Зависимо-последовательное включение неограниченного числа нагрузок

Михаил Шустов, г. Томск

Предложены варианты схем, позволяющих в последовательно-зависимом порядке подключать или отключать неограниченное количество нагрузок.

Многочисленные схемы зависимого включения нагрузок необоснованно ограничиваются двумя электро- или радиоприборами. Ниже, Рисунки 1–5, представлено несколько вариантов решения проблемы последовательно-зависимого включения неограниченного количества нагрузок, и, более того, последовательного их отключения в обратной последовательности.

На Рисунке 1 приведена релейно-тиристорная схема последовательного включения нагрузок. При нажатии на кнопку SB1 напряжение подается на управляющий электрод тиристора VS1. Тиристор открывается, подключая реле К1 к источнику питания. Контакты реле включают первую нагрузку. Нажатие кнопки SB2 аналогичным образом вызывает срабатывание реле К2 и т.д. Очевидно, что столь простая схема имеет, по меньшей мере, два недостатка. Во-первых, подключение всех реле возможно и при одновременном нажатии сразу на все кнопки, что не так критично. Во-вторых, что более значимо, на открытых тиристорах падает некоторое остаточное напряжение, что ограничивает количество коммутируемых нагрузок.

Рисунок 1.	Релейно-тиристорная схема зависимо-последовательного включения нагрузок.

На Рисунке 2 представлена также тиристорно-релейная (тиристорно-оптронная) схема зависимой коммутации нагрузок, однако работающая по иному принципу. При нажатии на кнопку SB1 включается тиристор VS1. На катоде тиристора VS1 появляется напряжение питания за вычетом падения напряжения на открытом тиристоре. Через токоограничивающий резистор R1 и светодиод оптронной пары DA1 (или обмотку реле К) протекает ток, включая, тем самым, первую по счету нагрузку.

Рисунок 2.	Тиристорная схема зависимо-последовательного включения нагрузок с общим единовременным сбросом (отключением) нагрузок.

Нажатие на кнопку SB2 аналогичным образом подключает вторую нагрузку и т.д. Такая схема также не лишена ранее упомянутого недостатка (одновременное нажатие кнопок), но не имеет ограничения на число включаемых нагрузок. Отключить одновременно все нагрузки можно за счет снятия питающего напряжения – нажатия на нормально замкнутую кнопку SB0.

Рисунок 3.	Схема зависимо-последовательного включения нагрузок с использованием КМОП-коммутаторов CD4066.

В следующих двух схемах, Рисунки 3 и 4, реализован единый принцип использования КМОП-элементов. На каждом элементе КМОП-микросхемы (CD4066 или CD4050, соответственно) выполнен слаботочный аналог тиристора. При нажатии на кнопку SB1 напряжение высокого уровня подается на управляющий вход КМОП-коммутатора, Рисунок 3, либо на вход КМОП-повторителя, Рисунок 4. В результате аналоги тиристоров самозащелкиваются, на их выходах появляется напряжение высокого уровня.

Рисунок 4.	Схема зависимо-последовательного включения нагрузок с использованием КМОП-повторителей CD4050.

Нагрузкой таких псевдотиристоров являются светодиоды оптронных пар с токоограничивающими резисторами. Впрочем, управляющие сигналы с выходов аналогов тиристоров можно подавать на выходные каскады, выполненные на биполярных или полевых транзисторах.

Достоинством рассматриваемых схем является то, что они исключают одновременное нажатие на все кнопки управления для подключения всех нагрузок. Дело в том, что управляющий сигнал на вход очередного аналога тиристора при нажатии очередной кнопки поступает с задержкой, определяемой постоянной времени цепи R3C2.

Одновременное отключение нагрузок происходит мгновенно при нажатии кнопки SB0 «Сброс». Ранее заряженные конденсаторы разряжаются через диоды VD1… Временами последовательного отключения нагрузок можно управлять, включив последовательно с диодами резисторы. Если вместо кнопок SB2… установить короткозамкнутые перемычки, то устройства, Рисунок 3 и 4, будут включаться без участия оператора по цепочке.

Рисунок 5.	Схема зависимо-последовательного эстафетного включенияи отключения нагрузок с использованием КМОП-инверторов CD40106.

На Рисунке 5 приведена наиболее совершенная схема обеспечения последовательного включения и отключения в обратном порядке нагрузок. Изначально входы инверторов КМОП-микросхемы CD40106 имеют нулевой потенциал, нагрузки элементов обесточены. При замыкании ключа SA напряжение высокого уровня подается на вход элемента DD1.1, переключая его состояние (и включая через оптрон первую по счету внешнюю нагрузку). Далее за счет прохождения зарядной волны через последовательную цепочку RC-элементов по мере заряда соответствующих конденсаторов происходит последовательно-эстафетное включение следующих по очереди нагрузок.

При размыкании ключа SA последовательное отключение нагрузок за счет разряда конденсаторов происходит в обратном порядке.

Для обеспечения надежной работы рассмотренных выше устройств стоит предусмотреть их резервное питание.

Материалы по теме