Ηλεκτρονικά κλειδωμένα κουμπιά ραδιοφώνου (*βελτιωμένα!*): 3 βήματα

2024 Συγγραφέας: John Day | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-30 08:33

Ο όρος "κουμπιά ραδιοφώνου" προέρχεται από το σχεδιασμό των παλιών ραδιοφώνων αυτοκινήτων, όπου θα υπήρχαν μια σειρά από κουμπιά προ-συντονισμένα σε διαφορετικά κανάλια και μηχανικά κλειδωμένα έτσι ώστε να μπορεί να πιέζεται μόνο ένα τη φορά.

Wantedθελα να βρω έναν τρόπο κατασκευής κουμπιών ραδιοφώνου χωρίς να χρειάζεται να αγοράσω μερικούς διακόπτες αλληλοσύνδεσης, επειδή θέλω να μπορώ να επιλέξω εναλλακτικές προκαθορισμένες τιμές σε ένα άλλο έργο που έχει ήδη περιστροφικό διακόπτη, οπότε ήθελα ένα διαφορετικό στυλ για να αποφύγω λάθη.

Οι απτικοί διακόπτες είναι άφθονοι και φθηνοί, και έχω ένα φορτίο που αποσυναρμολογείται από διάφορα πράγματα, οπότε φαινόταν η φυσική επιλογή για χρήση. Ένα hex flip flop τύπου D, το 74HC174, εκτελεί όμορφα τη λειτουργία αλληλοσύνδεσης με τη βοήθεια ορισμένων διόδων. Ενδεχομένως κάποιο άλλο τσιπ θα μπορούσε να κάνει καλύτερη δουλειά, αλλά το '174 είναι πολύ φθηνό και οι δίοδοι ήταν δωρεάν (τραβάει ο πίνακας)

Απαιτούνται επίσης ορισμένες αντιστάσεις και πυκνωτές για να αποκλείσουν τους διακόπτες (στην πρώτη έκδοση) και να παρέχουν επαναφορά ισχύος. Έκτοτε διαπίστωσα ότι αυξάνοντας τον πυκνωτή καθυστέρησης ρολογιού, οι πυκνωτές αποσύνδεσης διακόπτη δεν χρειάζονται.

Η προσομοίωση "interlock.circ" τρέχει στο Logisim, το οποίο μπορείτε να κατεβάσετε εδώ: https://www.cburch.com/logisim/ (Δυστυχώς δεν είναι πλέον υπό ανάπτυξη).

Έχω δημιουργήσει 2 βελτιωμένες εκδόσεις του κυκλώματος, στην πρώτη, απλώς αφαιρούνται οι πυκνωτές εξόδου. Στη δεύτερη, προστίθεται ένα τρανζίστορ για να ενεργοποιηθεί ένα από τα κουμπιά να ενεργοποιηθεί κατά την ενεργοποίηση, δίνοντας μια προεπιλεγμένη ρύθμιση.

Προμήθειες

• 1x 74HC174
• 6x απτικοί διακόπτες ή άλλος τύπος στιγμιαίου διακόπτη
• 7x 10k αντιστάσεις. Αυτά μπορούν να είναι SIL ή DIL συσκευασμένα με κοινό τερματικό. Χρησιμοποίησα 2 συσκευασίες που περιείχαν 4 αντιστάσεις το καθένα.
• Πυκνωτές 6x 100n - η ακριβής τιμή δεν είναι σημαντική.
• 1x 47k αντίσταση
• Πυκνωτής 1x 100n, ελάχιστη τιμή. Χρησιμοποιήστε οτιδήποτε έως 1u.
• Συσκευές εξόδου, π.χ. μικρά mosfets ή LED
• Υλικά για συναρμολόγηση κυκλώματος

Βήμα 1: Κατασκευή

Συναρμολογήστε χρησιμοποιώντας τη μέθοδο που προτιμάτε. Χρησιμοποίησα διάτρητη σανίδα διπλής όψης. Θα ήταν ευκολότερο να το κάνω με συσκευασμένο τσιπ DIL, αλλά συχνά παίρνω συσκευές SOIC επειδή είναι συνήθως πολύ φθηνότερες.

Έτσι, με μια συσκευή DIL, δεν χρειάζεται να κάνετε κάτι ιδιαίτερο, απλώς συνδέστε το και συνδέστε το.

Για ένα SOIC, πρέπει να κάνετε ένα μικρό κόλπο. Λυγίστε λίγο τα εναλλακτικά πόδια προς τα πάνω, ώστε να μην αγγίζουν τον πίνακα. Οι υπόλοιπες καρφίτσες θα βρίσκονται στο σωστό διάστημα ώστε να ταιριάζουν με τα τακάκια στον πίνακα. Ακολουθεί ένας οδηγός για το πώς έσκυψα το δικό μου (ΕΝΩ σημαίνει λυγισμένο, ΚΑΤΩ σημαίνει άδεια μόνος)

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

Με αυτόν τον τρόπο 4 από τις διόδους μπορούν να συνδεθούν με τακάκια και μόνο 2 πρέπει να συνδεθούν με ανυψωμένα πόδια. Ένα μέρος μου υποψιάζεται ότι αυτό θα ήταν καλύτερο το αντίστροφο, ωστόσο.

Τοποθετήστε τις διόδους σε κάθε πλευρά του τσιπ και κολλήστε τις στη θέση τους.

Τοποθετήστε τις πτυσσόμενες αντιστάσεις για κάθε είσοδο D. Χρησιμοποίησα 2 πακέτα SIL με 4 αντιστάσεις το καθένα, Τοποθετήστε την πτυσσόμενη αντίσταση για την είσοδο του ρολογιού. Εάν χρησιμοποιείτε πακέτα SIL, συνδέστε μία από τις εφεδρικές αντιστάσεις αντί για ξεχωριστή

Τοποθετήστε τους διακόπτες δίπλα στις αντιστάσεις.

Τοποθετήστε τους πυκνωτές αποπήδησης για τους διακόπτες όσο πιο κοντά τους ταιριάζει.

Προσαρμόστε τις συσκευές εξόδου σας. Χρησιμοποίησα LED για δοκιμή και επίδειξη, αλλά θα μπορούσατε να τοποθετήσετε κάποια άλλη συσκευή της επιλογής σας για να έχετε πολλαπλούς πόλους σε κάθε έξοδο, για παράδειγμα.

• Αν τοποθετήσετε LED χρειάζονται μόνο 1 αντίσταση περιορισμού ρεύματος στην κοινή σύνδεση, καθώς ανάβει μόνο 1 LED κάθε φορά!
• Εάν χρησιμοποιείτε MOSFET ή άλλες συσκευές, δώστε προσοχή στον προσανατολισμό της συσκευής. Σε αντίθεση με έναν πραγματικό διακόπτη, το σήμα εξακολουθεί να έχει σχέση με τη σύνδεση 0v αυτού του κυκλώματος, οπότε το τρανζίστορ εξόδου πρέπει να αναφέρεται σε αυτό.

Συνδέστε τα πάντα μαζί σύμφωνα με το σχηματικό σχήμα. Χρησιμοποίησα καλώδιο μαγνήτη 0,1 χιλιοστών για αυτό, ίσως προτιμήσετε κάτι λιγότερο καλό.

Βήμα 2: Πώς λειτουργεί

Έχω δώσει 4 εκδόσεις του σχηματικού: την πρωτότυπη με πυκνωτές αποσύνδεσης διακόπτη, με και χωρίς περιστροφές εξόδου, και άλλες δύο εκδόσεις όπου ο πυκνωτής καθυστέρησης ρολογιού έχει αυξηθεί, έτσι ώστε η αποσύνδεση των διακοπτών να γίνει περιττή, τελικά με την προσθήκη ενός τρανζίστορ το οποίο ουσιαστικά θα "πατήσει" ένα από τα κουμπιά όταν είναι ενεργοποιημένο.

Το κύκλωμα χρησιμοποιεί απλές σαγιονάρες τύπου D με κοινό ρολόι, βολικά παίρνετε 6 από αυτά στο τσιπ 74HC174.

Το ρολόι και κάθε μία από τις εισόδους D του τσιπ τραβιούνται στη γείωση μέσω αντίστασης, οπότε η προεπιλεγμένη είσοδος είναι πάντα 0. Οι δίοδοι συνδέονται ως κύκλωμα "ενσύρματο OR". Θα μπορούσατε να χρησιμοποιήσετε μια πύλη 6 εισόδου OR, τότε δεν θα χρειαστείτε το pull down στην είσοδο του ρολογιού, αλλά πού είναι η διασκέδαση σε αυτό;

Όταν το κύκλωμα είναι για πρώτη φορά ενεργοποιημένο, ο πείρος CLR τραβιέται χαμηλά μέσω ενός πυκνωτή για να επαναφέρετε το τσιπ. Όταν ο πυκνωτής φορτίζει, η επαναφορά απενεργοποιείται. Επέλεξα 47k και 100nF για να δώσω μια σταθερά χρόνου περίπου 5x από αυτή των συνδυασμένων καπακιών και να τραβήξω τις αντιστάσεις που χρησιμοποιούνται για τους διακόπτες.

Όταν πατάτε ένα κουμπί, βάζει μια λογική 1 στην είσοδο D στην οποία είναι συνδεδεμένη και μέσω μιας διόδου ενεργοποιεί το ρολόι ταυτόχρονα. Αυτό "γεμίζει" το 1, κάνοντας την έξοδο Q να είναι υψηλή.

Όταν απελευθερωθεί το κουμπί, η λογική 1 αποθηκεύεται στο flip-flop, οπότε η έξοδος Q παραμένει υψηλή.

Όταν πατάτε ένα διαφορετικό κουμπί, το ίδιο αποτέλεσμα λαμβάνει χώρα στο σαγιονάρ με το οποίο είναι συνδεδεμένο, αλλά επειδή τα ρολόγια είναι κοινά, αυτό που έχει 1 στην έξοδο είναι τώρα ρολόι σε 0, οπότε η έξοδος Q πηγαίνει χαμηλός.

Επειδή οι διακόπτες πάσχουν από αναπήδηση επαφής, όταν πατάτε και αφήνετε έναν δεν έχετε ένα καθαρό 0 τότε 1 τότε 0, παίρνετε μια ροή τυχαίων 1 και 0, καθιστώντας το κύκλωμα απρόβλεπτο. Μπορείτε να βρείτε ένα αξιοπρεπές κύκλωμα κατάργησης διακοπτών εδώ:

Τελικά διαπίστωσα ότι με έναν αρκετά μεγάλο πυκνωτή καθυστέρησης ρολογιού, η αποσύνδεση μεμονωμένων διακοπτών δεν είναι απαραίτητη.

Η έξοδος Q οποιουδήποτε flip-flop ανεβαίνει όταν πατηθεί το κουμπί του και η έξοδος not-Q χαμηλώνει. Μπορείτε να το χρησιμοποιήσετε για τον έλεγχο ενός N ή P MOSFET, που αναφέρεται στη ράγα χαμηλής ή υψηλής ισχύος, αντίστοιχα. Με το φορτίο που συνδέεται με την αποχέτευση οποιουδήποτε τρανζίστορ, η πηγή του θα συνδέεται τυπικά με 0v ή τη ράγα ισχύος, ανάλογα με την πολικότητα, ωστόσο θα λειτουργεί ως διακόπτης που αναφέρεται σε κάποιο άλλο σημείο, εφόσον έχει ακόμα περιθώριο περιστροφής. ανοιχτό και κλειστό.

Το τελικό σχήμα δείχνει ένα τρανζίστορ PNP το οποίο είναι συνδεδεμένο σε μία από τις εισόδους D. Η ιδέα είναι ότι όταν εφαρμόζεται ισχύς, ο πυκνωτής στη βάση του τρανζίστορ φορτίζει έως ότου φτάσει στο σημείο όπου αγωγιάζει το τρανζίστορ. Επειδή δεν υπάρχει ανάδραση, ο συλλέκτης του τρανζίστορ αλλάζει κατάσταση πολύ γρήγορα, δημιουργώντας έναν παλμό ο οποίος μπορεί να ρυθμίσει την είσοδο D υψηλά και να ενεργοποιήσει το ρολόι. Επειδή συνδέεται στο κύκλωμα μέσω ενός πυκνωτή, η είσοδος D επιστρέφει στη χαμηλή της κατάσταση και δεν επηρεάζεται αισθητά στην κανονική λειτουργία.

Βήμα 3: Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Αφού έχτισα αυτό το κύκλωμα αναρωτήθηκα αν άξιζε τον κόπο να το κάνω. Ο στόχος ήταν να αποκτήσω λειτουργικότητα με κουμπί ραδιοφώνου χωρίς έξοδα των διακοπτών και του πλαισίου τοποθέτησης, ωστόσο μόλις προστεθούν οι αντιστάσεις πτώσης και οι πυκνωτές αποπήδησης, το βρήκα λίγο πιο περίπλοκο από ό, τι θα ήθελα.

Οι πραγματικοί διακόπτες κλειδώματος μην ξεχνάτε ποιος διακόπτης πατήθηκε όταν απενεργοποιήθηκε η τροφοδοσία, αλλά με αυτό το κύκλωμα θα επιστρέφει πάντα στην προεπιλεγμένη ρύθμιση "κανένα" ή μόνιμη προεπιλογή.

Ένας απλούστερος τρόπος για να κάνετε το ίδιο πράγμα θα ήταν να χρησιμοποιήσετε έναν μικροελεγκτή και δεν αμφιβάλλω ότι κάποιος θα το επισημάνει στα σχόλια.

Το πρόβλημα με τη χρήση μικροφώνου είναι ότι πρέπει να το προγραμματίσετε. Επίσης, πρέπει είτε να έχετε αρκετές καρφίτσες για όλες τις εισόδους και εξόδους που χρειάζεστε, είτε να έχετε αποκωδικοποιητή για τη δημιουργία τους, ο οποίος προσθέτει αμέσως ένα άλλο τσιπ.

Όλα τα εξαρτήματα για αυτό το κύκλωμα είναι πολύ φθηνά ή δωρεάν. Μια τράπεζα 6 διασταυρώσεων ενεργοποιεί το κόστος του eBay (κατά τη στιγμή της σύνταξης) 3,77 £. Εντάξει, αυτό δεν είναι πολύ, αλλά το 74HC174 μου κόστισε 9 πένες και είχα ήδη όλα τα άλλα μέρη, τα οποία είναι φθηνά ή δωρεάν ούτως ή άλλως.

Ο ελάχιστος αριθμός επαφών που λαμβάνετε κανονικά με έναν διακόπτη μηχανικής αλληλοσύνδεσης είναι DPDT, αλλά μπορείτε εύκολα να λάβετε περισσότερες. Εάν θέλετε περισσότερες "επαφές" με αυτό το κύκλωμα, πρέπει να προσθέσετε περισσότερες συσκευές εξόδου, συνήθως mosfets.

Ένα μεγάλο πλεονέκτημα σε σύγκριση με τους τυπικούς διακόπτες αλληλοσύνδεσης είναι ότι μπορείτε να χρησιμοποιήσετε οποιονδήποτε τύπο στιγμιαίων διακοπτών, τοποθετημένους οπουδήποτε θέλετε ή ακόμα και να οδηγήσετε τις εισόδους από εντελώς διαφορετικό σήμα.

Εάν προσθέσετε ένα τρανζίστορ mosfet σε κάθε έξοδο αυτού του κυκλώματος, λαμβάνετε μια έξοδο SPCO, εκτός αν δεν είναι και τόσο καλή, επειδή μπορείτε να το συνδέσετε μόνο με 1 τρόπο. Συνδέστε το με τον άλλο τρόπο και αντ 'αυτού έχετε μια πραγματικά χαμηλής ισχύος δίοδο.

Από την άλλη πλευρά, μπορείτε να προσθέσετε πολλά mosfets σε μια έξοδο πριν υπερφορτωθεί, ώστε να έχετε έναν αυθαίρετα μεγάλο αριθμό πόλων. Χρησιμοποιώντας ζεύγη τύπου P και N, μπορείτε επίσης να δημιουργήσετε δύο κατευθύνσεις εξόδων, αλλά αυτό προσθέτει επίσης πολυπλοκότητα. Μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε τις εξόδους όχι-Q των σαγιονάρων, το οποίο σας δίνει μια εναλλακτική ενέργεια. Υπάρχει λοιπόν δυνητικά μεγάλη ευελιξία με αυτό το κύκλωμα, αν δεν σας πειράζει η επιπλέον πολυπλοκότητα.