Две кнопки обеспечивают безопасный запуск

Журнал РАДИОЛОЦМАН, май 2019

Vincent Himpe

EDN

Схема на Рисунке 1 обеспечивает защитную блокировку, которая перед включением реле проверяет нажатие двух кнопок. Если нажать две кнопки, включится реле. После этого одну из кнопок можно отпустить, но реле не выключится. Схема была предназначена для блокировки двигателя подводной силовой установки. При работе с такими устройствами на поверхности человек может случайно нажать на выключатель привода, который установлен внутри рукояток силового агрегата. Объединение по «И» двух выключателей делает устройство более безопасным, но требует для управления двух рук, что иногда бывает крайне неудобно. Для запуска двигателя с помощью схемы на Рисунке 1 нужны две руки, однако для того, чтобы он продолжал работать, достаточно одной руки. Если ни одна из кнопок не нажата, двигатель останавливается. В схеме нетипичным способом используется микросхема таймера 555 (IC₁). Таймер в этой схеме работает как оконный компаратор с последующим элементом памяти.

Рисунок 1.	Нажатие двух кнопок включает реле; нажатие одной кнопки удерживает его во включенном состоянии.

Нажатие одной кнопки устанавливает на входе TRIG напряжение, уровень которого находится между двумя порогами компаратора и, следовательно, не влияет на состояние внутреннего триггера таймера 555. Только при нажатии двух кнопок напряжение поднимается выше верхнего порогового уровня и устанавливает внутренний триггер микросхемы. Отпускание одной кнопки возвращает входное напряжение обратно к среднему значению между порогами окна и не оказывает влияния на состояние триггера. Отпускание двух кнопок подключает вход к земле, то есть, ниже нижнего порога переключения, и выход сбрасывается. Поскольку пороговые уровни таймера задаются резистивным делителем, напряжение питания не оказывает влияния на поведение схемы. Вход сброса R таймера 555 подключен к RC-цепочке, обеспечивающей сброс микросхемы при включении питания. Варьируя сопротивление резистора, можно изменять условия работы схемы. Высокая нагрузочная способность микросхемы 555 позволяет управлять почти любым реле. Диод на выходе защищает таймер 555 от противоЭДС катушки реле, возникающей, когда реле выключается.

Пороговые уровни микросхемы 555 равны одной трети и двум третям напряжения питания. Сопротивления резисторов R₁ и R₂ равны. Пока ни одна кнопка не нажата, вход через резистор R₃ подключен к земле. При нажатии одной кнопки входное напряжение увеличивается до

Если нажать обе кнопки, входное напряжение увеличится до

Если R₃ = 1.5 кОм и R₁ = R₂ = 1 кОм, условия работы схемы будут следующими:

• Нет нажатых кнопок: V_IN = 0 В; выход выключен.
• Нажата одна кнопка: V_IN = 0.6V_CC – ниже верхнего порога 0.66V_CC; состояние схемы не меняется.
• Нажаты две кнопки: V_IN = 0.75V_CC – выше верхнего порога 0.66V_CC; реле включается.

Схема поддается модификации. Можно добавить аварийное выключение, присоединив выключатель параллельно конденсатору C₁. А подключение конденсаторов параллельно резисторам R₁ и R₂ добавит задержку срабатывания схемы. Можно также изменить пороговые уровни, включив резистор между выводом 5 таймера и шиной V_CC или землей.

Материалы по теме