Кнопочный выключатель для УНЧ на JK-триггере CD4027

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.

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».


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:

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».

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:


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.


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.

↑ 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.

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.


В качестве нагрузки у меня силовой трансформатор на 650 ВА.


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

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.

↑ Файлы

В архиве печатная плата в формате Sprint-Layout 5 и модель схемы для PROTEUS.
🎁 startswitch.zip  70.18 Kb ⇣ 118

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации