Как-то прогуливаясь по Дзену, обратил внимание на интригующий длиннющий заголовок «Управление ТРЕМЯ нагрузками всего одной кнопкой. Простая схема и удивительная самоделка». В сети полно схем управления одной нагрузкой из двух мест и двумя нагрузками одной кнопкой, но тремя нагрузками, да еще и удивительная самоделка – такое встретишь не часто. Естественно, я решил познакомиться со статьей. Самоделка действительно оказалась «удивительной».
Немного об удивительном
Вышеуказанная статья начиналась с подборки схем управления нагрузкой одной кнопкой. Причем схемы были не самые оригинальные, а логика их работы тщательно скрывалась. Отдав дань количеству символов, автор перешел непосредственно к теме статьи. Итак, «простой парень из деревни», как он сам представился, предложил вот такую конструкцию:
Интригующе. Посмотрим схему. Но ее, как ни странно, не оказалось. Только вот такое фото. Да, исключительно просто – резистор, кнопочка и три нагрузки. Что ж, Интернет нам в помощь и попробуем разобраться самостоятельно. Вот она, «волшебная» кнопочка. Точнее, ее родной брат. Это всего-навсего многонаправленный (многопозиционный) кнопочный переключатель. Да, похож на кнопку, но все же переключатель на 4 положения.
Схему сей чудесной самоделки изобразить не составит особого труда. Переключатель, балластный резистор (автор вышеуказанной статьи назвал его «резистор смещения»), три светодиода.
Итак, что можно сказать об этой схеме?
- а) это обычный переключатель, который не управляет нагрузками, а просто последовательно переключает питание с одной на другую;
- б) кнопки, как таковой, нет. Есть нажимной переключатель который не имеет никакого отношения к заголовку статьи.
- в) управление нагрузками производится по четырем проводам. В чем выигрыш такого решения – непонятно.
Почитав «описание» конструкции и бред про «резистор смещения», несложно понять, что автор сего опуса абсолютно не в курсе того, как это работает и что это такое вообще. Самоделка явно не его. Разве что он интуитивно чувствует как надо, но почему именно так, объяснить не может.
Что ж, уважаемый автор. Порадовать читателей, похоже, вам не удалось. Повеселить – да, порадовать нет. Что же, попробуем решить вопрос своими силами.
Вернемся к кнопке
Собрано устройство всего на двух микросхемах – наборе из четырех элементов 2И-НЕ (DD1) и реверсивном четырехразрядного счетчике (DD2). В качестве органа управления всеми нагрузками выступает одна обычная кнопка без фиксации SВ1. При нажатии на кнопку, низкий логический уровень, пройдя через узел подавления дребезга контактов, собранный на элементах DD1.1 и DD1.2, поступает на счетный вход микросхемы счетчика.
При каждом нажатии на SВ1 показания счетчика увеличиваются на единицу и выводятся на четырехразрядный выход 1, 2, 4, 8 в двоичном коде. Таким образом, выставляя на выходе счетчика необходимый код количеством нажатий на кнопку, мы можем управлять тремя нагрузками (конечно, через соответствующие ключи, на схеме не показанные), включая или отключая их. В таблице ниже приведена зависимость состояние нагрузок от количества нажатий на SB1.
Как видно из таблицы, нажав на кнопку определенное количество раз, можно активировать или отключить три нагрузки в любом сочетании. При этом разряд 8 микросхемы используется лишь для сброса DD1. После восьмого нажатия высокий уровень, появившийся на этом выходе, сбрасывает счетчик и на всех его выходах появляется логический «0» – все нагрузки выключены.
При включении питания DD2 может установиться в произвольное состояние и включить нагрузки как ему заблагорассудится. Чтобы этого не произошло, необходимо доработать схему, немного изменив цепь сброса. В этом случае при включении конструкции счетчик DD2 будет обнуляться, и все нагрузки останутся отключенными.
При желании схему можно еще немного доработать, добавив вторую кнопку. Поскольку микросхема К155ИЕ7 – реверсивный счетчик, то его несложно заставить считать в другую сторону, добавив узел, собранный на неиспользуемых элементах микросхемы DD1. В этом случае при каждом нажатии на кнопку SB1 показания счетчика будут увеличиваться на 1, а при нажатии на SB2 уменьшаться.
Такой вариант несколько упрощает работу с нагрузками, но, увы, ненамного. В любом случае управление, мягко говоря, не очень удобное и, кроме того, при каждом переключении мы будем кроме нужной нам, «дергать» и остальные нагрузки. К примеру, чтобы включить только нагрузку 3 (см. таблицу), нам придется нажать на кнопку 4 раза, при этом включая и отключая нагрузки 1 и 2. Но, тем не менее, в некоторых случаях такая схема благодаря своей простоте может быть полезна.
Альтернативные решения
Можно ли как то упростить управление и одновременно обойтись всего одной кнопкой? Безусловно. Но задача достаточно сложная даже для достаточного опытного электронщика. Один из вариантов – числоимпульсная дешифрация. Все, кто пользовался телевизионным пультом ДУ, знают, что при помощи всего 10 цифровых кнопок можно выбрать любой канал, включая и каналы с трехзначными номерами. Для этого достаточно набрать последовательность цифр нужного канала за определенное ограниченное время.
Такой же фокус можно проделать и с однокнопочным управлением. Алгоритм работы такой схемы будет выглядеть следующим образом. При первом нажатии кнопки запускается таймер и начинается отсчет времени. Скажем, секунда. Пока эта секунда длится, счетчик подсчитывает количество нажатий. По окончании времени выдержки данные со счетчика поступают на узел управления нагрузками, состоящий из трех регистров-защелок и силовых ключей. При этом сам счетчик обнуляется, и схема дешифрации переходит в ждущий режим до очередной подачи команды.
Нажимаем раз – через секунду включится/отключится первая нагрузка, два раза – через ту же секунду включится/отключится нагрузка 2 и т.д. Как было замечено выше, вариант не самый простой в разработке и исполнении, но при необходимости человек, разбирающийся в цифровой схемотехнике, решит эту задачу без особого труда.
Схему с числоимпульсной дешифрацией можно существенно упростить, если использовать микроконтроллер. Но тут встает еще одна серьезная проблема. Для реализации этого варианта необходимо не только знать цифровую схемотехнику, но еще и отчетливо представлять архитектуру микроконтроллеров плюс уметь писать для них программы.
Вот мы и разобрались с управлением тремя нагрузками одной кнопкой. Задача, оказывается, не такая простая, как может показаться с первого взгляда. Тут придется выбирать – либо просто в создании, но неудобно, либо удобно в управлении, но достаточно сложно в исполнении.
