Электронный переключатель с цифровым управлением. Автоматический и ручной переключатели фаз

Схема простого самодельного селектора входов для подключения нескольких источников сигнала к телевизору. Сейчас в стране вовсю развивается цифровое телевидение. Как известно, для его приема нужен либо специальный телевизор с цифровым радиоканалом, либо нужно купить цифровую приставку и подключить её по НЧ входам к любому телевизору. Но, у многих недорогих телевизоров есть только один НЧ-вход.

Либо два. Чаще бывает, что НЧ-входов как бы два («скарт» и «азия»), но на деле они просто дублируют друг друга. В общем, НЧ-входов стало катастрофически не хватать. В принципе, в магазинах на такой случай должны быть какие-то «сплиттеры» или переключатели, но их нет.

Во всяком случае, простых и дешевых устройств я в наших магазинах не встречал. Есть очень дорогие коммутаторы для систем видеонаблюдения и дешевые разветвители, которыми выходы источников сигнала фактически подключаются параллельно друг другу, через резисторы по 75 От. Если аудиосигналы еще как-то это терпят, но, видео, увы, выключенный источник мешает работающему, снижая уровень видеосигнала. Нарушается синхронизация.

Самый простой способ выхода из положения, - это сделать простейший переключатель, например, по схеме, что показана на рисунке 1. Нужно девять гнезд «азия», соответственно, три белых, три красных и три желтых (чтобы по цветам соответствовать назначению, как это принято в аппаратуре), еще один переключатель типа П2К на четыре направления (одно останется пустым), ну корпус, в качестве которого вполне сойдет любая мыльница. Сделать можно за час. Кабель от входов телевизора подключаете к разъемам Х7, Х8, Х9.

Еще два кабеля - к DVD-плееру и цифровой приставке, соответственно, разъемы Х1, Х2, Х3 и Х4, Х5, Х6. При отжатой кнопке S1 включен DVD-плеер, при нажатой -цифровая приставка.

Принципиальная схема переключателя

Переключатель по схеме на рис.1 удобен если переключать нужно не очень часто, -все лучше, чем перетыкать штекера, да прост он. Другое дело, если переключать нужно часто.

Рис.1. Принципиальная схема переключателя входов аудио-видео.

Здесь может быть два варианта - организовать дистанционное управление переключателем входов с помощью пульта ДУ телевизора, но это потребует сделать декодер на микроконтроллере и выбрать кнопки пульта для управления переключателем, которые не используются для управления телевизором, что тоже не всегда возможно.

Управление наличием видео-сигнала на входе

Второй вариант, более простой и практичный, заключающийся в том, чтобы управлять переключателем по наличию видеосигнала на одном из переключаемых источников сигнала. Например, при отсутствии видеосигнала на выходе DVD-плеера (и при отключенном питании переключателя) к телевизору подключена цифровая приставка.

А при наличии видеосигнала на выходе DVD-плеера (DVD-плеер включен) и наличии питания переключателя к телевизору подключен DVD-плеер. Работающий таким образом переключатель можно сделать по схеме на рис. 2.

В отличие от схемы на рисунке 1, у него входы переключаются при помощи электромагнитного реле типа TRY-12VDC-P-4C. Очень похоже на реле РЭС-22, только корпус пластмассовый, впрочем, и РЭС-22 с обмоткой на 12V тоже подойдет не хуже.

Управляет реле сенсор наличия видеосигнала, на транзисторах VT1-VТЗ. Он следит за видеовходом для DVD-плеера, и как только там появляется видеосигнал, переключает входы телевизора с цифровой приставки на DVD-плеер.

Рис. 2. Схема переключателя входов AV с автоматическим определением наличия видео-сигнала.

При отсутствии видеосигнала на выходе DVD-плеера (разъем X3) или отключенном питании контакты реле К1 находятся в положении, показанном на схеме. При этом на вход телевизора поступает сигнал с выхода цифровой телеприставки.

Если включено питание переключателя и включен DVD-плеер на разъем X3 от него поступает видеосигнал. Он через цепь R1-С1 поступает на усилительный каскад на транзисторе VТ1, который усиливает его по амплитуде. После чего усиленный сигнал поступает на детектор на двух диодах VD1, VD2 и конденсаторе C3.

Напряжение на C3 увеличивается, что приводит к открыванию транзистора VТ2, а вслед за ним открывается и VT3, через который поступает ток на обмотку реле К1. Реле переключает свои контакты в противоположное положение, показанному на схеме, и входы телевизора переключаются на выходы DVD-плеера.

Пока DVD-плеер включен, его выходы будут подключены к телевизору. При выключении DVD-плеера видеосигнал на его выходе пропадает, и переключатель обратно переключается на цифровую приставку. Вместо реле TRY-12VDC-P-4C можно использовать РЭС-22 с обмоткой на 12V или любое другое реле с обмоткой на 12V и не менее трех переключающих контактных групп.

Снегирев И. РК-02-2016.

В публикации были представлены схема и описание электронного переключателя с зависимой фиксацией, в котором использованы восемь кнопок с замыкающими контактами, не фиксируемых в нажатом положении. Переключатель собран на трех микросхемах, причем ПЗУ в нем выполняет функцию приоритетного шифратора. В показано, что ПЗУ позволяет проектировать не только комбинационные устройства (т. е. такие, у которых всем комбинациям входных состояний однозначно соответствуют определенные комбинации выходных), но и асинхронные потенциальные автоматы, у которых благодаря обратным связям и, как следствие, появлению свойства памяти такого однозначного соответствия нет. В качестве простейшего примера такого автомата подойдет известный RS-триггер.

Используя ПЗУ с цепями обратной связи, можно упростить переключатель, описанный в , исключив из него запоминающий регистр и возложив его функцию на ПЗУ. Возможно также исключить и дешифратор. Если для какого-либо разрабатываемого прибора требуется подобный переключатель с числом кнопок не более пяти, его удобно выполнить на ППЗУ К155РЕЗ.

Схема варианта переключателя, собранного на этой микросхеме, показана на рис. 1. Узел формирует два выходных кода. Один из них (код - "1 из 5", активный уровень - низкий) выводят через пять параллельных линий - информационных выходов ПЗУ DS1, - объединенных с пятью адресными входами ПЗУ. Этот код пригоден, в частности, для выбора режима работы того прибора, в который будет встроен переключатель.

Следует отметить, кстати, что включение светодиодов через общий резистор (как в ) может снижать напряжение логической единицы на выходах дешифратора ниже 2,4 В. Поэтому здесь предусмотрены дополнительные резисторы, надежно обеспечивающие нормальное единичное напряжение.

Второй код, если он нужен, выводят через три остальных разряда ПЗУ. Этот код (любого вида, например двоичный) может быть использован для управления коммутацией цифровых или аналоговых сигналов.

Работает переключатель следующим образом. В пять ячеек ПЗУ в соответствии с табл. 1 информацию записывают таким образом, что пять его выходных линий "поддерживают" пять входных линий, т. е. на тот вход, который соответствует нажатой кнопке, с выхода поступает низкий уровень, на остальные четыре - высокий. Таким образом, переключатель находится в устойчивом состоянии и остается в нем после отпускания кнопки.

По остальным 27 адресам ПЗУ записаны единицы во все информационные разряды (числа FF). Поэтому при нажатии на другую кнопку сначала на адресных входах присутствует низкий уровень и от первой нажатой кнопки, и от второй. По любому адресу ПЗУ, содержащему такой "двойной" низкий уровень, записано число FF, которое заменяет нуль на единицу на том входе, который "помнил" низкий уровень от нажатия на первую кнопку. В результате на входе появится адрес с одним нулем - от второй нажатой кнопки, который сразу же будет "поддержан" соответствующей информацией с выхода ПЗУ, и переключатель перейдет в другое устойчивое состояние.

Таким образом, речь идет об устройстве с шестью устойчивыми состояниями. Пять из них соответствуют одной из пяти нажатых кнопок каждое, а шестое - пяти единицам на всех входах ПЗУ. Для практики это положение - холостое, поскольку не может быть установлено нажатием на кнопки. Благодаря "поддержке" переключатель не боится "дребезга" контактов.

Используя дополнительные элементы, нетрудно сделать переключатель на шесть состояний с шестью кнопками. Для этого требуется формировать высокий уровень на входе CS ПЗУ при нажатии на шестую кнопку. Таким формирователем может служить инвертор DD1.1 (рис. 2). Диод VD1 необходим для правильного формирования выходных кодов и свечения шестого светодиода во время нажатия на кнопку SB6.

Восьми выходов ПЗУ уже недостаточно для формирования кодов "1 из 6" и двоичного, поэтому, если нужны они оба, получают недостающий девятый выход, используя элемент И-НЕ DD2.1. Порядок программирования ПЗУ для этого варианта переключателя представлен в табл. 2.

Если необходимо, чтобы переключатель при каждом включении питания всегда устанавливался в определенное состояние (можно выбрать любое одно из 5 или 6). параллельно кнопке с соответствующим номером припаивают оксидный конденсатор емкостью 10...47 мкФ, который, заряжаясь, имитирует нажатие на эту кнопку в течение короткого времени сразу после подачи питания.

Допустимо использование не только одной группы из пяти (шести) кнопок, но и двух групп или более, если поставлена задача сделать несколько пультов управления переключателем. При этом все кнопки дополнительных групп соединяют параллельно соответствующим кнопкам основной группы. Никакого приоритета при этом не возникает. Переключатель перейдет в стабильное состояние, соответствующее той кнопке из любой группы, которая будет отпущена последней.

Выбор порядка подключения выходных линий - произвольный, но для каждого варианта будет новая таблица программирования ПЗУ. В описанном варианте выбран такой порядок подключения, чтобы облегчить трассировку проводников на печатной плате - еще одно преимущество ПЗУ перед жесткой логикой. Попарно соединены те выводы микросхемы, которые в корпусе находятся один напротив другого. Для записывания информации в ПЗУ можно воспользоваться любым подходящим программатором, например, описанным в .

С батарейным питанием все замечательно, кроме того, что оно кончается, а энергию надо тщательно экономить. Хорошо когда устройство состоит из одного микроконтроллера — отправил его в спячку и все. Собственное потребление в спящем режиме у современных МК ничтожное, сравнимое с саморазрядом батареи, так что о заряде можно не беспокоиться. Но вот засада, не одним контроллером живо устройство. Часто могут использоваться разные сторонние периферийные модули которые тоже любят кушать, а еще не желают спать. Прям как дети малые. Приходится всем прописывать успокоительное. О нем и поговорим.

▌Механическая кнопка
Что может быть проще и надежней сухого контакта, разомкнул и спи спокойно, дорогой друг. Вряд ли батарейку раскачает до того, чтобы пробить миллиметровый воздушный зазор. Урания в них для этого не докладывают. Какой нибудь PSW переключатель то что доктор прописал. Нажал-отжал.

Вот только беда, ток он маленький держит. По паспорту 100мА, а если запараллелить группы, то до 500-800мА без особой потери работоспособности, если конечно не клацать каждые пять секунд на реактивную нагрузку (катушки-кондеры). Но девайс может кушать и поболее и что тогда? Приматывать синей изолентой к своему хипстерскому поделию здоровенный тумблер? Нормальный метод, мой дед всю жизнь так делал и прожил до преклонных лет.

▌Кнопка плюс
Но есть способ лучше. Рубильник можно оставить слабеньким, но усилить его полевым транзистором. Например вот так.

Тут переключатель просто берет и поджимает затвор транзистора к земле. И он открывается. А пропускаемый ток у современных транзисторов очень высокий. Так, например, IRLML5203 имея корпус sot23 легко тащит через себя 3А и не потеет. А что-нибудь в DPACK корпусе может и десяток-два ампер рвануть и не вскипеть. Резистор на 100кОм подтягивает затвор к питанию, обеспечивая строго определенный уровень потенциала на нем, что позволяет держать транзистор закрытым и не давать ему открываться от всяких там наводок.

▌Плюс мозги
Можно развить тему управляемого самовыключения, таким вот образом. Т.е. устройство включается кнопкой, которая коротит закрытый транзистор, пуская ток в контроллер, он перехватывает управление и, прижав ногой затвор к земле, шунтирует кнопку. А выключится уже тогда, когда сам захочет. Подтяжка затвора тоже лишней не будет. Но тут надо исходить из схемотехники вывода контроллера, чтобы через нее не было утечки в землю через ногу контроллера. Обычно там стоит такой же полевик и подтяжка до питания через защитные диоды, так что утечки не будет, но мало ли бывает…

Или чуть более сложный вариант. Тут нажатие кнопки пускает ток через диод на питание, контроллер заводится и сам себя включает. После чего диод, подпертый сверху, уже не играет никакой роли, а резистор R2 эту линию прижимает к земле. Давая там 0 на порту если кнопка не нажата. Нажатие кнопки дает 1. Т.е. мы можем эту кнопку после включения использовать как нам угодно. Хоть для выключения, хоть как. Правда при выключении девайс обесточится только на отпускании кнопки. А если будет дребезг, то он может и снова включиться. Контроллер штука быстрая. Поэтому я бы делал алгоритм таким — ждем отпускания, выбираем дребезг и после этого выключаемся. Всего один диод на любой кнопке и нам не нужен спящий режим:) Кстати, в контроллер обычно уже встроен этот диод в каждом порту, но он очень слабенький и его можно ненароком убить если вся ваша нагрузка запитается через него. Поэтому и стоит внешний диод. Резистор R2 тоже можно убрать если нога контроллера умеет делать Pull-down режим.

▌Отключая ненужное
Можно сделать и по другому. Оставить контроллер на «горячей» стороне, погружая его в спячку, а обесточивать только жрущую периферию.

▌Выкидываем лишнее
Что-то мало потребляющее можно запитать прям с порта. Сколько дает одна линия? Десяток миллиампер? А две? Уже двадцать. А три? Параллелим ноги и вперед. Главное дергать их синхронно, лучше за один такт.

Правда тут надо учитывать то, что если нога может отдать 10мА,то 100 ног не отдадут ампер — домен питания не выдержит. Тут надо справляться в даташите на контроллер и искать сколько он может отдать тока через все выводы суммарно. И от этого плясать. Но до 30мА с порта накормить на раз два.

Главное не забывайте про конденсаторы, точнее про их заряд. В момент заряда кондера он ведет себя как КЗ и если в вашей периферии есть хотя бы пара микрофарад емкостей висящих на питании, то от порта ее питать уже не следует, можно порты пожечь. Не самый красивый метод, но иногда ничего другого не остается.

▌Одна кнопка на все. Без мозгов
Ну и, напоследок, разберу одно красивое и простое решение. Его несколько лет назад набросил мне в комменты uSchema это результат коллективного творчества народа на его форуме.

Одна кнопка и включает и выключает питание.

Как работает:

При включении, конденсатор С1 разряжен. Транзистор Т1 закрыт, Т2 тоже закрыт, более того, резистор R1 дополнительно подтягивает затвор Т1 к питанию, чтобы случайно он не открылся.

Конденсатор С1 разряжен. А значит мы в данный момент времени можем считать его как КЗ. И если мы нажмем кнопку, то пока он заряжается через резистор R1 у нас затвор окажется брошен на землю.

Это будет одно мгновение, но этого хватит, чтобы транзистор Т1 распахнулся и на выходе появилось напряжение. Которое тут же попадет на затвор транзистора Т2, он тоже откроется и уже конкретно так придавит затвор Т1 к земле, фиксируясь в это положение. Через нажатую кнопку у нас С1 зарядится только до напряжения которое образует делитель R1 и R2, но его недостаточно для закрытия Т1.

Отпускаем кнопку. Делитель R1 R2 оказывается отрезан и теперь ничто не мешает конденсатору С1 дозарядиться через R3 до полного напряжения питания. Падение на Т1 ничтожно. Так что там будет входное напряжение.

Схема работает, питание подается. Конденсатор заряжен. Заряженный конденсатор это фактически идеальный источник напряжения с очень малым внутренним сопротивлением.

Жмем кнопку еще раз. Теперь уже заряженный на полную конденсатор С1 вбрасывает все свое напряжение (а оно равно напряжению питания) на затвор Т1. Открытый транзистор Т2 тут вообще не отсвечивает, ведь он отделен от этой точки резистором R2 аж на 10кОм. А почти нулевое внутреннее сопротивление конденсатора на пару с его полным зарядом легко перебивает низкий потенциал на затворе Т1. Там кратковременно получается напряжение питания. Транзистор Т1 закрывается.

Тут же теряет питание и затвор транзистора Т2, он тоже закрывается, отрезая возможность затвору Т1 дотянуться до живительного нуля. С1 тем временем даже не разряжается. Транзистор Т2 закрылся, а R1 действует на заряд конденсатора С1, набивая его до питания. Что только закрывает Т1.

Отпускаем кнопку. Конденсатор оказывается отрезан от R1. Но транзисторы все закрыты и заряд с С1 через R3 усосется в нагрузку. С1 разрядится. Схема готова к повторному включению.

Вот такая простая, но прикольная схема. Вот На сходном принципе действия.

Схема электронного выключателя основана на микросхеме CD4013 , и имеет два устойчивых состояния, ON и OFF. Когда он включен, то и остается включенным, пока вы не нажмёте кнопку выключателя еще раз. Короткое нажатие кнопки SW1, переключает его в другое состояние. Устройство будет полезно для исключения громоздких и ненадёжных клавишных переключателей либо для дистанционного управления разными электроприборами.

Электронное реле - схема принципиальная

Контакты реле могут выдерживать высокое сетевое напряжения переменного тока, а также достаточный постоянный ток, что делает проект подходящим для таких приборов, как вентилятор, свет, телевизор, насос, электродвигатель постоянного тока, да и вообще любой электронный проект требует подобный электронный переключатель. Устройство работает от сети переменного тока напряжением до 250 В и коммутирует нагрузку до 5 A.

Параметры и элементы схемы

• Питание: 12 вольт
• D1: индикатор подачи питания
• D3: индикатор включения реле
• CN1: вход питания
• SW1: выключатель

Транзистор Q1 можно заменить на любой похожей структуры с предельным током минимум 100 мА, например КТ815 . Реле можно взять автомобильное, или любое другое на 12 В. Если электронный выключатель требуется собрать в виде отдельной малогабаритной коробочки, имеет смысл питание схемы осуществить от маленького импульсного блока питания, типа зарядки мобильного. Поднять напряжение с 5 до 12 В можно заменой стабилитрона на плате. При необходимости вместо реле ставим мощный полевой транзистор, как это реализовано в

Электронный выключатель схема — это простая и недорогая электронная схема с дешевой тактовой кнопкой может управлять включением и выключением питания нагрузки. Схема заменяет более дорогой и крупный механический выключатель с фиксацией. Кнопка запускает ждущий мультивибратор. Выход мультивибратора переключает счетный триггер, логический уровень выхода которого, меняясь после каждого нажатия кнопки, коммутирует питание нагрузки.

Возможны несколько различных вариантов реализации этой схемы. Вариант, в котором использованы два J-K триггера IC1 и IC2 одной микросхемы CD4027B показан на Рисунке 1. Обратная связь, идущая от RC-цепочки, подключенной к выходу IС1 к входу сброса превращает этот триггер в ждущий мультивибратор. Вход J микросхемы IC1 подключен к шине питания, а вход К — к земле, поэтому по переднему фронту тактового импульса на ее выходе устанавливается «лог. 1». Тактовая кнопка включается между тактовым входом микросхемы IС1, и землей. Точно также кнопку можно включить между тактовым входом и положительной шиной питания VDD. Подключение выводов J и К к высокому уровню превращает IC2 в счетный триггер. Микросхема IС2 переключается передним фронтом выходного сигнала IC1.

Понять работу схему можно, посмотрев на временные диаграммы в ее разных точках, изображенные на Рисунке 2. При нажатии кнопки на тактовый вход IС1, начинают поступать импульсы дребезга, передний фронт первого из которых устанавливает на выходе высокий уровень. Конденсатор С1, начинает заряжаться через резистор R1 до уровня «лог. 1». В тот же момент нарастающий фронт импульса, пришедшего на тактовый вход счетного триггера IС2, переключает состояние его выхода. Когда напряжение на конденсаторе С1 достигает порога входа RESET микросхемы IC1 триггер сбрасывается, и уровень выходного сигнала становится низким.

После этого С1 разряжается через R1 до уровня «лог. О». Скорости заряда и разряда С1, одинаковы. Длительность выходного импульса мультивибратора должна превышать время нажатия на кнопку и продолжительность дребезга. Регулировкой подстроечного резистора R1 эту длительность можно изменять в соответствии с типом используемой кнопки. Комплементарные выходы IC2 можно использовать для управления транзисторными силовыми ключами, реле или выводами включения импульсных регуляторов. Схема работает при напряжении от 3 В до 15 В и может управлять питанием аналоговых и цифровых устройств.