодиоды.

Чертёж печатной платы описанного варианта импульсного реле изображён на рис. 2. Её размеры — 72×32 мм. Резисторы и конденсаторы можно использовать любые. Те из них, что монтируют на поверхность платы, должны быть типоразмера не более 1206. Полевой транзистор IRLML0030 можно заменить другим N-канальным с допустимым током стока не меньше, чем ток обмотки реле.

Рис. 2. Чертёж печатной платы

Винтовые зажимные колодки XT 1 — KF301-2P, XT2-XT4 — KF301-3P Для их контактов допустим ток до 16 А. Реле K1 — SRD-12VDC-SL-C с сопротивлением обмотки 400 Ом. Допустимый ток контактов этого реле — 10 А. Именно этого значения не должен превышать ток нагрузки. Указанное реле можно заменить любым другим с номинальным напряжением обмотки 12 В и её рабочим током не более допустимого тока стока транзистора VT1. Достаточно мощными должны быть и контакты выбранного реле. Естественно,
при замене реле тоже может потребоваться доработка печатной платы.

Вместо электромагнитного реле можно использовать коммутатор переменного тока на симисторе, собрав импульсное реле по схеме, показанной на рис. 3. Симисторный узел здесь аналогичен рекомендованному в техническом описании оптосимистора МОС3063. Светодиод HL2 в симисторном варианте реле включён последовательно с излучающим диодом опто-симистора U2 и светится, когда подана команда на открывание симистора VS1. Остальная часть устройства осталась прежней.

Рис. 3. Схема импульсного реле

Если электромеханическое реле заменено симистором, допустимый ток нагрузки зависит от параметров последнего. Для применённого симистора BT136-600 — это 12 А. Но при мощности нагрузки более 150 Вт указанному симистору необходим теплоотвод, место для которого на печатной плате, изготовленной по чертежу, приведённому на рис. 4, предусмотрено.

Рис. 4. Чертёж печатной платы

Файлы печатных плат в формате Sprint Layout 6.0 имеются здесь.

Автор: А. Гусев, г. Муром Владимирской обл.

Мнения читателей
  • Нежнов Алексей / 13.11.2019 — 20:33

Надо бы попробовать собрать схему, если все будет работать как описано, то автору огромный респект!

Вы можете оставить свой комментарий, мнение или вопрос по приведенному выше материалу: