Перекидные, движковые, вытяжные, нажимные, тактильные, роторные и т. д. Список доступных стилей переключателей можно продолжать и продолжать (и выключать?). Естественно, с ростом механической сложности растет и цена (как правило). Следовательно, проще – значит дешевле. На Рисунке 1 показано, как можно сэкономить, добавив D-триггер и несколько дискретных компонентов к простейшей нефиксируемой кнопке, чтобы реализовать классический переключатель «включено/выключено».
 |
|
| Рисунок 1. | Триггер F1a регенеративно подавляет дребезг S1, чтобы F1b мог надежно включаться и выключаться. |
Универсальной (почти) истиной для механических переключателей, если только они не относятся к типу (редкому) смачиваемых ртутью, является дребезг контактов. При срабатывании вместо одного замыкания цепи можно ожидать нескольких, обычно разделенных одной-двумя миллисекундами. Именно поэтому триггер F1a окружают RC-цепь и другие любопытные соединения.
При нажатии кнопки S1 и замыкании цепи начинается 10-миллисекндный цикл зарядки конденсатора C1, который продолжается до тех пор, пока не будет достигнут порог переключения из «0» в «1» на выводе 4. Когда это происходит, несчастный F1a одновременно устанавливается в «1» и сбрасывается в «0». Такое противоречивое сочетание – это ситуация, с которой никогда (теоретически) не должен мириться ни один «бистабильный» логический элемент. Так неужели он самоуничтожится, как всегда парадоксально предсказывают стандартные научно-фантастические сюжеты?
На самом деле таблица истинности в техническом описании 4013 говорит нам, что ничего столь драматичного (и непродуктивного) ожидать не следует. Согласно таблице, при таком включении F1a просто работает как неинвертирующий буфер, вывод 2 которого отслеживает состояние вывода 4, переключаясь в «лог. 1», когда напряжение на выводе 4 поднимается выше порогового значения, и в «лог. 0», когда оно опускается ниже. Положительная обратная связь через конденсатор C1 делает переход резким, гарантируя, что F1a проигнорирует неизбежный дребезг кнопки S1. При этом результирующий чистый фронт, подаваемый на тактовый вывод 11 триггера F1b, надежно переключает его в состояние ВКЛ, если он был выключен, и в состояние ВЫКЛ, если он был включен, в котором он остается до тех пор, пока кнопка S1 не будет отпущена и затем нажата снова.
Таким образом, обещанная функциональность «нажал – включил, нажал – выключил» реализована!
Выходное сопротивление вывода 13 микросхемы F1b зависит от напряжения питания и изменяется от 500 Ом при 5 В до 200 Ом при 15 В. Если ток, потребляемый подключенной нагрузкой, достаточно мал, то питание можно брать непосредственно с вывода 13 F1b, и MOSFET Q1 не нужен. В противном случае следует выбрать транзистор с подходящими параметрами. Например, показанный транзистор DMP3099L имеет сопротивление открытого канала менее 0.1 Ом и может пропускать ток 3 А.
Но как насчет того, чтобы «вообще без кнопки»?
Входной ток микросхемы 4013 обычно составляет всего 10 пА. Это значит, что, как показано на Рисунке 2, простая сенсорная панель постоянного тока, представляющая собой небольшой меандр на печатной плате, может обеспечить адекватное управление и позволить отказаться от кнопки S1. Трудно найти что-то более дешевое, чем это.
 |
|
| Рисунок 2. | Увеличение постоянной времени RC-цепи позволяет заменить кнопку S1 простой сенсорной панелью. |
