Приведено описание электронных устройств, позволяющих заменить механические кнопочные переключатели с зависимой фиксацией. Преимуществом использования таких устройств является возможность пространственного разнесения кнопок управления и повышенная их надёжность за счёт снижения коммутируемых токов. В электронных аналогах кнопочных переключателей использованы элементы с памятью состояния (тиристоры или их электронные аналоги).
В предыдущих публикациях [1–5] были описаны электронные переключающие устройства с многокнопочным управлением, выполненные на тиристорах или их аналогах. Ниже приведено описание подобных устройств, собранных на иной элементной базе.
 |
|
| Рисунок 1. | Электрическая схема типового узла с памятью состояния. |
На Рисунке 1 приведена типовая электрическая схема одного из узлов с памятью состояния (УПС), используемого в электронном коммутаторе нагрузки. На Рисунке 2 показан сам электронный коммутатор нагрузки, который может содержать неограниченное количество идентичных УПС. Кнопки коммутатора могут быть свободно разнесены в объёме корпуса электронного устройства.
 |
|
| Рисунок 2. | Электрическая схема транзисторного аналога кнопочного переключателя с зависимой фиксацией. |
Работа устройства, Рисунок 2, происходит следующим образом. При нажатии на одну из кнопок управления, например, кнопку SB1, напряжение питания поступает на вывод 1 блока УПС и через диод VD1, Рисунок 1, заряжает конденсатор C1. Одновременно управляющее напряжение поступает на затвор транзистора VT1. Также напряжение питания при нажатии кнопки SB1 через диод VD1, Рисунок 2, поступает на затвор транзистора VT1. Транзистор VT1 открывается и закрывает транзистор VT2, временно на период нажатия кнопки отключая от цепей питания блок УПС A. После отпускания кнопки SB1 напряжение питания оказывается подключенным к блоку УПС A, а ранее заряженный конденсатор C1 УПС A открывает транзистор VT1 этого блока, подключая УПС к источнику питания. УПС блока A переключается в открытое и фиксированное состояние, на его выходе (вывод 5) появляется низкий уровень напряжения.
Для подключения иной нагрузки, например, канала B, с одновременным отключением ранее задействованной нагрузки A, необходимо нажать на кнопку SB2. За счёт кратковременного отключения напряжения питания на блоке УПС А происходит его разблокировка и отключение. Аналогичным образом можно задействовать любой из остальных каналов коммутации. Поскольку нагрузочная способность УПС невелика, для управления мощной нагрузкой целесообразно использовать внешние силовые ключи, выполненные на полевых или биполярных транзисторах.
На Рисунке 3 приведена электрическая схема устройства аналогичного назначения, но выполненная на более традиционных элементах с эффектом памяти состояния, а, именно, на тиристорах. Работает данное устройство практически в соответствии с ранее описанным способом управления.
 |
|
| Рисунок 3. | Электрическая схема тиристорного аналога кнопочного переключателя с зависимой фиксацией. |
Для переключения каналов нагрузки используется емкостной накопитель энергии на конденсаторе C0, параллельно которому подключено сопротивление R0. В исходном состоянии этот конденсатор заряжен через цепочку кнопок SB1–SBn до напряжения питания. Для включения нагрузки, например, канала А (сопротивление нагрузки RнA), необходимо нажать кнопку SB1. Конденсатор C0 разряжается через диоды VD1A и VD2A на управляющий переход тиристора VS1А, а также на резистор R2. При этом конденсатор C1A заряжается. Поскольку транзистор VT2 в момент нажатия кнопки SB1 открыт, напряжение на аноде тиристора VS1A близко к нулю. Транзистор VT2 закрыт, размыкая тем самым цепь питания тиристора VS1A. После отпускания кнопки транзистор VT1 открывается и подключает катод тиристора к общий шине питания. Конденсатор C1A через токоограничивающий резистор R1A разряжается на управляющий переход тиристора VS1A, открывая его. Нагрузка RнA подключается к источнику питания, а тиристор VS1A самоблокируется.
Для включения иного канала коммутации, например, канала B, необходимо нажать на кнопку SB2. Напряжение высокого уровня открывает транзистор VT2 и закрывает транзистор VT1, отключая на миг катоды всех тиристоров от общий шины питания. Ранее задействованный канал коммутации А обесточивается и отключается. Соответственно включается канал нагрузки B. Аналогичным образом можно управлять работой любого из каналов коммутации.
Следует отметить, что данное устройство за счёт использования тиристоров обладает высокой нагрузочной способностью и способно работать при повышенных напряжениях питания. Транзистор VT1 должен быть рассчитан на продолжительное пропускание максимального тока нагрузки любого из каналов коммутации.
Литература
- Шустов М.А. Практическая схемотехника. 450 полезных схем. М.: Altex-A, 2001. Кн. 1. 352 с. (I изд.), 2003 (II изд.); М.: Додэка-XXI–Altex, 2007. 360 с. (II изд.).
- Shustov M.A., Shustov A.M. Electronic Circuits for All. London: Elektor International Media BV, 2017. 397 p.; Elektronika za sve: Priručnik praktične elektronike. Niš: Agencija EHO, 2017; 2018. 392 St. (Сербия).
- Шустов М.А. Аналоги механических переключателей на КМОП-элементах. Радиолюбитель. 2019. № 1. С. 12–13.
- Shustov M.A. The electronic analogue of the push-button switcher. EDN. January 12, 2023.
- Шустов М.А. Электронные аналоги кнопочных переключателей. РадиоЛоцман. 2023. № 3–4. С. 25–27.
