Elektronisk sammenkoblede radioknapper (*forbedret!*): 3 trinn

2024 Forfatter: John Day | [email protected]. Sist endret: 2024-01-30 11:22

Begrepet "radioknapper" kommer fra utformingen av gamle bilradioer, der det ville være en rekke trykknapper forhåndsinnstilt til forskjellige kanaler, og mekanisk låst slik at bare én kan skyves inn om gangen.

Jeg ønsket å finne en måte å lage radioknapper uten å måtte kjøpe noen faktiske forriglingsbrytere, fordi jeg vil kunne velge alternative forhåndsinnstilte verdier i et annet prosjekt som allerede har en dreiebryter, så jeg ønsket en annen stil for å unngå feil.

Taktile brytere er mange og billige, og jeg har demontert en last fra forskjellige ting, så de virket som det naturlige valget å bruke. En sekskantet D-type vippe, 74HC174, utfører forriglingsfunksjonen pent ved hjelp av noen dioder. Muligens kan en annen brikke gjøre en bedre jobb, men '174 er veldig billig, og dioder var gratis (brettdrag)

Noen motstander er også nødvendig, og kondensatorer for å avbryte bryterne (i den første versjonen) og gi tilbakestilling av strøm. Jeg har siden funnet ut at ved å øke klokkeforsinkelseskondensatoren, er ikke bryterens avvisningskondensatorer nødvendig.

Simuleringen "interlock.circ" kjøres i Logisim, som du kan laste ned her: https://www.cburch.com/logisim/ (Dessverre ikke lenger under utvikling).

Jeg har produsert 2 forbedrede versjoner av kretsen, i den første er bare debounce -kondensatorene fjernet. I den andre er en transistor lagt til for å aktivere en av knappene ved å slå på tid, noe som gir en standardinnstilling.

Rekvisita

• 1x 74HC174
• 6x taktile brytere eller annen type momentan bryter
• 7x 10k motstander. Disse kan være SIL eller DIL pakket med en felles terminal. Jeg brukte 2 pakker som inneholdt 4 motstander hver.
• 6x 100n kondensatorer - eksakt verdi er ikke viktig.
• 1x 47k motstand
• 1x 100n kondensator, minimumsverdi. Bruk alt opptil 1u.
• Utgangsenheter, f.eks. Små mosfetter eller lysdioder
• Materialer for montering av krets

Trinn 1: Konstruksjon

Monter ved hjelp av din foretrukne metode. Jeg brukte dobbeltsidig perforert brett. Det ville være lettere å gjøre med en gjennomgående DIL -pakket chip, men jeg får ofte SOIC -enheter fordi de vanligvis er mye billigere.

Så med en DIL -enhet trenger du ikke gjøre noe spesielt, bare koble den til og koble den til.

For en SOIC må du gjøre et lite triks. Bøy alternative ben litt opp, så de ikke berører brettet. De resterende pinnene vil ha riktig avstand for å matche putene på brettet. Her er en guide til hvordan jeg bøyde min (UP betyr bøyd opp, NED betyr la være)

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

På denne måten kan 4 av diodene kobles til pads, og bare 2 må kobles til hevede ben. En del av meg mistenker imidlertid at dette ville vært bedre omvendt.

Legg dioder ut på hver side av brikken og lodd dem på plass.

Monter nedtrekksmotstandene for hver av D-inngangene. Jeg brukte 2 SIL -pakker med 4 motstander hver, Monter nedtrekksmotstanden for klokkeinngangen. Hvis du bruker SIL -pakker, kobler du til en av reservemotstandene i stedet for en separat

Monter bryterne ved siden av motstandene.

Monter de-hoppende kondensatorene for bryterne så nær dem som de vil passe.

Tilpass utgangsenhetene. Jeg brukte lysdioder for testing og demonstrasjon, men du kan for eksempel passe til en annen enhet du velger for å få flere poler på hver utgang.

• Hvis du passer til lysdioder, trenger de bare 1 strømbegrensningsmotstand i den vanlige tilkoblingen, ettersom bare 1 lysdiode lyser om gangen!
• Hvis du bruker MOSFET -er eller andre enheter, må du være oppmerksom på orienteringen til enheten. I motsetning til en ekte bryter, har signalet fortsatt et forhold til 0v -tilkoblingen til denne kretsen, så utgangstransistoren må refereres til den.

Koble alt sammen i henhold til skjemaet. Jeg brukte 0,1 mm magnetledning til dette. Du foretrekker kanskje noe litt mindre fint.

Trinn 2: Slik fungerer det

Jeg har levert 4 versjoner av skjematikken: originalen med bryterdebouncing -kondensatorer, med og uten output -mosfets, og ytterligere to versjoner der klokkeforsinkelseskondensatoren er blitt økt, slik at det er blitt unødvendig å avbryte bryterne, til slutt med tillegg av en transistor som praktisk talt vil "trykke" på en av knappene når strømmen slås på.

Kretsen bruker enkle flip-flops av D-type med en vanlig klokke, praktisk får du 6 av disse i 74HC174-brikken.

Klokken og hver av D -inngangene til brikken trekkes til bakken via en motstand, så standardinngangen er alltid 0. Diodene er koblet til som en "kablet ELLER" krets. Du kan bruke en 6 -inngang ELLER port, så trenger du ikke trekke ned på klokkeinngangen, men hvor er moroa i det?

Når kretsen først slås på, trekkes CLR -pinnen lavt via en kondensator for å tilbakestille brikken. Når kondensatoren lades, er tilbakestillingen deaktivert. Jeg valgte 47k og 100nF for å gi en tidskonstant på omtrent 5x av de kombinerte debouncehettene og trekke ned motstander som ble brukt for bryterne.

Når du trykker på en knapp, setter den en logikk 1 på D -inngangen den er koblet til og via en diode, utløser klokken samtidig. Dette "klokker inn" 1, noe som får Q -utgangen til å gå høyt.

Når knappen slippes, lagres logikken 1 i flip-floppen, slik at Q-utgangen forblir høy.

Når du trykker på en annen knapp, skjer den samme effekten på flip-floppen den er koblet til, men fordi klokkene er felles, klokker den som har en 1 på utgangen allerede nå en 0, så det er Q-utgang lav.

Fordi bryterne lider av kontaktstopp, når du trykker og slipper en, får du ikke en fin 0 deretter 1 og 0, får du en strøm av tilfeldige 1 og 0, noe som gjør kretsen uforutsigbar. Du finner en grei bryterdebouncingkrets her:

Til slutt fant jeg ut at med en tilstrekkelig stor klokkeforsinkelseskondensator er det ikke nødvendig å avbryte individuelle brytere.

Q-utgangen til en flip-flop går høyt når den trykkes på knappen, og ikke-Q-utgangen går lavt. Du kan bruke dette til å styre en N eller P MOSFET, referert til henholdsvis lav eller høy kraftskinne. Når lasten er koblet til avløpet til en transistor, vil kilden vanligvis være koblet til 0v eller strømskinnen, avhengig av polaritet, men den vil fungere som en bryter referert til et annet punkt, så lenge den fortsatt har takhøyde å snu på og av.

Den siste skjematikken viser en PNP -transistor som er koblet til en av D -inngangene. Tanken er at når strøm tilføres, lades kondensatoren ved transistorens base til den når punktet hvor transistoren leder. Fordi det ikke er noen tilbakemelding, endrer transistorens kollektor tilstanden veldig raskt, og genererer en puls som kan sette D -inngangen høyt og utløse klokken. Fordi den er koblet til kretsen via en kondensator, går D -inngangen tilbake til sin lave tilstand og påvirkes ikke merkbart ved normal drift.

Trinn 3: Fordeler og ulemper

Etter at jeg bygde denne kretsen lurte jeg på om det var verdt å gjøre det. Målet var å få radioknapplignende funksjonalitet uten bekostning av bryterne og monteringsrammen, men når nedtrekksmotstandene og de-bouncing-kondensatorene ble lagt til, fant jeg det litt mer komplekst enn jeg ville ha ønsket.

Ekte forriglingsbrytere glemmer ikke hvilken bryter som ble trykket på når strømmen ble slått av, men med denne kretsen vil den alltid gå tilbake til standardinnstillingen "ingen" eller en permanent standard.

En enklere måte å gjøre det samme på er å bruke en mikrokontroller, og jeg tviler ikke på at noen kommer til å påpeke dette i kommentarene.

Problemet med å bruke en mikro er at du må programmere den. Du må også enten ha nok pinner for alle innganger og utganger du trenger, eller ha en dekoder for å lage dem, som umiddelbart legger til en annen brikke.

Alle delene til denne kretsen er veldig billige eller gratis. En bank med 6 sammenkoblede brytere på eBay koster (i skrivende stund) £ 3,77. Ok, så det er ikke mye, men min 74HC174 kostet 9 øre, og jeg hadde allerede alle de andre delene, som er billige eller gratis uansett.

Den minste mengden kontakter du vanligvis får med en mekanisk forriglingsbryter er DPDT, men du kan enkelt få flere. Hvis du vil ha flere "kontakter" med denne kretsen, må du legge til flere utdataenheter, vanligvis mosfets.

En stor fordel sammenlignet med standard forriglingsbrytere er at du kan bruke alle typer øyeblikksbrytere, plassert hvor som helst du vil, eller til og med drive inngangene fra et helt annet signal.

Hvis du legger til en mosfet -transistor til hver av utgangene til denne kretsen, får du en SPCO -utgang, bortsett fra at den ikke engang er så bra, fordi du bare kan koble den på én måte. Koble den til den andre veien, så får du en veldig lavdrevet diode i stedet.

På den annen side kan du legge til mange mosfets til en utgang før den blir overbelastet, slik at du kan ha et vilkårlig stort antall poler. Ved å bruke P og N type par kan du også lage toveis utganger, men dette gir også kompleksitet. Du kan også bruke not-Q-utgangene til flip-flops, som gir deg en alternativ handling. Så det er potensielt mye fleksibilitet med denne kretsen, hvis du ikke har noe imot den ekstra kompleksiteten.