Рассмотрено несколько схем электронных аналогов многокнопочных переключателей с зависимой фиксацией положения. Подобные устройства удобны тем, что в отличие от механических переключателей позволяют установить коммутируемый элемент в любом месте электронной схемы без привязки к механическому кнопочному коммутатору. Аналоги кнопочных переключателей выполнены на бистабильных элементах – тиристорах, КМОП-коммутаторах или элементах «2И».
Кнопочные переключатели до настоящего времени являются одними из самых востребованных устройств радиоэлектронной аппаратуры. Общим недостатком механических переключателей является их малая надежность. Но наиболее значимым недостатком переключателей с зависимой фиксацией положения является необходимость расположения всего блока переключателей в одном, порой не самом удобном для постоянного использования месте, электронного устройства.
Рассмотрим далее несколько несложных вариантов схем электронных аналогов кнопочных переключателей с зависимой фиксацией положения. Электронные аналоги переключателей выгодно отличаются от механических повышенной надежностью и возможностью произвольного расположения кнопок в корпусе устройства.
На Рисунке 1 показан тиристорный аналог кнопочных переключателей. В типовом базовом узле, выделенном на Рисунке 1 пунктирной линией, расположен тиристор и RC-цепочка, подключенная к управляющему электроду тиристора VS1. В цепи нагрузки тиристора VS1 присутствуют индикатор включенного состояния нагрузки – светодиод HL1 и токоограничивающий резистор R2 (элементы не обязательные) и, собственно, сопротивление нагрузки RН. Количество базовых узлов в составе переключателя формально не ограничено. На Рисунке 1 показано 4 таких переключающих узла.
 |
|
| Рисунок 1. | Электронный аналог кнопочного переключателя с фиксацией положения с использованием тиристоров. |
Работает устройство следующим образом. Питание устройства осуществляется от источника постоянного напряжения с использованием пульта управления. В исходном состоянии после подачи напряжения питания все нагрузки отключены. Питание через систему кнопок SB1–SBn подается на аноды тиристоров. Поскольку на управляющие электроды тиристоров управляющие сигналы не подаются, все нагрузки тиристоров обесточены.
При нажатии на любую из кнопок управления, например, кнопку SB1, напряжение от источника питания через резистор R1 подается на управляющий электрод тиристора VS1, одновременно заряжая конденсатор C1. Напряжение на анод тиристора на момент нажатия кнопки не подается. После отпускания кнопки SB1 питание тиристора по аноду восстанавливается. Ранее заряженный конденсатор C1 поддерживает высокий уровень напряжения на управляющем электроде, тиристор открывается и самоблокируется.
Для того чтобы включить любую из иных нагрузок, например, соответствующую блоку 3, необходимо нажать кнопку SB3. Цепь питания тиристоров разорвется. Любой из ранее включенных тиристоров отключит нагрузку своего канала. На цепь управления тиристора блока 3 будет подано напряжение, конденсатор этого блока после того, как кнопка SB3 будет отпущена, разрядится на управляющий переход тиристора блока 3, обеспечив тем самым его включение.
Таким образом, при нажатии на любую из кнопок пульта управления будет задействован соответствующий данной кнопке блок тиристорного переключателя. Для общего отключения любой из нагрузок предусмотрена кнопка общего сброса SB0, кратковременное нажатие которой прерывает питание тиристоров и отключает любую из ранее подключенных нагрузок.
На Рисунке 2 показана схема слаботочного кнопочного управления нагрузками, выполненная с использованием КМОП-коммутаторов, в качестве которых может быть использована, например, микросхема CD4066. Пульт управления данного устройства полностью идентичен устройству, приведенному на Рисунке 1.
 |
|
| Рисунок 2. | Электронный аналог кнопочного переключателя с фиксацией положения с использованием КМОП- коммутаторов. |
При нажатии кнопки, например, кнопки SB1, напряжение подается на управляющий вход аналогового коммутатора первого блока переключателя. Конденсатор C1 предназначен для кратковременного (на момент нажатия кнопок управления) сохранения питающего напряжения на верхних по схеме «контактах» КМОП-коммутаторов. После подачи управляющего напряжения на вход аналогового коммутатора происходит «защелкивание» канала коммутатора.
Слаботочной нагрузкой коммутатора и, одновременно, индикатором включения является светодиод HL1.1 и токоограничивающий резистор R1.1. С анода светодиода снимается сигнал высокого логического уровня, управляющий работой внешнего электронного ключа, нагруженного на сопротивление нагрузки (на схеме не показано).
При нажатии на любую иную кнопку управления ранее задействованный канал отключается; включается соответствующий нажатой кнопке канал управления.
Еще одна схема подобного назначения приведена на Рисунке 3. В качестве типового узла коммутации использованы КМОП-элементы «2И», например, микросхемы CD4081.
 |
|
| Рисунок 3. | Электронный аналог кнопочного переключателя с фиксацией положения с использованием КМОП- элементов «2И». |
Устройство работает по ранее описанному принципу: при нажатии любой из кнопок блока управления на один из входов КМОП-элемента «2И» подается управляющий сигнал высокого уровня. Подключенный к этому входу конденсатор обеспечивает сохранение этого уровня на входе микросхемы после отпускания кнопки. Одновременно после отпускания кнопки на второй вход КМОП-элемента «2И» поступает напряжение высокого уровня, происходит «защелкивание» элемента.
На выходе логического элемента появляется уровень «лог. 1», который индицируется светодиодом. Одновременно сигнал уровня «лог. 1» поступает на выходной силовой каскад.
При нажатии на любую другую кнопку ранее задействованный логический элемент отключается, и включается соответствующий нажатой кнопке логический элемент.
