Радиобутони с електронно блокиране (*подобрено!*): 3 стъпки

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последно модифициран: 2024-01-30 07:51

Терминът "радиобутони" идва от дизайна на стари радиостанции за автомобили, където ще има редица бутони, предварително настроени за различни канали, и механично свързани, така че само един може да бъде натиснат наведнъж.

Исках да намеря начин да направя радиобутони, без да се налага да купувам някои реални блокиращи превключватели, защото искам да мога да избирам алтернативни предварително зададени стойности в друг проект, който вече има въртящ се превключвател, затова исках различен стил, за да избегна грешки.

Тактилните превключватели са в изобилие и евтини и имам товар, демонтиран от различни неща, така че изглеждаха естествен избор за използване. Шестоъгълна джапанка тип D, 74HC174, изпълнява добре функцията за блокиране с помощта на някои диоди. Вероятно някой друг чип би могъл да свърши по -добра работа, но „174 е много евтин и диодите са безплатни (платката се дърпа)

Необходими са и някои резистори и кондензатори за отхвърляне на превключвателите (в първата версия) и осигуряване на нулиране при включване. Оттогава установих, че чрез увеличаване на кондензатора с тактово забавяне кондензаторите за освобождаване на превключвателя не са необходими.

Симулацията "interlock.circ" работи в Logisim, която можете да изтеглите от тук: https://www.cburch.com/logisim/ (За съжаление вече не се разработва).

Аз съм произвел 2 подобрени версии на веригата, като в първата се премахват само кондензаторите за отстраняване. Във втория се добавя транзистор, който позволява да се активира един от бутоните по време на включване, като дава настройка по подразбиране.

Консумативи

• 1x 74HC174
• 6x тактилни превключватели или друг тип моментни превключватели
• 7x 10k резистори. Те могат да бъдат SIL или DIL опаковани с общ терминал. Използвах 2 пакета, съдържащи по 4 резистора всеки.
• 6x 100n кондензатори - точната стойност не е важна.
• 1x 47k резистор
• 1x 100n кондензатор, минимална стойност. Използвайте всичко до 1u.
• Изходни устройства, напр. Малки MOSFET или светодиоди
• Материали за монтаж на верига

Стъпка 1: Строителство

Съберете, като използвате предпочитания от вас метод. Използвах двустранна перфорирана дъска. Би било по -лесно да се направи с DIL пакетиран чип с отвори, но често получавам SOIC устройства, защото обикновено са много по -евтини.

Така че с DIL устройство не е нужно да правите нищо специално, просто го включете и свържете.

За SOIC трябва да направите малък трик. Свийте алтернативните крака малко нагоре, така че да не докосват дъската. Останалите щифтове ще бъдат на правилното разстояние, за да съответстват на подложките на дъската. Ето ръководство за това как аз огънах моето (НАГОРЕ означава наведено, НАДОЛУ означава оставете на мира)

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

По този начин 4 от диодите могат да бъдат свързани към подложки и само 2 трябва да бъдат свързани към повдигнати крака. Част от мен подозира, че това би било по -добре обратното.

Поставете диодите от двете страни на чипа и ги запоявайте на място.

Поставете изтеглящите резистори за всеки от D входовете. Използвах 2 SIL пакета с по 4 резистора всеки, Поставете падащия резистор за входа на часовника. Ако използвате SIL пакети, свържете един от резервните резистори вместо отделен

Поставете ключовете до резисторите.

Поставете разсейващите кондензатори за превключвателите възможно най-близо до тях.

Поставете изходните си устройства. Използвах светодиоди за тестване и демонстрация, но можете да поставите друго устройство по ваш избор, за да получите няколко полюса на всеки изход, например.

• Ако монтирате светодиоди, те се нуждаят само от 1 резистор за ограничаване на тока в общата връзка, тъй като само 1 светодиод свети наведнъж!
• Ако използвате MOSFET или други устройства, обърнете внимание на ориентацията на устройството. За разлика от реалния превключвател, сигналът все още има връзка с 0v връзката на тази верига, така че изходният транзистор трябва да бъде препратен към него.

Свържете всичко заедно според схемата. Използвах 0,1 мм магнитен проводник за това, може да предпочетете нещо малко по -малко фино.

Стъпка 2: Как работи

Предоставих 4 версии на схемата: оригиналната с кондензатори за освобождаване на превключвател, с и без изходни MOSFET и още две версии, при които кондензаторът за забавяне на часовника е увеличен, така че премахването на превключвателите стана ненужно, накрая с добавянето на транзистор, който на практика ще "натисне" един от бутоните при включване на захранването.

Схемата използва прости джапанки тип D с общ часовник, удобно получавате 6 от тях в чипа 74HC174.

Часовникът и всеки от D входовете на чипа се изтеглят към земята чрез резистор, така че входът по подразбиране винаги е 0. Диодите са свързани като "жична ИЛИ" верига. Можете да използвате 6 вход ИЛИ порта, тогава няма да имате нужда от издърпване на входа на часовника, но къде е забавлението в това?

При първото включване на веригата, щифтът CLR се издърпва ниско през кондензатор, за да нулира чипа. Когато кондензаторът се зареди, нулирането е деактивирано. Избрах 47k и 100nF, за да дам времева константа приблизително 5 пъти по -голяма от тази на комбинираните капачки за отстраняване и издърпващи резистори, използвани за превключвателите.

Когато натиснете бутон, той поставя логика 1 на D входа, към който е свързан, и чрез диод задейства часовника едновременно. Това "вдига" 1, което прави Q изхода висок.

Когато бутонът е освободен, логиката 1 се съхранява във джапанката, така че Q изходът остава висок.

Когато натиснете различен бутон, същият ефект се проявява върху джапанката, към която е свързан, но тъй като часовниците са общи, този, който има 1 на изхода си, вече работи с 0, така че Q изходът отива ниско.

Тъй като превключвателите страдат от скачане на контакта, когато натиснете и освободите такъв, не получавате чисти 0, след това 1, след което 0, получавате поток от случайни 1 и 0, което прави веригата непредсказуема. Можете да намерите прилична схема за премахване на комутатора тук:

В крайна сметка открих, че с достатъчно голям кондензатор с тактово забавяне, премахването на отделните превключватели е ненужно.

Q изходът на всеки джапанка става висок, когато бутонът е натиснат, а изходът не-Q намалява. Можете да използвате това за управление на N или P MOSFET, позоваван съответно на релсата с ниска или висока мощност. С натоварването, свързано към канализацията на всеки транзистор, неговият източник обикновено е свързан към 0v или захранващата шина, в зависимост от полярността, но той ще действа като превключвател, насочен към друга точка, стига да има място за въртене включване и изключване.

Последната схема показва PNP транзистор, който е свързан към един от D входовете. Идеята е, че когато се подаде мощност, кондензаторът в основата на транзистора се зарежда, докато достигне точката, където транзисторът провежда. Тъй като няма обратна връзка, колекторът на транзистора променя състоянието много бързо, генерирайки импулс, който може да настрои D входа високо и да задейства часовника. Тъй като е свързан към веригата чрез кондензатор, входът D се връща в ниско състояние и не се забелязва забележимо при нормална работа.

Стъпка 3: Плюсове и минуси

След като изградих тази схема, се чудех дали си струва да се прави. Целта беше да се получи функционалност като радио бутон без разходи за превключвателите и монтажната рамка, но след като бяха добавени издърпващите се резистори и кондензаторите с отскачане, намерих това за малко по-сложно, отколкото бих искал.

Истинските блокиращи превключватели не забравят кой превключвател е натиснат при изключване на захранването, но с тази верига той винаги ще се върне към настройката по подразбиране на „няма“или постоянна по подразбиране.

По -прост начин да направите същото е да използвате микроконтролер и не се съмнявам, че някой ще посочи това в коментарите.

Проблемът с използването на микро е, че трябва да го програмирате. Също така трябва или да имате достатъчно пинове за всички входове и изходи, от които се нуждаете, или да имате декодер, който да ги създаде, което незабавно добавя друг чип.

Всички части за тази схема са много евтини или безплатни. Банка от 6 взаимосвързани превключва на разходите на eBay (към момента на писане) 3,77 паунда. Добре, така че това не е много, но моят 74HC174 струваше 9 пенса и вече имах всички останали части, които така или иначе са евтини или безплатни.

Минималното количество контакти, които обикновено получавате с механичен блокиращ превключвател, е DPDT, но лесно можете да получите повече. Ако искате повече „контакти“с тази схема, трябва да добавите още изходни устройства, обикновено MOSFET.

Едно голямо предимство в сравнение със стандартните блокиращи превключватели е, че можете да използвате всеки тип моментни превключватели, позиционирани където искате, или дори да управлявате входовете от напълно различен сигнал.

Ако добавите MOSFET транзистор към всеки от изходите на тази схема, получавате SPCO изход, освен че дори не е толкова добър, защото можете да го свържете само по един начин. Свържете го по друг начин и вместо това ще получите наистина диод с ниска мощност.

От друга страна, можете да добавите много MOSFET към изход, преди да се претовари, така че можете да имате произволно голям брой полюси. Използвайки двойки тип P и N, можете също да създадете двупосочни изходи, но това също добавя сложност. Можете също така да използвате изхода not-Q на джапанките, което ви дава алтернативно действие. Така че потенциално има голяма гъвкавост с тази схема, ако нямате нищо против допълнителната сложност.