Практически каждый радиолюбитель хоть раз да применял переключатели П2К, которые могут быть одиночными (с фиксацией или без), или собираться в группы (без фиксации, независимая фиксация, зависимая фиксация). В ряде случаев такие переключатели целесообразнее заменить на электронные, собранные на ТТЛ микросхемах. Именно о таких переключателях мы и поговорим.

Переключатель с фиксацией. Эквивалентом в цифровой схемотехнике такому переключателю служит триггер со счетным входом. При первом нажатии на кнопку триггер переходит в одно устойчивое состояние, при повторном – в противоположное. Но управлять счетным входом триггера кнопкой напрямую невозможно из-за дребезга ее контактов в момент замыкания и размыкания. Одним из самых распространенных методов борьбы с дребезгом является использование кнопки на переключение совместно со статическим триггером. Взглянем на рис.1.

Рис.1

В исходном состоянии на выходах элементов DD1.1 и DD1.2 «1» и «0» соответственно. При нажатии на кнопку SB1 первое же замыкание ее нормально разомкнутых контактов переключает триггер, собранный на DD1.1 и DD1.2 , причем дребезг контактов на дальнейшую его судьбу не влияет – чтобы триггер вернулся в исходное состояние, необходимо подать логический ноль на нижний его элемент. Это может произойти только при отпускании кнопки и снова дребезг не повлияет на надежность переключения. Далее наш статический триггер управляет обычным счетным, который переключается по входу С фронтом сигнала с выхода DD1.2.

Следующая схема (рис.2) работает аналогично, но позволяет сэкономить один корпус, поскольку в качестве статического триггера используется вторая половина микросхемы DD1.

Рис.2

Если применение кнопок с переключающими контактами неудобно, то можно воспользоваться схемой, изображенной на рис.3.

Рис.3

В ней в качестве подавителя дребезга используется цепочка R1,С1,R2. В исходном состоянии конденсатор подключен к цепи +5 В и разряжен. При нажатии на кнопку SB1 начинается заряд конденсатора. Как только он зарядится, на входе счетного триггера сформируется отрицательный импульс, который его и переключит. Поскольку время зарядки конденсатора много больше времени переходных процессов в кнопке и составляет порядка 300 нс, дребезг контактов кнопки не влияет на состояние триггера

Переключатели с фиксацией и общим сбросом . Схема, изображенная на рис.4 представляет собой произвольное количество кнопок с независимой фиксацией и одной кнопкой общего сброса.

Рис.4

Каждый переключатель представляет собой статический триггер, включаемый отдельной кнопкой. Поскольку при появлении даже короткого низкого уровня триггер однозначно переключается и удерживается в таком положении до сигнала «сброс» на другом входе, схема подавления дребезга контактов кнопки не нужна. Сбрасывающие входы всех триггеров соединены и подключены к кнопке SBL, являющейся общей кнопкой сброса. Таким образом включить каждый триггер можно отдельной кнопкой, выключить же можно только все сразу кнопкой «Сброс».

Переключатели с зависимой фиксацией . В этой схеме каждая кнопка включает свой статический триггер и одновременно сбрасывает все остальные. Таким образом мы получаем аналог линейки кнопок П2К с зависимой фиксацией (рис.5).

Рис.5

Как и в предыдущей схеме, каждая кнопка включает свой триггер, но одновременно с этим запускает схему сброса, собранную на транзисторе VT2 и элементах DК.3, DK.4. Рассмотрим работу этого узла. Предположим, нам нужно включить первый триггер (элементы D1.1, D1.2). При нажатии на кнопку SB1 низкий уровень (поскольку конденсатор C1 разряжен) переключит триггер (вход элемента D1.1). Конденсатор тут же начнет заряжаться через цепь SB1, R8. Как только напряжение на нем увеличится примерно до 0.7В, откроется транзистор VT1, но для элемента D1.1 такое напряжение еще является логическим «0».

Транзистор тут же переключит триггер Шмидта на элементах DK.3, DK.4, который сформирует короткий импульс на входах сброса всех триггеров. Все триггеры будут сброшены (если до этого были включены), кроме первого, поскольку через кнопку SB1 на его верхний по схеме вход все еще подается логический «0» (напряжение ниже 1 В). Таким образом, задержка прохождения сигнала сброса достаточна для прекращения дребезга контактов, но сброс произойдет быстрее, чем мы отпустим кнопку, запрещающую переключение соответствующего триггера

Интересную и несложную схему переключателя с зависимой фиксацией можно построить на микросхеме К155ТМ8 (рис.6).

Рис.6

При подаче питания цепочка R6, С1 сбрасывает все триггеры и на их прямых выходах устанавливается низкий логический уровень. На входах D так же уровень низкий, поскольку все они замкнуты каждый через свою кнопку на общий провод. Предположим нажата кнопка SB1. На входе первого триггера устанавливается «1» (благодаря R1), на общем тактирующем входе – «0» (через переключающий контакт кнопки). Пока теоретически ничего не происходит, поскольку микросхема стробирует данные по положительному перепаду. А вот при отпускании кнопки данные со входов будут переписаны в триггеры – в 2, 3, 4 – «0», в 1 – «1», поскольку положительный фронт на входе С появится раньше, чем верхние по схеме контакты SB1 замкнутся. При нажатии любой другой кнопки цикл повторится, но «1» будет записана в тот триггер, чья кнопка будет нажата. Это в теории. Практически из-за дребезга контактов данные с входа перепишутся сразу после нажатия кнопки и по отпусканию ее не изменятся.

Все вышеперечисленные схемы с зависимой фиксацией обладают одним существенным недостатком, который свойственен и переключателям П2К – возможность «защелкивания» нескольких кнопок при их одновременном нажатии. Избежать этого позволит схема, собранная на приоритетном шифраторе (рис.7).

Рис.7

Схема, конечно, с виду достаточно громоздка, но фактически состоит лишь из трех корпусов без дополнительных навесных элементов и, что немаловажно, не требует кнопок на переключение. При нажатии на кнопку, приоритетный шифратор DD1 устанавливает на своем выходе двоичный код (инверсный) этой кнопки и подтверждает его сигналом G «строб», который тут же записывает данные в микросхему DD2, работающую в режиме четырехразрядного параллельного регистра-защелки. Здесь код еще раз инвертируется (выходы у регистра инверсные) и поступает на обычный двоично-десятичный дешифратор DD3. Таким образом, на соответствующем выходе дешифратора устанавливается низкий уровень, который будет неизменным до нажатия любой другой кнопки. Невозможность одновременного защелкивания двух кнопок обеспечивает схема приоритета (подробнее о работе приоритетного шифратора я писал ). Поскольку микросхема К155ИВ1 прямо таки создана для наращивания разрядности, было бы глупо не воспользоваться этим и не собрать блок переключателей с зависимой фиксацией на 16 кнопок (рис.8).

Рис.8

Останавливаться на работе схемы я не буду, поскольку принцип наращивания разрядности ИВ1 я подробно описал . Разводку выводов питания ТТЛ микросхем серии К155 (1533, 555, 133) можно посмотерть .

Кнопка или выключатель — обязательная часть едва ли не любой конструкции. В зависимости от требований, к ним предъявляемых, различаются обычные кнопки (без фиксации), а также кнопки с зависимой и независимой фиксацией. Соответственно их назначению отличаются и конструкции кнопок, причем весьма значительно.

Между тем, все разнообразие кнопок м

Выключатель света с пультом: 4 схемы управления

Контроль рабочего состояния и возможность переключения осветительных приборов на расстоянии стали популярными не только на производстве, но и в домашних условиях.

Сейчас довольно просто приобрести выключатель света с дистанционным управлением, смонтировать его в составе домашней проводки и демонстрировать его преимущества своим гостям.

Я предлагаю обзор схем современных конструкций, с помощью которых будет легко выбрать подходящую модель под конкретные требования пользователя.

Содержание статьи

Выключатель света с пультом дистанционного управления: 4 принципа передачи информации

Технический прогресс в области освещения значительно упростил обычные проводные схемы электроснабжения бытовых приборов за счет управления ими на расстоянии.

Выключатель света с пультом дистанционного управления позволяет удобно включать или отключать свет для разных зон отдыха или работы, но и придавать им различные цветовые эффекты с пульта.

При этом владелец квартиры зачастую не только избавляется от необходимости прокладки определенного количества кабелей и проводов, но и выполнения грязных работ, требующих штробления стен, монтажа распределительных коробок в строительных конструкциях.

Показываю обзор этих устройств в порядке сложности схем, использующих различные конструкции пультов дистанционного управления.

Сейчас можно управлять светом дистанционно за счет:

1. акустических систем голосом;
2. изменения спектра инфракрасного излучения ИК пультами;
3. выделенных каналов радиоуправления;
4. информационных технологий через интернет.

Голосовое управление светом в квартире: как работают звуковые команды — 2 подхода

Управление светом с помощью звуков построено на использовании акустических датчиков. Если глубоко не вдаваться в технические подробности, то к ним относят обыкновенный микрофон.

Он встраивается в конструкцию выключателя, должен иметь небольшие габариты и высокую чувствительность, позволяющую надежно выделять голосовые команды из множества других звуков, присутствующих в квартире.

Голосовое управление светом должно надежно работать в условиях громкого прослушивания радиопередачи, музыки, звуков из телевизора. Даже простой разговор членов семьи между собой не должен восприниматься акустическим датчиком как сигналы управления. Он от них должен быть надежно отстроен.

Эту функцию довольно сложно реализовать технически. Поэтому у простых моделей акустических выключателей используются резкие звуковые сигналы, не характерные для обычной обстановки, например, громкие хлопки ладонями.

Схема подключения модуля с голосовым управлением самая простая. Его монтируют в разрыв фазного провода освещения в любом месте. Довольно удобно заменить им обыкновенный выключатель, расположенный внутри уже существующей установочной коробки.

Этот способ не требует никаких дополнительных работ, не должен вызвать трудностей.

Голосовое управление осветительными приборами реализуется двумя методами:

1. Без необходимости дополнительных настроек используемого оборудования.
2. За счет ввода голосовых команд в память устройства при первоначальной наладке во время подключения.

Специально для второго случая удобно воспользоваться системой Умный дом и специально созданным под него приложением «Голосовой помощник Алиса», работающий внутри поиска Яндекса. Его англоязычные аналоги — Amazon Alexa и Google Home.

Установленное на мобильный гаджет или компьютер приложение потребуется подключить и настроить по доступной инструкции один раз, а затем можно пользоваться им постоянно и практически бесплатно.

Сразу хочется отметить, что Яндекс Алиса — это система управления, которая введена в действие не так давно. В ней еще могут появляться какие-то сбои. Но, обо всех этих случаях необходимо сразу сообщать в тех поддержку: она обещает принимать действенные меры, поможет своевременно решить случайно возникший вопрос.

Однако подумайте, что произойдет с таким голосовым управлением при отключении интернета, нужно ли создавать резервный выключатель.

Как работает пульт дистанционного управления на инфракрасном излучении: личный опыт

ИК датчики уже давно работают для беспроводной передачи команд с пульта ПДУ на различные исполнительные устройства.

Первоначально они стали внедряться для удобного просмотра телевизионных программ, а затем получили применение в других сферах нашей деятельности.

Упрощенная структурная схема пульта ДУ показывает принципы построения его работы.

В центре логической схемы пульта находится программируемый контроллер — микропроцессор, который обычно питается от пальчиковых батареек ААА.

Он по запланированному заранее алгоритму формирует строго определенную последовательность электрических импульсов, используемых в качестве уникальной команды для каждой кнопки.

Закодированный сигнал микропроцессора поступает на инфракрасный передатчик и импульсами светового потока излучается в окружающее пространство.

Его необходимо точно направить на ИК приемник. Тогда произойдет прием и обработка команды удаленным микропроцессором. Расшифрованная информация, после проверки, поступит на исполнительное устройство приемника.

Выключатели света производителя «Мастер Кит»: обзор возможностей

Все ИК модули работают по описанному выше принципу. Например, электронный блок BM8049M, выполненный в виде обычной платы, может быть врезан в разрыв существующей электрической схемы освещения. После монтажа его удобно изолировать от внешних цепей термоусадочной трубкой.

Для настройки его работы можно использовать пульт от телевизора, приставки интерактивного телевидения либо другого устройства. Главное условие — чтобы на нем была кнопка, которой вам не надо пользоваться для других целей.

Согласитесь, что их довольно много: в обычной работе достаточно нескольких, а назначение других мы даже не помним. Вот такая бесполезная кнопка и настраивается для работы с выключателем BM8049M.

Более современный модуль реле МР3328 компании Мастер Кит обладает возможностями управления от одного до восьми отдельных осветительных приборов, расположенных в разных местах дома или дачи.

Дистанция, которую может нормально преодолевать инфракрасный сигнал, от пульта к ИК приемнику может составлять до 15 метров. В условиях дома и квартиры этого вполне достаточно.

Но между датчиками необходимо создать прямую видимость: через препятствия сигнал не проходит.

Выключатель BM8049M наделен функцией автоматического отключения света через 10÷14 часов работы, что полезно для забывчивых людей. Его коммутационная способность ограничена нагрузкой 1,5 кВт.

Комплект светодиодных RGB ламп с пультом ПДУ Magic Lidhting: простая люстра потолочная в гостиную

В светодиодных лампах RGB используется довольно оригинальный выключатель света. Он встроен внутри модуля управления прямо в цоколе колбы, созданной под обычный патрон Е27.

Поэтому лампы RGB достаточно вкрутить в любой патрон, например, старую люстру советских времен. Больше никаких других действий по монтажу не требуется. Схема удаленного освещения будет работать.

Мой пульт Magic Lidhting выглядит следующим образом.

Выход инфракрасного луча передатчика осуществляется посередине верхней планки, где расположена надпись Magic Lidhting.

Кнопки управления расположены четырьмя вертикальными колонками, а для удобства пользователя по смыслу объединены в группы, указанные темно-серыми областями.

Обозначил их все белыми цифрами и свел в таблицу, позволяющую понять принцип управления светодиодными лампами.

Этот производитель, кстати, выпускает также отдельный RGB контроллер для светодиодных ламп с общей мощностью 72 ватта и напряжением питания 12 вольт. Ток их суммарной нагрузки может достигать шести ампер.

Под него создан пульт с большим количеством команд — 44. Там более сложная конструкция, требующая подключения через отдельный блок питания. Я ее не проверял.

Выключатель радиоуправляемый для осветительных приборов: 2 опробованных схемы

Радиочастотные выключатели используют принцип передачи команды после нажатия определенной кнопки на пульте ПДУ и получения высокочастотного сигнала приемником с последующей его обработкой микроконтроллером.

Среди обывателей сложилось мнение, что радиоканал вреден для здоровья, а пользоваться им трудно. Ничего сложного и опасного в этом вопросе нет. Сейчас даже для детей младшего возраста выпускаются игрушки: машинки, танки и вертолеты, работающие по этой технологии.

Кроме того, выключатель радиоуправляемый работает кратковременно. Мной опробованы конструкции:

1. люстра-бабочка;
2. выключатель света Ноотехника: Беларусь.

Управление освещением по радиоканалу: светодиодная люстра в детскую комнату

Светильник имеет довольно оригинальное устройство, обеспечивающее создание красивых световых эффектов при дистанционном управлении с пульта или от простого выключателя.

Большая коллекция фотографий ее работы показана у меня на блоге отдельной статьей. Смотрите там, кому интересно.

Используемый пульт Elektrostandard имеет всего четыре кнопки управления, обозначенные латинскими буквами A÷D.

Первые три кнопки дистанционно управляют работой индивидуальных каналов освещения, а четвертая используется для общего включения или отключения люстры.

Моя светодиодная люстра бабочка после интенсивного использования по какой-то причине поломалась: пропало ее дистанционное управление от пульта ПДУ по радиоканалу, но от выключателя она работала.

На картинке ниже показываю, как выглядит схема люстры с пультом управления светодиодной в моем случае.

Ее работа по радиочастотному каналу осуществляется передатчиком пульта и приемником, встроенным в контроллер.

Их совместное использование требует создания единого комплекта дистанционного управления для каждого осветительного прибора, что и делают производители.

Для ремонта мне пришлось купить этот комплект Elektrostandard, состоящий из пульта, контроллера и обычного пальчикового элемента питания.

Его не высокая стоимость позволила выполнить простой ремонт элементарной заменой контроллера внутри люстры, избавила от отдельного тестирования передатчика и приемника.

Поиск такой возникшей неисправности — дело технически сложное. Оно требует хорошего измерительного оборудования и навыков работы с электроникой.

Имея в руках обыкновенный цифровой мультиметр и понимая, как им пользоваться правильно, не всегда можно устранить подобную поломку.

В продаже вы не сможете приобрести по отдельности пульт с передатчиком или контроллер с приемником, а если возьмете их из разных комплектов даже одной партии того же производителя, то они совместно работать не станут.

Объясняю это тем, что на заводе каждый передатчик со своим приемником настраивается и кодируется для индивидуальной работы по уникальным алгоритмам, а затем подготовленное оборудование комплектуется парами даже до предпродажной подготовки.

Обязательно учтите эту особенность. Ее понимание упростит ваши действия и сократит время на устранение будущих поломок, если они случайно возникнут.

Диапазон частот, на котором работают подобные радиочастотные модули, составляет 300÷800 МГц, а мощность радиопередатчика не может превышать 10 милливатт. Эти параметры регламентированы.

Мой комплект создан для работы на дистанции 8 метров, что для обычной квартиры более чем достаточно. Однако это далеко не предел работы подобных устройств.

В продаже не сложно найти комплекты, позволяющие осуществлять дистанционное управление осветительных приборов по радиоканалу, удаленные до 100 метров на открытой местности.

Если же на пути сигнала окажутся строительные конструкции, уменьшающие его мощность, то расстояние может снизиться в четыре раза. Поэтому местные условия прохождения радиоволн необходимо учитывать при выборе дальности схемы управления.

Еще один важный момент: если снова внимательно посмотрите на схему моей люстры, то заметите, что на сам контроллер подается фаза с рабочим нолем и защитным РЕ проводником.

Потенциал фазы у него взят от выключателя старой люстры, а ноль и РЕ проводник выполнены безразрывным монтажом от квартирного щитка.

Коммутации клавиши выключателя подают или снимают напряжение на контроллер, а он включает или отключает люстру, создавая различные световые и цветовые эффекты.

В нашем микрорайоне поддерживается нормальное электроснабжение. Когда будут происходить частые аварийные отключения электроэнергии, то подобная схема может доставить неприятности: при включенном светильнике и пропадании напряжения надо будет отключать выключатель.

Если этого не сделать, то люстра самопроизвольно включится при восстановлении электроснабжения: ночью разбудит жильцов, а днем нарушит режим экономии.

Отдельные конструкции выключателей света с дистанционным управлением по радиоканалу используют контроллер, который располагается не внутри светильника, а отдельно.

Его можно встроить в монтажную коробку обычного настенного выключателя, рядом с распределительной коробкой под натяжным или подвесным потолком. Единственное условие работы — наличие цепей фазы и нуля.

Однако про возможность удобного доступа к нему для профилактического обслуживания, осмотра и ремонта забывать не стоит.

Радиоуправляемый выключатель света Ноотехника: Беларусь — особенности конструкции

Принципы работы этой схемы практически повторяют предыдущие алгоритмы, но конструкция приборов отличается своим ассортиментом и возможностями.

Белорусский производитель изготавливает:

• исполнительное устройство в виде:
  • контроллера SD-3-60 на 3 канала светодиодных ламп или другого более мощного модуля;
  • либо готовых выключателей под радиоуправление;
• блоков управления — радиопередатчики, встраиваемые в:
  • сенсорные или кнопочные пульты с рамкой стационарной установки;
  • или переносной брелок.

Конструкция различных исполнительных блоков создана для надежной коммутации нагрузок светильников от 60 ВА до 3 кВт.

Они же способны управлять и другой техникой с резистивными или индуктивными нагрузками, различными типами приводов и двигателей.

Дальность действия радиоканала увеличена до 50 метров. Ассортимент производимого оборудования весьма широк.

Кнопочный или сенсорный пульт удобно закрепить в любом месте на стене прямо на декоративные обои. Для этого достаточно использовать двухсторонний скотч. Никаких грязных и трудоемких работ выполнять не потребуется.

Однако нельзя наклеивать эти модули на металлические поверхности, например, стенку холодильника. Этим ограничится дальность действия устройства за счет ослабления выходной мощности антенны.

Оборудование умный дом для квартиры: управление светом через интернет

Доступность этого метода основана на том, что схема дистанционного управления освещением построена на использовании устройств, которые уже работают в большинстве наших квартир.

Государственные компании, занимающиеся информационными технологиями, уже давно обеспечили большинство жителей безлимитным интернетом, который работает круглосуточно.

Я приобрел оборудование умный дом для квартиры в Китае от компании Sonoff. Дальше показываю, как работает схема дистанционного управления освещением через интернет со смартфона.

В состав комплекта вошел интеллектуальный выключатель Sonoff и небольшой пульт брелок.

В принципе вся работа через интернет происходит через смартфон, а пульт нужен только для переключений света внутри квартиры. Хотя даже в этом случае можно обойтись своим мобильником.

Просто пульт брелок удобно держать в одном месте, им могут пользоваться все члены семьи, включая детей. К тому же он работает не зависимо от наличия WiFi.

Я сейчас не ставлю целью полностью описывать настройки смартфона и привязку его схемы к интеллектуальному выключателю, а заострю внимание на той трудности, с которой пришлось столкнуться при монтаже модуля в старую установочную коробку.

Моя квартира расположена в многоэтажном панельном доме, построенном еще в советское время. Для электропроводки на заводе сразу создавали каналы для укладки кабелей.

Они расположены под произвольными углами, часто в самых неудобных для монтажа местах: буквально в углублении на стыке стены и потолочной плиты. Из него вниз наклонно идет канал под выключатели или розеточные группы.

Старая схема подключения выключателя основана на разрыве только фазного провода. Поэтому потенциал нуля туда не тянут.

Однако интеллектуальный выключатель Sonoff без потенциала нуля работать не будет. Мне пришлось его туда тянуть через наклонный канал.

Когда я снял старый корпус выключателя, то увидел обычную алюминиевую лапшу — 2 жилы. Затем залез в распределительную коробку, если так можно назвать место стыковки плит, засыпанное мелкой щебенкой с обрывками газет и кусками бетона.

Увидел клубок из скруток проводов и черной изоленты. Индикатор напряжения и цифровой мультиметр помогли быстро разобраться в назначении каждого соединения.

Просунуть же дополнительную жилу потенциала нуля оказалось проблемой. Засыпанная щебенка с цементной пылью прочно заполнили все пространство кабельного канала.

Даже попытки пройти через этот состав жесткой стальной проволокой не увенчались успехом. А внутри комнаты не так давно были проведены косметические работы, поклеены новые обои. Разводить грязь не хотелось.

Применил старую хитрость:

1. Отключил свет в квартирном щитке.
2. Примотал прочной изолентой к нижнему концу старого двухжильного провода кусок медного кабеля с тремя жилами.
3. Вставил пассатижи с длинными губками в потолочную полость и зажал ими верхний кусок алюминиевой лапши, ибо пальцами тянуть за нее там невозможно.
4. Стал понемногу накручивать провод на пассатижи и убирать вылезающий мусор из канала, боясь, что он порвется. Но обошлось.

Таким способом получилось протащить через замусоренную магистраль новый кабель и убрать из нее несколько пригоршней мелких камней. Зачем их туда засыпали? Ответа на этот вопрос у меня нет.

Надеюсь, что мой опыт кому-нибудь да пригодится.

Кстати, многое оборудование компании Ноотехника: Беларусь тоже позволяет управлять светом дистанционно через интернет с мобильных устройств аналогичным образом.

Какие недостатки у дистанционного управления освещением

Интеллектуальный выключатель может не нормально работать по банальным причинам:

• Потеряли емкость элементы питания и их надо менять.
• Датчик ИК пульта или приемника загрязнился и не пропускает инфракрасное излучение.
• В зоне действия радиоканала появились сильные электромагнитные помехи.
• Малогабаритный пульт брелок утерян. Поэтому его лучше всего держать в одном месте, ведь позвонить на него с другого устройства для поиска, как мобильника, забытого в сумке или кармане, не получится.

При выборе определенного модуля обращайте внимание на его:

• универсальность, обеспечивающую пользование конкретными приборами освещения, а не всех сразу;
• возможность управления светом в обычном режиме при отказе электронной схемы;
• режим работы диммера: подходит ли он вашим люминесцентным и светодиодным лампам.

Все компоненты освещения, подключаемые под выключатель света с дистанционным управлением, должны быть точно сбалансированы и подобраны по техническим характеристикам. Смешивание светодиодных, люминесцентных и ламп накаливания создает неблагоприятные нагрузки, ограничивающий ресурс работающей электроники.

Мой материал дополняет видеоролик владельца Радиолюбитель TV про умный выключатель света с телефона через Wi-Fi и его настройки.

Жду вопросов и комментариев.

Выключатели на транзисторах — RadioRadar

Основное назначение транзисторных выключателей, схемы которых предлагаются вниманию читателей, — включение и выключение нагрузки постоянного тока. Кроме этого, он может выполнять ещё дополнительные функции, например, индицировать своё состояние, автоматически отключать нагрузку при разрядке аккумуляторной батареи до предельно допустимого значения или по сигналу датчиков температуры, освещённости и др. На базе нескольких выключателей можно сделать переключатель. Коммутация тока осуществляется транзистором, а управление осуществляется одной простой кнопкой с контактом на замыкание. Каждое нажатие на кнопку изменяет состояние выключателя на противоположное.

Описание аналогичного выключателя было приведено в [1], но там для управления применены две кнопки. К достоинствам предлагаемых выключателей можно отнести бесконтактное подключение нагрузки, практически отсутствие потребляемого тока в выключенном состоянии, доступные элементы и возможность применения малогабаритной кнопки, занимающей мало места на панели прибора. Недостатки — собственный потребляемый ток (несколько миллиампер) во включённом состоянии, падение напряжения на транзисторе (доли вольта), необходимость принятия мер для защиты от импульсных помех надёжного контакта во входной цепи (может самопроизвольно выключаться при кратковременном нарушении контакта).

Схема выключателя показана на рис. 1. Принцип его работы основан на том, что у открытого кремниевого транзистора напряжение на переходе база-эмиттер транзистора — 0,5…0,7 В, а напряжение насыщения коллектор-эмиттер может быть 0,2…0,3 В. По сути, это устройство представляет собой триггер на транзисторах с разной структурой, управляемый одной кнопкой. После подачи питающего напряжения оба транзистора закрыты, а конденсатор C1 разряжен. При нажатии на кнопку SB1 ток зарядки конденсатора С1 открывает транзистор VT1, и следом за ним откроется транзистор VT2. При отпускании кнопки транзисторы остаются во включённом состоянии, питающее напряжение (за вычетом падения напряжения на транзисторе VT1) поступает на нагрузку и продолжится зарядка конденсатора С1. Он зарядится до напряжения, немногим большем, чем напряжение на базе этого транзистора, поскольку напряжение насыщения коллектор-эмиттер меньше напряжения база-эмиттер.

Рис. 1. Схема выключателя

Поэтому при следующем нажатии на кнопку напряжение база-эмиттер на транзисторе VT1 будет недостаточным для поддержания его в открытом состоянии и он закроется. Следом закроется транзистор VT2, и нагрузка обесточится. Конденсатор С1 разрядится через нагрузку и резисторы R3-R5, и выключатель вернётся в исходное состояние. Максимальный коллекторный ток транзистора VT1 I_к зависит от коэффициента передачи тока h_21Э и базового тока I_б: I_к = I_б · h_21Э. Для указанных на схеме номиналов и типов элементов этот ток — 100…150 мА. Чтобы выключатель работал нормально, ток, потребляемый нагрузкой, должен быть меньше этого значения.

У этого выключателя есть две особенности. Если на выходе выключателя будет короткое замыкание, после кратковременного нажатия на кнопку SB1 транзисторы на короткое время откроются и затем, после зарядки конденсатора С1, закроются. При уменьшении выходного напряжения примерно до 1 В (зависит от сопротивлений резисторов R3 и R4) транзисторы также закроются, т. е. нагрузка будет обесточена.

Второе свойство выключателя можно использовать для построения разрядного устройства для отдельных Ni-Cd или Ni-Mh аккумуляторов до 1 В перед составлением их в батарею и дальнейшей общей зарядке. Схема устройства показана на рис. 2. Выключатель на транзисторах VT1, VT2 подключает к аккумулятору разрядный резистор R6, параллельно которому подключён преобразователь напряжения [2], собранный на транзисторах VT3, VT4, питающий светодиод HL1. Светодиод индицирует состояние процесса разрядки и является дополнительной нагрузкой аккумулятора. Резистором R8 можно изменять яркость свечения светодиода, вследствие этого изменяется потребляемый им ток. Так можно производить корректировку разрядного тока. По мере разрядки аккумулятора снижается напряжение на входе выключателя, а также на базе транзистора VT2. Резисторы делителя в цепи базы этого транзистора подобраны так, что при напряжении на входе 1 В напряжение на базе уменьшится настолько, что транзистор VT2 закроется, а вслед за ним и транзистор VT1 — разрядка прекратится. При указанных на схеме номиналах элементов интервал регулировки тока разрядки — 40…90 мА. Если резистор R6 исключить, разрядный ток можно менять в интервале от 10 до 50 мА. При использовании сверхъяркого светодиода это устройство можно применить для построения карманного фонаря с защитой аккумулятора от глубокой разрядки.

Рис. 2. Схема разрядного устройства

На рис. 3 показано ещё одно применение выключателя — таймер. Он был использован мною в портативном приборе — испытателе оксидных конденсаторов. В схему дополнительно введён светодиод HL1, который индицирует состояние устройства. После включения загорается светодиод и конденсатор C2 начинает заряжаться обратным током диода VD1. При определённом напряжении на нём откроется транзистор VT3, который закоротит эмиттерный переход транзистора VT2, что приведёт к выключению устройства (светодиод погаснет). Конденсатор C2 быстро разрядится через диод VD1, резисторы R3, R4 и выключатель вернётся в исходное состояние. Время выдержки зависит от ёмкости конденсатора С2 и обратного тока диода. При указанных на схеме элементах оно составляет около 2 мин. Если взамен конденсатора С2 установить фоторезистор, терморезистор (или другие датчики), а взамен диода — резистор, получим устройство, которое будет выключаться при изменении освещённости, температуры и т. п.

Рис. 3. Схема таймера

Если в нагрузке есть конденсаторы большой ёмкости, выключатель может не включиться (это зависит от их ёмкости). Схема устройства, лишённого этого недостатка, показана на рис. 4. Добавлен ещё один транзистор VT1, который выполняет функцию ключа, а два других транзистора управляют этим ключом, чем исключается влияние нагрузки на работу выключателя. Но при этом потеряется свойство не включаться при наличии в цепи нагрузки короткого замыкания. Светодиод выполняет аналогичную функцию. При указанных на схеме номиналах деталей ток базы транзистора VT1 — около 3 мА.

Рис. 4. Схема устройства

Были опробованы несколько транзисторов КТ209К и КТ209В в качестве ключа. Они имели коэффициенты передачи тока базы от 140 до 170.

При токе нагрузки 120 мА падение напряжения на транзисторах было 120…200 мВ. При токе 160 мА — 0,5…2,2 В. Использование в качестве ключа составного транзистора КТ973Б позволило значительно увеличить допустимый ток нагрузки, но падение напряжения на нём было 750…850 мВ, и при токе 300 мА транзистор слабо грелся. В выключенном состоянии потребляемый ток настолько мал, что измерить его с помощью мультиметра DT830B не удалось. При этом транзисторы предварительно не отбирались ни по каким параметрам.

На рис. 5 представлена схема трёхканального зависимого переключателя. В ней объединены три выключателя, но при необходимости их число может быть увеличено. Кратковременное нажатие на любую из кнопок вызовет включение соответствующего выключателя и подключение соответствующей нагрузки к источнику питания. Если нажать на какую-либо другую кнопку, включится соответствующий выключатель, а предыдущий выключится. Нажатие на следующую кнопку включит следующий выключатель, а предыдущий опять отключится. При повторном же нажатии на ту же кнопку последний работающий выключатель выключится, и устройство возвратится в исходное состояние — все нагрузки будут обесточены. Режим переключения обеспечивает резистор R5. При включении какого-либо выключателя напряжение на этом резисторе возрастает, что приводит к закрыванию включённого ранее выключателя. Сопротивление этого резистора зависит от тока, потребляемого самими выключателями, в данном случае его значение — около 3 мА. Элементы VD1, R3 и С2 обеспечивают прохождение разрядного тока конденсаторов С3, С5 и С7. Через резистор R3 конденсатор С2 разряжает в паузах между нажатиями на кнопку. Если эту цепь исключить, останутся только режимы включения и переключения. Заменив резистор R5 проволочной перемычкой, получим три независимо работающих устройства.

Рис. 5. Схема трёхканального зависимого переключателя

Переключатель предполагалось применить в коммутаторе телевизионных антенн с усилителями, но с появлением кабельного телевидения необходимость в нём отпала, и проект не был реализован на практике.

В выключателях могут быть применены транзисторы самых разных типов, но они должны соответствовать определённым требованиям. Во-первых, все они должны быть кремниевыми. Во-вторых, транзисторы, коммутирующие ток нагрузки, должны иметь напряжение насыщения U_{к-э нас} не более 0,2…0,3 В, максимальный  допустимый ток коллектора I_кмакс должен быть в несколько раз больше коммутируемого тока, а коэффициент передачи тока h_21э достаточный, чтобы при заданном токе базы транзистор находился в режиме насыщения. Из имеющихся у меня в наличии транзисторов хорошо зарекомендовали себя транзисторы серий КТ209 и КТ502, несколько хуже — серий КТ3107 и КТ361.

Сопротивления резисторов можно изменять в значительных пределах. Если требуется большая экономичность и не нужна индикация состояния выключателя, светодиод не устанавливают, а резистор в цепи коллектора VT3 (см. рис. 4) можно увеличить до 100 кОм и более, но надо учесть, что при этом уменьшится базовый ток транзистора VT2 и максимальный ток в нагрузке. Транзистор VT3 (см. рис. 3) должен иметь коэффициент передачи тока h_21э более 100. Сопротивление резистора R5 в зарядной цепи конденсатора С1 (см. рис. 1) и аналогичных ему в других схемах может быть в интервале 100…470 кОм. Конденсатор C1 (см. рис. 1) и аналогичные ему в других схемах должны быть с малым током утечки, желательно применить оксиднополупроводниковые серии К53, но можно применять и оксидные, при этом сопротивление резистора R5 должно быть не более 100 кОм. При увеличении ёмкости этого конденсатора уменьшится быстродействие (время, по истечении которого устройство можно выключить после включения), а если уменьшить — снизится чёткость в работе. Конденсатор C2 (см. рис. 3) — только оксидно-полупроводниковый. Кнопки — любые малогабаритные с самовозвратом. Катушка L1 преобразователя (см. рис. 2) применена от регулятора линейности строк чёрно-белого телевизора, хорошо работает преобразователь и с дросселем на Ш-образном магнитопроводе от КЛЛ. Можно также воспользоваться рекомендациями, приведёнными в [2]. Диод VD1 (см. рис. 5) может быть любым маломощным, как кремниевым, так и германиевым. Диод VD1 (см. рис. 3) должен быть обязательно германиевым.

Налаживания требуют устройства, схемы которых показаны на рис. 2 и рис. 5, остальные в налаживании не нуждаются, если нет особых требований и все детали исправны. Для налаживания разрядного устройства (см. рис. 2) потребуется источник питания с регулируемым напряжением на выходе. Прежде всего, взамен резистора R4 временно устанавливают переменный резистор сопротивлением 4,7 кОм (в максимум сопротивления). Подключают источник питания, предварительно установив на его выходе напряжение 1,25 В. Включают разрядное устройство нажатием на кнопку и устанавливают с помощью резистора R8 требуемый ток разрядки. После этого устанавливают на выходе источника питания напряжение 1 В, и с помощью добавочного переменного резистора добиваются выключения устройства. После этого надо несколько раз проверить напряжение выключения. Для этого необходимо увеличить напряжение на выходе источника питания до 1,25 В, включить устройство, затем необходимо плавно уменьшать напряжение до 1 В, наблюдая момент выключения. Затем измеряют введённую часть дополнительного переменного резистора и заменяют его постоянным с таким же сопротивлением.

Во всех других устройствах также можно реализовать аналогичную функцию выключения при снижении входного напряжения. Налаживание производится аналогично. При этом то обстоятельство, что вблизи точки выключения транзисторы начинают закрываться плавно и ток в нагрузке тоже будет плавно уменьшаться. Если в качестве нагрузки будет радиоприёмник, то это проявится как уменьшение громкости. Возможно, рекомендации, описанные в [1], помогут решить эту проблему.

Налаживание переключателя (см. рис. 5) сводится к временной замене постоянных резисторов R3 и R5 на переменные с сопротивлением в 2…3 раза больше. Последовательно нажимая на кнопки, с помощью резистора R5 добиваются надёжной работы. После этого повторными нажатиями на одну и ту же кнопку с помощью резистора R3 добиваются надёжного выключения. Затем переменные резисторы заменяют постоянными, как сказано выше. Для повышения помехоустойчивости параллельно резисторам R7, R13 и R19 надо установить керамические конденсаторы ёмкостью несколько нанофарад.

Литература

1. Поляков В. Электронный выключатель защищает аккумуляторную батарею. — Радио, 2002, № 8, с. 60.

2. Нечаев И. Электронная спичка. — Радио, 1992, № 1, с. 19-21.

Автор: В. Булатов, пгт Новый Свет, Донецкая обл., Украина

Обзор коммутации каналов и коммутации пакетов

Что такое коммутация?

В современном мире мы связаны со всеми, либо через Интернет, либо по телефону. В этой огромной сети при телефонном звонке или при доступе к какому-либо веб-сайту данные передаются из одной сети в другую. Даже для доступа к простой веб-странице, многие компьютеры (серверы) доступны, чтобы предоставить вам нужные данные, которые вы ищете. Если вы находитесь в закрытой сети или в большом сегменте сети, коммутатор является наиболее важным механизмом обмена информацией между различными сетями или разными компьютерами.Переключение — это способ, которым данные или любая цифровая информация направляются в вашу сеть до конечной точки.

Предположим, вы ищете в Интернете информацию любого типа, связанную со схемами, или ищите хобби-проект в области электроники, или если вы откроете circuitdigest.com, чтобы найти конкретную статью об электронике, в вашей компьютерной сети происходит множество перемещений данных. Эти движения управляются сетевыми коммутаторами, которые используют различные методы коммутации в различных сетевых соединениях.

Различные типы данных используют различные типы методов переключения, которые имеют свои преимущества и недостатки. Доступны три типа методов коммутации: коммутация каналов, пакетная коммутация и коммутация сообщений . Цепная и пакетная коммутация являются наиболее популярными среди этих трех.

Цепная коммутация

Коммутация каналов — это метод коммутации, при котором между двумя станциями в сети перед началом передачи данных создается сквозной путь.

Коммутация цепи имеет три фазы: создание цепи, передача данных и отключение цепи .

Метод коммутации каналов имеет фиксированную скорость передачи данных, и оба абонента должны работать с этой фиксированной скоростью. Коммутация каналов — это самый простой способ передачи данных, когда между двумя отдельными отправителями и получателем установлены выделенные физические соединения . Чтобы создать эти выделенные соединения, набор коммутаторов связан физическими связями.

На изображении ниже три компьютера с левой стороны соединены с тремя настольными ПК с правой стороны физическими связями, в зависимости от четырех коммутаторов каналов. Если коммутация каналов не используется, они должны быть соединены с двухточечными соединениями, где требуется большое количество выделенных линий, что не только увеличит стоимость соединения, но и увеличит сложность системы.

Решение о маршрутизации в случае коммутации каналов принимается, когда в сети устанавливается маршрут маршрутизации.После того, как выделенный маршрут маршрутизации установлен, данные непрерывно передаются получателю. Связь сохраняется до конца разговора.

Три фазы в коммутации каналов связи

Коммуникация от начала до конца при коммутации каналов выполняется с использованием этого формирования —

На этапе настройки в сети с коммутацией каналов между отправителем и получателем устанавливается выделенный маршрут или путь соединения.В этот период адресация от конца до конца, как и адрес источника, адрес назначения должен создавать соединение между двумя физическими устройствами. Переключение каналов происходит на физических уровнях.

Передача данных происходит только после завершения фазы установки и только тогда, когда установлен физический выделенный путь. На этом этапе не используется никакой метод адресации. Коммутаторы используют временной интервал (TDM) или занятую полосу (FDM) для маршрутизации данных от отправителя к получателю.Необходимо помнить, что отправка данных происходит непрерывно, и при передаче данных могут быть периоды молчания. Все внутренние соединения выполнены в дуплексном режиме.

На заключительной фазе разъединения цепи , когда любой из абонентов в сети, отправитель или получатель должен разъединить путь, сигнал разъединения отправляется всем задействованным коммутаторам, чтобы освободить ресурс и разорвать соединение. Эта фаза также называется Отрывной фазой в методе коммутации каналов.

Цепной выключатель создает временное соединение между входным каналом и выходным каналом. Существуют различные типы переключателей с несколькими входными и выходными линиями.

Обычно коммутация каналов используется в телефонных линиях.

Преимущества коммутации цепей

Метод коммутации цепей обеспечивает большие преимущества в определенных случаях. Преимущества следующие —

1. Скорость передачи данных является фиксированной и выделенной, поскольку соединение устанавливается с использованием выделенного физического соединения или каналов.
2. Поскольку существуют выделенные пути маршрутизации передачи, это хороший выбор для непрерывной передачи в течение длительного времени.
3. Задержка передачи данных незначительна. Нет времени ожидания в переключателях. Таким образом, данные передаются без какой-либо предварительной задержки при передаче. Это, безусловно, положительное преимущество метода коммутации каналов.

Недостатки коммутации каналов

Помимо преимуществ, коммутация каналов также имеет некоторые недостатки.

1. Независимо от того, свободен канал связи или занят, выделенный канал не может использоваться для другой передачи данных.
2. Это требует большей пропускной способности, а непрерывная передача обеспечивает потерю пропускной способности, когда есть период молчания.
3. Это крайне неэффективно при использовании системного ресурса. Мы не можем использовать ресурс для другого соединения, так как он выделен для всего разговора.
4. Требуется огромное время при установлении физических связей между отправителями и получателями.

пакетной коммутации

Пакетная коммутация — это метод передачи данных, при котором данные разбиваются на небольшие куски переменной длины и затем передаются в сетевую линию. Разбитые фрагменты данных называются пакетами . После получения этих поврежденных данных или пакетов все собираются в месте назначения и, таким образом, составляют полный файл. Благодаря этому методу данные передаются быстро и эффективно.В этом методе не требуется предварительная настройка или резервирование ресурса, как в методе коммутации каналов.

Этот метод использует методы Store и Forward. Таким образом, каждый переход сначала будет сохранять пакет, а затем пересылать пакеты следующему узлу хоста. Каждый пакет содержит управляющую информацию, адрес источника и адрес назначения. Благодаря этому пакеты могут использовать любые маршруты или пути в существующей сети.

VC на основе пакетной коммутации

— это режим коммутации пакетов, когда между отправителем и получателем устанавливается логический путь или соединение виртуального канала. VC расшифровывается как Virtual Circuit . В этом режиме работы с коммутацией пакетов создается предварительно определенный маршрут, и все пакеты будут следовать предварительно определенным путям. Всем маршрутизаторам или коммутаторам, которые участвуют в логическом соединении, предоставляется уникальный идентификатор виртуальной цепи для уникальной идентификации виртуальных соединений. Он также имеет и тот же трехфазный протокол, который используется в коммутации каналов, фазе настройки, фазе передачи данных и фазе разрыва .

На приведенном выше изображении 4 ПК соединены с сетью с 4 коммутаторами, и поток данных будет с коммутацией пакетов в режиме виртуальной цепи .Как мы видим, коммутаторы связаны друг с другом и совместно используют канал связи. Теперь в виртуальном канале должен быть установлен предопределенный маршрут. Если мы хотим передать данные с ПК1 на ПК 4, путь будет направлен от SW1 к SW2 на SW3 и, наконец, на ПК4. Этот маршрут предопределен, и всем SW1, SW2, SW3 предоставляется уникальный идентификатор для идентификации путей данных, поэтому данные связаны путями и не могут выбрать другой маршрут.

Пакетная коммутация на основе дейтаграмм

Коммутация датаграмм полностью отличается от технологии коммутации пакетов на основе VC. При переключении датаграмм путь зависит от данных . Пакеты содержат всю необходимую информацию, такую ​​как адрес источника, адрес назначения и идентификатор порта и т. Д. Поэтому в режиме коммутации пакетов на основе дейтаграмм без установления соединения каждый пакет обрабатывается независимо. Они могут выбирать разные маршруты, и решения о маршрутизации принимаются динамически, когда данные передаются внутри сети. Таким образом, в месте назначения пакеты могут приниматься не по порядку или в любой последовательности, заранее не определен маршрут и гарантированная доставка пакетов невозможна.Чтобы обеспечить гарантированный прием пакетов, необходимо настроить дополнительные протоколы конечной системы.

В этом режиме коммутации пакетов нет фазы настройки, передачи и разрыва.

Снова на рисунке выше подключены 4 компьютера, и мы передаем данные с ПК1 на ПК4. Данные содержат два пакета, помеченные как 1 и 2. Как мы видим, в режиме датаграммы пакет 1 выбрал путь SW1-SW4-SW3, тогда как Пакет 2 выбрал путь маршрута SW1-SW5-SW3 и, наконец, достиг ПК4.Пакеты могут выбирать разные пути в зависимости от времени задержки и перегрузки на других путях в сети с коммутацией пакетов дейтаграмм.

Преимущества пакетной коммутации

Пакетная коммутация предлагает преимущества по сравнению с коммутацией каналов . Сеть с коммутацией пакетов предназначена для преодоления недостатков метода коммутации каналов.

1. Эффективно с точки зрения пропускной способности.
2. Задержка передачи не менее
3. Отсутствующие пакеты могут быть обнаружены получателем.
4. Экономически эффективная реализация.
5. Надежно, когда в сети обнаружен разрыв занятого пути или разрыв связи. Пакеты могут передаваться по другим ссылкам или могут использовать другой путь.

Недостатки пакетной коммутации

Пакетная коммутация также имеет несколько недостатков.

1. Коммутация пакетов не следует никакому определенному порядку передачи пакета один за другим.
2. Отсутствует пакет при большой передаче данных.
3. Каждый пакет должен быть закодирован с использованием порядковых номеров, адреса получателя и отправителя и другой информации.
4. Маршрутизация в узлах сложна, поскольку пакеты могут следовать по нескольким путям.
5. Когда по какой-либо причине происходит изменение маршрута, задержка в получении пакетов увеличивается.

Различия между коммутацией каналов и коммутацией пакетов

Мы уже получили представление о том, в чем различия между коммутацией каналов и коммутацией пакетов.Давайте посмотрим на различия в табличном формате для лучшего понимания —