Μαλακό κύκλωμα διακόπτη μανδάλου

Ένα κύκλωμα μανδάλωσης μπορεί να « κρατήσει » το κύκλωμα σε κατάσταση ενεργοποίησης ή απενεργοποίησης έως ότου εφαρμοστεί οποιοδήποτε εξωτερικό σήμα σε αυτό. Το κύκλωμα μανδάλωσης διατηρεί τη θέση του (είτε ενεργοποιημένο είτε απενεργοποιημένο) ακόμη και μετά την αφαίρεση του σήματος εισόδου και μπορεί να αποθηκεύσει ένα κομμάτι πληροφοριών όσο η συσκευή είναι ενεργοποιημένη. Για ενεργό υψηλό σήμα, αποθηκεύει ένα και για ενεργό χαμηλό σήμα, αποθηκεύει μηδέν.

Σε αυτό το έργο, πρόκειται να φτιάξουμε ένα κύκλωμα Soft Latch για να ενεργοποιήσετε και να απενεργοποιήσετε μια ηλεκτρονική συσκευή πατώντας ένα μόνο κουμπί. Αυτό το κύκλωμα είναι γνωστό ως Soft Latch Switch. Ένα κύκλωμα Soft Latch είναι διαφορετικό από το κανονικό κύκλωμα μανδάλωσης, σε μαλακό μάνδαλο οι καταστάσεις ενεργοποίησης και απενεργοποίησης μπορούν να αλλάξουν χρησιμοποιώντας εξωτερικά μέσα (μπουτόν), αλλά σε κανονικό κύκλωμα μανδάλωσης, το κύκλωμα μπορεί να ασφαλιστεί μόνο σε μία μόνο κατάσταση και να αλλάξει το κράτος πρέπει να αφαιρεθεί το τροφοδοτικό. Γενικά οι καταχωρητές αλλαγής ταχυτήτων και τα Flip-flops χρησιμοποιούνται στο κύκλωμα μανδάλωσης, όπως αυτό που χρησιμοποιήσαμε στο κύκλωμα Clap-on-Clap-off

Το μάνδαλο μπορεί να συγκριθεί με το κουμπί Push-on-Push-off όπου το κουμπί συνδέει το κύκλωμα όταν πατηθεί μία φορά και αποσυνδέει το κύκλωμα όταν πατηθεί ξανά. Εδώ θα χρησιμοποιήσουμε ένα τρανζίστορ BC547 NPN και ένα τρανζίστορ PNP BC557 με ένα κανονικό κουμπί για την κατασκευή ενός διακόπτη τροφοδοσίας μαλακής μανδάλωσης. Αυτό το μαλακό κύκλωμα μανδάλωσης δεν απαιτεί κανένα μικροελεγκτή ή κανένα IC για να τον ενεργοποιήσετε και να απενεργοποιήσετε.

Απαιτούμενα στοιχεία

• Τρανζίστορ: BC547 (2), BC557
• Αντίσταση: 1MΩ, 470KΩ, 220KΩ (2), 100KΩ (2), 10KΩ, 1KΩ, 330 Ω
• Πλήκτρο
• Πυκνωτής 1μF
• LED
• Ψωμί

Διάγραμμα κυκλώματος

Το διάγραμμα κυκλώματος για κύκλωμα διακόπτη ισχύος μαλακού μανδάλωσης δίνεται παραπάνω. Μπορεί να κατασκευαστεί εύκολα σε ένα breadboard ή PCB. Τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται σε αυτό το κύκλωμα είναι εύκολα διαθέσιμα και πολύ φθηνά. Οι αντιστάσεις χρησιμοποιούνται ως αντιστάσεις περιορισμού ρεύματος, ενώ ο πυκνωτής χρησιμοποιείται για την αποφυγή εσφαλμένης ενεργοποίησης του κυκλώματος.

Λειτουργία του κυκλώματος διακόπτη Soft Latch

Το τρανζίστορ BC547 είναι τρανζίστορ NPN ενώ το BC557 είναι τρανζίστορ PNP. Το τρανζίστορ BC547 μπορεί να ενεργοποιηθεί εφαρμόζοντας θετική τάση στη βάση του. Από την άλλη πλευρά, το BC557 μπορεί να ενεργοποιηθεί εφαρμόζοντας αρνητική τάση στη βάση του.

Όταν εφαρμόζουμε για πρώτη φορά την τάση τροφοδοσίας πατώντας το κουμπί, και τα τρία τρανζίστορ είναι σε κατάσταση απενεργοποίησης και η τάση εξόδου είναι μηδέν. Έτσι, το κύκλωμα παραμένει σε κατάσταση απενεργοποίησης ή ακινητοποίησης. Σε αυτήν την κατάσταση πυκνωτής, το C1 φορτίζει μέσω των αντιστάσεων R1 και R2. Όταν πατάμε το διακόπτη μπουτόν, προκαλεί τον πυκνωτή C1 να περάσει την τάση του στη βάση του τρανζίστορ Q3 μέσω της αντίστασης R6. Αυτό ενεργοποιεί το τρανζίστορ Q3 και το τρανζίστορ Q3 ενεργοποιεί το τρανζίστορ Q2. Η τάση που αναπτύσσεται σε όλη την αντίσταση R4 θα διατηρήσει το Q2 ενεργοποιημένο όταν απελευθερωθεί το κουμπί. Το Q1 ενεργοποιείται επίσης κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου και το κύκλωμα είναι τώρα σε κατάσταση ενεργοποίησης ή μανδάλωσης και παραμένει έτσι ακόμα κι αν το S1 είναι ανοιχτό.

Σε αυτό το τρανζίστορ κατάστασης, το Q1 είναι τώρα κορεσμένο, προκαλώντας την εκφόρτιση του C1 μέσω του R2. Όταν πατάμε ξανά το διακόπτη του πλήκτρου, ο πυκνωτής C1 είναι σε κατάσταση αποφόρτισης και θα περάσει τη μηδενική τάση στο τρανζίστορ Q3, προκαλώντας την απενεργοποίηση του τρανζίστορ. Ως αποτέλεσμα, και τα τρία τρανζίστορ είναι σε κατάσταση απενεργοποίησης και το κύκλωμα επιστρέφει ξανά σε κατάσταση απενεργοποίησης ή ακινητοποίησης. Καθώς το Q1 είναι πλέον απενεργοποιημένο, ο πυκνωτής C1 αρχίζει να φορτίζει ξανά μέσω της αντίστασης R1 και R2. Έτσι, κάθε πάτημα του διακόπτη ακολουθεί την ίδια διαδικασία για ενεργοποίηση και απενεργοποίηση του κυκλώματος.

Ο πυκνωτής χρησιμοποιείται για τον περιορισμό της ταχύτητας της διαδικασίας μανδάλωσης. Χωρίς τον πυκνωτή το κύκλωμα θα ενεργοποιηθεί και θα απενεργοποιηθεί με τρόπο γρήγορο. Οι τιμές των αντιστάσεων και του πυκνωτή μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με τις εφαρμογές.

Έκανα αυτό το μαλακό κύκλωμα διακόπτη μανδάλου τόσο στο breadboard όσο και στο perfboard και μετά τις ολοκληρωμένες συνδέσεις στο perfboard, το υλικό μου έμοιαζε με αυτό:

Εφαρμογές του μαλακού κυκλώματος μανδάλωσης

1. Το μαλακό κύκλωμα μανδάλωσης είναι κατάλληλο για φορητά όργανα που λειτουργούν με μπαταρία καθώς έχει μηδενική τάση στην κατάσταση απενεργοποίησης.
2. Το μαλακό κύκλωμα μανδάλωσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για αυτόματη απενεργοποίηση των ESP32, ESP8266, Arduino ή οποιουδήποτε άλλου μικροελεγκτή.
3. Το κύκλωμα μανδάλωσης μπορεί να είναι πολύ χρήσιμο σε κυκλώματα συναγερμού.