» » » Кнопочный выключатель для УНЧ на JK-триггере CD4027

 
 
 

Кнопочный выключатель для УНЧ на JK-триггере CD4027

Разместил teXnik 20 мая 2015. Просмотров: 9781

17 Обычно использовать маленький красивый выключатель для подачи питания на силовой трансформатор нет возможности из-за низкой нагрузочной способности. А большой силовой тумблер портит внешний вид конструкции. На ум приходит реле.
Кнопочный переключатель на ТриггереКнопочный переключатель на Триггере

Но реле требует управления. Попробуем на этот раз обойтись без вездесущих микроконтроллеров. Да здравствует кнопка плюс триггер!
Я первый раз использовал дискретную цифровую логику, о чём и хочу немного рассказать.

Как работает триггер

Триггер — класс электронных устройств, обладающих способностью длительно находиться в одном из двух устойчивых состояний и чередовать их под воздействием внешних сигналов. Идеально, на мой взгляд, для управления реле с помощью кнопки. Тумблер, конечно, проще, но мне хотелось расширить функционал простого выключателя.

Посмотрев, что можно купить в ближайшем магазине, выбрал JK-триггер CD4027BE (советский аналог К561ТВ1). Кстати купил парочку и один оказался бракованным. Позже выяснилась одна интересная особенность отечественного экземпляра: если перепутать полярность питания, чип не сгорает мгновенно в отличие от импорта, а начинает значительно греться. После восстановления правильной полярности чип продолжает работать, как ни в чем не бывало.

JK-триггер имеет 5 входов и два выхода: прямой «Q» и инверсный «НЕ-Q».
Рисунок 1. JK триггер.


Назначение входов:
  • Вход SET (S) устанавливает выход Q в единицу независимо от состояния других входов;
  • Вход RESET ® устанавливает выход «НЕ-Q» в единицу независимо от состояния других входов
  • Вход J переключает прямой выход Q в единицу. Переключения синхронизированы с фронтом сигнала CLK.
  • Вход K переключает инверсный выход «НЕ-Q» в единицу. Переключения синхронизированы с фронтом сигнала CLK.


Пусть J=1, K=0, тогда по фронту на CLK триггер переключится в 1; J=0, K=1 – триггер переключится в 0; J=1, K=1 – переключение на противоположенное состояние; J=0, K=0 – ничего не произойдёт.

Переключатель на триггере. Развитие схемы

На рисунке 2 представлен простейший переключатель на триггере:
Рисунок 2. Простейший переключатель.Рисунок 2. Простейший переключатель.

После подачи питания, на прямом выходе триггера U3A установиться ноль, а по нажатию на кнопку будет происходить переключение. Будем считать, что реле подключено к прямому выходу триггера U3A.

Расширим функционал переключателя, добавив кнопку «Авария».
Рисунок 3. Переключатель + авария.Рисунок 3. Переключатель + авария.

При нажатии аварийной кнопки прямой выход триггера установится в ноль и переключения будут невозможны до тех пор, пока нажата кнопка «ALARM1», так как удерживается вход RESET.

Задействуем второй триггер в корпусе чипа, он будет включать аварийную сигнализацию:
Рисунок 4. Переключатель + авария на втором триггере.Рисунок 4. Переключатель + авария на втором триггере.


После подачи питания загорится красный светодиод, а по нажатию на «KEY1» произойдёт переключение. Нажатие на кнопку «ALARM1» установит прямой выход второго триггера в единицу, тем самым выключив первый триггер и запретив его переключения. Установки входов J=0 и K=1 второго триггера разрешают только переключение в 0 на прямом выходе. Таким образом, по нажатию на кнопку «KEY1» произойдёт снятие «Аварии», а переключение первого триггера возобновятся с повторного нажатия.

Собрав всё на макетной плате, столкнулся с одной проблемой, которая не возможна в симуляторе: дребезг контактов кнопки переключения. Долго не мог его побороть, пробовал ставить конденсаторы – не помогло. Триггер переключался хаотически. Применил радикальное решение: собрал одновибратор на таймере NE555 и дребезг как рукой сняло. Срабатывания стали абсолютно чёткими.
Рисунок 5. Переключатель с «антитребезгом».Рисунок 5. Переключатель с «антитребезгом».


Статус аварии есть, а ни чем примечательным не выделяется — подумал я, и добавил «мигалку» красным светодиодом.
Для этого сделал мультивибратор на двух элементах 2И-НЕ микросхемы К561ЛА7 (CD4011), а на оставшихся двух собрал простую логику, запускающую «мигалку» при аварии. При номиналах, указанных на схеме, СИД будет мигать с частотой около 2 Гц.
Рисунок 6. Переключатель + сигнализация.Рисунок 6. Переключатель + сигнализация.


Итоговая схема кнопочного выключателя для УНЧ

Дорогие друзья, а теперь итоговая схема! В схему добавлены транзисторы для управления TTL, реле и ещё кое-какие мелочи.
Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.

Особенности работы устройства:
  • Включение и выключение нагрузки одной кнопкой без фиксации;
  • Три аварийных входа, отключающих нагрузку при замыкании;
  • На входы J1 и J2 подходит напряжение питания, на J10 земля;
  • Два светодиода для индикации режима работы реле и аварии;
  • При аварии один из диодов начинает мигать;
  • При аварии нажатие на кнопку снимет её, и лишь повторное нажатие включит реле;
  • Питание схемы от 12 Вольт.

Данную схему я собрал и успешно использую в своём усилителе.
Фото 1. Плата внутри усилителя.Фото 1. Плата внутри усилителя.


В качестве нагрузки у меня силовой трансформатор на 650 ВА.
Фото 2. «Нагрузка».Фото 2. «Нагрузка».


Схема питается от импульсной «дежурки» (на фото слева от платы переключателя). Потребляет схема совсем немного — около 15 миллиампер при выключенном реле и 70 миллиампер при включённом.

В своих экспериментах я пробовал питать переключатель напрямую от сети через блок питания на гасящем конденсаторе. Под спойлером приведён расчёт и схема такого БП, если кому интересно.


Плата и список компонентов

Кнопочный выключатель для УНЧ на JK-триггере CD4027

Размер печатной платы 85 на 70 мм. На ней предусмотрено место под силовой штыревой разъём C14 (как в компьютерном блоке питания или старом мониторе) и реле OMRON. Реле, держатель предохранителя и разъем питания взяты от ЭЛТ монитора.
Таблица 1. Список компонентов схемы.Таблица 1. Список компонентов схемы.


Файлы

В архиве печатная плата в формате Sprint-Layout 5 и модель схемы для PROTEUS.
Файловый сервис доступен только полноправным членам сообщества и подписчикам.
Пожалуйста, ознакомьтесь с условиями доступа.


Спасибо за внимание!

Об авторе

Алексей (teXnik)
Россия, Тула
Студент политехнического университета, увлекаюсь радиэлектроникой и модернизацией авто (подготовка для джип триала). Паять люблю. Переделал амфитоны 25 ас 27 и усилитель под них на тдашке.
Собрал уазик с мотором v8.

На сайт пришел для разватия своих навыков и умений
 

Понравилось? Палец вверх!

  • всего лайков: 116

Поделись с друзьями!


Связанные материалы:


Kaspersky FREE. Бесплатная годовая лицензия для России, Белоруссии и Украины

Привет, друзья! Очередной подарок от kaspersky.ru — антивирус «Kaspersky FREE». Спасибо...

Блок управления вытяжным вентилятором. Наладка, результаты

Всем здоровья! Утюг починен. Хочу коротко отчитаться в проделанной работе и результатах...

Пусть всегда будет солнце!

Сегодня День Победы. Мы так долго живём без войны, что начали забывать, что это...

Доработанный вариант малошумящего двухполярного источника питания

Здравствуйте, коллеги! Размещаю дополнение к статье «Малошумящий двухполярный блок питания...

Кит отладочной платы ЦАПа «Silver Wolf R192» (WM8805, WM8740, TOSLINK, S/PDIF с

Для разработки следующего Датагорского ЦАПа и написания управляющего софта была создана...

Спасибо деду за Победу 2015!

Датагорцы, сограждане, друзья! У кого деды-ветераны живы — успевайте, поздравляйте,...

17/01 киберсубботник на портале

Привет, дрУги! В ближайщую субботу на нашем портале и в магазине будет...

Библиотеки Diptrace +3D. Разъёмы PBS (розетки)

Продолжая тему библиотек для Diptrace, хочу предложить розетки однорядные PBS для пайки...

Toshiba - это хорошо! Новейший каталог 4Q2012

Предлагаю вниманию сограждан новейший каталог Toshiba Bipolar Power Transistors — 4 квартал...

Сделай сам преобразователь сигналов для механического энкодера, v.2

Хотелось бы дополнить и продолжить мою статью про энкодер «Преобразователь сигналов...

Transformer: программа расчета маломощного (до 500 Вт) силового трансформатора на

Предлагаю начинающим очень простую программулину для расчета силовых трансформаторов. Автор...

Датагорская Ярмарка электроники v.2 открылась!

Уважаемые граждане Датагории и гости нашего кибер-города! После обновления открылась...
<
  • Главный редактор
20 мая 2015 22:12

Игорь Петрович Котов / Datagor

  • Регистрация: 25.02.2011
  • Публикаций: 262
  • Комментариев: 1607
 
  • 0
Комментарии, восхваляющие МК, будут удалены.
Суть этой статьи - обойтись БЕЗ контроллеров.

<
  • Гражданин
21 мая 2015 01:11

Александр / Alexverb

  • Регистрация: 15.04.2009
  • Публикаций: 1
  • Комментариев: 45
 
  • 0
Отличная вещь! Когда боролся с дребезгом, перепробовал множество разных вариантов на рассыпухе и на логике, в результате остановился на NE555. От ней дребезга не получаешь, если даже провоцировать ее на это )

<
  • Подписчик
21 мая 2015 03:30

Александр / aleks8845

  • Регистрация: 15.05.2011
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 30
 
  • 0
Очень полезная схемка! Если хочется автоматики вместо обычных тумблеров! Не все могут осилить МК smile

-"Три аварийных входа, отключающих нагрузку при замыкании"- Как автор реализовал эту функцию в своем усилителе?

<
  • Гражданин
21 мая 2015 10:41

Асад / Asadik

  • Регистрация: 7.06.2009
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 5
 
  • 0
просто для включения-выключения обходился без триггера, 555+рассыпуха

<
  • Главный редактор
21 мая 2015 12:44

Игорь Петрович Котов / Datagor

  • Регистрация: 25.02.2011
  • Публикаций: 262
  • Комментариев: 1607
 
  • +3
Асад / Asadik, спасибо за вашу заявку.
Возможность комментирования вы получите снова после публикования трёх ваших статей.
Пусть первая будет "без триггера, 555+рассыпуха".

<
  • Гражданин
21 мая 2015 14:33

Алексей / teXnik

  • Регистрация: 1.11.2009
  • Публикаций: 5
  • Комментариев: 33
 
  • 0
Цитата: aleks8845
Очень полезная схемка! Если хочется автоматики вместо обычных тумблеров! Не все могут осилить МК smile

-"Три аварийных входа, отключающих нагрузку при замыкании"- Как автор реализовал эту функцию в своем усилителе?

На входе 1 (защита от постоянки на выходе усилителя) pnp транзистор и оптопара; на входе 3 (превышение питания в сети - частенько прыгает) оптопара. Еще на ttl вход при перегреве сигнал приходит с контроллера и ds18b20

<
  • Подписчик
21 мая 2015 15:22

Александр / aleks8845

  • Регистрация: 15.05.2011
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 30
 
  • 0
Цитата: teXnik

На входе 1 (защита от постоянки на выходе усилителя) pnp транзистор и оптопара; на входе 3 (превышение питания в сети - частенько прыгает) оптопара. Еще на ttl вход при перегреве сигнал приходит с контроллера и ds18b20

Функция очень полезная! Можно самому завести на эти входы необходимое, а если автор сможет дополнить свою статью этими схемками будет просто шикарно!:)

<
  • Гражданин
21 мая 2015 15:25

Алексей / teXnik

  • Регистрация: 1.11.2009
  • Публикаций: 5
  • Комментариев: 33
 
  • 0
Цитата: aleks8845
а если автор сможет дополнить свою статью этими схемками будет просто шикарно!:)
Схемки будут, но пока не скоро.

<
  • Гражданин
23 мая 2015 02:32

Евгений / emw

  • Регистрация: 28.01.2009
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 22
 
  • 0
Поставил плюс за пытливость ума и работающее решение задачи. А несогласие заключается в том, что по моему скромному мнению, не стоит "изобретать велосипед", когда есть простые и проверенные годами решения. Одно из них, с небольшими доработками, эксплуатируется мной уже на протяжении более 10 лет в ресивере Sony STR-AV320.
Узел управления релеУзел управления реле

На картинке один из двух каскадов узла коммутации выходов усилителя для подключения колонок с помощью реле, фрагмент модифицированного узла из Service manual и, собственно, визуальное отображение режимов работы.
Узел коммутации, исходя из специфики оригинальной схемы, состоит из двух аналогичных каскадов, реализованных на К561ТМ2, двух транзисторах типа 2SD1866 и трех реле. Сегодня даже не смогу назвать количество дней простоя, когда ресивер у меня не включался. А в сентябре сего года он отпразднует своё 25-летие.

<
  • Гражданин
23 мая 2015 03:51

Игорь / AudioKiller

  • Регистрация: 10.01.2012
  • Публикаций: 3
  • Комментариев: 293
 
  • 0
Большой плюс схемы - не надо программировать МК, и надежность на самом деле выше, чем на МК.

Если использовать кнопку с переключающими контактами, и задействовать второй триггер в режиме RS для управления первым, то необходимость в одновибраторе отпадет, и схема, возможно, слегка упростится. Индикаторы тогда подключаются к первому триггеру через ключи (на полевиках проще всего).

Евгений, к сожалению, при том огромном разнообразии кнопок, которые присутствуют на рынке (причем они все в той или иной степени китайские по начинке, как бы красиво не выглядели), есть шанс, что не спасет от дребезга вот такая входная RC цепочка - возможно, ее придется подбирать под конкретную кнопку. Поэтому универсальная схема антидребезга полезна.

По поводу "555 + рассыпуха". Действительно, в микросхему 555 встроен триггер. Так что вполне возможно, что такое решение будет аналогично приведенному в статье (точнее не скажу - схему не продумывал). Но если кроме Старт-стопа нужно что-то еще, то придется по любому усложнять, и без дополнительных триггеров никак не обойдешься. Так что придем к описанной схеме.

И еще раз добавлю: все меньше становится схем, которые можно сделать при помощи одного только паяльника, не используя компьютер. Это я про микроконтроллеры. Так что для любого МК-устройства хорошо бы иметь альтернативу, годную к применению при отсутствии компа и средств программирования.

<
  • Гражданин
23 мая 2015 04:59

Евгений / emw

  • Регистрация: 28.01.2009
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 22
 
  • 0
Игорь / AudioKiller, в определенной степени с Вами соглашусь. В комментарии я уже подчеркнул, что готовое решение, взятое из книжек мне пришлось доводить до ума и, возможно, это связано с отличным от использованного мною типа тактовых кнопок. Однако, считаю. что экономичный подход, да еще упрощающий схему при удовлетворяющем результате, того стоит. Здесь гораздо "интересней" проблема другого рода. Со временем контакты кнопок окисляются (тут даже бренды не всегда спасают) и их "дребезг" сопровождается более неприятными последствиями - кнопка просто перестает адекватно реагировать на действия пользователя. На своей практике по этой причине приходилось менять их уже несколько десятков раз на различной аппаратуре. Поэтому, если делаешь устройство самостоятельно и не сильно ограничен в его габаритах, такие кнопки (тактовые) лучше покупать из серии "покрупнее", т.е. с большей площадью внутренних контактов.

<
  • Кандидат
5 июня 2015 04:55

Михаил / Naftalin

  • Регистрация: 20.04.2009
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 2
 
  • -3
Наворотил-то, а зачем? Бери готовую схему из любого иностранного усилителя и будет тебе счастье. Обычно одна мс, трансформатор 5 вт, кнопка с фиксацией или без (лучше низкотоковая кнопка с фиксацией). У меня такая схема стоит уже 28 лет, не знаю, где и схема - то. то же самое делал в старых телевизорах - клиентам нравилось.

<
  • Гражданин
5 июня 2015 14:00

Алексей / teXnik

  • Регистрация: 1.11.2009
  • Публикаций: 5
  • Комментариев: 33
 
  • +3
Цитата: Naftalin
Наворотил-то, а зачем?

Ну так как бы смысл был разобраться, как работает, и сделать самому.

<
  • Главный редактор
8 июня 2015 20:17

Игорь Петрович Котов / Datagor

  • Регистрация: 25.02.2011
  • Публикаций: 262
  • Комментариев: 1607
 
  • +2
Михаил / Naftalin, спасибо за вашу заявку.
Возможность комментирования вы получите снова после опубликования трёх ваших статей.
Пусть первая будет про "схему из любого иностранного усилителя".

<
  • Кандидат
23 октября 2015 01:36

Сергей / u37

  • Регистрация: 23.10.2015
  • Публикаций: 0
  • Комментариев: 1
 
  • 0
Гм. Вообще-то, переключатель от кнопки делается на двух инверторах + 2 резистора и конденсатор. Дребезг давится "по логике работы схемы", т.е. невозможен. Схема настолько типовая, что я удивлен, что о ней (никто) не вспомнил.
Впрочем, у нее есть недостаток в виде неопределенного состояния после включения. Впрочем, обычная RCD цепочка дефект устраняет.

<
  • Главный редактор
23 октября 2015 20:42

Игорь Петрович Котов / Datagor

  • Регистрация: 25.02.2011
  • Публикаций: 262
  • Комментариев: 1607
 
  • +1
Цитата: u37
что о ней (никто) не вспомнил

Сергей, так не было задачи вспоминать smile
Опубликован учебный проект для начинающих. Да не буду я повторяться, вам надо - перечитайте статью и комментарии выше.

Пожалуйста примите за правило давать схемы, даже очень простые, в картинках. Так полезнее и понятнее для всех.

<
  • Гражданин
24 октября 2015 00:33

Александр / Alexverb

  • Регистрация: 15.04.2009
  • Публикаций: 1
  • Комментариев: 45
 
  • 0
Цитата: u37
Гм. Вообще-то, переключатель от кнопки делается на двух инверторах + 2 резистора и конденсатор.


Сергей, не могли бы Вы выложить картинку или ссылку? Давно ищу нечто простое, надежное и универсальное

Информация
Вы не можете участвовать в комментировании. Вероятные причины:
— Администратор остановил комментирование этой статьи.
— Вы не авторизовались на сайте. Войдите с паролем.
— Вы не зарегистрированы у нас. Зарегистрируйтесь.
— Вы зарегистрированы, но имеете низкий уровень доступа. Получите полный доступ.