أزرار راديو متشابكة إلكترونيًا (* مُحسَّنة! *): 3 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:38

يأتي مصطلح "أزرار الراديو" من تصميم أجهزة راديو السيارة القديمة ، حيث سيكون هناك عدد من أزرار الضغط مضبوطة مسبقًا على قنوات مختلفة ، ومتشابكة ميكانيكيًا بحيث يمكن دفع واحدة فقط في المرة الواحدة.

أردت أن أجد طريقة لعمل أزرار اختيار دون الحاجة إلى شراء بعض المفاتيح المتشابكة الفعلية ، لأنني أريد أن أكون قادرًا على تحديد قيم بديلة محددة مسبقًا في مشروع آخر يحتوي بالفعل على مفتاح دوار ، لذلك أردت نمطًا مختلفًا لتجنب الأخطاء.

المفاتيح اللمسية وفيرة ورخيصة ، ولدي حمولة مفككة من أشياء مختلفة ، لذلك بدت الخيار الطبيعي للاستخدام. قلاب من النوع D عرافة ، 74HC174 ، يؤدي وظيفة التعشيق بشكل جيد بمساعدة بعض الثنائيات. من المحتمل أن تقوم بعض الرقائق الأخرى بعمل أفضل ولكن '174 رخيص جدًا ، وكانت الثنائيات مجانية (سحب اللوحة)

هناك حاجة أيضًا إلى بعض المقاومات ، والمكثفات لفك ارتداد المفاتيح (في الإصدار الأول) وتوفير الطاقة عند إعادة الضبط. لقد وجدت منذ ذلك الحين أنه من خلال زيادة مكثف تأخير الساعة ، لن تكون هناك حاجة لمكثفات التبديل.

تعمل محاكاة "interlock.circ" في Logisim ، والتي يمكنك تنزيلها من هنا: https://www.cburch.com/logisim/ (للأسف لم تعد قيد التطوير).

لقد أنتجت نسختين محسنتين من الدائرة ، في الأولى ، تتم إزالة مكثفات debounce فقط. في الثانية ، تتم إضافة ترانزستور لتمكين أحد الأزرار من التنشيط عند التبديل في الوقت المحدد ، مما يوفر إعدادًا افتراضيًا.

اللوازم

• 1x 74HC174
• مفاتيح تعمل باللمس 6x أو أي نوع آخر من المفاتيح اللحظية
• مقاومات 7x 10 كيلو. يمكن تعبئتها SIL أو DIL مع طرف مشترك. لقد استخدمت عبوتين يحتوي كل منهما على 4 مقاومات.
• مكثفات 6x 100n - القيمة الدقيقة ليست مهمة.
• 1x 47 كيلو المقاوم
• 1x 100n مكثف ، الحد الأدنى للقيمة. استخدم أي شيء يصل إلى 1u.
• أجهزة الإخراج ، مثل الفسيفساء الصغيرة أو المصابيح
• مواد لتجميع الدائرة

الخطوة 1: البناء

قم بالتجميع باستخدام طريقتك المفضلة. لقد استخدمت لوحة مثقبة على الوجهين. سيكون من الأسهل القيام بذلك باستخدام شريحة DIL المعبأة من خلال الفتحة ، لكنني غالبًا ما أحصل على أجهزة SOIC لأنها عادةً ما تكون أرخص بكثير.

لذلك مع جهاز DIL ، لا يتعين عليك القيام بأي شيء خاص ، فقط قم بتوصيله وتوصيله.

بالنسبة لـ SOIC ، عليك القيام ببعض الحيلة. قم بثني الأرجل البديلة قليلًا حتى لا تلمس اللوحة. ستكون الدبابيس المتبقية في التباعد الصحيح لتتناسب مع الوسادات الموجودة على اللوحة. فيما يلي دليل لكيفية ثنيتي (UP تعني الانحناء ، DOWN تعني المغادرة بمفردها)

• UP: 1 ، 3 ، 5 ، 7 ، 10 ، 12 ، 14 ، 16
• إلى الأسفل: 2 ، 4 ، 6 ، 8 ، 9 ، 11 ، 13 ، 15

بهذه الطريقة يمكن توصيل 4 من الثنائيات بالوسادات ويجب توصيل 2 فقط بأرجل مرتفعة. يشك جزء مني في أن هذا سيكون أفضل بالعكس.

ضع الثنائيات على جانبي الشريحة ولحامها في مكانها.

قم بملاءمة المقاومات المنسدلة لكل من مدخلات D. لقد استخدمت عبوتين SIL من 4 مقاومات لكل منهما ،

قم بملاءمة المقاوم المنسدل لإدخال الساعة. في حالة استخدام حزم SIL ، قم بتوصيل أحد المقاومات الاحتياطية بدلاً من المقاومات المنفصلة

ضع المفاتيح بجانب المقاومات.

قم بتركيب مكثفات إزالة الارتداد للمفاتيح بالقرب منها كما هو مناسب.

تناسب أجهزة الإخراج الخاصة بك. لقد استخدمت مصابيح LED للاختبار والشرح ، ولكن يمكنك أن تلائم بعض الأجهزة الأخرى التي تختارها للحصول على أعمدة متعددة لكل مخرج ، على سبيل المثال.

• إذا قمت بتركيب مصابيح LED ، فإنها تحتاج فقط إلى مقاوم واحد مقيد للتيار في الاتصال المشترك ، حيث يضيء مؤشر LED واحد فقط في المرة الواحدة!
• إذا كنت تستخدم MOSFETs أو أجهزة أخرى ، فاحرص على توجيه الجهاز. على عكس المفتاح الحقيقي ، لا تزال الإشارة لها علاقة بوصلة 0 فولت لهذه الدائرة ، لذا يجب الرجوع إليها في الترانزستور الناتج.

اربط كل شيء معًا وفقًا للتخطيط. لقد استخدمت سلك مغناطيسي 0.1 مم لهذا ، قد تفضل شيئًا أقل جودة.

الخطوة 2: كيف يعمل

لقد قدمت 4 إصدارات من التخطيطي: النسخة الأصلية مع مكثفات إزالة التبديل ، مع أو بدون mosfets الإخراج ، ونسختين أخريين حيث تم زيادة مكثف تأخير الساعة ، بحيث أصبح التخلص من المفاتيح غير ضروري ، أخيرًا مع الإضافة من الترانزستور الذي سوف "يضغط" فعليًا على أحد الأزرار عند تشغيل الطاقة.

تستخدم الدائرة قلابًا بسيطًا من النوع D مع ساعة مشتركة ، ويمكنك بسهولة الحصول على 6 منها في شريحة 74HC174.

يتم سحب الساعة وكل من مدخلات D للرقاقة إلى الأرض عبر المقاوم ، وبالتالي يكون الإدخال الافتراضي دائمًا 0. الثنائيات متصلة كدائرة "OR سلكية". يمكنك استخدام 6 مدخلات أو بوابة ، فلن تحتاج إلى السحب لأسفل على مدخلات الساعة ، ولكن أين المتعة في ذلك؟

عند تشغيل الدائرة لأول مرة ، يتم سحب دبوس CLR منخفضًا عبر مكثف لإعادة ضبط الشريحة. عندما يتم شحن المكثف ، يتم تعطيل إعادة الضبط. اخترت 47k و 100nF لإعطاء ثابت زمني يقارب 5x من أغطية الارتداد المدمجة والمقاومات المنسدلة المستخدمة للمفاتيح.

عندما تضغط على زر ، فإنه يضع منطقًا 1 على إدخال D الذي يتم توصيله به ومن خلال الصمام الثنائي يقوم بتشغيل الساعة في نفس الوقت. هذه "الساعات في" 1 ، مما يجعل خرج Q يرتفع.

عندما يتم تحرير الزر ، يتم تخزين المنطق 1 في flip-flop ، لذلك يظل خرج Q مرتفعًا.

عندما تضغط على زر مختلف ، يحدث نفس التأثير على flip-flop المتصل به ، ولكن نظرًا لأن الساعات شائعة ، فإن الساعة التي تحتوي على 1 على ناتجها أصبحت الآن ساعة في 0 ، لذلك يذهب خرج Q قليل.

نظرًا لأن المفاتيح تعاني من ارتداد التلامس ، فعند الضغط على مفتاح واحد وتحريره ، لا تحصل على 0 ثم 1 ثم 0 ، تحصل على دفق عشوائي من 1 و 0 ، مما يجعل الدائرة غير متوقعة. يمكنك العثور على دائرة إلغاء تبديل مناسبة هنا:

لقد وجدت في النهاية أنه مع وجود مكثف تأخير على مدار الساعة كبير بما فيه الكفاية ، فإن التخلص من المفاتيح الفردية ليس ضروريًا.

يرتفع ناتج Q لأي فليب فلوب عند الضغط على الزر ، وينخفض الناتج غير Q. يمكنك استخدام هذا للتحكم في N أو P MOSFET ، المشار إليه في سكة الطاقة المنخفضة أو العالية ، على التوالي. مع الحمل المتصل بتصريف أي ترانزستور ، يكون مصدره عادةً متصلاً بـ 0 فولت أو سكة الطاقة ، اعتمادًا على القطبية ، ومع ذلك سيكون بمثابة مفتاح تبديل مشار إليه في نقطة أخرى ، طالما أنه لا يزال لديه مساحة كبيرة للدوران فتح و غلق.

يُظهر التخطيط النهائي ترانزستور PNP متصل بأحد مدخلات D. الفكرة هي أنه عند تطبيق الطاقة ، يقوم المكثف الموجود في قاعدة الترانزستور بالشحن حتى يصل إلى النقطة التي يمر بها الترانزستور. نظرًا لعدم وجود تغذية مرتدة ، يقوم جامع الترانزستور بتغيير حالته بسرعة كبيرة ، مما يؤدي إلى توليد نبضة يمكنها ضبط إدخال D عاليًا وتشغيل الساعة. نظرًا لأنه متصل بالدائرة عبر مكثف ، يعود إدخال D إلى حالته المنخفضة ولا يتأثر بشكل ملحوظ في التشغيل العادي.

الخطوة 3: إيجابيات وسلبيات

بعد أن أنشأت هذه الدائرة تساءلت عما إذا كان من المفيد القيام بذلك. كان الهدف هو الحصول على وظيفة مثل زر الاختيار دون حساب المفاتيح وإطار التثبيت ، ولكن بمجرد إضافة المقاومات المنسدلة ومكثفات الارتداد ، وجدت أنها أكثر تعقيدًا قليلاً مما كنت أرغب.

لا تنس مفاتيح القفل الحقيقي أي مفتاح تم الضغط عليه عند إيقاف تشغيل الطاقة ، ولكن مع هذه الدائرة ستعود دائمًا إلى الإعداد الافتراضي "لا شيء" ، أو الإعداد الافتراضي الدائم.

أبسط طريقة لفعل الشيء نفسه هي استخدام متحكم دقيق ، ولا أشك في أن شخصًا ما سيشير إلى ذلك في التعليقات.

مشكلة استخدام المايكرو هي أنه عليك برمجته. كما يجب أن يكون لديك دبابيس كافية لجميع المدخلات والمخرجات التي تحتاجها ، أو لديك وحدة فك ترميز لإنشائها ، والتي تضيف شريحة أخرى على الفور.

جميع أجزاء هذه الدائرة رخيصة جدًا أو مجانية. يتكلف بنك من 6 مفاتيح متشابكة على eBay (في وقت كتابة هذا التقرير) 3.77 جنيهًا إسترلينيًا. حسنًا ، هذا ليس كثيرًا ، لكن تكلفة 74HC174 الخاصة بي 9 بنسات ولدي بالفعل جميع الأجزاء الأخرى ، وهي رخيصة أو مجانية على أي حال.

الحد الأدنى من جهات الاتصال التي تحصل عليها عادةً باستخدام مفتاح تشابك ميكانيكي هو DPDT ، ولكن يمكنك بسهولة الحصول على المزيد. إذا كنت تريد المزيد من "جهات الاتصال" مع هذه الدائرة ، فيجب عليك إضافة المزيد من أجهزة الإخراج ، عادةً mosfets.

تتمثل إحدى الميزات الكبيرة مقارنة بمفاتيح التشابك القياسية في أنه يمكنك استخدام أي نوع من المفاتيح اللحظية ، أو وضعها في أي مكان تريده ، أو حتى توجيه المدخلات من إشارة مختلفة تمامًا.

إذا أضفت ترانزستور mosfet إلى كل من مخرجات هذه الدائرة ، فستحصل على خرج SPCO ، باستثناء أنه ليس جيدًا حقًا ، لأنه يمكنك توصيله بطريقة واحدة فقط. قم بتوصيله بطريقة أخرى وستحصل بدلاً من ذلك على صمام ثنائي منخفض الطاقة حقًا.

من ناحية أخرى ، يمكنك إضافة الكثير من mosfets إلى الإخراج قبل أن يتم تحميله بشكل زائد ، بحيث يمكنك الحصول على عدد كبير بشكل تعسفي من الأعمدة. باستخدام أزواج من النوع P و N ، يمكنك أيضًا إنشاء مخرجات ثنائية الاتجاه ، لكن هذا يضيف أيضًا تعقيدًا. يمكنك أيضًا استخدام نواتج not-Q في flip-flops ، والتي تمنحك إجراءً بديلاً. لذلك من المحتمل أن يكون هناك قدر كبير من المرونة مع هذه الدائرة ، إذا كنت لا تمانع في التعقيد الإضافي.