A számok nem hazudnak

A mikroelektronika világa ma már elválaszthatatlan a villamossági szakmától. Nem is kell messzire mennünk, hiszen ha kezünkbe veszünk egy egyszerű időrelét, máris egy kis számítógéppel állunk szemben. És itt vannak az intelligens rendszerek, okostelefonnal vezérelhető „kütyük” és sok más érdekes dolog még, melyek léte elképzelhetetlen a mikroelektronika nélkül. A gondolatmeneten felbuzdulva a következőkben egy régebben már elővett témát porolunk le kisebb-nagyobb módosításokkal, melyet megfűszerezünk egy kis elektronikával.

Nyomógomb beragadás („kipöckölés”) elleni védelem számkijelzéssel

A leporolt témát az alcímmel már fel is fedtük. A több helyről történő nyomógombos vezérléseknél - főleg lépcsőházi automatáknál - probléma lehet, ha egy nyomógomb beragad vagy szándékosan „kipöckölik” egy gyufaszállal az állandó világítás fenntartásának reményében. A mai korszerű lépcsőházi automatákkal ez persze nem fog sikerülni, mert némi védelemmel azért rendelkeznek a hosszan aktívnak érzékelt nyomógombokkal szemben. 

Az egyszerűbb, hagyományos lépcsőházi automaták, mint pl. a CRM-4, tulajdonképpen elengedés-késleltető időzítők, melyek a gomb lenyomására - tehát felfutó élre - bekapcsolják a világítást és a beállított idő után kikapcsolják. A védekezés annyi csupán, hogy a folyamat a nyomógomb lenyomásának hosszától függetlenül lejátszódik és az újraindításhoz ismét egy felfutó élre van szükség, melyet beragadt nyomógomb mellett nem lehet produkálni. A CRM-46 típusú világításvezérlő időrelénél a lépcsőházi automata funkció időtöbbszörözős, de ez sem enged túl hosszú üzemeltetést. Két másodpercnél hosszabb gombnyomásra lekapcsolja a kimenetet, a nyomógombok többszöri megnyomásával előidézett időtöbbszörözésnél pedig 30 percnél nem enged hosszabbat. Az is látható viszont, hogy bármelyiket is választjuk, egyetlen gomb beragadása is meghiúsítja a további vezérléseket és el kell kezdeni megkeresni a „bűnöst”, ami többemeletes lépcsőházban nem egyszerű.

Az első ábrán látható megoldás sem szünteti meg magától a hibát, de hiba esetére több segítséget, lehetőséget is biztosít. Többek között leolvasható az éppen lenyomott gomb száma (teszt), de a beragadt nyomógomb is szinte azonnal megtalálható.

Ami elsőre feltűnhet, hogy 24 Vdc törpefeszültséget is használunk a kapcsolásban, melyre azért van szükség, hogy egyszerű diódákkal különválaszthassuk a közös vezérlőjelet a nyomógomb számának kijelzésétől. Mivel a vezérlőjel 24 V (igazából 24 - 0,7 = 23,3 V a dióda miatt), ezért a vezérlőmodulok is olyan típusok, melyek 24 Vdc tápfeszültséggel is működnek. A CRM-91H/UNI AC/DC 12 - 240 V, vagy a CRM-61 AC 24 - 240 V és 24 Vdc tápfeszültséggel működtethető és természetesen a vezérlő bemenet feszültsége mindkettőnél megegyezik a saját tápfeszültségével. A DC 24 V feszültséget a PS1M-15/24V típusú egymodulos kapcsolóüzemű tápegység is szolgáltathatja. 

Az „Ny” nyomógombok jeleit a szürke színű diódák közösítik. A közös jelet a nyitó érintkezős „RESET” gombon keresztül vezetjük a a CRM-91H időrelé bemenetére. Az időrelé az „f” vezérlőjel felfutó élére induló elengedés-késleltető üzemmódba van állítva kb. gombnyomásnyi időértékkel. Erre az időrelére azért van szükség, hogy beragadt gomb esetén is legyen lehetőség kézi vezérlésre a „RESET” gomb megnyomásával, majd felengedésével vagy a közvetlen záró érintkezős „B” gombbal, mely a CRM-91H kimenetével párhuzamosan indíthatja a CRM-61 időzített impulzusrelé funkcióját. 

Az egyes nyomógombok felöl további diódákkal „kikapuzzuk” a hétszegmenses LED kijelező szegmenseit. Egy-egy gombtól annyi diódát kell bekötni, ahány szegmens szükséges a gombhoz tartozó szám megjelenítéséhez. A következő ábrán láthatók az egyes számokhoz szükséges szegmensek, ahol a Dp, azaz tizedespont jelezheti a 10 és nagyobb számokat - így nincs szükség még egy kijelzőre.

A kijelzőben lévő LED-ek típustól és színtől függő paraméterekkel rendelkeznek, ezért az adott kijelzőhöz kell méretezni az „R” soros ellenállásokat. Egy tipikus kijelző kb. max. 20 mA árammal hajtható meg LED-enként és piros színnél kb. 2 V a nyitóirányú feszültsége. Fontos, hogy a diódák ilyen irányú bekötése mellett közös katódos kijelzőt kell használni, mely a GND pontra (0 V) csatlakozik, a diódák pedig pozitív feszültséget adnak át a szegmensre.

Még egyszerűbb = még egy kis elektronika

Csupán érdekességként mutatjuk be a 3. ábra kapcsolási rajzát, ahol egy további mikroelektronikai alkatrészt is bevetünk azért, hogy egyszerűsítsük a kapcsolást. Persze ez az egyszerűsítés annyira nem biztos, hiszen egy integrált áramkört láthatunk, melyet valahogy, valamilyen panelbe kell beforrasztani - bár ez igaz az előző fejezet kijelzőjére is. Ha van hajlandóság egy kis elektronikai forrasztgatásra, akkor talán érdemes vásárolni egy univerzális nyomtatott áramköri panelt, melyen ki vannak képezve előre az egyes forrszemek.

A kijelző meghajtásának egyszerűbb mivolta azonnal szembetűnő, hiszen csak négy kódoló vezeték van, így néhány diódával meg is oldódik a gombok számainak kijelzése. Ezt az egyszerűbb kódolást az úgynevezett BCD/Decmális dekóder integrált áramkör teszi lehetővé. A BCD jelentése binárisan kódol decimális szám, ami azt jelenti, hogy a kettes számrendszerben 4 biten ábrázolva pl. az 1-es számot, 0001 binárist kapunk, ha ez nem haladja meg az 1001 bináris, azaz 9 decimális számot, akkor BCD-nek nevezhetjük. Az utolsó ábrán a dekódolás táblázatából bizonyára minden érthetővé válik.

Látható, hogy jóval kevesebb diódára van szükség, hiszen csak az éppen szükséges BCD bemenetet kell aktiválni, a többit a dekóder IC megoldja. A feltüntetett dekóder IC a 3. ábra kijelzési képeihez képest a 6-os szám kijelzésénél nem kapcsolja az „a” szegmenst és a 9-es számnál a „d” szegmenst. A 10 kΩ-os ellenállások szerepe, hogy a nyomógombok nyugalmi állapotában a BCD bemenetek GND-n legyenek, azaz bináris 0000 értéken, így a kijelzett alapérték a „0” lesz, amikor egyetlen gomb sincs lenyomva.

Több gomb egyidejű lenyomása nyilván megzavarja az áramkört. Az 1. ábra pusztán diódás megoldásában érdekes kijelzési képek jelenhetnek meg. A BCD dekóder kicsit másként viselkedik, ha 9-nél nagyobb BCD érték van a bemenetén, konkrétan nulla lesz minden szegmens kimenet és sötét marad a kijelző.

Figyelem! A bemutatott megoldások elvi kapcsolási rajzokkal vannak illusztrálva, melyekben a többszöri ellenőrzés vagy műhely körülmények közötti tesztek ellenére is lehetnek hibák. Adott feladatra való alkalmasságuk ellenőrzése, esetleges módosítása a telepítő feladata és felelőssége! A szerző és a cég nem vállal felelősséget a bemutatott elvi megoldások felhasználásából eredő károkkal és egyéb problémákkal kapcsolatban. A rajzokon látható vezetékek színei csak a könnyebb átláthatóságot segítik, nem feltétlenül egyeznek meg a szabványos vezetékezés színeivel!