Elektroniskt sammankopplade radioknappar (*förbättrad!*): 3 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:41

Termen "radioknappar" kommer från utformningen av gamla bilradioer, där det skulle finnas ett antal tryckknappar förinställda till olika kanaler, och mekaniskt låsta så att bara en kan tryckas in åt gången.

Jag ville hitta ett sätt att göra radioknappar utan att behöva köpa några faktiska förreglingsbrytare, eftersom jag vill kunna välja alternativa förinställda värden i ett annat projekt som redan har en vridomkopplare, så jag ville ha en annan stil för att undvika misstag.

Taktila omkopplare är rikliga och billiga, och jag har demonterat en mängd från olika saker, så de verkade vara det naturliga valet att använda. En hex-D-typ vippa, 74HC174, utför låsningsfunktionen fint med hjälp av några dioder. Möjligen kan något annat chip göra ett bättre jobb men '174 är väldigt billig och dioderna var gratis (bräddrag)

Vissa motstånd behövs också, och kondensatorer för att avstänga omkopplarna (i den första versionen) och ge återstart. Jag har sedan funnit att genom att öka klockfördröjningskondensatorn behövs inte omkopplarens avstängningskondensatorer.

Simuleringen "interlock.circ" körs i Logisim, som du kan ladda ner här: https://www.cburch.com/logisim/ (Tyvärr inte längre under utveckling).

Jag har producerat 2 förbättrade versioner av kretsen, i den första är bara debounce -kondensatorerna borttagna. I den andra läggs en transistor till så att en av knapparna kan aktiveras vid omkoppling i tid, vilket ger en standardinställning.

Tillbehör

• 1x 74HC174
• 6x taktila omkopplare eller annan typ av momentan switch
• 7x 10k motstånd. Dessa kan vara SIL eller DIL förpackade med en gemensam terminal. Jag använde 2 paket med 4 motstånd vardera.
• 6x 100n kondensatorer - exakt värde är inte viktigt.
• 1x 47k motstånd
• 1x 100n kondensator, minimivärde. Använd allt upp till 1u.
• Utmatningsenheter, t.ex. små mosfetter eller lysdioder
• Material för montering av kretsar

Steg 1: Konstruktion

Montera med din föredragna metod. Jag använde dubbelsidig perforerad kartong. Det skulle vara lättare att göra med ett genomgående DIL -förpackat chip, men jag får ofta SOIC -enheter eftersom de vanligtvis är mycket billigare.

Så med en DIL -enhet behöver du inte göra något speciellt, det är bara att ansluta den och koppla in den.

För en SOIC måste du göra ett litet trick. Böj alternerande ben uppåt så att de inte rör vid brädet. De återstående stiften kommer att vara på rätt avstånd för att matcha kuddarna på brädet. Här är en guide till hur jag böjde min (UP betyder att du är böjd, NED betyder att du ska vara i fred)

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

På så sätt kan 4 av dioderna anslutas till dynor och endast 2 behöver anslutas till upphöjda ben. En del av mig misstänker dock att det skulle vara bättre tvärtom.

Lägg ut dioderna på vardera sidan av chipet och löd dem på plats.

Montera neddragningsmotstånden för var och en av D-ingångarna. Jag använde 2 SIL -förpackningar med 4 motstånd vardera, Montera neddragningsmotståndet för klockingången. Om du använder SIL -paket, anslut ett av reservmotstånden istället för ett separat

Montera omkopplarna bredvid motstånden.

Montera de-studsande kondensatorerna för omkopplarna så nära dem som passar.

Montera dina utmatningsenheter. Jag använde lysdioder för testning och demonstration, men du kan till exempel passa en annan enhet du väljer för att få flera poler på varje utgång, till exempel.

• Om du passar lysdioder behöver de bara 1 strömbegränsande motstånd i den gemensamma anslutningen, eftersom bara 1 lysdiod tänds åt gången!
• Om du använder MOSFET eller andra enheter, var uppmärksam på enhetens riktning. Till skillnad från en verklig switch har signalen fortfarande ett förhållande till 0v -anslutningen för denna krets så att utgångstransistorn måste refereras till den.

Koppla ihop allt enligt schemat. Jag använde 0,1 mm magnettråd för detta, du kanske föredrar något lite mindre fint.

Steg 2: Hur det fungerar

Jag har tillhandahållit 4 versioner av schemat: originalet med omkopplare som avbryter kondensatorer, med och utan utmatningsmosetter, och ytterligare två versioner där klockfördröjningskondensatorn har ökats, så att avbrytning av omkopplarna har blivit onödigt, slutligen med tillägget av en transistor som praktiskt taget "trycker" på en av knapparna när strömmen slås på.

Kretsen använder enkla flip-flops av D-typ med en vanlig klocka, bekvämt får du 6 av dessa i 74HC174-chipet.

Klockan och var och en av D -ingångarna på chipet dras till marken via ett motstånd, så standardingången är alltid 0. Dioderna är anslutna som en "trådbunden ELLER" krets. Du kan använda en 6 ingång ELLER grind, då skulle du inte behöva dra ner på klockingången, men var är det roliga i det?

När kretsen först slås på dras CLR -stiftet lågt via en kondensator för att återställa chipet. När kondensatorn laddas inaktiveras återställningen. Jag valde 47k och 100nF för att ge en tidskonstant ungefär 5x av de kombinerade avstängningslocken och dra ned motstånd som används för omkopplarna.

När du trycker på en knapp sätter den en logik 1 på D -ingången den är ansluten till och via en diod utlöser klockan samtidigt. Detta "klockar in" 1, vilket gör att Q -utgången blir hög.

När knappen släpps lagras logiken 1 i vippan, så Q-utgången förblir hög.

När du trycker på en annan knapp sker samma effekt på vippan den är ansluten till, men eftersom klockorna är gemensamma, klockar den som har en 1 på utgången redan nu i 0, så det är Q-utgången går låg.

Eftersom omkopplarna lider av kontaktstopp, när du trycker på och släpper en får du inte en snygg 0 då 1 då 0, får du en ström av slumpmässiga 1: or och 0: or, vilket gör kretsen oförutsägbar. Du kan hitta en anständig omkopplare som avbryter kretsen här:

Jag upptäckte så småningom att med en tillräckligt stor klockfördröjningskondensator är det inte nödvändigt att avbryta enskilda omkopplare.

Q-utgången från alla flip-flop går högt när knappen trycks in och ut-Q-utgången blir låg. Du kan använda detta för att styra en N eller P MOSFET, som refereras till låg- eller högeffektskenan. Med lasten ansluten till avloppet på någon transistor, skulle dess källa vanligtvis vara ansluten till 0v eller kraftskenan, beroende på polaritet, men den kommer att fungera som en omkopplare som refereras till någon annan punkt, så länge den fortfarande har frihöjd att vrida på och av.

Den slutliga schemat visar en PNP -transistor som är ansluten till en av D -ingångarna. Tanken är att när ström tillförs, laddas kondensatorn vid basen av transistorn tills den når den punkt där transistorn leder. Eftersom det inte finns någon feedback ändrar transistorns kollektor tillstånd mycket snabbt och genererar en puls som kan ställa in D -ingången högt och utlösa klockan. Eftersom den är ansluten till kretsen via en kondensator återgår D -ingången till sitt låga tillstånd och påverkas inte märkbart vid normal drift.

Steg 3: För- och nackdelar

Efter att jag byggde denna krets undrade jag om det var värt att göra det. Målet var att få radioknappliknande funktioner utan kostnad för omkopplarna och monteringsramen, men när väl neddragningsmotstånden och de-studsande kondensatorerna hade lagts till fann jag det lite mer komplext än jag skulle ha velat.

Verkliga förreglingsbrytare glömmer inte vilken strömbrytare som trycktes när strömmen stängdes av, men med denna krets återgår den alltid till standardinställningen "ingen" eller en permanent standard.

Ett enklare sätt att göra samma sak skulle vara att använda en mikrokontroller, och jag tvivlar inte på att någon kommer att påpeka detta i kommentarerna.

Problemet med att använda en mikro är att du måste programmera den. Du måste också antingen ha tillräckligt med stift för alla ingångar och utgångar du behöver, eller ha en avkodare för att skapa dem, vilket direkt lägger till ytterligare ett chip.

Alla delar till denna krets är mycket billiga eller gratis. En bank med 6 låsbara växlar på eBay kostar (i skrivande stund) £ 3,77. Ok så det är inte mycket, men min 74HC174 kostade 9 öre och jag hade redan alla andra delar, som är billiga eller gratis ändå.

Den minsta mängd kontakter du normalt får med en mekanisk förreglingsbrytare är DPDT, men du kan enkelt få fler. Om du vill ha fler "kontakter" med den här kretsen måste du lägga till fler utdataenheter, vanligtvis mosfets.

En stor fördel jämfört med vanliga förreglingsbrytare är att du kan använda alla typer av tillfälliga omkopplare, placerade var du vill, eller till och med driva ingångarna från en helt annan signal.

Om du lägger till en mosfet -transistor till var och en av utgångarna på denna krets, får du en SPCO -utgång, förutom att den inte ens är så bra, eftersom du bara kan ansluta den på ett sätt. Anslut den åt andra hållet så får du en riktigt låg effektdiod istället.

Å andra sidan kan du lägga till många mosfets till en utgång innan den blir överbelastad, så du kan ha ett godtyckligt stort antal poler. Genom att använda P- och N-typpar kan du också skapa tvåvägsutgångar, men detta ger också komplexitet. Du kan också använda not-Q-utgångarna från vipporna, vilket ger dig en alternativ åtgärd. Så det finns potentiellt mycket flexibilitet med denna krets, om du inte har något emot den extra komplexiteten.