Силовой секвенсор – это устройство для формирования последовательности, в которой питание подается и отключается между блоками. Точная последовательность управления питания используется, когда в одной схеме смешаны устройства с разными напряжениями источника питания, или когда подключено несколько устройств к единому БП. Далее предлагается схемная идея простого самодельного секвенсора, который можно использовать для активации или деактивации оборудования с питанием от переменного или постоянного тока пошагово. Последовательность может быть инициирована внутренним кнопочным переключателем или дополнительным внешним дистанционным переключателем, в том числе через микроконтроллер.
Секвенсор – схема принципиальная
Схема собрана на основе микросхемы декадного счетчика / делителя CD4017.
Эта схема может быть изготовлена с использованием множества различных методов построения, включая монтажную плату, макетную или печатную. Последовательность тут генерируется с помощью кнопки. Обратите внимание, что схема, показанная здесь, имеет только 3 выходных канала со светодиодными индикаторами, но более полезная версия будет сделана путем соединения электромеханических реле или твердотельных (SSR) с каждым каналом. Для последовательности мощности можно настроить до 10 выходных каналов, поскольку CD4017 имеет 10 декодированных выходов (Q0-Q9).
А далее временная диаграмма (выходы Q0 – Q2) базовой схемы, с заземленными контактами «сброса» и «разрешения таймера» (контакты 15 и 13). Счетчики продвигаются вперед по положительному фронту тактового сигнала, генерируемого кнопочным переключателем. Декодированные выходы обычно находятся в состоянии логического «0» и переходят в состояние логической «1» только в соответствующий временной интервал. Каждый декодированный выход остается высоким по потенциалу в течение полного тактового цикла.
При желании можно собрать автоматический силовой секвенсор. Идея состоит в том, чтобы подать регулируемый низкочастотный тактовый импульс на тактовый вход (вывод 14) микросхемы CD4017B.
В простейшем случае вводим тактовый сигнал, и для одного из десяти различных выходов устанавливается уровень высокий, а для всех остальных – низкий. При следующем нарастающем фронте тактового сигнала следующий выход будет на высоком уровне, а предыдущий выключен. Так продолжается до тех пор, пока счет не зациклится на конце.
Если нужна схема синхронизирующего секвенсора, которая будет выдавать логические сигналы напряжения на один вывод за другим, для этого например микросхему 555 можно подключить как генератор тактовых импульсов.
Помните, что вход должен быть импульсным. Счетчик продвигается вперед, когда синхросигнал повышается с низкого до высокого. Это означает, что тактовый сигнал может быть сколь угодно длинным или коротким, но не может быть единичным изменением состояния. Подсчет продвигается только по нарастающему фронту тактового сигнала, то есть высокий по потенциалу тактовый сигнал должен перейти на низкий, а затем снова на высокий, чтобы счетчик шагнул дальше.
Обратите внимание, что кнопочный переключатель подключен к входу включения таймера (контакт 13) CD4017, чтобы он принимал низкий уровень при каждом нажатии кнопки и, таким образом, позволял продолжать отсчет.
Схема драйвера управления нагрузкой
Драйвер нагрузки – это схема, которая может быть электрически изолированной между схемой источника низкого напряжения и, возможно, высоковольтной нагрузкой (например сеть 220 В). Самый простой способ – использовать электромеханическое реле. Одной из проблем при использовании CD4017 здесь является ограниченная сила выходного тока. Значит нужны подходящие транзисторы для управления большинством доступных электромеханических реле.
На фото показан недорогой 10-ти канальный релейный модуль. Это универсальный многоканальный релейный модуль (питание 5 В постоянного тока) для переключения сильноточных электрических нагрузок – как переменного, так и постоянного тока. Данный релейный модуль можно успешно использовать с силовым секвенсором на CD4017B.
Выходной сигнал CD4017B последовательно изменяется с Q0 на Q9 для каждого импульса высокого уровня на выводе 14, но эта последовательность может быть прервана двумя выводами – выводом 13 и выводом 15, которые по умолчанию удерживают низкий уровень. В схеме, когда счетчик находится на выводе Q3, на выводе 15 устанавливается высокий уровень, и счетчик сбрасывается обратно на Q0 и будет оставаться там до тех пор, пока Q0 снова не станет низким с помощью следующего входного тактового импульса. Точно так же, если счетчик находится на выводе Qx, когда на выводе 13 установлен высокий уровень, тогда счет будет приостановлен на выводе Qx независимо от входного тактового импульса и продолжит увеличиваться только тогда, когда на выводе 13 снова будет установлен низкий уровень.
Так что эта простая схема импульсного секвенсора предлагает немало возможностей применения, и много вариантов базовой конструкции. Естественно существует множество методов управления последовательностью питания, но в этом проекте мы рассмотрели контроллер БП начального уровня, который идеально подходит для переключений как малых, так и для больших напряжений и токов.
