قفل کردن الکترونیکی دکمه های رادیویی (*بهبود یافته**): 3 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:53

اصطلاح "دکمه های رادیویی" از طراحی رادیوهای ماشین های قدیمی ناشی می شود ، جایی که تعدادی دکمه فشاری وجود دارد که از قبل در کانال های مختلف تنظیم شده اند و به صورت مکانیکی در هم قفل شده اند ، به طوری که فقط می توان همزمان یک دکمه را فشار داد.

من می خواستم راهی برای ساخت دکمه های رادیویی بدون نیاز به خرید برخی از سوئیچ های به هم پیوسته پیدا کنم ، زیرا می خواهم بتوانم مقادیر از پیش تعیین شده جایگزین را در پروژه دیگری که قبلاً دارای یک سوئیچ دوار است انتخاب کنم ، بنابراین می خواستم سبک دیگری را برای جلوگیری از اشتباهات انتخاب کنم.

سوئیچ های لمسی فراوان و ارزان هستند ، و باری از چیزهای مختلف برداشته شده است ، بنابراین به نظر می رسد که آنها استفاده طبیعی هستند. یک فلیپ فلاپ شش ضلعی D ، 74HC174 ، عملکرد قفل شدن را با کمک برخی دیودها به خوبی انجام می دهد. احتمالاً برخی تراشه های دیگر می توانند کار بهتری انجام دهند ، اما 174 بسیار ارزان است و دیودها رایگان بودند (کشیدن تخته)

به برخی از مقاومت ها نیز نیاز است ، و خازن هایی که سوئیچ ها را از حالت برگشت خارج می کنند (در نسخه اول) و تنظیم مجدد برق را انجام می دهند. از آن زمان متوجه شده ام که با افزایش خازن تاخیر ساعت ، خازن های خروجی سوئیچ مورد نیاز نیستند.

شبیه سازی "interlock.circ" در Logisim اجرا می شود ، که می توانید از اینجا بارگیری کنید: https://www.cburch.com/logisim/ (متأسفانه دیگر در حال توسعه نیست).

من 2 نسخه بهبود یافته از مدار تولید کرده ام ، در اولین مورد ، فقط خازنهای خروجی حذف شده اند. در حالت دوم ، یک ترانزیستور اضافه می شود تا بتوان یکی از دکمه ها را در زمان روشن شدن فعال کرد و تنظیمات پیش فرض را نشان داد.

تدارکات

• 1x 74HC174
• 6 برابر سوئیچ های لمسی یا انواع دیگر سوئیچ های لحظه ای
• مقاومتهای 7x 10k اینها می توانند SIL یا DIL باشند که با یک پایانه مشترک بسته بندی شده اند. من از 2 بسته حاوی هر 4 مقاومت استفاده کردم.
• 6x 100n خازن - مقدار دقیق مهم نیست.
• مقاومت 1x 47k
• 1x 100n خازن ، حداقل مقدار. تا 1 واحد از هر چیزی استفاده کنید.
• دستگاه های خروجی ، به عنوان مثال mosfets کوچک یا LED ها
• مواد برای مونتاژ مدار

مرحله 1: ساخت و ساز

با استفاده از روش دلخواه خود جمع آوری کنید. من از تخته دو طرفه سوراخ دار استفاده کردم. انجام این کار با تراشه بسته بندی DIL آسان تر است ، اما من اغلب دستگاه های SOIC را دریافت می کنم زیرا معمولاً بسیار ارزان تر هستند.

بنابراین با یک دستگاه DIL ، نیازی به انجام کار خاصی ندارید ، فقط آن را به برق وصل کرده و وصل کنید.

برای SOIC ، باید یک ترفند کوچک انجام دهید. پاهای متناوب را کمی به سمت بالا خم کنید تا به تخته برخورد نکنند. پین های باقیمانده در فاصله مناسب قرار می گیرند تا با پدهای روی تخته مطابقت داشته باشد. در اینجا یک راهنمای نحوه خم شدن من (UP به معنی خم شدن ، DOWN به معنای رها کردن) است

• بالا: 1 ، 3 ، 5 ، 7 ، 10 ، 12 ، 14 ، 16
• پایین: 2 ، 4 ، 6 ، 8 ، 9 ، 11 ، 13 ، 15

به این ترتیب 4 دیود را می توان به پدها وصل کرد و فقط 2 مورد را باید به پاهای بلند شده متصل کرد. با این حال ، بخشی از من گمان می کنم که این کار برعکس بهتر است.

دیودها را در دو طرف تراشه قرار دهید و آنها را در جای خود لحیم کنید.

مقاومت های کشویی را برای هر یک از ورودی های D مناسب کنید. من از 2 بسته SIL با هر 4 مقاومت استفاده کردم ،

مقاومت کشویی را برای ورودی ساعت مناسب کنید. در صورت استفاده از بسته های SIL ، یکی از مقاومت های یدکی را به جای مقاومت جداگانه وصل کنید

سوئیچ ها را در کنار مقاومت ها قرار دهید.

خازن های خروجی را برای سوئیچ ها تا جایی که مناسب است به آنها نزدیک کنید.

دستگاههای خروجی خود را تنظیم کنید من از LED ها برای آزمایش و نمایش استفاده کردم ، اما شما می توانید دستگاه دیگری را انتخاب کنید که به عنوان مثال چندین قطب در هر خروجی داشته باشید.

• اگر LED ها را مناسب می کنید ، آنها فقط به 1 مقاومت محدود کننده جریان در اتصال مشترک نیاز دارند ، زیرا فقط 1 LED در یک زمان روشن می شود!
• اگر از MOSFET یا سایر دستگاه ها استفاده می کنید ، به جهت دستگاه توجه کنید. بر خلاف سوئیچ واقعی ، سیگنال همچنان با اتصال 0v این مدار رابطه دارد ، بنابراین ترانزیستور خروجی باید به آن ارجاع داده شود.

مطابق شماتیک همه چیز را به هم وصل کنید. من از سیم مگنت 0.1 میلی متری برای این کار استفاده کردم ، ممکن است شما چیزی کمتر خوب را ترجیح دهید.

مرحله 2: چگونه کار می کند

من 4 نسخه از طرحواره را ارائه کرده ام: نسخه اصلی با خازن های خروجی سوئیچ ، با و بدون خروجی خروجی ، و دو نسخه دیگر که خازن تاخیر ساعت افزایش یافته است ، به طوری که خروج از کلیدها غیر ضروری می شود ، در نهایت با افزودن یک ترانزیستور که با روشن شدن دستگاه عملاً یکی از دکمه ها را "فشار" می دهد.

این مدار از فلیپ فلاپ های نوع D ساده با یک ساعت معمولی استفاده می کند ، به راحتی می توانید 6 عدد از آنها را در تراشه 74HC174 دریافت کنید.

ساعت و هر یک از ورودی های D تراشه از طریق مقاومت به زمین کشیده می شود ، بنابراین ورودی پیش فرض همیشه 0 است. دیودها به عنوان یک مدار "سیم دار OR" متصل می شوند. می توانید از یک ورودی 6 ورودی یا دروازه استفاده کنید ، در این صورت نیازی به کشیدن ورودی ساعت ندارید ، اما سرگرمی در آن کجاست؟

هنگامی که مدار برای اولین بار روشن می شود ، پین CLR از طریق خازن به پایین کشیده می شود تا تراشه تنظیم مجدد شود. هنگامی که خازن شارژ می شود ، تنظیم مجدد غیرفعال می شود. من 47k و 100nF را انتخاب کردم تا یک زمان ثابت تقریباً 5 برابر بیشتر از کلاهک های خروجی ترکیبی را نشان دهم و مقاومت های مورد استفاده برای سوئیچ ها را پایین بیاورم.

وقتی یک دکمه را فشار می دهید ، یک منطق 1 روی ورودی D که به آن متصل است قرار می دهد و از طریق دیود ساعت را همزمان فعال می کند. این "1" می شود و خروجی Q را بالا می برد.

هنگامی که دکمه آزاد می شود ، منطق 1 در فلیپ فلاپ ذخیره می شود ، بنابراین خروجی Q بالا باقی می ماند.

هنگامی که دکمه دیگری را فشار می دهید ، همان تأثیر روی فلیپ فلاپ متصل می شود ، اما به دلیل مشترک بودن ساعت ها ، آن ساعت که خروجی آن 1 است در حال حاضر در 0 قرار دارد ، بنابراین خروجی Q می رود کم.

از آنجا که سوئیچ ها از گزاف گویی تماس رنج می برند ، هنگامی که یکی را فشار می دهید و رها می کنید ، 0 صحیح و سپس 1 و 0 را دریافت نمی کنید ، یک جریان 1 و 0 تصادفی دریافت می کنید که باعث می شود مدار غیرقابل پیش بینی شود. در اینجا می توانید یک مدار خروجی سوئیچ مناسب پیدا کنید:

من سرانجام دریافتم که با خازن تاخیر ساعت به اندازه کافی بزرگ ، خاموش کردن سوئیچ های فردی ضروری نیست.

خروجی Q هر فلیپ فلاپ با فشار دادن دکمه بالا می رود و خروجی not-Q پایین می رود. می توانید از این دستگاه برای کنترل یک ماسفت N یا P استفاده کنید که به ترتیب به ریل کم یا زیاد اشاره شده است. با بار متصل به تخلیه هر ترانزیستور ، منبع آن معمولاً بسته به قطبیت به 0 ولت یا ریل قدرت متصل می شود ، اما تا زمانی که هنوز فضای کافی برای چرخاندن داشته باشد ، به عنوان یک سوئیچ به نقطه دیگر اشاره خواهد کرد. روشن و خاموش.

شماتیک نهایی یک ترانزیستور PNP را نشان می دهد که به یکی از ورودی های D متصل است. ایده این است که هنگام اعمال قدرت ، خازن در پایه ترانزیستور شارژ می شود تا به نقطه ای برسد که ترانزیستور رسانایی دارد. از آنجا که هیچ بازخوردی وجود ندارد ، جمع کننده ترانزیستور خیلی سریع حالت خود را تغییر می دهد و یک پالس ایجاد می کند که می تواند ورودی D را بالا تنظیم کرده و ساعت را فعال کند. از آنجا که از طریق خازن به مدار متصل می شود ، ورودی D به حالت پایین باز می گردد و در عملکرد عادی به طور قابل توجهی تحت تأثیر قرار نمی گیرد.

مرحله 3: جوانب مثبت و منفی

بعد از ساختن این مدار ، با خودم فکر کردم که آیا ارزش انجام آن را دارد یا خیر. هدف این بود که بدون نیاز به سوئیچ ها و قاب نصب ، دکمه های رادیویی را بدست آوریم ، اما هنگامی که مقاومت های کششی و خازن های خروجی اضافه شدند ، آن را کمی پیچیده تر از آنچه دوست داشتم پیدا کردم.

کلیدهای قفل واقعی فراموش نکنید که کدام کلید هنگام خاموش شدن برق فشار داده شد ، اما با این مدار همیشه به حالت پیش فرض "هیچ" یا پیش فرض دائمی برمی گردد.

یک راه ساده تر برای انجام همین کار استفاده از میکروکنترلر است ، و من شک ندارم که کسی در نظرات به این نکته اشاره کند.

مشکل استفاده از میکرو این است که باید آن را برنامه ریزی کنید. همچنین شما باید یا پین های کافی برای همه ورودی ها و خروجی های مورد نیاز خود داشته باشید یا یک رمزگشا برای ایجاد آنها داشته باشید که بلافاصله یک تراشه دیگر به آن اضافه می کند.

تمام قطعات این مدار بسیار ارزان یا رایگان هستند. هزینه 6 سوییچ متصل به هم در بانک eBay (در زمان نگارش این مقاله) 3.77 پوند. بسیار خوب است ، اما 74HC174 من 9 پنس هزینه داشت و من قبلاً تمام قطعات دیگر را داشتم ، که به هر حال ارزان یا رایگان هستند.

حداقل میزان تماس هایی که معمولاً با سوئیچ مکانیکی قفل شدن دریافت می کنید DPDT است ، اما به راحتی می توانید تعداد بیشتری از آنها را بدست آورید. اگر می خواهید "تماس" بیشتری با این مدار داشته باشید ، باید دستگاههای خروجی بیشتری ، معمولاً mosfets ، اضافه کنید.

یک مزیت بزرگ در مقایسه با سوئیچ های استاندارد قفل شدن این است که می توانید از هر نوع سوئیچ لحظه ای ، در هر مکانی که دوست دارید استفاده کنید یا حتی ورودی ها را از سیگنال کاملاً متفاوت هدایت کنید.

اگر یک ترانزیستور mosfet را به هر یک از خروجی های این مدار اضافه کنید ، خروجی SPCO دریافت می کنید ، با این تفاوت که آنقدرها هم خوب نیست ، زیرا فقط می توانید آن را از یک راه متصل کنید. آن را از راه دیگر وصل کنید و در عوض یک دیود کم مصرف دریافت کنید.

از طرف دیگر ، می توانید mosfets زیادی را قبل از اضافه بار شدن به خروجی اضافه کنید ، بنابراین می توانید تعداد زیادی قطب دلخواه داشته باشید. با استفاده از جفت های نوع P و N ، همچنین می توانید خروجی های دو جهته ایجاد کنید ، اما این نیز پیچیدگی را افزایش می دهد. همچنین می توانید از خروجی های غیر Q از فلیپ فلاپ ها استفاده کنید که به شما یک عمل جایگزین می دهد. بنابراین اگر از پیچیدگی اضافی ناراحت نیستید ، به طور بالقوه انعطاف پذیری زیادی با این مدار وجود دارد.