Tombol Radio yang Saling Mengunci Secara Elektronik (*ditingkatkan!*): 3 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Istilah "tombol radio" berasal dari desain radio mobil tua, di mana akan ada sejumlah tombol yang telah disetel sebelumnya ke saluran yang berbeda, dan saling mengunci secara mekanis sehingga hanya satu yang dapat ditekan dalam satu waktu.

Saya ingin menemukan cara membuat tombol radio tanpa harus membeli beberapa sakelar yang saling terkait, karena saya ingin dapat memilih nilai preset alternatif di proyek lain yang sudah memiliki sakelar putar, jadi saya ingin gaya yang berbeda untuk menghindari kesalahan.

Sakelar taktil berlimpah dan murah, dan saya memiliki beban yang dibongkar dari berbagai hal, jadi sepertinya pilihan alami untuk digunakan. Flip flop tipe D hex, 74HC174, melakukan fungsi interlock dengan baik dengan bantuan beberapa dioda. Mungkin beberapa chip lain dapat melakukan pekerjaan yang lebih baik tetapi '174 sangat murah, dan diodanya gratis (tarik papan)

Beberapa resistor juga diperlukan, dan kapasitor untuk melepaskan sakelar (dalam versi pertama) dan menyediakan power-on-reset. Sejak itu saya menemukan bahwa dengan meningkatkan kapasitor tunda jam, kapasitor debounce sakelar tidak diperlukan.

Simulasi "interlock.circ" berjalan di Logisim, yang dapat Anda unduh di sini: https://www.cburch.com/logisim/ (Sayangnya tidak lagi dalam pengembangan).

Saya telah menghasilkan 2 versi rangkaian yang lebih baik, yang pertama, hanya kapasitor debounce yang dilepas. Yang kedua, transistor ditambahkan untuk mengaktifkan salah satu tombol untuk diaktifkan pada waktu sakelar, memberikan pengaturan default.

Perlengkapan

• 1x 74HC174
• 6x sakelar taktil atau jenis sakelar sesaat lainnya
• 7x 10k resistor. Ini dapat dikemas dalam SIL atau DIL dengan terminal umum. Saya menggunakan 2 paket yang masing-masing berisi 4 resistor.
• Kapasitor 6x 100n - nilai pasti tidak penting.
• 1x 47k resistor
• 1x 100n kapasitor, nilai minimum. Gunakan apa saja hingga 1u.
• Perangkat keluaran, misalnya MOSFET kecil, atau LED
• Bahan untuk perakitan sirkuit

Langkah 1: Konstruksi

Merakit menggunakan metode pilihan Anda. Saya menggunakan papan berlubang dua sisi. Akan lebih mudah dilakukan dengan chip paket DIL lubang tembus, tetapi saya sering mendapatkan perangkat SOIC karena biasanya jauh lebih murah.

Jadi dengan perangkat DIL, Anda tidak perlu melakukan sesuatu yang istimewa, cukup colokkan dan sambungkan.

Untuk SOIC, Anda perlu melakukan sedikit trik. Tekuk kaki alternatif sedikit ke atas agar tidak menyentuh papan. Pin yang tersisa akan berada pada jarak yang benar untuk mencocokkan bantalan di papan. Berikut panduan cara membengkokkan milik saya (UP artinya membungkuk, DOWN artinya biarkan saja)

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

Dengan cara ini 4 dioda dapat dihubungkan ke bantalan dan hanya 2 yang perlu dihubungkan ke kaki yang terangkat. Namun, sebagian dari diri saya menduga ini akan lebih baik sebaliknya.

Letakkan dioda di kedua sisi chip dan solder di tempatnya.

Pasang resistor pull-down untuk masing-masing input D. Saya menggunakan 2 paket SIL masing-masing 4 resistor, Pasang resistor pull-down untuk input clock. Jika menggunakan paket SIL, sambungkan salah satu resistor cadangan alih-alih yang terpisah

Pasang sakelar di sebelah resistor.

Pasang kapasitor de-bouncing untuk sakelar sedekat mungkin dengannya.

Sesuaikan perangkat output Anda. Saya menggunakan LED untuk pengujian dan demonstrasi, tetapi Anda dapat memasukkan beberapa perangkat lain yang Anda pilih untuk mendapatkan beberapa kutub pada setiap output, misalnya.

• Jika Anda memasang LED, mereka hanya membutuhkan 1 resistor pembatas arus pada sambungan umum, karena hanya 1 LED yang menyala pada satu waktu!
• Jika Anda menggunakan MOSFET atau perangkat lain, perhatikan orientasi perangkat. Tidak seperti sakelar nyata, sinyal masih memiliki hubungan dengan koneksi 0v dari rangkaian ini sehingga transistor keluaran harus dirujuk ke sana.

Hubungkan semuanya sesuai dengan skema. Saya menggunakan kawat magnet 0.1mm untuk ini, Anda mungkin lebih suka sesuatu yang kurang halus.

Langkah 2: Cara Kerjanya

Saya telah menyediakan 4 versi skema: yang asli dengan kapasitor debouncing sakelar, dengan dan tanpa MOSFET keluaran, dan dua versi lebih lanjut di mana kapasitor tunda jam telah ditingkatkan, sehingga melepaskan sakelar menjadi tidak perlu, akhirnya dengan tambahan transistor yang secara virtual akan "menekan" salah satu tombol saat daya dihidupkan.

Sirkuit ini menggunakan flip-flop tipe D sederhana dengan jam umum, dengan mudah Anda mendapatkan 6 di antaranya dalam chip 74HC174.

Jam dan masing-masing input D dari chip ditarik ke ground melalui resistor, sehingga input default selalu 0. Dioda dihubungkan sebagai rangkaian "kabel ATAU". Anda dapat menggunakan gerbang OR 6 input, maka Anda tidak perlu pull down pada input jam, tetapi di mana kesenangannya?

Ketika sirkuit pertama kali dinyalakan, pin CLR ditarik rendah melalui kapasitor untuk mengatur ulang chip. Ketika kapasitor diisi, reset dinonaktifkan. Saya memilih 47k dan 100nF untuk memberikan konstanta waktu sekitar 5x dari gabungan tutup debounce dan resistor tarik yang digunakan untuk sakelar.

Ketika Anda menekan tombol, itu menempatkan logika 1 pada input D yang terhubung dan melalui dioda memicu jam pada waktu yang sama. Ini "mencatat" angka 1, membuat output Q menjadi tinggi.

Ketika tombol dilepaskan, logika 1 disimpan dalam flip-flop, sehingga output Q tetap tinggi.

Ketika Anda menekan tombol yang berbeda, efek yang sama terjadi pada flip-flop yang terhubung dengannya, tetapi karena jamnya sama, yang memiliki output 1 sekarang sudah mencatat 0, jadi output Q berjalan rendah.

Karena sakelar mengalami pemantulan kontak, ketika Anda menekan dan melepaskannya, Anda tidak mendapatkan angka 0 lalu 1 lalu 0, Anda mendapatkan aliran acak 1 dan 0, membuat rangkaian tidak dapat diprediksi. Anda dapat menemukan sirkuit debouncing sakelar yang layak di sini:

Saya akhirnya menemukan bahwa dengan kapasitor tunda jam yang cukup besar, tidak perlu melepaskan sakelar individu.

Keluaran Q dari flip-flop mana pun menjadi tinggi ketika tombolnya ditekan, dan keluaran bukan-Q menjadi rendah. Anda dapat menggunakan ini untuk mengontrol MOSFET N atau P, masing-masing direferensikan ke rel daya rendah atau tinggi. Dengan beban yang terhubung ke saluran pembuangan transistor apa pun, sumbernya biasanya akan terhubung ke 0v atau rel daya, tergantung pada polaritasnya, namun akan bertindak sebagai sakelar yang dirujuk ke beberapa titik lain, selama masih memiliki ruang kepala untuk berputar nyala dan mati.

Skema terakhir menunjukkan transistor PNP yang terhubung ke salah satu input D. Idenya adalah bahwa ketika daya diterapkan, kapasitor di dasar transistor mengisi daya hingga mencapai titik di mana transistor berjalan. Karena tidak ada umpan balik, kolektor transistor berubah status dengan sangat cepat, menghasilkan pulsa yang dapat mengatur input D tinggi dan memicu jam. Karena terhubung ke sirkuit melalui kapasitor, input D kembali ke keadaan rendah dan tidak terpengaruh secara nyata dalam operasi normal.

Langkah 3: Pro dan Kontra

Setelah saya membangun sirkuit ini, saya bertanya-tanya apakah itu layak dilakukan. Tujuannya adalah untuk mendapatkan fungsi seperti tombol radio tanpa mengorbankan sakelar dan bingkai pemasangan, namun begitu resistor pull-down dan kapasitor de-bouncing ditambahkan, saya merasa sedikit lebih rumit daripada yang saya inginkan.

Sakelar interlocking nyata jangan lupa sakelar mana yang ditekan saat daya dimatikan, tetapi dengan sirkuit ini ia akan selalu kembali ke pengaturan default "tidak ada", atau default permanen.

Cara yang lebih sederhana untuk melakukan hal yang sama adalah dengan menggunakan mikrokontroler, dan saya tidak ragu seseorang akan menunjukkan hal ini di komentar.

Masalah dengan menggunakan mikro adalah, Anda harus memprogramnya. Anda juga harus memiliki cukup pin untuk semua input dan output yang Anda butuhkan, atau memiliki dekoder untuk membuatnya, yang secara instan menambahkan chip lain.

Semua suku cadang untuk sirkuit ini sangat murah atau gratis. Sebuah bank dengan 6 sakelar yang saling terkait di eBay berharga (pada saat penulisan) £3,77. Ok jadi itu tidak banyak, tetapi 74HC174 saya berharga 9 pence dan saya sudah memiliki semua suku cadang lainnya, yang murah atau gratis.

Jumlah minimum kontak yang biasanya Anda dapatkan dengan sakelar interlocking mekanis adalah DPDT, tetapi Anda dapat dengan mudah mendapatkan lebih banyak. Jika Anda ingin lebih banyak "kontak" dengan sirkuit ini, Anda harus menambahkan lebih banyak perangkat output, biasanya MOSFET.

Satu keuntungan besar dibandingkan dengan sakelar interlocking standar adalah Anda dapat menggunakan semua jenis sakelar sesaat, diposisikan di mana pun Anda suka, atau bahkan menggerakkan input dari sinyal yang sama sekali berbeda.

Jika Anda menambahkan transistor MOSFET ke setiap output dari rangkaian ini, Anda mendapatkan output SPCO, kecuali itu bahkan tidak terlalu bagus, karena Anda hanya dapat menghubungkannya 1 cara. Hubungkan dengan cara lain dan Anda mendapatkan dioda bertenaga sangat rendah sebagai gantinya.

Di sisi lain, Anda dapat menambahkan banyak MOSFET ke output sebelum kelebihan beban, sehingga Anda dapat memiliki sejumlah besar kutub. Dengan menggunakan pasangan tipe P dan N, Anda juga dapat membuat output dua arah, tetapi ini juga menambah kerumitan. Anda juga dapat menggunakan output bukan-Q dari sandal jepit, yang memberi Anda tindakan alternatif. Jadi ada kemungkinan banyak fleksibilitas dengan sirkuit ini, jika Anda tidak keberatan dengan kerumitan ekstra.