Схемы на к561тм2 своими руками
Добавил пользователь Alex Обновлено: 16.09.2024
P-14. Часто использовалась в бытовой аппаратуре в автоматике включения-выключения различных устройств.
По входам D и C триггер работает следующим образом: при появлении лог.1 на входе С, на прямом выходе Q появляется уровень сигнала соответствующий сигналу присутствующему на входе D, т.е. происходит перенос состояния со входа D на выход Q. После исчезания лог. 1 на входе С триггер останется в этом же состоянии независимо от того что присутствует на входе D. Но если на D изменить предшествующее состояние на противоположное и при удержании этого уровня на вход С снова подать синхроимпульс, то состояние триггера изменится уже в соответствии с состоянием сигнала на входе D в данный момент, т.е. произойдет переключение выхода.
Такой триггер используется для сохранения в памяти двоичного сигнала, или еще по-другому он называется триггер задержки (памяти).
Нумерация выводов начинается от ключа на корпусе против часовой стрелки. По уровню сигналов на входах и выходах совместима с импортными микросхемами серии 40хх.
Перечень компонентов, которые используются в этой схеме:
R1 — 2 мОм
R2 — 10 мОм
R3, R4 — 100 кОм
R5 — 10 кОм
R6 — 2 мОм
C1, C2 — 0,22 мкф
VT1 — КП501
VT2 — КТ815, КТ817
VD1 — 1n4007
VD2-4 — любые светодиоды с напряжением питания как у источника питания
K1 — Любое реле с напряжением питания как у источника питания
В этой статье вашему вниманию предлагаю достаточно простую схему сенсорного переключателя (который может включать и выключать электрическую нагрузку), что имеет триггерную фиксацию своего рабочего состояния и срабатывает от простого прикосновения пальца к сенсорному проводу. Данная схема проверена и полностью работоспособна. После сборки сразу начинает нормально выполнять свою функцию. И перед тем, как приступить к описанию самой схемы для начала немного полезной информации о самой микросхеме К561ТМ2, на базе который и собрана эта схема.
Микросхема К561ТМ2 имеет два D-триггера, в каждом из которых имеется по 2 асинхронных установочных входа S и R для установки триггеров в состояние логической 1 и сброса информации. Двухтактный D-триггер работает так. По фронту первого импульса синхронизации на входе C, логический уровень присутствующий на входе D, записывается в первый однотактный D-триггер. По фронту второго импульса синхронизации, на выходе Q устанавливается уровень, присутствующий на входе D перед первым синхроимпульсом. В результате на выходе двухтактного D-триггера сигнал задерживается на один такт. Учтите, что напряжение питания подается на вывод 14, а общий провод подключается к 7-му выводу.
Основные характеристики микросхемы К561ТМ2:
Теперь о том, как работает данный сенсорный переключатель. На входе схемы стоит полевой транзистор VT1, задача которого усилить тот весьма малый сигнал, что идет от сенсора, когда к нему прикасаются. Дело в том, что вокруг нас всегда имеются электромагнитные поля. То есть, человек, сам о том не подозревая, является антенной для этих электрических полей. Когда же мы своим пальцем касаемся сенсора схемы, то имеющийся небольшой электрический потенциал передается на вход данного устройства. Величина этого сигнала исчисляется в милливольтах, но и его хватает чтобы полевой транзистор его уловил и усилил в десятки и сотни раз.
С выхода полевого транзистора уже усиленный сигнал в виде кратковременного импульса переменного напряжения передается на вход триггера D1, который собран на микросхеме К561ТМ2. Задача триггера заключается в том, чтобы входной сигнал в виде импульса зафиксировать в одном из двух устойчивых состояниях. Это либо состояние включенной нагрузки, либо состояние отключенной нагрузки. Проще говоря, если бы триггера не было, то схема работала бы так – когда мы прикасаемся к сенсору схемы, то нагрузка включается, а как только мы перестаем касаться сенсора, то и нагрузка также отключается. Такой режим конечно не совсем удобен и подходит далеко не для всех случаев его использования. Ну, а триггер помогает чётко зафиксировать определенное состояние и имеющаяся нагрузка будет при одном касании включаться, а при повторном касании – отключаться.
На выходе триггера D1 стоит дополнительный усилительный каскад в виде одного биполярного транзистора VT2 типа КТ815. Дело в том, что выходного тока может не хватать для того, чтобы управлять катушкой реле. И имеющейся транзистор, работая по схеме с общим эмиттером, просто до усиливает выходной сигнал триггера. Данный транзистор можно поставить любой аналогичный к примеру даже чуть помощней КТ817. В итоге мы имеем, при касании сенсора схемы малый сигнал усиливается полевиком, передается на триггер, который четко фиксирует одно из рабочих состояний (вкл. или выкл.), и передает на последующее усиление уже биполярному транзистору, который уже либо включает либо выключает реле.
В данном случае на схеме к контактам реле подсоединена нагрузка в виде обычный светодиодов VD2-4, которые будут или загораться или гаснуть. Естественно, вместо светодиодов можно поставить любую другую нагрузку, которая вам нужна. Как можно было заметить из характеристик, микросхема триггера может питаться от постоянного напряжения величиной от 3 до 15 вольт. Следовательно, и нагрузку можно подключать с таким же напряжением (которая на него рассчитана).
Параллельно катушки реле стоит защитный диод VD1, который защищает схему от случайных всплесков напряжения. Дело в том, что любая индуктивная нагрузка обладает эффектом возникновения самоиндукции. То есть, когда мы резко убираем напряжение с катушки реле, то на концах этой самой катушки кратковременно возникает импульс напряжения, который по своей величине может в несколько раз превосходить величину напряжения питания. Это напряжение самоиндукции легко может вывести из строя маломощные полупроводники, что работают в схеме. Это полевой транзистор, сама микросхема триггера и биполярный транзистор. Диод же, который имеет обратное включение, просто гасит возникающие всплески напряжения самоиндукции, тем самым защищая электронную схему от случайного выхода из строя. Диод можно поставить практически любой такого типа, даже маломощный.
На просторах интернета можно встретить упрощенный вариант схемы триггера на микросхеме К561ТМ2, который представлен на рисунке ниже:
Дело в том, что данный вариант триггера (без дополнительных компонентов в виде резисторов и конденсаторов) также рабочий, но он крайне не стабильный. То есть, у этой микросхемы достаточно высокое быстродействие. При однократном касании сенсора на вход триггера поступают множество кратковременных сигналов и микросхема триггера успевает быстро переключать свои состояния. В результате на выходной транзистор VT2 идет сразу несколько команд на включение и выключение реле. Этот процесс не позволяет сделать срабатывание схемы четко однократно и в итоге работа схемы становится неправильная.
Вариант схемы, что показан вначале статьи, более правильный и стабильный в своей работе. Добавленные в триггер дополнительные элементы в виде нескольких резисторов и конденсаторов делают небольшую задержку, создавая инерционность реагирования на входной сигнал, идущий от сенсора и первого усилительного каскада на транзисторе VT1. То есть, за счет этой небольшой задержки схема четко и хорошо срабатывает, правильно реагируя на одиночное касание к сенсору схемы.
Схема простого самодельного оптического выключателя для управления различными нагрузками.
Основные отличия от предыдущего варианта:
- Генератор датчика выполнен на микросхеме К561ЛН2, содержащей шесть инверторов повышенной нагрузочной способности, три из которых включены параллельно для еще большего увеличения нагрузочной способности. Теперь ток, протекающий через ИК-светодиод может быть выше, следственно, излучение светодиода с большей силой, и дальность действия тоже больше.
- Упразднен одновибратор, который был между выходом ИК-фотоприемника и синхровходом D-триггера на ИМС D2. В нем не было необходимости, так как цепь C5-R6 и без того задерживает переключение триггера. Вместо одновибратора включен один инвертор микросхемы D1.
- На выходе схемы вместо симистора работает электромагнитное реле.
Рис.1. Принципиальная схема выключателя нагрузок с оптическим ИК управлением.
Рабочий узел датчика состоит из ИК-светодиода HL1 и интегрального фотоприемника HF1. Светодиод и фотоприемник устанавливаются так чтобы они были направлены в одну сторону, - под прямым углом от поверхности выключателя, если он устанавливается на стене.
Поскольку между ними есть непрозрачная перегородка луч от светодиода попасть на фотопремник может только при отражении от какой-то поверхности. Например, от поднесенной руки. При отражении этого луча на выходе логического элемента D1.3 появляется положительный импульс.
ИК-канал модулированный, поэтому, ИК-светодиод HL1 излучает не непрерывный поток света, а вспышки, следующие с частотой 36 кГц. Модулирующие импульсы генерирует мультивибратор на элементах D1.1 и D1.2, которые поступают на светодиод через усилитель на элементах D1.4-D1.6 и токоограничительные резисторы R2 и R3.
Частота модуляции зависит от цепи R1-C1, при использовании другого фотоприемника (на другую частоту) нужно и этот мультивибратор настроить на эту частоту. А сила света зависит от положения движка резистора R2.
Приемная схема датчика выполнена на одном элементе микросхемы D1, - D1.3, а так же, D-триггере на микросхеме D2.
HF1 - интегральный фотоприемник, такой как во многих телевизорах. В нем есть полосовой фильтр, настроенный на частоту 36 кГц и формирователь импульсов с выходным транзисторным ключом. При приеме ИК-излучения, частота которого равная 36 кГц (или близка к 36 кГц), этот ключ открывается и на выходе (выв. 3) появляется логический ноль.
Резистор R5 подтягивает его к единице, чтобы в отсутствие приема на выв. 3 была единица. Конденсатор С2 подавляет различные помехи. В ждущем состоянии сигнал от HL1 не поступает на HF1, так как перед ними нет отражающей поверхности. На выходе HF1 - единица.
При отражении луча начинается поступление ИК-вспышек от HL1 на HF1. В этот момент уровень на выходе фотоприемника изменяется. Возникший логический ноль (или импульс, если отражение было кратковременным) инвертируется элементом D1.3 и поступает на исполнительную часть схемы, которая выполнена на D-триггере D2 и выходном ключевом каскаде на транзисторах VТ1, VТ2 с обмоткой реле К1 в коллекторной цепи.
Цепь C6-R5 предназначена для принудительной установки триггера в нулевое состояние на инверсном выходе сразу после подачи питания. После подачи питания заряд С6 формирует импульс произвольной формы, который поступает на вход S триггера D2. Это устанавливает триггер в единицу (на инверсном выходе ноль).
Ключ VТ1-VТ2 получающий управление от этого выхода оказывается закрытым, ток на обмотку реле К1 не поступает и контакты реле остаются разомкнутыми. Нагрузка (на схеме не показана) выключена. Данная цепь (С6-R5) исключает возможность самопроизвольного включения нагрузки после перерыва в подаче электричества.
При поднесении руки к датчику выключателя на необходимое расстояние формируется импульс, который поступает с вход С триггера. Триггер переключается в противоположное установившемуся состоянию, так как на его вход D поступает уровень с его инверсного выхода.
Цепь C5-R6 защищает триггер от ложных многократных переключений, которые мугут быть следствием неравномерного движения рук перед датчиком, - между переключениями должно пройти время на зарядку - разрядку конденсатора С5 через резистор R6. Поэтому любое количество импульсов в течение этого времени меняет состояние триггера только один раз.
Выходной ключ сделан по транзисторной схеме. Составной транзистор VТ1-VТ2 управляет электромагнитным реле К1. Реле типа BS-115C с обмоткой на 5V. Его контакты позволяют коммутировать ток до 10А, при напряжении до 250V.
Их нужно включить параллельно выключателю прибора, которым нужно управлять или в разрыв цепи его питания.
Напряжение питания 5V выбрано не зря. Дело в том, что сейчас в различных магазинах есть очень большой выбор самых недорогих зарядных устройств и компактных блоков питания для питания портативной аппаратуры через USB-разъем. Там стандартное напряжение 5V.
Данную схему несложно переделать для работы на пересечение луча. Например, чтобы какая-то нагрузка включалась при проходе человека в помещение и выключалась при его выходе. Или не человека, а перемещения какого-то предмета.
В этом случае нужно всего лишь отключить логический элемент D1.3, а сигнал на синхровход триггера D2 подавать непосредственно с выхода фотоприемника.
Эта сигнализация может служить как для охраны автомобиля, так и для охраны различных помещений. В первом случае она питается от аккумулятора автомобиля, а во втором от электросети от через стандартный сетевой адаптер, допускающий выходной ток до 0,8 А (определяется током потребления используемой сирены) и напряжение 10-15V.
Есть четыре входа для подключения внешних датчиков, которые могут быть как замыкающими, так и электронными, формирующими на выходе отрицательные импульсы или нулевой перепад логического уровня.
Включение и выключение сигнализации (постановка на охрану и снятие с охраны) производится снаружи объекта. Это можно сделать при помощи двух замаскированных герконов (например, расположены за остеклением машины и замаскированы различными наклейками), или при помощи какого-то электронного ключа, сделанного, например, на основе DTMF – кода или на основе систем ДУ аппаратурой. В этом случае управление может быть выполнено брелком с всего одной кнопкой (формирующей всего одну команду), при нажатии на которую на выходе приёмника-декодера формируется всего один отрицательный импульс. Однократное нажатие на эту кнопку будет либо включать сигнализацию, либо её выключать (то, есть, переводить в противоположное положение установленному ранее). Выбор типа управления (герконы или система ДУ) осуществляется установкой двух паянных перемычек со стороны печатных дорожек платы ( Р1 и Р2 ).
Продолжительность звучания сирены ограничивается цепью С3-R7. После того как триггер D1.1 установится в единичное положение, начинается зарядка конденсатора С3 через резистор R7 и как только напряжение на С3 достигнет порогового уровня единицы для КМОП-логики триггер принудительно перекидывается в нулевое положение. При указанных на схеме номиналах С3 и R7 продолжительность звучания сирены составляет около 20 секунд.
Диод VD5 служит для ускорения разрядки С1. Диод VD7 – защита от неверного подключения к питанию. Диоды VD1-VD4 не пускают на схему напряжение больше напряжения питания микросхемы D1 и развязывают относительно друг друга датчики исключая их взаимное влияние.
Стабилитрон VD6 защищает от превышении напряжения питания (от выбросов напряжения в сети автомобиля). Диод VD8 служит для защиты VT2 от возможной индуктивной составляющей нагрузки ( если параллельно сирене включить какое-то реле или если посредством реле включается более мощное сигнальное устройство).
Детали . Датчики могут быть самыми разными. Важно, что контактные датчики должны замыкаться при срабатывании, а электронный датчик должен формировать на выходе любое количество отрицательных импульсов. В качестве контактных датчиков в автомобильном варианте могут служить дверные выключатели света в салоне, багажнике, моторном отсеке или аналогичные дополнительные датчики. При охране помещения в проёме дверей можно также установить автомобильные выключатели. Очень удобны, в этом смысле, выключатели света для моторного отсека автомобиля ВАЗ-2108 – ВАЗ – 2199.
Для управления включением-выключением служат малогабаритные герконы КЭМ-4, управляемые при помощи постоянного магнита, вмонтированного в брелок для ключей. Светодиод может быть любым, излучающим видимый свет.
Сирена – стандартная, 6-ти тональная для автомобилей.
Предлагаемый для самостоятельной сборки частотомер сравнительно низкочастотный, тем не менее позволяет измерять частоты до нескольких мегагерц. Разрядность измерителя частот зависит от количества установленных цифровых индикаторов. Чувствительность входа - не хуже 0,1V, максимальное входное напряжение, которое он может выдерживать без повреждения - порядка 100V. Время индикации и время измерения чередуются, длительность одного цикла — 1 сек. измерение и 1 сек. - индикация. Собран он по классической схеме, с генератором частоты 1 Гц на специализированных микросхемах-счётчиках, применяемых в частности в схемах цифровых часов:
Вместо К176ИЕ5 можно применить также аналогичную по функциям микросхему К176ИЕ12:
К коллектору транзистора-ключа (КТ315 на первой схеме) подключается узел счёта и индикации на микросхемах — десятичных счётчиках-дешифраторах и цифровых светодиодных индикаторах:
В данном случае были использованы три имеющихся в наличии малогабаритных знакосинтезирующих индикатора типа К490ИП1 - индикаторы управляемые цифровые, красного цвета свечения, предназначенные для применения в радиоэлектронной аппаратуре. Схема управления выполнена по КМОП технологии. Индикаторы имеют 7 сегментов и децимальную точку, позволяют воспроизвести любую цифру от 0 до 9 и децимальную точку. Высота знака 2,5 мм):
Данные индикаторы удобны тем, что имеют в своём составе не только сам индикатор, но и счётчик-дешифратор, что позволяет значительно упростить схему и сделать её очень малогабаритной. Ниже приведена схема счёта-индикации на таких микросхемах:
Схема входной цепи
Большое значение при измерениях частоты имеет качество входного каскада — формирователя сигнала. Он должен иметь высокое входное сопротивление чтобы не оказывать влияния на измеряемую цепь и преобразовывать сигналы любой формы в последовательность прямоугольных импульсов. В данной конструкции применена схема согласующего каскада с полевым транзистором на входе:
Эта схема частотомера, конечно, не лучшая из возможных, но всё-таки обеспечивает более-менее приемлемые характеристики. Она была выбрана в основном исходя из общих габаритов конструкции, которая получилась очень компактная. Вся схема собрана в пластиковом корпусе-футляре от зубной щётки:
Микросхемы и прочие элементы запаяны на узкой полоске макетной платы и все соединения сделаны с помощью проводов типа МГТФ. При настройке входного каскада-формирователя сигнала следует подбором сопротивлений R3 и R4 добиться установления напряжения 0,1. 0,2 вольт на истоке полевого транзистора. Транзисторы здесь можно заменить на аналогичные, достаточно высокочастотные.
Дополнения
Форум по обсуждению материала ЦИФРОВОЙ ЧАСТОТОМЕР СВОИМИ РУКАМИ
В каком направлении течет ток - от плюса к минусу или наоборот? Занимательная теория сути электричества.
Переделываем игрушку обычный трактор в радиоуправляемый - фотографии процесса и получившийся результат.
Микрофоны MEMS - новое качество в записи звука. Подробное описание технологии.
Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры - краткий обзор и сравнение технологий.
Читайте также: