Как подключить выключатель с диодом?

Для выполнения элементарных электротехнических работ совершенно необязательно вызывать мастера. Зная, как подключить светодиодный выключатель, можно самостоятельно провести его монтаж.

Мы расскажем о схеме подключения, способе установки и о трудностях, которые могут возникнуть во время установки. Вы также сможете своими руками усовершенствовать обычный выключатель, сделав в нем подсветку.

Как устроен и работает выключатель с подсветкой

Конструкцию светодиодного выключателя опишем на примере двухклавишного устройства с подсветкой.

Механизм состоит из следующих элементов:

• одной входной, двух выходных клемм;
• токоограничивающего резистора;
• подвижных контактов.

Конструкция также включает в себя корпус, декоративную панель и накладки-клавиши.

Некоторые модели выключателей с подсветкой имеют готовый подключенный механизм подсветки. Выпускают также модели, в которых проводники подсветки нужно подключать к клеммам самостоятельно

При размыкании контактов светодиодного выключателя ток, поступающий по фазному проводу, поступает на резистор, затем на светодиод или неоновую лампу. Далее, напряжение проходит через осветительный прибор и выходит через ноль. Так как лампа подсветки подключена через токоограничивающий резистор, напряжение в сети понижается и его хватает для подсветки, но недостаточно для работы люстры.

По такой схеме работает светодиодный выключатель. Если лампа светильника перегорит, то цепь будет разомкнута, и подсветка также не будет работать

После замыкания контактов выключателя ток, который всегда движется по цепи с наименьшим сопротивлением, проходит через сеть, питающую лампу освещения, — в этой цепи напряжение практически равно нулю. Ток поступает и на цепь подсветки, но он настолько мал, что его недостаточно даже для работы неоновой лампы.

Схема включает токоограничивающий резистор и светодиодную или неоновую лампу. В остальном конструкция и способ подключения те же, что и у обычного устройства

Применение светодиодного выключателя

Оснащенный подсветкой выключатель устанавливается там, где даже в дневное время темно, а постоянное использование осветительного прибора нецелесообразно. Применяют его также в помещениях, доступ к которым необходим ночью.

Выключатель со светодиодной подсветкой, так же как и обычный, может быть цельнокорпусным или состоять из одной, двух и более клавиш

Чем больше источников освещения, тем больше потребуется клавиш на выключателе. Для управления освещением, состоящим из более трех осветительных приборов, используют наборные выключатели, которые устанавливают в один ряд. Для управления освещением из нескольких мест приобретают специальный проходной выключатель с подсветкой.

Как выбрать светодиодный выключатель

Покупая светодиодный выключатель нет необходимости гнаться за дорогостоящими керамическими устройствами, так как потребляемая мощность приборов освещения в основном не очень большая. В условиях бытового использования достаточно будет применения качественного пластикового светодиодного выключателя с надежной контактной группой. Ресурс таких приборов — около 40 000 коммутаций.

Для гостиничных номеров используют выключатели с подсветкой, которыми управляют с помощью ключ-карты. Они могут быть с задержкой времени отключения или без нее

Осуществляют выбор также, исходя из дизайна устройства, типа включения — производят клавишные и поворотные, кнопочные, сенсорные и шнуровые. По способу установки различают внутренние и наружные устройства. Разным может быть также материал корпуса — используют пластик, стекло, медь, нержавеющую сталь, а в качестве декоративного покрытия применяют сланец, позолоту и даже кожу.

Но на что действительно нужно обратить внимание, так это на класс защищенности (IP) — он указывает на возможность применения оборудования в тех или иных условиях. Например:

• Класс, со значениями IP от 20 свидетельствует о том, что устройство слабо защищено от попадания пыли и влаги. Такое оборудование используют в жилых помещениях.
• Класс IP 45 и выше используется для маркировки выключателей, пригодных для подключения в помещениях с высокой влажностью — ваннах, банях, кухнях, туалетах и т. д.
• Класс с IP от 65 означает, что выключатель может применяться на улице. Такое электротехническое оборудование имеет повышенную защиту от пыли, попадания влаги. Устанавливается снаружи здания — под крыльцом, навесом, на крытых верандах. Имеет более массивные клавиши, а в месте ввода электропровода резиновый уплотнитель.

Чем выше класс, тем больше защищен прибор от внешних факторов. Это касается не только выключателей, но и розеток, тумблеров, остального электротехнического оборудования.

Как правильно провести монтаж

Механизм выключателя с подсветкой предполагает наличие небольшой лампы, которая светится, когда он выключен. Для подсветки устройства может использоваться небольшая неоновая лампа или светодиод вместе с элементом сопротивления. От лампы подсветки тянутся провода, которые необходимо подключить к питанию во время установки.

Подготовка к установке и обязательные меры безопасности

Без элементарных знаний по технике безопасности лучше вовсе не приступать к работе с электротехническим оборудованием. Неграмотный электромонтаж может привести к поражению током, выходу из строя электроприборов, возникновению пожара.

Основные правила поведения при работе с электричеством:

• все работы должны проводиться в обесточенной сети;
• недопустимо перегружать электросеть;
• провода необходимо проверить на соответствие маркировки;
• поврежденный участок сети лучше заменить, а не ремонтировать;
• нельзя прикасаться к подключенному оборудованию мокрыми руками.

Определить характер проводников — где ноль, а где фаза — поможет обычная отвертка-индикатор или мультиметр. Индикатора достаточно, если электрическая сеть однофазная. Для анализа трехфазной сети используют мультиметр.

Поднеся одно из щупалецев мультиметра к фазе, другую фиксируют на любом из проводников. Выставляют диапазон для переменного тока 220 Вт. Ноль при контакте покажет значение около 220 Вт, заземление — всегда ниже

Пример монтажа 2-клавишного выключателя с подсветкой

Основные конструкционные отличия светодиодных выключателей — в механизме подсветки. Он может быть готовым к использованию и не требовать никаких действий для его подключения.

В другом типе конструкции необходимо подсоединять провода, которые питают светодиодную или неоновую лампу. Рассмотрим более сложный вариант — как подключить устройство с подсветкой, в котором проводники нужно подсоединять самостоятельно.

Особенность конструкции, в которой есть свободный доступ к проводам подсветки, может пригодиться, если понадобиться ее отключить

В первую очередь поддевают клавиши отверткой или другим подходящим инструментом и снимают их. Отделяют сердцевину (внутренний механизм) от корпуса.

Далее определяют правильность положения выключателя, используя индикатор. Для этого, с помощью касания к контактам отверткой с одной стороны и индикатором с другой, проверяют, включен или выключен прибор. Если индикатор загорится — значит, включен. В этом состоянии поворачивают его так, чтобы клавиши нажатой стороной располагались сверху.

Чтобы обычная отвертка-индикатор сработала, нужно держать ее правильно — металлическая часть должна касаться контактной пластины, а к верхушке притрагиваться большой палец руки

Один из проводов, идущих от индикатора, подключают к входной клемме, а второй присоединяют к контакту клавиши.

Если клавиш несколько, то провод подключают к первой из них, начиная слева. Одновременно с проводом, идущим от индикатора к входной клемме, подсоединяют и фазный проводник. Два отводящих фазных провода, которые идут к люстре, подключают к выходным клеммам одновременно со вторым проводом подсветки, следя, чтобы тот не выпал из контакта.

При таком способе подключения подсветка будет включаться после размыкания контактов с помощью первой клавиши. Вторая никакого влияния не будет иметь на выключение подсветки, и лампочка будет гореть даже при включенном освещении. Чтобы индикаторная лампочка гасла при нажатии на любую из клавиш, необходимо самостоятельно делать перемычку, которая будет соединять индикатор с обеими клавишами.

Если не брать во внимание подключение подсветки, монтаж проходит как в обычном устройстве. Через распаечную коробку на выключатель ведут фазный проводник и подсоединяют его к входной клемме L, заводя его в отверстие и прикручивая винтом.

Далее к контактам устройства L1 и L2 подсоединяют два отводящих фазных провода, которые ведут к люстре также через распределительную коробку. Один из них подключают к одной лампе, другой к двум остальным. Ноль проходит через распаечный узел в монтажной коробке, далее идет на все лампы люстры, замыкая контакт.

В результате правильного подключения первая клавиша будет включать одну лампу, вторая две, а две включенные клавиши приведут к активизации всего осветительного прибора. В выключенном состоянии должен светиться светодиод

Почему мигают энергосберегающие лампы

Светодиодный выключатель несовместим с работой энергосберегающих ламп. Конфликт устройств проявляется в кратковременном вспыхивании лампы в отключенном состоянии или в так называемом тлеющем режиме, когда лампа не выключается полностью, а еле-еле светится.

Время службы светодиодной или энергосберегающей лампы в неправильном режиме существенно сокращается и составляет от одного до двух месяцев

Происходит это потому, что внутри люминесцентной лампы есть электронный преобразователь (конденсатор), который постепенно подзаряжаясь от тока, проходящего через лампу подсветки, вспыхивает. Аналогичное явление происходит и с блоками питания светодиодных лент, в которых также есть конденсатор, и который подпитывается от небольшого тока, поступающего от выключателя с подсветкой.

Производители энергосберегающих ламп указывают, что использование их продукции не совместимо с применением светодиодных выключателей и светорегуляторов

Обойти это ограничение можно, если управлять работой осветительного прибора с помощью реле. От выключателя команда поступает сначала к реле, которое уже непосредственно руководит освещением. Реле выпускается многими производителями электротоваров — Schneider Electric, ABB, Siemens. Поместить его можно под колпачком люстры, за карнизом, в котором установлена светодиодная линейка.

Можно применить еще один вариант решения проблемы — отключить неоновую лампу или светодиод от питания. Сделать это можно путем отсоединения проводов подсветки от клемм. Но тогда светодиодный выключатель утратит свои преимущества. Рассмотрим решения, которые все же позволяют совместить подсветку и использование энергосберегающих ламп.

Как совместить лампы и выключатель

Если после выключения люминесцентная лампа мигает или слабо светится, проблему можно устранить, подключив параллельно точке освещения дополнительное сопротивление (резистор или конденсатор). Для этого понадобится резистор номиналом 50 кОм и мощностью 2 Вт. Он поглотит лишний ток при включенной подсветке и не даст заряжаться конденсатору лампы.

Размещают резистор в распаечной коробке в плафоне или патроне люстры, предварительно подсоединив к двум проводам и заизолировав оголенные участки. Для изоляции можно использовать термоусадочную трубку

Такой способ устранения причины мигания энергосберегающих ламп считается довольно опасным и опытные электрики не советуют применять его без достаточных навыков в проведении электротехнических работ.

Лучше использовать готовый блок защиты для люминесцентных и светодиодных ламп, который устраняет мерцание, защищает от перепадов электроэнергии, исключает помехи, идущие от ламп. Его подключение обязательно, если используется выключатель с подсветкой.

Максимальная мощность ламп при использовании блока ГРАНИТ БЗ-300-Л — 300 Вт. Защита срабатывает при напряжении в сети 275—300 Вт

Защитный блок подключается параллельно лампам, которые работают некорректно — мерцают или слабо светятся в выключенном состоянии. Устанавливают его в корпус светильника или в стакан люстры.

При использовании осветительных приборов с двумя и более группами освещения на каждую из групп устанавливают отдельный блок

Выключатель с подсветкой своими руками

В процессе эксплуатации электрооборудования иногда оказывается, что в каком-то из помещений неплохо было бы иметь подсветку выключателя. Для этого необязательно покупать устройство — можно самостоятельно усовершенствовать старое. Что для этого понадобится:

• обычный выключатель;
• светодиод с любыми характеристиками;
• резистор на 470 кОм;
• диод 0,25 Вт;
• провод;
• паяльник;
• дрель.

С помощью паяльника начинают собирать схему. Катод диода (помечен черной полоской) подсоединяют к аноду светодиода (у анода ножка длиннее). Резистор припаивается к положительному контакту светодиода и к проводу, который будет служить соединением с выключателем. Второй провод подсоединяется к катоду светодиода.

Если под рукой нет резистора подходящей мощности или не хватает места для размещения, то его можно заменить двумя резисторами меньшей мощности, выполнив их последовательное подключение

Далее подсоединяют все к механизму включения-выключения. Фазный проводник, который ведет к лампе, подключают в клемму вместе с одним из проводов, ведущих к светодиоду. Другой проводок подключают к входной клемме вместе с фазным проводом, который подает ток из электросети. Нужно тщательно заизолировать оголенные участки провода и исключить касание проводников к корпусу, это особенно важно сделать, если он металлический.

Проверяют схему подключения выключателя с подсветкой на работоспособность так: клавиша, замыкая контакт, приводит к загоранию люстры или светильника, в выключенном состоянии загорается лампа светодиода. Если схема работает правильно, можно устанавливать приспособление в корпус.

Чтобы было видно освещение, выводят лампу светодиода в просверленное отверстие вверху корпуса. Делать это необязательно, если корпус светлый — свет будет пробиваться сквозь него.

Подсветку выключателя можно выполнить с помощью неоновой лампы. В схеме используется газоразрядная лампочка HG1 и сопротивление любого типа номиналом 0,5—1,0 МОм с мощностью более 0,25 Вт

Выключатель с индикатором включения

Выключатели с индикаторами отличаются от светодиодных совершенно другим принципом использования — лампа в них загорается тогда, когда включено освещение. Основное назначение контрольной лампы — сигнализировать о включенном освещении в подвале, на чердаке, в кладовой или на улице. Используется для контроля расхода электроэнергии. Индикатор может устанавливаться для каждой из клавиш или только для одной из них.

Схема подключения и работы выключателя с функцией подсветки выстроена по следующему принципу. Контрольная лампа параллельно подключается к клеммам выключателя. Когда цепь замыкается, ток проходит через индикатор и осветительный прибор — оба загораются. Если выключатель выключен, ток не поступает ни к индикатору, ни к лампе.

Индикация включенного освещения может быть выполнена в комбинации: 1 контрольная лампа на одну клавишу или для каждой клавиши по одной лампе

Выводы и полезное видео по теме

Инструкция по подключению светодиодного выключателя:

Как установить подсветку своими руками:

Что делать, если энергосберегающие лампы светятся или мигают после выключения:

Выключатель с подсветкой может участвовать практически во всех схемах электрического освещения. Но для его правильного монтажа необходимо изучить конструкцию, принцип работы и нюансы, возникающие при взаимодействии с другим электротехническим оборудованием.

Светодиодная либо неоновая индикация помогает в ночное время суток быстро определить, где находится клавиша включения света. Если у Вас в комнате установлен обычный выключатель, и Вы захотели переделать его на модель с подсветкой, ниже мы предоставим несколько простых примеров. Сразу же обращаем Ваше внимание на важный момент — для светильника с

лампами накаливания

можно использовать электросхему на светодиодах, однако если же люстра светодиодная, необходимо использовать более простой вариант – на неоновой лампочке. Итак, к Вашему вниманию простые схемы подключения выключателя с подсветкой.

На неоновой лампе

Схема выключателя с подсветкой на неоновой лампе:

Как Вы видите, в данном варианте подключения, когда клавиша разрывает основную цепь освещения, ток протекает через резистор к неоновой лампочке, которая загорается. Резистор нужен для того, чтобы понизить напряжение до такого значения, при котором индикация будет нормально светить, но сам светильник не включится. Этот момент очень важен, т.к. даже при отключенном свете, как Вы видите, неоновая лампочка замыкает цепь. Когда клавиша будет переключена в положение «вкл.», ток начнет протекать по основной цепи, т.к., как мы еще помним со школьных книг по физике, электрический ток всегда проходит по цепи с меньшим сопротивлением (резистор в этом случае помеха для включения подсветки).

Такая схема подключения одноклавишного выключателя с подсветкой является самой простой и использовать ее сможет даже новичок в электрике. В двухклавишных моделях все аналогично, просто вместо одной лампы будут установлены 2, на каждую клавишу, как показано на схеме ниже:

Если же Вы хотите сделать светодиодную индикацию, ниже предоставлен более сложный вариант подсоединения. Также рекомендуем просмотреть видео урок, на котором наглядно показан процесс подключения выключателя света:

Инструкция по установке и подсоединению проводов

На светодиодах

Схема подключения светодиода к одинарному выключателю выглядит следующим образом:

Сопротивление резистора R1 должно быть не менее 100 кОм. Светодиод нужно обязательно защитить от пробоя напряжения с помощью диода. Как мы уже сказали выше – такой вариант подключения не подойдет, если в люстре установлены светодиодные лампы. Причина – сопротивление в люстре будет слишком велико и как результат – светильник будет постоянно мигать. Узнать, почему мигает энергосберегающая лампа в люстре, Вы можете в соответствующей статье.

Вот мы и предоставили способы подсоединения индикации. Определите, какая схема подключения выключателя с подсветкой Вам больше подходит и уже на основании этого переходите к переделке изделия! Также рекомендуем ознакомиться с тем, как подключить датчик движения для освещения!

Инструкция по установке и подсоединению проводов

Выключатель с подсветкой: подключение и устранение неисправностей | ASUTPP

Клавишные механизмы с подсветкой пользуются все большей популярностью у современного потребителя, повышая комфортность обращения с коммутирующим прибором. В этом случае нет необходимости нащупывать ночью нужную клавишу, чтобы включить свет.

С появлением современной осветительной техники (светодиодных лампочек, в частности) у изделий с подсветкой появились проблемы. Самая распространенная ситуация – это когда осветитель начинает мигать или тускло светится даже при выключенном коммутирующем приборе. Задача этого обзора – разобраться с тем, каким образом можно избавиться от обнаруженной неисправности.

Виды подсветок и принцип действия

Подсветка в выключателях делается следующими двумя способами:

• С помощью неоновой лампочки (так называемого «индикатор тлеющего разряда»).
• Посредством светодиода, включенного параллельно с коммутирующим контактом (фото ниже).

В приборах этого класса потребляет совсем небольшой ток. Причем подсветка зажигается, если клавиши находятся в положении «ОТКЛ» (контакты разомкнуты). При нажатии на клавишу лампочки включаются, а индикация подсветки гаснет.

Принцип работы такой схемы заключается в следующем:

• Неоновая лампочка или светодиод включаются так, что при нажатой клавише «ВКЛ» весь ток протекает через шунтирующий их контакт коммутирующего прибора.
• При отключении освещения параллельная цепочка размыкается, и ток начинает течь через элементы подсветки (фото ниже по тексту).

• За счет ограничивающего сопротивления ток через индикатор настолько мал, что не вызывается свечения лампы освещения.

Но это утверждение подходит не для всех типов нагрузок. Оно справедливо для ламп накаливания, например, включенных непосредственно в коммутируемую цепь. Но это правило совершенно не «работает» в случае с компактными люминесцентными лампами и их светодиодными аналогами, подключаемыми к 220 Вольтам не напрямую.

Причины мигания и как с ним бороться

И тот и другой тип энергосберегающих лампочек работает вместе с электронными устройствами – пусковыми регуляторами и драйверами. С точки зрения электроники оба эти модуля выполняют функцию импульсных преобразователей, работающих по принципу подзарядки малым током. При включении лампы с таким устройством в цепь коммутатора ток будет заряжать входящий в его состав конденсатор.

По мере того, как на нем накапливается энергия, достаточная для запуска осветительного прибора – тот кратковременно мигнет. Потом – еще раз и так в течение длительного времени, пока свет выключен.

Дополнительная информация: Специфичная форма, в которой проявляется эта неисправность (тусклое свечение, мерцание или вообще отсутствие какой-либо реакции) зависит от мощности лампы и конкретной схемы.

Устранить проблему можно несколькими способами. Самый простой – удалить неонку или светодиод из выключателя. Для этого потребуется снять его декоративную клавишу, обеспечив свободный доступ к деталям подсветки и просто выкусить их бокорезами.

Тем, кто не желает совсем убирать подсветку – советуем обеспечить обходную цепочку для тока, вызывающего мигание. Для этого параллельно элементам устанавливается резистор номиналом 50-510 кОм и мощностью 2 Ватта (фото ниже).

Его точное значение рассчитывается по току индикатора или подбирается опытным путем. Специалистам не очень нравится этот способ, поскольку он связан с предельным режимом работы резистора и сильным нагревом.

Большинство из них отдает предпочтение установке на его место реактивного элемента – конденсатора 0.1-0.5 мкФ на рабочее напряжение не менее 400 Вольт. В ситуации, когда в качестве подсветки используется светодиод – допускается шунтировать его встречно включенным простым диодом.

Как установить выключатель Легранд?

Как установить выключатель Legrand, чтобы механизм работал исправно, а электросеть функционировала? Мы знаем, и с удовольствием поделимся знаниями с вами.

Установка выключателя света Legrand: особенности устройства

Механизм состоит из пяти элементов. Для корректного монтажа нужно понимать, как работает каждая деталь.

• корпус;
• рамка;
• клеммы;
• кнопки и контакты;
• основа, на которой расположены все элементы. Именно она позволяет надежно закрепить изделие на стене или прикрепить его к монтажной коробке.

Французский производитель делает основу из оцинкованной стали. Этот материал не подвержен деформациям, поэтому обеспечивает максимально надежное крепление. На тыльной стороне предусмотрено четыре монтажных крепления для винтов. Установка выключателя света Легранд возможна в монтажную коробку любого размера.

Форма креплений универсальна. Она позволяет регулировать положение устройства — поворачивать его в любую сторону и центрировать.

Для удобного подключения проводов предусмотрены автоматические клеммы. Подсоединение кабелей максимального упрощено: достаточно просто зачистить провода и вставить их в клеммы. Последние часто располагаются под углом в 35°.

Производитель позаботился о пользователе. На задней панели он предусмотрел маркер. Ориентируясь на него, проще понять, сколько изоляции необходимо снять.

Установка выключателя Легранд Валена: выбираем место

Удобно, когда механизмы расположены в максимальной доступности. Традиционно их монтируют при входе в комнату. Если у вас проходная модель, которая позволяет управлять светом из разных мест, один экземпляр можно установить рядом с кроватью. Тогда вставать с постели, чтобы выключить освещение, не придется.

Установка выключателя Легранд с подсветкой оправдана, если часто теряете устройство в темноте. Такие модели оборудованы световым индикатором. Если в помещении мало света, лампочка на панели начинает светиться. Устройство потребляет минимальное количество электроэнергии, поэтому не нужно беспокоиться, что счета за электричество вырастут.

Выбирая модель, подумайте, как она впишется в интерьер помещения. Французский бренд предлагает несколько серий электроаксессуаров. Найдутся классические решения и варианты в стиле хай-тек. Если добиться гармоничного оформления не получится, декоративную рамку можно будет поменять. Для этого на верхней панели предусмотрены пазы, а чтобы ее снять, достаточно воспользоваться отверткой.

Установка выключателя Legrand Valena: как действовать

Чтобы осуществить качественный монтаж, не обязательно быть электриком. Установить механизм сможет любой пользователь, который умеет пользоваться инструментом. Схема действий для модели с двумя клавишами такая:

• отключить подачу электричества;
• подготовить провода к помещению в монтажную коробку;
• соединить в суппорте два механизма;
• подсоединить к ним провода с предварительно снятой изоляцией. Используется трехпроводная система: фаза вставляется в клемму, промаркированную буквой L, а два других кабеля (желто-синий и желтый) — в соответствующие разъемы со стрелками. Последние отвечают за работоспособность клавиш: каждая — за свою;
• закрепить установочную коробку на стене. Для этого нужны винты и отвертка.

Установка выключателя Legrand Etika в виде схемы:

Установка переключателя Legrand: в чем разница?

Переключатель замыкает три контакта, а не два. Он всегда находится в работающем состоянии: как только одна цепь размыкается, замыкается другая. Его выбирают, если управлять освещением нужно с двух мест.

Разница в том, что для корректной работы, нужен не один, а два экземпляра. Схема подключения такая:

Видео о том, как установить выключатели Легранд Валена:

Почему Led лампы не работают с выключателем с подсветкой?

Частая причина — подсветка в настенном выключателе. ▪ Наиболее частая причина, почему светодиодная лампа не включается, мерцает или работает некорректно — это установленный выключатель имеющий подсветку. Нередки случаи, когда приобретая светодиодную лампу для работы с выключателями, имеющими подсветку, пользователь в результате получает вовсе не то, на что рассчитывал, а именно: ► светодиодная лампа мерцает, ► лампа светится не на полную яркость светодиодов, или же вообще ► отсутствует свечение светодиодов. Выключатель с подсветкой представляет собою устройство оснащенное светодиодом или газоразрядной лампой встроенными непосредственно в корпус, что позволяет видеть выключатель в темноте. В случае же отключения клавиши подобного выключателя светодиод или газоразрядная лампа производит шунтирование контакта, в связи с чем и осуществляется подача небольшого разряда тока прямо через LED-лампу. Отчего пускорегулирующий аппарат, представленный в виде схемы прямо в цоколе лампы, начинает делать непрекращающиеся попытки запуститься, а так как тока недостаточно для полноценного пуска, то и происходит мерцание светодиодной лампы либо очень слабое свечение, иногда при выключенном устройстве. При этом надо заметить, что для лампы такая ситуация вредна, так как в разы снижается срок ее службы. Как избежать некорректной работы светодиодной лампы в выключателях с подсветкой? Существует несколько возможных способов для налаживания совместной работы светодиодных ламп и выключателей с подсветкой: • Самый простой – это, конечно, избавление от светодиода в выключателе, что позволит LED-лампе функционировать без каких-либо перебоев в работе. • Можно подключить еще один резистор прямо параллельно с лампой или зашунтировать конденсатором. • Поэкспериментировать с лампами. В некоторых случаях пользователями было отмечено, что, к примеру, лампы, мощность которых составляет 15 Вт, демонстрировали мерцание, а лампы в 13 Вт его не проявляли, исправно и корректно работая. • Использование светодиодных ламп, разработанных целенаправленно на успешный коннект с выключателями с подсветкой. Такие лампы замечательно проявляют себя в условиях частого включения и выключения, показывают мгновенный старт, практически не нагреваются и главное, что выдерживают перепады напряжения, не мерцают при работе с выключателем, оборудованным светодиодной подсветкой. Светодиодная лампа не выключается полностью, почему? Возможная причина — ФАЗА в сети не выключена ▪ Не менее частая причина, почему светодиодная лампа не выключается полностью и слегка светится после выключения света или мерцает, это ошибка электрика, сеть остается под напряжением. Если вы привлекали к работе с электросистемой не профессионального специалиста, возможно он перепутал провода. А именно, выключатель не снимает напряжение сети ФАЗУ, а выключает НОЛЬ. Поэтому после выключения света наблюдаются: ► светодиоды в лампе мерцют, ► светодиоды неярко светятся. В этом случае профессиональный электрик легко устранит причину. Если после устранения этих причин лампа продолжает работать некорректно, возможен заводской брак лампы и она подлежит утилизации.

Еще раз о мигании экономных ламп через выключатель с подсветкой.

Светодиодная или люминесцентная лампа, подсоединенная через выключатель с подсветкой, мигает, когда выключатель выключен. В статье рассмотрены причины и возможные варианты решения проблемы.

 

Причину удобно объяснять по приведенной ниже схеме:

Когда выключатель включен напряжение 220В через замкнутый выключатель попадает на верхний по схеме контакт блока питания лампы и по другому проводу из распределительной коробки на нижний контакт. При замкнутых контактах выключателя светодиод не горит, так как он перемкнут. Лампа светится, все нормально.

Когда выключатель выключен, лампа гаснет. В работу включается светодиод. Теперь он светится, так как контакты выключателя разомкнуты и ток течет по цепи: верхний контакт сети 220В, R1(75к), светодиод, R2(75к), диодный мост, предохранитель, нижний контакт сети. После диодного моста выпрямленное напряжение заряжает конденсатор фильтра С1(10мкф). По мере заряда напряжение на конденсаторе растет и достигнув напряжения запуска блока питания запускает его, лампа вспыхивает. Конденсатор быстро разряжается, и лампа гаснет. Процесс повторяется. Так как ток заряда очень мал, он ограничен R1 и R2 заряд С1 длится дольше, чем разряд через вспыхивающую лампу.

Какие в интернете есть варианты решения этой проблемы.

1. Выкусить из выключателя светодиод и лампа мигать перестанет. Это так. Но выключатель с подсветкой устанавливали для удобства, чтобы в темноте его было видно, а теперь нужно отказаться от этого. Явный минус, мне это не подошло. Ниже показана часть схемы с этой рекомендацией.

2. Установить параллельно лампе, в коробке или в самой лампе резистор 50 кОм на 2 Вт. Это тоже помогает. Резистор образует делитель из R1(75к), R2(75к) и собственно резистор на 50 кОм. Теперь напряжение на входе блока питания при разомкнутом выключателе не поднимется выше одной четвертой напряжения сети и блок питания не запустится. Но здесь тоже явный минус. Мы покупали экономную лампу, чтобы экономить электричество. Например, у нас светодиодная лампа на 4 Вт. При включении выключателя, при работе лампы, к этой мощности добавится еще около 1 Вт мощность, рассеиваемая на резисторе 50 кОм. А это увеличение на 20%. Недостаток существенный.

3. Установить параллельно экономной лампе обычную, на несколько ватт. Мигать экономная лампа не будет, но это имеет тот же минус, что и в предыдущем случае.

4. Вместо светодиода установить неоновую лампочку, как в индикаторной отвертке, для определения фазы. Это тоже работает, но лампочку нужно еще найти, в наши дни они не так часто встречаются в продаже. Да и резистор на несколько мОм еще нужен.

5. Установить выключатель на 3 провода. Но это редкий выключатель, да и к нему нужно прокладывать третий провод, соединенный с нулем.

6. Вместо резистора на 50 кОм параллельно лампе установить конденсатор (см. часть схемы в п.2). Ставил до 0,33 мкф на 630 В, мигать стала реже, но совсем не перестала. Большие емкости, наверное, решат проблему, но их габариты значительные.

Я остановился на таком варианте. В выключатель поставил конденсатор 0,01 мкф на 630В, а в лампу, параллельно сетевым контактам, конденсатор 0,33мкф на 630В. Доработка показана на схеме и фото ниже:

Конденсатор в выключателе:

Конденсатор в лампе (можно поставить в коробке, на те 2 провода, что идут к лампе, чтобы не разбирать лампу):

Мигание пропало полностью. Подсветки на выключателе я не лишился, потребляемая мощность не выросла, дефицитных деталей не использовал. Чуть слабее стал светиться светодиод при выключенном выключателе, но в темном помещении яркости более, чем достаточно. До переделки было даже слишком яркое свечение. Так, что в выключатель можно ставить конденсатор и меньше 0,01 мкф, например, 0,0068мкф или даже 0,0047мкф, конечно напряжением не менее 400В.

Блоки питания люминесцентных и светодиодных ламп могут отличаться и возможно потребуется подобрать емкость конденсаторов.

Есть еще проблемы мигания экономных ламп, включаемых даже не через выключатель с подсветкой, а через обычный выключатель. Но они, как правило следующие:

1. Выключатель стоит в цепи нуля, а не фазы.
2. Проводка имеет дефекты, провода с трещинами, через которые может быть утечка, сырость в местах прокладки проводки и т.д.

В этих случаях мигание ламп нужно устранять не дополнительными способами, а приведением в порядок проводки, тем более, что это уже напрямую связано с техникой безопасности.

Материал статьи продублирован на видео:

как подключить выключатель с подсветкой, сделанной своими руками

Сегодня применение выключателя с подсветкой обуславливается характером осветительного устройства. Так к примеру, они абсолютно противопоказаны для компактных люминесцентных ламп, для осветительных приборов с электронными пусковыми регуляторами, а также для некоторых светодиодных элементов.

К примеру, специалисты утверждают, что использовать выключатель с подсветкой нельзя для светодиодных лент, к которым питание подводится от специальных блоков. Также нельзя применять такие выключатели и в комплексе с приборами, которые питаются от источников с пониженным бытовым напряжением.

Впрочем, и при непосредственном подключении светодиодных ламп в сеть с напряжением в 220В предполагает отсутствие выключателя с дополнительной подсветкой. Специалисты утверждают, что это явление труднообъяснимое. Читайте руководство по подключению трехфазного счетчика .

Как подключить выключатель с подсветкой?

При самостоятельном подключении выключателя с подсветкой, необходимо пользоваться специальной схемой. Так в стандартном случае, для подключения выключателя с подсветкой использую специальную схему подключения.

Данная электрическая схема сводится к тому, чтобы выполнить правильную установку светодиода.
В положении «Выкл» ток будет двигаться через резистор с сопротивлением от 100 до 150 кОм. После этого пройдет через светодиод. Стоит отметить, что от пробоя напряжением светодиод защищен специальным диодом.

Внимание! Оптимальная амперная характеристика для светодиода, применяемого для установки в выключатель – 3мА.

Существует еще несколько вариаций монтажа данного оборудования. Единственное, что при этом необходимо помнить – это то, что данный тип выключателей совместим только со стандартными лампами накаливания.

Так нередко используют схему подключения одноклавишного выключателя с подсветкой такого вида:

При необходимости подключить трехклавишный выключатель с подсветкой используют такую схему подключения:

Если нужно выполнить монтаж двухклавишного выключателя, то стоит применить немного иную схему:

Чтобы выполнит подключение выключатель света с подсветкой стоит помнить один момент: главный недостаток – это максимальный показатель потребления 1 кВт*ч в течение месяца.

Инструкция:

• Концы, направленные вниз подключают к клеммам.
• Схема данного типа не предполагает использование паяльного устройства. Все держится на скрутах.
• Для того, чтобы повысить полезный показатель КПД можно подключить конденсатор. Вместо конденсатора можно применять резистор (100 до 500 Ом). Читайте .

При подключении двойного выключателя с подсветкой нужно в стандартную схему подключить резистор с номинальным напряжением в 25 Вт.

В том случае, если применяются выключатели Legrand, то стоит уделить внимание особенностям технического характера: нужно использовать соответствующие напряжению подводящие провода и лучше всего при формировании единой системы запаивать соединения.

Если же применяется выключатель с подсветкой компании Viko, то стоит уделить особое внимание типу диода, который будет выполнять защитную функцию. При монтаже схемы следует тщательно пропаять все стыки и соединения. Это позволит увеличить период эксплуатации прибора.

Как отключить подсветку?

Если потребность в подсветке выключателя по каким-либо причинам отпала, то необходимо ее отключить. Самый простой вариант предполагает следующие манипуляции:

Этот вариант весьма прост и не требует каких-либо особых навыков от человека, выполняющего отключение осветительного элемента.

Неисправности

При эксплуатации оборудования данного типа пользователь может столкнуться со следующими неисправностями. К примеру, это может быть проблема механического характера, тогда элементы прибора необходимо подвергнуть замене. Ознакомиться с обзором инфракрасных обогревателей с терморегулятором для дачи .

В том случае, если поломка является электрической, то нужно будет разобрать устройство полностью, проверить работу лампочки и целостность подводящих электричество проводов. При анализе поломки следует обесточить устройство.

Любая схема электрооборудования начинается с того, что необходимо обеспечить требуемое питание для неё. Чтобы многие приборы были удобными и надёжными, в них используются тумблеры с подсветкой. Задача этого механизма предельна проста – включение, выключение либо переключение чего-либо. В нашей статье мы опишем самый типичный случай правильной установки и подключения тумблера с подсветкой.

Как работает тумблер с подсветкой?

Тумблер – это электрический элемент, который управляет электроэнергетическим потоком через цепь путём механического рычага, управление которым осуществляется в ручную. Независимо от того, что различают несколько видов тумблеров, они предназначены для одной единственной цели – переключению всех цепей, подключенных к ним. Тумблер с подсветкой достаточно часто применяется в электронике и он очень удобен в эксплуатации. Тумблер с подсветкой не только выполняет роль ключа цепи, но и снабжён также лампочкой, которая является индикатором подачи напряжения к схеме.

Установка тумблера с подсветкой

Давайте перейдём непосредственно к установке тумблера с подсветкой. Во-первых Вам понадобятся следующие инструменты:

Отвертка;

Разводной гаечный ключ;

Кусачки;

Инструмент для зачистки провода;

Пластиковые скрутки для проводов;

Острогубцы;

Паяльник;

Подключение тумблер с подсветкой осуществляется с помощью автомобильных конвекторов или при помощи припаивания проводов к своим выводам, но это не самая сложная часть процедуры, если Вам это не известно. Но проблема в том, что многие радиолюбители аматоры зачастую не осведомлены о том, с какого же бока начать работу с тумблером с подсветкой и как он правильно включается?

Первым делом взгляните в справочник и определите тип тумблера и назначение его выводов. Во-вторых прозвоните тестером Ваш тумблер, чтобы понять, что, как, куда и где? После прояснения всех вопросов следует правильно включить тумблер в Вашу цепь.

Перед началом работ отключите питание устройства. Аналогично с другими электромонтажными работами важно обеспечить себе атмосферу перед началом работы таким образом, чтобы исключить все риски, сопряжённые с поражением электричеством. Уверенность в том, что источник питания точно отключен, напрямую зависит от самого устройства, с которым вы работаете. Конечно, чтобы наверняка, в автомобиле Вы отсоедините сразу минусовую клемму аккумулятора, хотя в других моментах достаточно только вытащить вилку из розетки или отключить питание другим механическим способом.

Далее снимите панель устройства или корпус. Чтобы установить тумблер в устройство, Вам потребуется получить доступ к внутренней проводке, что зачастую требует снять всю внешнюю часть устройства. Если есть такая возможность, тогда снимите только часть кожу, в которую собираетесь вмонтировать тумблер. Например, если Вам необходимо установить тумблер в переднюю панель автомобиля, можно будет снять только часть панели, если это, конечно, возможно, это будет гораздо более удобно чем снимать всю панель приборов. Для этого могут быть нужны специальные монтировочные инструменты или другой спец инструмент. Измерьте выступающий бушинг тумблера, точнее его диаметр.

Чтобы выключатель правильно встал на своё место, создайте вырез в панели устройства подходящего размера. Для стандартных тумблеров нужно будет проделать круглое отверстие, но могут также быть и другие формы отверстий в зависимости от вида самого переключателя. Замерив размер бушинга, Вы смело можете просверливать или вырезать отверстие, которое Вам необходимо.

Для многих тумблеров это выполняется при помощи насадки чуть большей размера диаметра бушинга. Чтобы сделать отверстие другой формы, Вам потребуется лобзик, наждак и какие-либо ещё другие инструменты. Используйте спиральное сверло HSS , оно прекрасно подойдёт для просверливания пластика, дерева так и мягкой стали. Для сверления дерева может пригодиться и насадка-перо. Устанавливать выключатель необходимо с нижней части панели. Далее установите тумблер в проделанное отверстие таким образом, чтобы он проходил снизу. Закрепите тумблер, прикрутив его поверх отверстия, в которое вмонтирован выключатель и хорошо затяните гайкой.

Подключение тумблера с подсветкой

Важно! Отдавайте приоритет инструкциям, которые прилагаются к тумблеру или устройству. Устройства, к которым Вы подключаете тумблер с подсветкой зачастую сильно различаются по типам электроконфигураций. Знайте, что ни одна инструкция не подойдёт именно к Вашему случаю конкретно. Действия, описанные в данном разделе, предназначаются для того, чтобы обеспечить качественное исполнение общих принципов подключения тумблеров. Они, конечно, не заменят собой инструкции, которые прилагаются к переключателю, который Вы устанавливаете, или устройству. Если у Вас стали возникать сомнения, тогда перед началом работ желательно проконсультироваться у электрика. Это сэкономит Ваше время и позволит избежать неожиданных повреждений.

Отрежьте кабель питания в устройстве. Тумблер с подсветкой нужно будет запитать для того, чтобы он работал должным образом. Перережьте провод питания кусачками в необходимом месте, позволяющем проложить оба конца провода к выключателю. Снимите около полутора сантиметров изоляции с каждого края, при помощи инструмента для зачистки. Если часть провода не дотягивается до выключателя, то можно добавить отрезок. Отрезок – это короткая часть провода около 15 сантиметров, которая зачищена с двух сторон. Его соедините проводами, которые не дотягиваются. Таким образом отрезок послужит своеобразным удлинителем. Это необходимо сделать следующим образом:

1. Определитесь с типом провода, который Вы собрались удлинить и достаньте чёрный провод идентичного типа.

2. Отрежьте кусок чёрного провода достаточной длины, чтобы достать до провода и выключателя.

3. Снимите изоляцию с обоих концов отрезка.

4. Один конец отрезка соедините с проводом, скручивая концы между собой по часовой стрелке. Поверх проволочной скрутки накрутите уплотнитель необходимого размера по направлению часовой стрелки, чтобы придать ей жёсткости.

5. Подсоедините провод питания к тумблеру с подсветкой. Данный этап ознаменовался созданием разрыва питания устройства. Вам нужно добавить тумблер в центр разрыва таким образом, чтобы он регулировал электрический поток. То, как Вы это сделаете зависит от типа имеющегося у Вас выключателя. Общий принцип смотрите далее:

5.1. Если у Вашего тумблера выводы из проволоки, тогда каждый конец скрутите к соответствующим проводам питания и поверх накрутите уплотнитель, придав большей жёсткости.

5.2. Если у Вашего тумблера клеммы резьбовые, тогда ослабьте винты, на концах проводов питания сделайте петли и подключите к каждой клемме. Наматывайте петли вокруг клемм строго по часовой стрелке, а после затяните винты на клеммах.

5.3. Если соединения тумблера паянные, тогда концы проводов необходимо согнуть вокруг выключателя. Здесь могут пригодиться кусачки. Нагревайте Каждый вывод паяльником. В момент таяния припоя позвольте ему затечь внутрь, чтобы он обволок соединение полностью.

5.4. Проверьте работу своего тумблера. Когда переключатель подключён верно, тогда подключите питание устройства и протестируйте работу тумблера. Если всё работает корректно, возвращайте корпус или панель устройства на законное место. Наши поздравления! Вы успешно справились с задачей установки тумблера с подсветкой.

Выбор и покупка тумблера

Выбирая тумблер, сначала определитесь с тем какое количество положений и полюсов Вам необходимо. В электрической терминологии тумблер может иметь один или несколько «полюсов» и «положений». Полюс определяет то, какое количество электросхем может контролироваться выключателем. Зачастую оно соответствует количеству ножек на тумблере. Если Вам нужно только включать и выключать, то подойдёт обычный выключатель типа SPST (однополюсный).

Но если Вашему устройству необходимо большее количество функций чем просто включить-выключить, тогда Вам потребуется другой более подходящий переключатель. Допустим, Вы поставили тумблер для системы гидравлики автомобиля, Вам понадобится, скорее всего, тумблер с несколькими полюсами для того, чтобы управлять гидравликой с нескольких положений, чтобы гидравлике задавать различные рабочие режимы, а не просто включать её и выключать.

Следует обратить внимание на то, что есть существенные различия в британских и американских терминологиях касательно разговорных названий обычных выключателей. Переключатель SPST в Америке называют двухсторонним, когда в Британии он односторонний. Но зато и в Америке, и в Англии коммутатор SPDT называют и трёхсторонний, и двухсторонний соответственно. Переключатель стоит выбирать с номинальным током выше максимального в самом выключателе.

Осуществлять нужно выбор такого переключателя, у которого подходящий тип электрических соединений. Выбранный тумблер будет бесполезным, если он физически не может подключаться к устройству, с котором необходимо ему работать. Если этого не сделать заранее, то Вы наградите себя только лишней работой паяльником и изолентой, а это может оказаться сложным для человека, который будет делать это впервые. Самые распространённые тумблеры включают в себя:

— резьбовые разъемы;

Наконечники под пайку, ножки или разъемы;

Проводные выводы;

Выберите подходящий монтаж.

Подписывайтесь на наши ленты в

В магазинах часто можно встретить выключатели, в которые уже встроена подсветка. Однако просто так менять установленный выключатель вряд ли кто-то захочет. Но искать в темноте клавишу на ощупь тоже не всегда удобно.

Практичность выключателей с подсветкой

Выключатель с подсветкой, схема подключения которого практически такая же, как и у обычных выключателей, стал очень популярен. Любой, кому надоело искать выключатель в ночной темноте, может внести в это устройство небольшие изменения, даже если у него нет специальных знаний в электрике.

В любой выключатель можно вставить светодиод, используя довольно простые схемы. Между собой доступные схемы различаются своими характеристиками, а не только комплектацией. Например, выключатель может не захотеть работать из-за того, что в светильнике установлена светодиодная лампа. Если лампы энергосберегающие, то они могут светиться в темноте или мерцать, что тоже не является правильным результатом.

Схемы подключения выключателей

Существует много приемлемых схем, каждая из которых имеет свои плюсы и свои минусы. Разобраться в существующих схемах подключения светодиодной подсветки в выключатель не сложно.

Например, выключатель с подсветкой, схема подключения которого представлена ниже.

Когда выключатель находится в положении «Выключено», то ток проходит через сопротивление (R1-любое, в диапазоне от 100 до 150 кОм). После сопротивления он проходит через VD2 (светодиод, который при этом светится). Для того чтобы защитить светодиод от напряжения, ставим диод VD1. Особенно хорошо светит при такой схеме подключения резистор с током 3 мА. Если же окажется, что светодиод светится слабовато, то следует уменьшить номинал сопротивления. Светодиод и диод в этой схеме подойдут любые. Можно и самому рассчитать необходимые параметры резистора. Достаточно всего лишь вспомнить классический закон силы тока.

Рассмотрим еще один выключатель с подсветкой, схема подключения которого крайне проста, но с небольшим недостатком. Дело в том, что она потребляет около 1 киловатта в месяц.

Направленные вниз концы подключаем к клеммам. Если в доме нет паяльника, или по какой-то причине нет желания возиться с этим, то эта схема подходит идеально. Она выполнена на скрутках. Хотя, из соображений безопасности и долговечности прибора, места соединения все же лучше пропаять, а резистор хорошенько заизолировать.

Схема светодиодной подсветки выключателя с конденсатором

Чтобы на порядок повысить уровень свечения, можно использовать конденсатор. А резисторный ток, наоборот сократить до 90-100 Ом. Можно использовать выключатель с подсветкой, схема подключения которого отличается от предыдущей тем, что вместо резистора используется конденсатор. А резистор (R1) играет роль ограничителя зарядного тока.

Правда, собранная по этой схеме подсветка отличается большими габаритами, но зато отличается крайне низким энергопотреблением — около 0,05 ватт в месяц.

Подключение проходного выключателя

Если рассматривать выключатель Legrand с подсветкой, схема подключения которого находится выше, то необходимо отметить, что он отличается безопасностью использования этой продукции, которая изготовлена из материалов, значительно увеличивающих срок эксплуатации. А о простоте подключения выключателей этой компании и говорить не приходится, настолько все продумано и легко осуществляется.

При изготовлении выключателей используется поликарбонат и оцинкованная сталь. Винты, захваты и суппорт — все это выполнено из этого металла. Из поликарбоната сделаны клавиши, механизмы, корпус и рамка. А это гарантия того, что на протяжении долгого времени выключатель «Легранд» с подсветкой, схема подключения которого крайне проста, не потрескается и не разрушится от солнечного излучения.

Установка двухклавишного выключателя

Двухклавишные проходные выключатели Legrand отличает присутствие пары контактов, независимых друг от друга. При надавливании на клавиши они переключают верхние линии на нижние, и при этом верхние контакты выполнены с отсутствием конечного вывода. А нижние контакты связаны со вторым, таким же проходным выключателем.

Зная, как устроены левая и правая группа контактов, легко понять, как подключить проходной выключатель.

Подключение пары проходных выключателей предельно просто. Фаза, которая выходит из электрического щита квартиры или дома, подается на контакт второго выключателя, в то время как в самих рамках всей группы контакты перемычкой соединены между собой. А те контакты, которые находятся в левой группе, подают ток на независимые друг от друга приборы освещения. Здесь важно учитывать одно правило. Два эти контакта ни в коем случае не должны соединяться между собой. Затем все перекрестные четыре контакта нужно увязать между собой в виде пары.

Выключатели компании Legrand

«Легранд», пожалуй, самый распространенный бренд среди электротехнических приборов, и поэтому большинство предпочитает использовать именно их продукцию, либо близкую к ним, но тоже известных компаний.

Среди продукции, относящейся к электротехнической арматуре, нужно выделить и розетки, подходящие для телевизионных и телефонных сетей — слаботочные, и все они, кроме отменного дизайна, обладают высоким качеством, откуда получили широкую популярность не только в нашей стране, но и во всем мире.

Принцип работы проходных выключателей

Внешне обычный переключатель практически не отличается от проходного и визуально различить их, не раскрывая конструкцию, нельзя. Различие кроется во внутреннем устройстве. Обычный переключатель размыкает или замыкает цепь, несущую электрический ток, а проходной, соединяя одну линию, при этом разъединяет другую. То есть, другими словами, при работе проходного выключателя, какая бы пара клавиш не была бы нажата, выключатель готов к работе. Нажали левую на одном выключателе — лампочка погасла. Нажали вторую на нем же, либо клавишу на втором выключателе — лампочка снова горит. Это, несомненно, очень удобно.

Иными словами, у обычного одноклавишного выключателя рабочими являются оба контакта, а у проходного аж целых три. Потому что второй контакт, который выступает в роли выходного, соединен со вторым выключателем, парным. А при подключении двухклавишных проходных выключателей количество контактов увеличивается уже до шести.

Если внимательно рассмотреть схему подключения, приведенную ниже, то можно без труда справиться с монтажом любых проходных выключателей и установить все нужные устройства для того, чтобы схема нормально функционировала. Главное — соблюдать технику безопасности, не работать при включенном напряжении в сети и удостовериться, что используется работоспособная схема.

Подключения проходного выключателя с подсветкой

Рассмотрим, пожалуй, самую нетребовательную схему, с помощью которой можно подключить такие выключатели. Ноль в схеме обозначен синим цветом. Он, попав в распределительную коробку, затем направляется на лампу освещения. Оранжевый провод — это фаза. Он проходит из той же коробки на вход первого из выключателей. Затем на выходах черные провода нужно соединить со входными клеммами второго переключателя. А затем, уже всего одним проводом пройти к лампе.

Двойной выключатель с подсветкой, схема подключения которого идентична рассмотренным, применяется в качестве устройства для управления источниками освещения, которые разнесены друг от друга и могут находиться на значительном расстоянии. Но управлять ими требуется из конкретного места, а порой из двух или трех.

Особенно ощутим эффект комфорта, когда используется двухклавишный выключатель с подсветкой, схема подключения которого прилагается в комплекте, на лестницах, в больших комнатах, когда не хочется вставать, например, с кровати, чтобы выключить в спальне свет. Если выключатель находится у двери — это неудобно перед сном. Поэтому логичней использовать проходной выключатель. Один устанавливается как обычно, у двери в помещении, а второй около кровати, чтобы можно было выключить свет, не вставая.

Часто используют автоматическую регулировку выключения и включения света. Для этого к лампочкам подключают детекторы, которые реагируют на движение или на звук. Либо на освещение — когда становится темно, лампочка включится самостоятельно и наоборот.

Таким образом, если используется с подсветкой, схема подключения которого уже рассмотрена, а также проходные выключатели с различным количеством клавиш, легко достигаются любые результаты в реализации дизайнерских задумок и проектов. А простота монтажа обуславливает возможность самостоятельного проведения работ, не прибегая к услугам дорогих специалистов.

2 простых схемы подключения выключателя света с подсветкой

В темноте бывает неудобно искать выключатель. Для большего комфорта создано устройство с подсветкой. Приведенные ниже схемы, помогут подключить его самостоятельно.

В данной статье подробно рассказано о видах светодиодных выключателей, а также о преимуществах того устройства. Рассказано как баз особого труда подключить светодиодный выключатель в домашних условиях. Даны наглядные схемы, которые помогут подключить выключатель даже новичку.

Виды

Виды светодиодных выключателей:

• Клавишные. Могут быть с одной или несколькими клавишами. По цене самые доступные. Устанавливать не сложно. Обо всех видах клавишных выключателей и их монтаже вы узнаете отдельно.
• Проходные. Устанавливаются на разных сторонах комнаты. Подключают один источник освещения. Часто проходную фурнитуру монтируют в многоэтажных домах, длинных коридорах или в больших помещениях. Например свет включается в одном конце коридора, а выключается в другом. О том, что такое проходной выключатель, мы писали здесь.
• Кнопочные. Вместо клавиш имеют кнопки. Могут быть разной формы. Изготовлены из пластика или нержавеющей стали.

Также на страницах нашего сайта вы можете прочитать и о других видах выключателей. Это такие — сенсорный, инфракрасный, хлопковый, акустический, проходной и перекрестный. Наши специалисты дадут рекомендации и советы по установке, замене и ремонту разных видов устройств.

Проходная система

Отличительной чертой таких механизмов является подвижный контакт, который всегда задействуется при разрыве цепи. При нажатии клавиш включения и выключения он перекидывается с одного на другой, обеспечивая функциональность второго участка цепи.

Схема подключения такого прибора имеет принципиальное отличие. Одной люстрой или лампой возможно осуществлять управление с нескольких разных мест. С его помощью можно включить свет снизу лестницы, а выключить — сверху. Такие устройства выполняют замыкание цепи из разных сторон, действуя на осветительный прибор.

Монтажные работы не займут много времени: с одной стороны нужно установить первый прибор, на другом конце — проходной выключатель, оснащенный светодиодом. При отключении элементов лампочка перестанет гореть из-за отсутствия замкнутого контура для прохождения тока. Контакт замыкается, и лампа светится. Если же подключить второй, она потухнет.

Устройство и особенности работы

Для примера взят двухклавишный выключатель. Составляющие элементы механизма:

• Токоограничивающий резистор.
• Одна или две клеммы.
• Подвижные контакты.
• Клавиши.
• Декоративная панель.
• Корпус.

Во время размыкания контактов, ток проходит по фазному проводу. Поступает на резистор, затем на лампу или диод. Далее перемещается через осветительный прибор в ноль.

Внимание

Чтобы при выключенном свете работал светодиод, его подключают к токоограничивающему резистору. Он понижает напряжение в сети и обеспечивает работу подсветки.

С диодом

• Диод устанавливается параллельно Led элементу, чтобы исключить пробой светодиода.
• Рассеиваемая мощность резистора – 1 Вт.
• Сопротивление – 100-150 кОм.
• Параметры светодиода аналогичны диодным параметрам. Минус схемы в нагреве резистора и потреблении большого количества энергии.

Не подходит для работы с экономками и светодиодными люстрами. Причина – некорректная работа. Люстра в таком случае будет постоянно мигать.

С конденсатором

Для того, чтобы сэкономить электроэнергию и исключить нагрев резистора, в цепь добавляют конденсатор. Резистор ограничивает заряд конденсатора, поэтому меняют параметры.

Схема:

• Параметры конденсатора — 1 мF, 300В.
• Параметры резистора — 100-500 ОМ.
• Диод можно заменить вторым Led элементом. Разместить на корпусе или на второй клавише. Расход электроэнергии при такой схеме 50 Вт в месяц. Работа с экономками и светодиодными лампами не гарантирована.

Можно ли отключить подсветку и как это сделать

Предположим, что работа светодиода нам вообще не нужна. Например, у нас помещение, в котором всегда есть какое-то дополнительное освещение. В таком случае легко превратить прибор с подсветкой в обычный.

Для этого полностью разбираем снятый выключатель по ранее описанному сценарию (то есть снимаем клавиши и убираем облицовку). Затем просто удаляем маленькую лампочку подсветки.

1. Если её питающие усики вставлены в соответствующие отверстия, то данный узел достаточно лишь вытащить пальцами на себя.
2. Если усики впаяны в устройство, необходимо вооружиться маленьким паяльником и включить его в сеть. Через две-три минуты инструмент нагреется. Теперь нужно аккуратно, держа паяльник исключительно за ручку, коснуться жалом мест пайки. Через некоторое время можно потянуть лампочку на себя.

Для того чтобы отсоединить лампочку, достаточно поочерёдно коснуться разогретым жалом паяльника мест пайки и потянуть её на себя

Советы по выбору

Не стоит гнаться за дорогими керамическими выключателями. Для квартиры подойдёт обычный, пластиковый выключатель. Мощность приборов освещения не большая, поэтому подойдут и дешёвые. При покупке светодиодного выключателя советуют обращать внимание на класс защищённости. Чем выше класс, тем больше защита от влаги и пыли у данного устройства.

• IP oт 20 – защита устройства от попадания влаги и пыли слабая. Подойдёт для домов и квартир.
• Устройства с IP от 45 и выше используют для помещений с повышенным уровнем влажности. (Баня, ванная, туалет, кухня).
• IP от 65 – хорошо защищены. Используют на улице. Клавиши у такого прибора массивнее обычного. Имеет резиновый уплотнитель в месте ввода.

Применение светодиодного выключателя

Оснащенный подсветкой выключатель устанавливается там, где даже в дневное время темно, а постоянное использование осветительного прибора нецелесообразно. Применяют его также в помещениях, доступ к которым необходим ночью.

Чем больше источников освещения, тем больше потребуется клавиш на выключателе. Для управления освещением, состоящим из более трех осветительных приборов, используют наборные выключатели, которые устанавливают в один ряд.

Для управления освещением из нескольких мест приобретают специальный проходной выключатель с подсветкой.

Схема подключения своими руками: пошаговая инструкция

Схемы подключения выключателей с подсветкой и без нее – одинаковые (схему и правила установки вы найдете здесь). Функции не зависят от наличия дополнительных цепей подсветки. Фаза заводится на выключатель по ТБ. В таком случае, при выключенном свете, на контакте патрона не будет напряжения. Ноль и заземление напрямую идут в люстру. Для безопасности, отключают напряжение и вешают табличку на автомат, чтобы не включили во время работы с проводкой.

Важно

Перед установкой проверяют какой провод под напряжением. Затем необходимо отключить подачу тока и проверить заново.

Пошаговая инструкция:

1. Обесточить фазу. Снять кнопку.
2. Открутить винты под клавишей. Отсоединить рабочий элемент от рамки.
3. Для фиксации и соединения проводов, открутить винты.
4. Оголить провода на 1 см.
5. Вставить кабели фаз в отверстия от винтов. Смотреть, чтобы оголенная часть провода на 1 мм не входила в паз.
   Часто на некоторых дешёвых выключателях , места входного и отводящего каналов отмечены символами. Вход обозначается латинской L или цифрой 1. Выход – цифрой 3.
6. Фиксирующие контакты и винты затянуть так, чтобы концы кабелей не двигались.
   Если выключатель дешёвый, то резьба не прочная поэтому прилагать большие усилия при затягивании не рекомендуется.
7. Установить прибор в подрозетник вертикально.
8. Распорными скобами фиксируют рабочий элемент.
9. На механизм накладывается рамка и закрепляется винтами.
10. Шурупами прикрутить колодку к установочной коробке.
11. Для завершения монтажа установить клавиши.

Ток протекает к неоновой лампе через резистор. Это происходит, когда когда клавиша разрывает основную цепь освещения. Резистор используется для понижения напряжения. Индикация при этом будет светить нормально, а для работы светильника электроэнергии будет недостаточно.

При отключённом свете неоновая лампочка замыкает цепь. Поэтому это важный момент. Когда свет включится, ток начнет движение по основной цепи так как там напряжение меньше. Подсветка в этом случае работать не будет благодаря резистору.

Это самая простая схема подключения одноклавишного выключателя. Ее может использовать даже неопытный новичок в электрике. Подключение двухклавишного – такое же, но вместо одной лампы устанавливают две. На каждую клавишу.

Материалы и инструменты для монтажа:

Итак, если вы остановили свой выбор на выключателе Viko и хотите самостоятельно его подключить, то вам будут необходимы следующие материалы и инструменты:

• Кабель – лучше использовать медный, т.к. медь является лучшим проводником по сравнению с алюминием и срок службы такого кабеля значительно выше.
• Нож для зачистки кабеля
• Отвертка плоская
• Отвертка крестовая
• Индикатор напряжения (пробник)

Все выключатели Viko монтируются очень просто и особенных условий практически нет.

Порядок проведения работ при этом соблюдается один и тот же.

Подготовка к установке и обязательные меры безопасности

Если не знать элементарной техники безопасности, приступать к работе с электроприборами нельзя. Это может привести к поломке прибора или поражению током.

• Работа проводится при отключённом электричестве.
• Нельзя перегружать электросеть.
• Проверить провода на соответствие маркировок.
• Если участок сети поврежден, заменить.
• Руки должны быть сухие.
• Для определения ноля и фазы в однофазной сети использовать отвёртку – индикатор.
• Мультиметр используется для анализа трехфазной сети.

Куда подсоединить провода?

1. Для начала разбирают выключатель.
2. Находят клеммы для присоединения проводов. Они выглядят, как медные прощадки с винтами.
3. Освобождают провод от изоляции.
4. Просовывают его под контактную пластину и затягивают винт.

Монтаж одноклавишного устройства с подсветкой

Для небольших осветительных приборов подходит одинарный выключатель.

Схема подключения:

1. В люстру от щитка напрямую подаётся ноль.
2. Фазу заводят на любую клемму.
3. Провод от второй клеммы подаётся на второй вывод светильника.
4. Включить питание и проверить работоспособность.

Так выглядит схема монтажа одноклавишного устройства:

Подключение

После изучения конструкции выключателя можно выполнять непосредственное подключение выключателя. Тем, кто впервые столкнулся с подобной задачей, рекомендуется заранее составить схему, по которой будут прокладываться провода к выключателю и осветительным приборам.

Стандартная схема подключения включает в себя фазный провод, находящийся под напряжением. Он обозначается буквой L и через выключатель подводится к светильнику. Кроме него существует нулевой или нейтральный провод N, который подводится напрямую к патрону осветительного прибора. При наличии провода заземления, он также подключается напрямую к светильнику.

Пример монтажа двухклавишного устройства

Трехжильный провод выводится в подрозетник. Одна из жил – фаза. По ней поступает питание. Остальные выводятся на группы светильников или группы рожков люстры. Фазу ищут с помощью тестера. Обычно она выделена красным или коричневым цветом. Далее как и в подключении однофазного:

1. От щитка подаётся ноль напрямую в люстру.
2. На любую клемму заводится фаза.
3. На второй вывод прибора освещения подаётся провод от второй клеммы.
4. Далее включить электричество и проверить работает ли светильник.

Так выглядит схема подключения двухклавишного устройства с подсветкой:

На светодиодах

Схема подключения светодиода к одинарному выключателю выглядит следующим образом:

Сопротивление резистора R1 должно быть не менее 100 кОм. Светодиод нужно обязательно защитить от пробоя напряжения с помощью диода. Как мы уже сказали выше – такой вариант подключения не подойдет, если в люстре установлены светодиодные лампы. Причина – сопротивление в люстре будет слишком велико и как результат – светильник будет постоянно мигать. Узнать, почему мигает энергосберегающая лампа в люстре, Вы можете в соответствующей статье.

Вот мы и предоставили способы подсоединения индикации. Определите, какая схема подключения выключателя с подсветкой Вам больше подходит и уже на основании этого переходите к переделке изделия! Также рекомендуем ознакомиться с тем, как подключить датчик движения для освещения!
Инструкция по установке и подсоединению проводов Нравится 0)Не нравится 0)

Возможные проблемы

Если придерживаться правил и делать все по инструкции, проблем не возникнет. Проблема может быть только в случае покупки «полуфабриката». В нем лампочка лежит рядом с выключателем в упаковке. Но проблемой это назвать сложно. Скорее данный момент это небольшое препятствие. В таком случае нужно два провода лампочки соединить с разными проводами подрозетника.

Если выключатель одноклавишный. При подключении двухклавишного – индикаторные лампы объединены одним проводом, а другими подключаются к разным фазам. Без разницы к каким.

Выключатель со светодиодом отличается от обычного только лампочкой. Не стоит беспокоиться о намотаных киловаттах. Подсветка потребляет мизерную долю электроэнергии. Работает только при выключенном свете.

Варианты использования ламп подсветки

В качестве примера рассмотрим варианты использования ламп подсветки в изделиях «Легранд»

Режим подсветки на иллюстрации обозначен рисунком месяца, установка выключателя с индикацией работы — изображением лампочки.

Одноклавишный выключатель с ночной подсветкой подключен по классической схеме: лампочка на контактах L. Для индикации работы, на лампу подсветки необходимо завести рабочий нуль.

Подключение двухклавишного выключателя выполняется аналогично. На каждую рабочую линию предусмотрена отдельная индикаторная лампочка. Схема обеспечивает раздельную индикацию двойного выключателя, каждая подсветка работает для своей линии.

Так же точно работает и выключатель трехклавишный. Только индикаторов будет уже три. Кстати, это еще один довод для противников подсветки: трехклавишник в режиме индикации тратит энергии в 3 раза больше, чем двойной выключатель.

Проходной выключатель тоже может работать с подсветкой. Только схема включения будет иная. Индикатор подключается к тем контактам, которые будут разомкнуты при положении клавиши «вниз». В результате, если вы включаете свет одним из «проходников», на нем гаснет подсветка.

Как подключить диоды | Sciencing

Обновлено 27 декабря 2020 г.

Автор S. Hussain Ather

Вы можете задаться вопросом, что позволяет электронным устройствам в вашем доме использовать электричество по-своему. Электрики, которые создают эти приборы, а также другие инструменты, используемые в промышленности, должны знать, как подключать диоды для этих целей.

Установка диода

При подключении диода в электрическую цепь убедитесь, что анод и катод соединены в цепи так, что заряд течет от положительно заряженного анода к отрицательно заряженному катоду.

Вы можете запомнить это, вспомнив, что на принципиальной схеме диода вертикальная линия рядом с треугольником выглядит как отрицательный знак, указывая на то, что конец диода заряжен отрицательно. Вы можете представить, что это означает, что заряды перетекают с положительного конца на отрицательный. Это позволяет вспомнить, как электроны текут в переходе диода.

Помните о потенциале и токе цепи и о том, как они влияют на размещение диода. Вы можете представить диод как переключатель, который размыкается или замыкается, замыкая цепь.Если есть достаточно потенциала, чтобы позволить заряду проходить через диод, переключатель замыкается, и ток течет через него. Это означает, что диод смещен в прямом направлении.

Затем вы можете использовать закон Ома

V = IR

для расчета напряжения В , тока I и сопротивления R для измерения разницы в напряжении между напряжениями. источник и сам диод.

Если вы подключите диод в другом направлении, это приведет к обратному смещению диода, поскольку ток будет течь от катода к аноду. В этом сценарии вы бы увеличили обедненную область диода, область на одной стороне диодного перехода, которая не имеет ни электронов, ни дырок (области без электронов).

Движение электронов в отрицательно заряженной области заполнит дырки в положительно заряженной области. При подключении диодов обратите внимание на то, как диод будет меняться в зависимости от направления, в котором он подключен.

Схема диодов

При использовании в электрических цепях диоды обеспечивают протекание тока в одном направлении.Они построены с использованием двух электродов, анода и катода, разделенных материалом.

Электроны текут от анода, где происходит окисление или потеря электронов, к катоду, где происходит восстановление или усиление электронов. Обычно диоды изготавливаются из полупроводников, которые пропускают заряд в присутствии электрического тока или контролируют их сопротивление с помощью процесса, известного как легирование.

Легирование — это метод добавления примесей в полупроводник для создания дырок и превращения полупроводника в n-типа (как «отрицательный заряд») или p-типа (как в «положительный заряд»).

Полупроводник n-типа содержит избыток электронов, расположенных таким образом, что заряд может свободно протекать через него, оставаясь управляемым. Обычно они производятся из мышьяка, фосфора, сурьмы, висмута и других элементов, которые имеют пять валентных электронов. Полупроводник p-типа, с другой стороны, имеет положительный заряд за счет дырок и состоит из галлия, бора, индия и других элементов.

Распределение электронов и дырок позволяет заряду течь между полупроводниками p-типа и n-типа, и, когда они соединены вместе, они создают P-N переход .Электроны из полупроводника n-типа устремляются к полупроводнику p-типа в диодах, которые пропускают ток в одном направлении.

Диоды обычно изготавливают из кремния, германия или селена. Инженеры, создающие диоды, могут использовать металлические электроды в камере без какого-либо другого газа или с газом под низким давлением.

Характеристики диодов

Эти особенности диодов, транспортирующих электроны в одном направлении, делают их идеальными для выпрямителей, ограничителей сигналов, регуляторов напряжения, переключателей, модуляторов сигналов, смесителей сигналов и генераторов. Выпрямители преобразуют переменный ток в постоянный. Пределы сигналов позволяют передавать сигналы определенной мощности.

Регуляторы напряжения поддерживают постоянное напряжение в цепях. Модуляторы сигналов изменяют фазовый угол входного сигнала. Смесители сигналов изменяют проходящую частоту, и генераторы сами генерируют сигнал.

Установка диода для защиты

Вы также можете использовать диоды для защиты чувствительных или важных компонентов электронных устройств.Вы можете использовать диод, который не проводит ток в нормальных условиях, когда возникает внезапный всплеск напряжения, известный как переходное напряжение, или какое-либо другое резкое изменение сигнала, которое может причинить вред, диод будет подавлять напряжение, не повреждая остальная часть схемы. В противном случае эти удары электрическим током из-за всплесков могли повредить цепь из-за приложения слишком высокого напряжения, не позволяя цепи соответствующим образом адаптироваться к нему.

Эти диоды представляют собой диоды , ограничивающие переходное напряжение (TVS), и вы можете использовать их либо для уменьшения переходного напряжения, либо для его направления в другое место вдали от схемы.Кремниевый переход P-N может выдерживать переходное напряжение и после этого вернуться в нормальное состояние после прохождения скачка напряжения. В некоторых ТВС используются радиаторы, которые могут выдерживать скачки напряжения в течение длительных периодов времени.

Типы диодных цепей

Цепи, которые преобразуют мощность из переменного тока (AC) в постоянный ток (DC) могут использовать либо один диод, либо группу из четырех диодов. В то время как устройства постоянного тока используют заряд, который течет в одном направлении, мощность переменного тока переключается между прямым и обратным направлениями через равные промежутки времени.

Это важно для преобразования электроэнергии постоянного тока от электростанций в мощность переменного тока, которая принимает форму синусоидальной волны, используемой в большинстве бытовых приборов. Выпрямители, которые делают это, либо используют один диод, который пропускает только половину волны, либо используют подход двухполупериодного выпрямителя, который использует обе половины формы волны переменного тока.

Схема диода демонстрирует, как происходит такое поведение. Когда демодулятор удаляет половину сигнала переменного тока от источника питания, он использует два основных компонента.Первый — это сам диод, или выпрямитель, который увеличивает сигнал на половину цикла переменного тока.

Второй — фильтр нижних частот, который избавляется от высокочастотных составляющих источника питания. Он использует резистор и конденсатор, устройство, которое накапливает электрический заряд с течением времени, и использует частотную характеристику самой схемы, чтобы определить, какие частоты пропускать.

Эти диодные схемы обычно удаляют отрицательную составляющую сигнала переменного тока. Он применяется в радиоприемниках, в которых используется система фильтрации для обнаружения определенных радиосигналов от обычных несущих волн.

Другие типы применения диодов

Диоды также используются для зарядки электронных устройств, таких как сотовые телефоны или ноутбуки, путем переключения с питания, подаваемого батареей электронного устройства, на питание от внешнего источника питания. Эти методы отводят ток от источника, а также гарантируют, что в случае разрядки аккумулятора устройства вы сможете предпринять другие меры для зарядки устройств.

Этот метод применим и к автомобилям. Если аккумулятор вашего автомобиля должен был выйти из строя, вы можете использовать соединительные кабели, чтобы изменить распределение красного и черного кабелей, чтобы использовать диоды, чтобы предотвратить протекание тока в неправильном направлении.

Компьютеры, использующие двоичную информацию в виде нулей и единиц, также используют диоды для работы с деревьями двоичных решений. Они принимают форму логических вентилей , основных блоков цифровых схем, которые пропускают информацию на основе сравнения двух разных значений. Они построены с использованием диодов любого типа, которые намного мельче, чем диоды в других приложениях.

Почему диод подключен параллельно катушке реле?

Поскольку катушка индуктивности (катушка реле) не может мгновенно изменить свой ток, обратный диод обеспечивает путь для тока, когда катушка выключена.В противном случае произойдет скачок напряжения, который вызовет искрение на контактах переключателя или, возможно, разрушит переключающие транзисторы.

Всегда ли это хорошая практика?

Обычно, но не всегда. Если катушка реле приводится в действие переменным током, необходимо использовать двунаправленный TVS-диод (или какой-либо другой фиксатор напряжения) и / или демпфер (серия RC). В этом случае диод не будет работать, так как он будет действовать как короткое замыкание во время отрицательного полупериода переменного тока. (См. Также информацию о приложении Red Lion SNUB0000)

Для реле, управляемых постоянным током, обычно используется диод, но не всегда. Как заметил Энди aka, иногда для более быстрого выключения реле (или других устройств, таких как соленоиды, трансформаторы обратного хода и т. Д.) Желательно более высокое напряжение, чем допускается одним диодом. В этом случае однонаправленный TVS-диод иногда добавляется последовательно с обратным диодом, соединенным анодом с анодом (или катодом с катодом). Вместо TVS-диода можно использовать последовательный резистор, но напряжение ограничения будет более детерминированным, если TVS-диод используется.

Если в качестве переключающего элемента используется полевой МОП-транзистор, обычно вам все равно нужен обратный диод, поскольку внутренний диод находится в противоположном направлении, чтобы принести пользу.Исключением является полевой МОП-транзистор, который имеет «рейтинг повторяющихся лавин» (например, IRFD220). Обычно это обозначается символом стабилитрона для внутреннего диода. Эти полевые МОП-транзисторы предназначены для ограничения напряжения на уровне, который они могут выдержать, что позволяет использовать более высокое напряжение для более быстрого отключения катушки. Иногда внешний однонаправленный TVS-диод (или стабилитрон) размещается параллельно с полевым МОП-транзистором с той же целью, или если полевой МОП-транзистор не может справиться с «повторяющимся лавинным током» или «повторяющейся энергией лавины», или если напряжение лавинного пробоя выше желаемого.

Как работает диод и светодиод? | EAGLE

С возвращением, капитаны компонентов! Сегодня пришло время повысить уровень своих знаний и перейти от простых пассивных компонентов к области полупроводниковых компонентов. Эти детали оживают, когда соединяются в цепь, и могут управлять электричеством разными способами! Вы будете работать с двумя полупроводниковыми компонентами: диодом и транзистором. Сегодня мы поговорим о диоде, пресловутом уродливом способе управления, который позволяет электричеству течь только в одном направлении! Если вы видели светодиод в действии, значит, вы уже далеко впереди, давайте приступим.

Управление потоком

Диод хорошо известен своей способностью контролировать прохождение электрического тока в цепи. В отличие от пассивных компонентов, которые бездействуют, сопротивляясь или накапливая, диоды активно задействуют приливы и отливы тока, протекающего по нашим устройствам. Есть два способа описать, как ток будет или не течь через диод, и они включают:

• С опережением. Когда вы правильно вставляете батарею в цепь, ток будет проходить через диод; это называется состоянием с прямым смещением.
• Обратно-смещенный. Когда вам удастся вставить батарею в цепь в обратном направлении, ваш диод заблокирует прохождение любого тока, и это называется состоянием с обратным смещением.

Простой способ визуализировать разницу между состояниями прямого и обратного смещения диода в простой схеме

Хотя эти два термина могут показаться слишком сложными, представьте диод как переключатель. Он либо закрыт (включен) и пропускает ток через него, либо открыт (выключен), и ток не может течь через него.

Полярность диодов и символы

Диоды — это поляризованные компоненты, что означает, что они имеют очень специфическую ориентацию, поэтому для правильной работы их необходимо подключить в цепь. На физическом диоде вы заметите две клеммы, выходящие из формы жестяной банки посередине. Одна сторона — это положительный вывод, который называется анодом . Другой вывод — это отрицательный конец, называемый катодом . Возвращаясь к нашему потоку электричества, ток может течь только в диоде от анода к катоду, а не наоборот.

Вы можете определить катодную сторону физического диода, посмотрев на серебряную полоску рядом с одним из выводов. (Источник изображения)

Вы можете легко обнаружить диод на схеме, просто найдите большую стрелку с линией, проходящей через нее, как показано ниже. У некоторых диодов и анод, и катод помечены как положительный и отрицательный, но простой способ запомнить, в каком направлении течет ток в диоде, — это следовать направлению стрелки.

Стрелка на диодном символе указывает направление протекания тока.

В наши дни большинство диодов изготовлено из двух самых популярных полупроводниковых материалов в электронике — кремния или германия. Но если вы знаете что-нибудь о полупроводниках, то знаете, что в своем естественном состоянии ни один из этих элементов не проводит электричество. Так как же заставить электричество проходить через кремний или германий? С помощью небольшого волшебного трюка под названием допинг.

Легирование полупроводников

Странные полупроводниковые элементы. Возьмем, к примеру, кремний.Днем это изолятор, но если вы добавите в него примеси с помощью процесса, называемого допингом, вы придадите ему магическую силу проводить электричество ночью.

Благодаря своим двойным свойствам как изолятор, так и проводник, полупроводники нашли свою идеальную нишу в компонентах, которые должны контролировать прохождение электрического тока в виде диодов и транзисторов. Вот как работает процесс легирования в типичном куске кремния.

• Расти.Во-первых, кремний выращивают в строго контролируемой лабораторной среде. Это называется чистой комнатой, то есть в ней нет пыли и других загрязнений.
• Допинг это отрицательно. Теперь, когда кремний вырос, пришло время легировать его. Этот процесс может происходить одним из двух способов. Первый — это легирование кремния сурьмой, которая дает ему несколько дополнительных электронов и позволяет кремнию проводить электричество. Этот кремний называется кремнием n-типа или отрицательного типа, потому что в нем больше отрицательных электронов, чем обычно.
• Допинг положительно. Можно также допировать кремний в обратном направлении. Добавляя бор к кремнию, он удаляет электроны из атома кремния, оставляя группу пустых дырок там, где должны быть электроны. Это называется кремнием p-типа или положительного типа.
• Объедините . Теперь, когда ваши кусочки кремния легированы как положительно, так и отрицательно, вы можете соединить их вместе. Соединяя кремний n-типа и p-типа вместе, вы создаете так называемое соединение.

Именно на этом перекрестке, который можно представить себе как некую нейтральную зону, происходит вся магия диода. Допустим, вы соединяете кремний n-типа и p-типа, а затем подключаете батарею, создавая цепь. Что случится?

В этом случае отрицательная клемма подключена к кремнию n-типа, а положительная клемма подключена к кремнию p-типа. А между двумя кусками кремния — нейтральная зона? Что ж, он начинает сжиматься, и начинает течь электрический ток! Это прямое смещение диода, о котором мы говорили в начале.

Правильное подключение батареи к кремнию n-типа и p-типа позволяет току течь через переход.(Источник изображения)

Теперь предположим, что вы подключаете батарею наоборот: отрицательная клемма подключена к кремнию p-типа, а положительная клемма — к кремнию n-типа. Здесь происходит то, что нейтральная зона между двумя кусками кремния становится шире, и ток вообще не течет. Это состояние с обратным смещением, которое может принять диод.

Подсоедините батарею в непреднамеренном направлении, и ваш диод остановит протекание тока между n-типом и p-типом. (Источник изображения)

Прямое напряжение и пробои

Когда вы работаете с диодами, вы поймете, что для того, чтобы один пропускал ток, требуется очень определенное количество положительного напряжения. Напряжение, необходимое для включения диода, называется прямым напряжением (VF). Вы также можете увидеть это как напряжение включения или напряжение включения.

Что определяет это прямое напряжение? Полупроводник , материал и типа . Вот как он распадается:

• Кремниевые диоды.Для использования кремниевого диода потребуется прямое напряжение от 0,6 до 1 В.
• Германиевые диоды. Для использования диода на основе германия потребуется более низкое прямое напряжение около 0,3 В.
• Другие диоды. Специализированные диоды, такие как светодиоды, потребуют более высокого прямого напряжения, тогда как диоды Шоттки (см. Ниже) потребуют более низкого прямого напряжения. Лучше всего свериться с таблицей данных для вашего конкретного диода, чтобы определить его номинальное прямое напряжение.

Я знаю, что все это время мы говорили о диодах, позволяющих току течь только в одном направлении, но это правило можно нарушить.Если вы приложите огромное отрицательное напряжение к диоду, вы действительно сможете изменить направление его тока! Конкретная величина напряжения, которая вызывает этот обратный поток, называется напряжением пробоя . Для обычных диодов напряжение пробоя находится в диапазоне от -50 В до -100 В. Некоторые специализированные диоды даже предназначены для работы при этом отрицательном напряжении пробоя, о котором мы поговорим позже.

Семья диодов — наконец вместе

Существует множество диодов, каждый из которых имеет свои собственные особенности.И хотя у каждого из них есть общая основа ограничения потока тока, вы можете использовать эту общую основу для создания множества различных применений. Давайте посмотрим на каждого члена семейства диодов!

Стандартные диоды

Ваш средний диод. Стандартные диоды имеют умеренные требования к напряжению и низкий максимальный ток.

Стандартный диод для повседневного использования, который можно приобрести в компании Digi-Key. Обратите внимание на серебряную полосу, которая отмечает катодный конец. (Источник изображения)

Выпрямительные диоды

Это более мощные родственники стандартных диодов, они имеют более высокий максимальный ток и прямое напряжение.В основном они используются в источниках питания.

Более мощные братья и сестры стандартного диода, разница состоит в большем номинальном токе и прямом напряжении.

Диоды Шоттки

Это необычный родственник семейства диодов. Диод Шоттки пригодится, когда вам нужно ограничить величину потери напряжения в вашей цепи. Вы можете идентифицировать диод Шоттки на схеме, ища типичный символ диода с добавлением двух новых изгибов (S-образной формы) на катодном выводе.

Найдите изгибы на катодном конце диода, чтобы быстро определить, что это изгибы Шоттки.

Стабилитроны

Стабилитроны — это черная овца в семействе диодов. Эти парни используются для того, чтобы посылать электрический ток в обратном направлении! Они делают это, используя напряжение пробоя, которое мы обсуждали выше, также называемое пробоем Зенера. Воспользовавшись этой возможностью пробоя, диоды Зенера велики на создание стабильного опорного напряжения в определенном месте в цепи.

Стабилитрон разительно отличается от остальных диодов семейства и может передавать ток от катода к аноду. (Источник изображения)

Фотодиоды

Фотодиоды — это непокорные подростки из семейства диодных. Вместо того, чтобы просто пропускать ток через цепь, фотодиоды улавливают энергию источника света и превращают ее в электрический ток. Вы найдете их для использования в солнечных панелях, а также в оптических коммуникациях.

Фотодиоды принимают все это, улавливая энергию света и превращая ее в электрический ток. (Источник изображения)

Светодиоды (светодиоды)

Яркие звезды семейства диодов. Как и стандартные диоды, светодиоды позволяют току течь только в одном направлении, но с изгибом! При подаче правильного прямого напряжения эти светодиоды загораются яркими цветами. Но вот загвоздка: светодиоды определенного цвета требуют разного прямого напряжения. Например, для синего светодиода требуется прямое напряжение 3,3 В, а для красного светодиода требуется только 2,2 В.

Что делает эти светодиоды настолько популярными?

• Эффективность .Светодиоды излучают свет с помощью электроники, не выделяя тонны тепла, как традиционные лампы накаливания. Это позволяет им экономить тонну энергии.
• Контроль. Светодиодами также очень легко управлять в электронной схеме. Пока перед ними установлен резистор, они обязательно будут работать!
• Недорого. Светодиоды также очень недорогие и долговечные. Вот почему они так часто используются в светофорах, дисплеях и инфракрасных сигналах.

Светодиоды бывают разных форм и цветов, для каждого из которых требуется разное прямое напряжение! (Источник изображения)

Наиболее распространенное применение диодов

Поскольку диоды бывают самых разных форм, размеров и конфигураций, их использование в наших электронных схемах столь же богато! Вот лишь несколько примеров использования диодов:

Преобразование переменного тока в постоянный

Процесс преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC) может выполняться только диодами! Этот процесс выпрямления (преобразования) тока — это то, что позволяет вам подключить всю вашу повседневную электронику постоянного тока к розетке переменного тока в вашем доме.Есть два типа приложений преобразования, в которых играет свою роль диод:

• Полуволновое выпрямление. Для этого преобразования требуется только один диод. Если вы отправляете сигнал переменного тока в цепь, то ваш единственный диод отсекает отрицательную часть сигнала, оставляя только положительный вход в виде волны постоянного тока.
  

  Одиночный диод в цепи однополупериодного выпрямителя, отсекающий отрицательный конец сигнала переменного тока. (Источник изображения)

• Полноволновое мостовое выпрямление .В этом процессе преобразования используются четыре диода. И вместо того, чтобы просто отсекать отрицательную часть сигнала переменного тока, такую ​​как полуволновой выпрямитель, этот процесс фактически преобразует все отрицательные волны в сигнале переменного тока в положительные волны для сигнала готовности постоянного тока.
  

  Двухполупериодный мостовой выпрямитель делает шаг вперед, преобразуя весь положительный и отрицательный сигнал переменного тока в постоянный. (Источник изображения)

Управление скачками напряжения

Вы также найдете диоды, которые используются в приложениях, где могут произойти неожиданные скачки напряжения.Диоды в этих приложениях могут ограничить любое повреждение, которое может произойти с устройством, поглощая любое избыточное напряжение, которое попадает в диапазон напряжения пробоя диода.

Защита вашего тока

Наконец, вы также найдете диоды, которые используются для защиты чувствительных цепей. Если вы хоть раз разбили аккумулятор неправильно и ничего не взорвалось, то можете поблагодарить за это свой дружелюбный диод. Размещение диода последовательно с положительной стороной источника питания гарантирует, что ток течет только в правильном направлении.

Пора освободиться

Вот и все, контрольный диод и все его сумасшедшие члены семьи! У диодов есть масса применений, от питания ярких светодиодных ламп до преобразования переменного тока в постоянный. Но почему, несмотря на все эти удивительные применения, диод не получил такой же популярности, как транзистор или интегральная схема? Мы думаем, что дело в том, что на кухне слишком много поваров. Первый диод был обнаружен почти 150 лет назад, и с тех пор сотни инженеров и ученых приложили свои усилия, чтобы улучшить это открытие.Несмотря на долгую историю существования многих людей, диод до сих пор считается четвертым по значимости изобретением после колеса.

Знаете ли вы, что Autodesk EAGLE включает массу бесплатных библиотек диодов, которые вы можете начать использовать уже сегодня? Пропустите хлопотливую работу по созданию деталей, попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно сегодня!

Управляющие ПИН-диоды

: Альтернатива операционному усилителю

ПИН-диоды , которые помещают слаболегированную внутреннюю (I) область между сильно легированными P- и N-областями, широко используются в ВЧ- и СВЧ-устройствах.Обычно PIN-диоды применяются в микроволновых переключателях, фазовращателях и аттенюаторах, где требуются высокая изоляция и низкие потери. Их можно найти в испытательном оборудовании, контрольно-измерительных приборах, средствах связи, радарах и в различных военных приложениях.

Каждый PIN-диод в схеме переключения имеет сопутствующий драйвер PIN-диода или драйвер переключения , который обеспечивает управляемый ток прямого смещения, напряжение обратного смещения и интерфейс активации между управляющим сигналом — обычно цифровой логической командой и одним или несколькими PIN-диоды. Эта функция драйвера может быть реализована в виде дискретной конструкции или со специализированными ИС в зависимости от приложения.

В качестве альтернативы можно использовать широко доступные операционные усилители и специальные усилители, такие как ограничивающие усилители и дифференциальные усилители, вместо дискретных схем возбуждения PIN-диодов и дорогих микросхем драйверов PIN-диодов. Операционные усилители этого класса имеют широкую полосу пропускания, высокую скорость нарастания напряжения и более чем достаточный установившийся ток для управления PIN-диодами. В этой статье обсуждаются три разные схемы драйвера PIN, в которых используются операционные усилители или специальные усилители — AD8037, AD8137 и ADA4858-3.Эти схемы предназначены для работы с однополюсными двухпозиционными переключателями на PIN-диодах, но они также могут быть адаптированы для других конфигураций схем. Они будут подробно описаны после обсуждения природы и использования PIN-диодов.

PIN диоды

PIN-диоды

используются в качестве резисторов с регулируемым током на ВЧ и СВЧ частотах, с сопротивлением, которое может варьироваться от долей Ом при прямом смещении или на , до более 10 кОм при обратном смещении или при обратном смещении. В отличие от типичных диодов с PN-переходом, PIN-диоды имеют дополнительный слой внутреннего полупроводникового материала с высоким сопротивлением (I в PIN), зажатый между материалами P и N (рис. 1).

Рисунок 1. PIN-диод.

Когда PIN-диод смещен вперед, дырки из материала P и электроны из материала N инжектируются в область I. Заряды не могут мгновенно рекомбинировать; конечное количество времени, необходимое для их рекомбинации, называется временем жизни носителей .Это вызывает чистый накопленный заряд в области I, уменьшая его сопротивление до значения, обозначенного как R _S , эффективного на сопротивлении диода (рис. 2a).

При подаче напряжения обратного смещения или нулевого смещения диод выглядит как большое сопротивление, R _P , зашунтированное емкостью, C _T (рисунок 2b). Изменяя геометрию диода, можно настроить PIN-диоды, чтобы они имели множество комбинаций R _S и C _T для удовлетворения потребностей различных схемотехнических приложений и диапазонов частот.

Рис. 2. Эквивалентные схемы PIN-диодов. a) включен , I _BIAS >> 0. b) Off , V _BIAS ≤ 0.

Комбинация установившегося тока смещения, I _SS и обратного напряжение, обеспечиваемое драйвером, определяет конечные значения R _S и C _T . Набор взаимосвязей для членов типичного семейства PIN-диодов можно увидеть на рисунках 3 и 4 — для кремниевых диодов серии M / A-COM MADP 042XX8-13060.Материал диода влияет на его свойства. Например, для диодов из арсенида галлия (GaAs) требуется небольшое обратное смещение — если оно вообще есть — для достижения низкого значения C _T , как показано на рисунке 9.

Рисунок 3. Зависимость сопротивления кремниевого диода от прямого тока. Рисунок 4. Зависимость емкости кремниевого диода от обратного напряжения.

Накопленный заряд в PIN-диоде может быть аппроксимирован уравнением 1.

(1)

где:

Q _S = накопленный заряд

τ = срок службы диодной несущей

I _SS = установившийся ток

Чтобы включить или выключить диод, необходимо ввести или удалить накопленный заряд. Работа водителя заключается в том, чтобы очень быстро ввести или удалить этот накопленный заряд. В случаях, когда время переключения меньше, чем срок службы несущей диода, пиковый ток (IP), необходимый для быстрого переключения, может быть аппроксимирован уравнением 2.

(2)

где:

т = необходимое время переключения

I _SS = установившийся ток, обеспечиваемый драйвером, который устанавливает сопротивление PIN-диода, RS

τ = срок службы носителя

Ток впрыска или снятия привода, или пиковый ток , i , можно выразить уравнением 3.

(3)

где:

C = емкость выходных конденсаторов драйвера или пиковые конденсаторы

В = напряжение на выходных конденсаторах

dv / dt = время изменения напряжения на конденсаторах

Интерфейс смещения PIN-диода

Подключение схемы управления драйвером переключателя к PIN-диоду, чтобы он мог включать и выключать диоды, применяя прямое или обратное смещение, является сложной задачей. В схеме смещения обычно используется фильтр нижних частот между схемой RF и драйвером переключателя. На рисунке 5 показан однополюсный двухпозиционный радиочастотный переключатель (SPDT) и его схема смещения. При правильной реализации фильтры L1 / C2 и L3 / C4 позволяют подавать управляющие сигналы на PIN-диоды D1 – D4 с минимальным взаимодействием с РЧ-сигналом, который переключается с RF IN на PORT 1 или PORT 2. Эти элементы позволяют относительно управляющие сигналы более низкой частоты проходят через PIN-диоды, но не позволяют высокочастотному сигналу выходить из тракта радиочастотного сигнала.Ошибочные потери РЧ-энергии означают нежелательно более высокие вносимые потери для коммутатора. Конденсаторы C1, C3 и C5 блокируют смещение постоянного тока, подаваемое на диоды, от проникновения в схемы на пути радиочастотного сигнала. Катушка индуктивности L2 в обратном пути постоянного тока к земле позволяет с легкостью передавать сигналы постоянного тока и низкочастотные сигналы переключателя-драйвера, но имеет высокий импеданс на ВЧ и микроволновых частотах, уменьшая потери РЧ-сигнала.

Рисунок 5. Типичная схема однополюсного двухпозиционного переключателя (SPDT).

Поскольку схемы смещения, ВЧ и драйвера переключателя взаимодействуют и влияют на производительность друг друга, компромиссы важны, как и в любой конструкции.Например, если C2 и C4 большие (> 20 пФ) — что желательно для радиочастотных характеристик — у драйвера есть проблема, поскольку большие емкости приводят к более медленным нарастающим и спадающим фронтам. В большинстве приложений желательно быстрое переключение, поэтому для оптимальной производительности драйвера емкости должны быть минимальными, но при этом достаточно высокими, чтобы соответствовать требованиям радиочастотной цепи.

Драйверы традиционных ПИН-диодов

Драйверы

для PIN-диодов бывают самых разных форм и размеров. На рис. 6 представлена ​​схема типичного драйвера дискретного переключателя, обеспечивающего хорошую скорость переключения.Такие драйверы могут быть реализованы либо с использованием микросхем и проводов , (гибрид), что очень дорого, либо с компонентами для поверхностного монтажа (SMT), которые недороги, но требуют большего количества печатных плат (PCB). площадь, чем гибрид.

Рисунок 6. Схема драйвера дискретного переключателя.

Выделенный переключатель-драйвер Интегральные схемы (ИС) также доступны; они компактны, имеют интерфейс TTL и имеют хорошую производительность, но их гибкость ограничена, и они, как правило, дороги.

Другой тип архитектуры драйвера переключателя, который следует рассмотреть, использует операционные усилители . Явным преимуществом драйверов переключателей операционных усилителей является присущая им гибкость. Их можно легко настроить для различных приложений, напряжений питания и условий, чтобы предоставить разработчику множество вариантов дизайна.

Драйверы ПИН-диодов ОУ

Схемы операционного усилителя

являются привлекательной альтернативой традиционным драйверам PIN-диодов. Помимо гибкости, они могут работать с переходными скоростями, часто приближающимися или превышающими 1000 В / мкс.Здесь будут показаны три различные схемы усилителя для управления ПИН-диодами RF. Выбранные усилители принципиально разные, но все они выполняют схожие функции. Эти схемы усилителя будут управлять PIN-диодами из кремния или арсенида галлия (GaAs), но каждый может предложить что-то свое.

AD8037 — Клещевой усилитель

Эта схема может работать на частоте до 10 МГц с отличными характеристиками переключения и общей задержкой распространения 15 нс. Выходное напряжение и ток можно настраивать , , чтобы соответствовать различным приложениям, варьируя либо усиление, либо напряжение фиксации.

Фиксирующий усилитель AD8037, первоначально разработанный для управления АЦП, обеспечивает ограниченный выход для защиты от перегрузки входа АЦП. В конфигурации, показанной на Рисунке 7, пара AD8037 (U2 и U3) используется для управления PIN-диодами.

Рисунок 7. Схема драйвера PIN-диода AD8037.

Здесь U2 и U3 установлены на неинвертирующее усиление, равное 4. Уникальная функция ограничения входа AD8037 обеспечивает исключительно чистое и точное ограничение. Он линейно усиливает входной сигнал до точки, в которой будет превышено усиление, умноженное на положительное и отрицательное напряжения фиксации (V _CH и V _CL ).С коэффициентом усиления 4 и фиксирующими напряжениями ± 0,75 В выходное напряжение будет в четыре раза больше входного напряжения для входов меньше ± 0,75 В, но будет ограничено максимумом ± 3 В, когда входной сигнал больше ± 0,75. V. Эта функция ограничения обеспечивает очень быстрое восстановление (обычно менее 2 нс) после перегрузки. Напряжения фиксаторов (V _CH и V _CL ) выводятся делителями напряжения R2, ​​R3, R7 и R8.

Цифровой интерфейс реализован логическим вентилем 74F86 XOR (U1), который выдает управляющие сигналы для U2 и U3 с минимальным перекосом задержки распространения между двумя дополнительными выходами.Сеть резисторов R4, R5, R6 и R9 обеспечивает сдвиг уровня выходов TTL примерно до ± 1,2 В, которые подаются на U2 и U3 через R10 и R12.

Входы ± 1,2 В для U2 и U3 обеспечивают 60% перегрузку, гарантируя, что выходы перейдут в фиксированное состояние (4 × 0,75 В). Таким образом, выходные уровни для кремниевого драйвера PIN-диода устанавливаются на ± 3 В. Резисторы R16 и R17 ограничивают установившийся ток. Конденсаторы C12 и C13 устанавливают пиковый ток для PIN-диодов.

AD8137 — Дифференциальный усилитель

Дифференциальные усилители, такие как AD8137, использованные в этом примере, обеспечивают исключительную высокоскоростную коммутационную способность при низкой стоимости и предлагают разработчикам большую гибкость в управлении различными типами ВЧ нагрузок.Доступны различные дифференциальные усилители, в том числе более быстрые и высокопроизводительные устройства.

Высокоскоростной дифференциальный усилитель AD8137, обычно используемый для управления АЦП, также может служить в качестве недорогого и маломощного драйвера PIN-диода. Достигая типичного времени переключения от 7 нс до 11 нс, включая задержки распространения драйвера и ВЧ-нагрузки, он имеет дополнительные выходы и является универсальной альтернативой более дорогим традиционным драйверам.

Схема на рисунке 8 преобразует несимметричный вход TTL (0 В в 3.5 В) к дополнительному сигналу ± 3,5 В с минимизацией задержки распространения. Сигнал TTL усиливается в 4 раза для получения требуемого размаха ± 3,5 В на выходах AD8137. Средняя точка (или синфазное напряжение) сигнала TTL составляет 1,75 В; то же значение должно применяться к R ₂ , как V _REF , чтобы избежать появления ошибки синфазного смещения на выходах усилителя. Лучше всего управлять этой точкой от источника с низким импедансом; любое последовательное сопротивление добавляется к R ₁ и влияет на усиление усилителя.

Рисунок 8. Схема драйвера PIN-диода.

Коэффициент усиления выходного напряжения определяется уравнением 4.

(4)

Чтобы правильно ограничить входное сопротивление генератора импульсов на уровне 50 Ом, необходимо определить входное сопротивление схемы дифференциального усилителя. Это можно вычислить с помощью уравнения 5, которое дает R _T = 51,55 Ом, для которого ближайшее стандартное значение 1% составляет 51.1 Ом. Для симметричного размаха на выходе важно, чтобы две входные цепи имели одинаковый импеданс. Это означает, что инвертирующий входной импеданс должен включать в себя сопротивление Тевенина источника и оконечного сопротивления в установочном сопротивлении, R ₂ . Для более подробного объяснения см. Примечание по применению AN-1026.

(5)

На рисунке 8 R ₂ примерно на 20 Ом больше, чем R ₁ для компенсации дополнительного сопротивления (25 Ом), вносимого параллельной комбинацией резистора источника, R _S и согласующий резистор R _T .Установка R ₄ на 1,02 кОм, ближайшее стандартное значение к 1,025 кОм, гарантирует, что отношения двух резисторов равны, чтобы избежать появления синфазной ошибки.

Сдвиг выходного уровня легко осуществляется с помощью вывода V _OCM AD8137, который устанавливает синфазный уровень выходного постоянного тока. В этом случае вывод V _OCM связан с землей для симметричного колебания выхода относительно земли.

Резисторы R5 и R6 устанавливают установившийся ток PIN-диода, как показано в уравнении 6.

(6)

Конденсаторы C5 и C6 устанавливают пиковый ток, который помогает вводить и удалять накопленный заряд в PIN-диодах. Их значения емкости можно регулировать для оптимизации характеристик, необходимых для конкретной диодной нагрузки. Пиковый ток можно определить по уравнению 7.

(7)

ADA4858-3 — Тройной операционный усилитель с зарядным насосом

Многие приложения делают доступным только один источник питания. Это часто может быть проблематичным для разработчика схем, особенно при поиске низкой выходной емкости в схемах PIN. В таких случаях операционный усилитель со встроенной накачкой заряда полезен в схеме для управления кремниевыми или GaAs PIN-диодами, не требуя внешнего отрицательного источника питания. Это может обеспечить значительную экономию за счет экономии места, энергии и бюджета.

Одним из таких устройств является ADA4858-3, высокоскоростной тройной усилитель с обратной связью по току, отличающийся тем, что он включает в себя встроенную подкачку заряда, которая позволяет изменять выходной сигнал с –3 В до –1.8 В под землей, в зависимости от напряжения питания и нагрузки. Он достаточно надежен, чтобы питать другие схемы отрицательным током питания до 50 мА.

ADA4858-3 обеспечивает уникальное решение проблемы управления СВЧ-переключателем с дополнительным PIN-диодом в системе с одним источником питания. Вспоминая рисунок 4, можно увидеть, что в зависимости от типа PIN-диода даже небольшое обратное смещение помогает снизить емкость диода C _T . GaAs PIN-диоды выигрывают от этого типа драйвера, поскольку они обычно не требуют большого отрицательного смещения для поддержания низкой емкости выключенного состояния (C _T ) (рисунок 9).

Рис. 9. Зависимость емкости трансформатора тока GaAs от напряжения.

На рисунке 10 показана схема, использующая ADA4858-3 в качестве драйвера PIN-диода. Ко входу можно добавить буферный вентиль, чтобы сделать схему совместимой с TTL или другой логикой. Для этой схемы требуется преобразовать размах входного сигнала TTL 0-В в 3,5 В в дополнительный размах от –1,5 В до + 3,5 В для управления PIN-диодами.

Рисунок 10. ADA4858-3 как драйвер PIN-диода.

R1, R2, R3 и U образуют -1,5-опорное напряжения для схемы с внутренним отрицательным напряжением, CPO, генерируемым зарядом насосом на чипе.Конденсаторы C3 и C4 необходимы для работы зарядного насоса. Отрицательное задание затем пассивно суммируется с входом V _TTL через делитель напряжения (R5 и R9). Результирующее напряжение (V _RD ) появляется на неинвертирующем входе U1B. Выходное напряжение U1B можно рассчитать с помощью уравнения 8.

(8)

где:

(9)

Отрицательная ссылка также подаются на усилитель U1A, где он суммируется с входным сигналом TTL; результирующее выходное напряжение V2 можно рассчитать с помощью уравнения 10.

(10)

Поскольку в этих усилителях используется архитектура с обратной связью по току, следует обратить внимание на выбор сопротивления обратной связи, которое играет важную роль в стабильности и частотной характеристике усилителя. Для этого приложения резистор обратной связи установлен на 294 Ом, как рекомендовано в техническом паспорте. Выходные напряжения V1 и V2 можно описать уравнением 8 и уравнением 10 соответственно. Величину пикового выходного тока можно определить с помощью уравнения 3 для напряжения на конденсаторах C5 и C6. Установившийся ток, который устанавливает сопротивление PIN-диода, устанавливается разностью напряжений на R11 и R12 и зависит от кривых PIN-диода и требований системы.

Для этого приложения в качестве нагрузки РЧ-переключателя использовался SPDT-переключатель на кремниевом PIN-диоде MASW210B-1, используемый во входном каскаде микроволнового понижающего преобразователя (рис. 11).

Рисунок 11. Блок-схема понижающего преобразователя.

Форма выходного сигнала переключателя и входной сигнал TTL показаны на рисунке 12. Обратите внимание на быстрые нарастающие и спадающие фронты. В этом приложении не использовались пиковые конденсаторы C5 и C6 из-за относительно медленного времени переключения переключателя, примерно 50 нс. R11 и R12, которые определяют установившийся ток диода, представляют собой резисторы 330 Ом.

Рисунок 12. Форма волны, показывающая скорость переключения РЧ. Рисунок 13. Спектральная характеристика понижающего преобразователя.

На рис. 13 показана спектральная частотная характеристика входного каскада понижающего преобразователя с переключателем SW1 в фиксированном положении для проверки вносимых потерь.Обратите внимание на отсутствие гармоник или боковых полос — хороший признак того, что нет заметных артефактов переключения 100 кГц, исходящих от встроенной накачки заряда ADA4858-3 — важное соображение при использовании этих устройств в приложениях такого типа.

Заключение

Как показывают эти три примера, операционные усилители могут предоставить творческую альтернативу традиционным драйверам, с производительностью, сопоставимой с характеристиками специализированных ИС, предназначенных исключительно для управления PIN-диодами. Кроме того, операционные усилители позволяют настраивать коэффициенты усиления, управлять входами и — при использовании устройств, содержащих внутреннюю подкачку заряда — устранять отрицательное напряжение питания, добавляя гибкость конструкции драйверов для PIN-диодов и других схем. Простые в использовании и настройке операционные усилители относительно легко решают сложные проблемы.

Рекомендации

Хиллер, Джеральд. Конструкция с PIN-диодами . Примечание по применению M / A-COM AG312.

Общие сведения о твердотельных коммутаторах ВЧ / СВЧ и их применении . Примечание по применению Agilent.

Благодарности

Данные о скорости переключения и спектральные характеристики, ВЧ-нагрузка и испытательное оборудование были любезно предоставлены Sage Laboratories, Hudson, NH.Тесты проводил Тони Каппелло, технический директор, при технической поддержке Дэвида Дункана, вице-президента по инженерным вопросам.

Коммутатор PCIe

Могу ли я изменить параметры физического уровня коммутатора пакетов Pericom с помощью EEPROM или SMBus?

Да, все коммутаторы пакетов Pericom предоставляют EEPROM / SMBus для изменения параметров PHY, включая низкий ток драйвера, высокий ток возбуждения, ток передачи драйвера, выравнивание выделения при передаче, регулировку окончания приема, регулировку окончания передачи и контроль уровня выравнивания приемника.

Могу ли я изменить параметры физического уровня коммутатора пакетов Pericom, связав параметры контактов?

Только пакетные коммутаторы семейства GreenPacket, PI7C9X20505GP, PI7C9X20508GP, предоставляют возможность перевязки контактов для изменения параметров PHY для улучшения качества сигнала. Доступны следующие штыри для связывания: HIDRV, LODRV, DTX [3: 0], DEQ [3: 0], RXEQCTL [1: 0], RXTERMADJ [1: 0] и TXTERMADJ [1: 0].

Принимают ли коммутаторы пакетов Pericom источник опорных часов, отличный от корневого комплекса?

Да, пакетные коммутаторы Pericom поддерживают работу в асинхронном режиме, в котором источник опорных тактовых импульсов пакетного коммутатора Pericom отличается от такового для корневого комплекса. Однако отклонение тактовых сигналов должно быть в пределах +/- 300 ppm.

Требуется ли для коммутаторов пакетов Pericom драйвер устройства?

Да, для работы пакетных коммутаторов Pericom требуется стандартный драйвер устройства PCI-to-PCI Bridge, который встроен в большинство операционных систем. То есть большинство операционных систем автоматически устанавливают стандартный драйвер устройства моста PCI-to-PCI, когда коммутатор пакетов Pericom подключается к системе впервые.

Поддерживают ли пакетные коммутаторы Pericom промышленный температурный диапазон (от -40 ° C до + 85 ° C)?

«ДА, см. Следующие указания по применению.

AN219 — Пакетный коммутатор GreenPacket PCI Express — промышленная поддержка температуры 1.0

AN220 — PI7C9X20303SL-404SL Промышленная температурная поддержка

AN221 — PI7C9X20303ULA Промышленная температурная поддержка

Предоставляет ли Pericom список тестов на совместимость для пакетных коммутаторов?

Да.Полный список см. В примечании к применению «AN227 — Список совместимости продуктов».

Предоставляет ли Pericom конструктивные комплекты для коммутаторов пакетов и какая информация входит в комплект?

Да, имеются конструктивные комплекты для пакетных коммутаторов, которые включают техническое описание, краткое описание продукта, справочные схемы, программные инструменты, руководство пользователя демонстрационной платы, руководство по проектированию, файл IBIS и соответствующие примечания по применению. Дизайнерские комплекты можно запросить у вашего дистрибьютора или в Pericom FAE.

Обеспечивает ли Pericom энергопотребление для пакетных коммутаторов?

Да, информация о потребляемой мощности включена в конструкторский комплект.

Поддерживают ли коммутаторы пакетов Pericom функцию горячего подключения?

Семейство

GreenPacket (PI7C9X20505GP, PI7C9X20508GP) обеспечивает полную поддержку функций «горячей» замены, включая индикатор питания, индикатор внимания, кнопку «Внимание», изменения, обнаруженные присутствием, сбой питания при включении питания слота.Семейство SlimPacket (PI7C9X20303SL, PI7C9X20404SL) и семейство UltraLo PI7C9X20303UL поддерживают только событие Presence Detected Changes. EEPROM или соединительные штыри используются для включения функции «горячей» замены.

Поддерживают ли коммутаторы пакетов Pericom источники тактовой частоты с расширенным спектром (SSC)?

Нет, коммутатор пакетов Pericom не поддерживает источники SSC.

Как мне настроить регистры конфигурации коммутаторов пакетов Pericom?

Коммутаторы пакетов

Pericom можно настроить с помощью регистров конфигурации. Для этого есть три метода: чтение / запись конфигурации, SMBus и EEPROM. Чтение / запись конфигурации и SMBus могут обращаться к регистрам конфигурации в режиме онлайн. Однако SMBus может обращаться к этим регистрам только со смещением ниже 100H. Метод чтения / записи конфигурации необходим, если вы собираетесь получить доступ к регистрам со смещением выше 100H. EEPROM может изменять значения по умолчанию некоторых регистров конфигурации. Содержимое EEPROM автоматически загружается в коммутатор пакетов при включении питания.

Как использовать интерфейс SMBUS коммутаторов пакетов Pericom?

См. Примечание по применению «Гильдия программистов SMBus для пакетного коммутатора PCIe 0.1c «для получения подробной информации. Установите адрес SMBus с помощью GPIO [7: 5]. В противном случае SMBus может не работать из-за неизвестного адреса SMBus.

Как реализовать вывод MRL_PDCx / PRSNTx?

Контакт называется «MRL_PDCx» в пакетных коммутаторах семейства GreenPacket и «PRSNTx» в семействе SlimPacket и семействе UltraLo с той же функцией. Вывод MRL_PDCx / PRSNTx используется для указания, присутствует ли устройство в слоте нисходящих портов при реализации интерфейса экспресс-карты.Когда MRL_PDCx / PRSNTx установлен на высоком уровне, это означает, что устройство присутствует в слоте нисходящих портов. В противном случае это означает отсутствие устройства. Если интерфейс экспресс-карты не реализован, MRL_PDCx / PRSNTx следует подключить к GND через понижающий резистор.

Требуется ли EEPROM при реализации?

Реализация EEPROM зависит от конкретного приложения.Обычно коммутатор пакетов полностью функционирует без EEPROM. Однако в некоторых приложениях EEPROM требуется для изменения определенных значений регистров конфигурации по умолчанию. Мы рекомендуем на всякий случай сохранить место для EEPROM и схемы.

Есть ли замена устаревшей детали?

Не все устаревшие детали подлежат прямой замене. Однако мы рекомендуем вам обратиться в региональный офис продаж.

Каковы параметры PHY?

Чтобы удовлетворить различные потребности приложений, управляющий ток и выравнивание каждого канала передачи можно регулировать индивидуально с помощью соединенных штырей (семейство GreenPacket) и EEPROM (семейство GreenPacket / SlimPacket / UltraLo).Ток драйвера каждого канала установлен на 20 мА в режиме по умолчанию без привязки контактов. Чтобы изменить текущее значение, пользователь может привязать контакты / EEPROM либо к номинальному значению (HIDRV, LODRV), либо к фактическому значению (DTX [3: 0]), которое является масштабированным кратным Inom. В следующих таблицах показаны возможные значения передаваемого тока, которые обеспечивает чип.

Каковы причины, по которым коммутатор пакетов Pericom не может обнаружить подключение конечной точки во встроенной системе?

Скорее всего, загрузочный код встроенной системы не инициализирует коммутатор пакетов Pericom. Коммутатор пакетов должен быть инициализирован для нормальной работы. Коммутатор пакетов инициализируется BIOS в системах x 86 и загрузочным кодом во встроенной системе.

Каковы причины того, что коммутатор пакетов Pericom на оценочной плате не может обнаружить карту Express или устройство mini-pcie?

Оценочная плата коммутатора пакетов Pericom предоставляет слот PCIe x1 только на нисходящих портах.Клиентам нужен адаптер, который они хотели бы подключить к экспресс-карте или устройству mini-pcie. Когда контакт PRSNT # адаптера плавающий, карта Express или mini-pcie не может быть обнаружена.

Какие бывают типы джиттера?

Существует несколько типов дрожания, но основными из них являются: межцикловое дрожание, дрожание периода, дрожание полупериода и межпиковое дрожание. Терминологию джиттера можно найти в AB36: Методы измерения джиттера в Кратком описании приложения № 36 или Примечании к применению № 27.

Что такое функция неожиданного горячего удаления? Поддерживают ли это коммутаторы пакетов Pericom?

Функция

Surprise Hot Removal позволяет отключить экспресс-карту без предварительного уведомления. Все коммутаторы пакетов Pericom поддерживают эту функцию.Все нисходящие порты пакетных коммутаторов SlimPacket Family и UltraLo Family поддерживают функцию неожиданного горячего удаления. Только порт 1 и порт 2 пакетных коммутаторов семейства GreenPacket поддерживают эту функцию. То есть только порт 1 и порт 2 пакетных коммутаторов семейства GreenPacket могут реализовать интерфейс экспресс-карты.

Что такое свинцовая отделка продуктов Pericom? А что насчет бессвинцовой?

Все продукты Pericom, не содержащие свинца, состоят из 85% Sn и 15% Pb. Продукты без свинца состоят из 100% матового Sn. Бессвинцовые продукты маркируются и заказываются с буквой «E» в конце номера детали.

Каковы требования к эталонным часам коммутаторов пакетов Pericom?

опорного тактового сигнала характеристики постоянного тока и требования к синхронизации переменного тока приведены в таблице ниже.Более подробную информацию можно найти в «Электромеханических характеристиках карты PCI Express, редакция 1.1», Глава 2.1.3.

Где я могу найти значения среднего времени до отказа (MTBF) или времени до отказа (FIT) для продуктов Pericom?

Данные

FIT и MTBF можно найти на веб-странице Pericom Quality.

Где я могу найти информацию о вашей бессвинцовой и «зеленой» упаковке?

Информацию о

без свинца (Pb) и экологичности можно найти в отдельных таблицах данных или на странице без свинца и экологичности.

Почему требуется соединение по переменному току во входных парах опорных тактовых импульсов?

Входные контакты опорного тактового сигнала подключения к внешнему 100MHz дифференциального часов. Сигнал должен соответствовать спецификации LVPECL или HCSL. Конденсатор емкостью 100 нФ следует разместить между источником синхронизации и коммутатором пакетов. Назначение этого конденсатора — обеспечить связь по переменному току. Эта связь по переменному току гарантирует, что пакетный коммутатор совместим с дифференциальными тактовыми сигналами независимо от типа часов. Входные тактовые сигналы должны доставляться в ячейку тактового буфера через интерфейс, связанный по переменному току, чтобы принималась, преобразовывалась и буферизовалась только информация переменного тока для часов. Дополнительные сведения см. В примечании к применению «Замечание по применению муфты переменного тока с экспресс-интерфейсом» в комплекте для проектирования.

Что такое обратный диод?

В этом руководстве мы узнаем об одном из основных применений PN-диода в качестве обратного диода или свободно вращающегося диода.Диод в таких приложениях может также называться подавляющим диодом, демпфирующим диодом, обратным диодом, фиксирующим диодом и т. Д.

Важно отметить, что это руководство объясняется с учетом цепей постоянного тока. В цепях переменного тока для той же цели обычно используется специальная цепь, называемая демпфирующей цепью (которая представляет собой комбинацию конденсатора и резистора).

Введение

Коммутация индуктивных нагрузок, таких как двигатели, реле, трансформаторы (в SMPS), соленоиды и т. Д.- чрезвычайно распространенное приложение. При проектировании схем переключения для таких индуктивных нагрузок необходимо уделять особое внимание выбросам высокого напряжения, также известным как индуктивный обратный ход.

Без надлежащей защиты цепи, встроенной в вашу схему, переключатели (механические или полупроводниковые) будут серьезно повреждены и могут привести к отказу цепи. Прежде чем понимать, что такое индуктивный обратный ход, как работает обратный диод и другие связанные аспекты, сначала давайте кратко рассмотрим работу диода.

Как работает диод?

Мы знаем, что диод — это полупроводниковый переключатель, то есть переключатель, который не требует никакого механического движения для изменения своего состояния. Когда диод смещен в прямом направлении и напряжение превышает пороговое напряжение, диод действует как замкнутый переключатель, и большой ток течет в прямом направлении, то есть от анода к катоду.

Когда диод смещен в обратном направлении, протекает очень небольшой ток (обычно в мкА), и диод по существу действует как разомкнутый переключатель.

Имея это в виду, перейдем к индуктивным нагрузкам и выбросам высокого напряжения.

Индуктивные нагрузки в цепях постоянного тока

Проводящая петля из проволоки, когда через нее проходит электрический ток, создает вокруг нее магнитное поле. Эта проводящая петля известна как индуктор.

Фактически, в случае электроники и схем, даже небольшой кусок провода или след на печатной плате также можно рассматривать как индуктор (или индуктивный элемент), поскольку он имеет индуктивность i.е. способность хранить энергию в виде электромагнитного поля.

Как упоминалось ранее, некоторые из широко известных устройств с индукторами (также известные как индуктивные нагрузки) — это двигатели, соленоид, электромагнитное реле, трансформатор и т. Д.

На следующей схеме показан простой индуктор, подключенный к источнику постоянного тока с помощью переключателя.

Когда переключатель замкнут, индуктор создает магнитное поле и получает полное напряжение. Ток протекает от положительной клеммы источника питания к отрицательной через индуктивность i.е. индуктор препятствует прохождению тока в цепи, накапливая энергию.

Если теперь выключатель разомкнут, ток прерывается, и магнитное поле начинает разрушаться. Согласно закону Ленца, коллапсирующее магнитное поле индуцирует ток в цепи, но в противоположном направлении.

В результате на катушке индуктивности создается отрицательный потенциал там, где когда-то был положительный потенциал из-за прямого протекания тока. Это обычно известно как обратная ЭДС или противо-ЭДС или обратное напряжение.

Теперь, благодаря обратному напряжению, катушка индуктивности по существу становится источником питания со значительно большим потенциалом, чем сам источник питания. Для источника питания 12 В постоянного тока всплеск напряжения обратного хода может составлять несколько сотен вольт. Всплеск высокого напряжения определяется по следующему уравнению.

V = L di / dt, где

• В — напряжение на катушке индуктивности
• L — это индуктивность
• di / dt — скорость изменения тока

Это означает, что чем быстрее изменяется ток через катушку индуктивности, тем выше скачок напряжения.

Обратное напряжение и его происхождение

Обратное напряжение или индуктивный обратный ход — это скачок напряжения, создаваемый индуктором при резком отключении его источника питания. Причина этого скачка напряжения заключается в том, что не может быть мгновенного изменения тока, протекающего через индуктор.

Постоянная времени индуктора определяет скорость, с которой ток может изменяться через индуктор. Это похоже на постоянную времени конденсатора, которая определяет скорость, с которой может изменяться его напряжение.

Постоянная времени индуктора τ = L / R, где L — индуктивность в Генри, а R — последовательное сопротивление в Ом.

Подобно конденсатору, для рассеивания тока в катушке индуктивности требуется почти 5 постоянных времени (5τ).

Предположим, что в приведенной выше схеме индуктивность 10 Ом, а сопротивление последовательного резистора 10 Ом. Таким образом, когда переключатель замкнут, через индуктивность протекает максимальный ток.

А теперь давайте посмотрим, что происходит, когда переключатель внезапно открывается.

Сначала давайте вычислим постоянную времени. Используя формулу постоянной времени и подставляя вышеупомянутые предполагаемые значения, становится ясно, что постоянная времени равна 1 секунде.

Таким образом, с момента размыкания переключателя пройдет примерно 5 секунд, чтобы полностью прекратить прохождение тока. Это означает, что ток течет в цепи даже после размыкания переключателя (при условии, что для полного размыкания переключателя потребуется несколько миллисекунд). Как это возможно?

Это можно понять с точки зрения индукторов.Переключаемый промежуток, который по сути является воздушным, рассматривается катушкой индуктивности как огромный резистор, а сопротивление составляет порядка нескольких мегаомов. Это означает, что цепь по-прежнему замкнута с точки зрения индуктора с огромным резистором, заполняющим воздушный зазор.

Теперь, когда подтверждено, что цепь все еще замкнута, индуктор будет пытаться рассеять ток, и для этого индуктор будет падать напряжение на сопротивлении воздушного зазора, изменяя его полярность, используя энергию, хранящуюся в нем. форма магнитного поля.

Теперь катушка индуктивности пытается пропустить ток в соответствии со своей кривой рассеяния тока. Это может быть проблематично в соответствии с законом Ома, V = I x R.

Даже для небольшого тока, когда он умножается на огромное сопротивление воздуха (несколько сотен мегамов), на воздушном резисторе возникает очень высокое напряжение. Это источник обратного напряжения или скачка напряжения.

Влияние обратного напряжения на переключатели

Поскольку при размыкании переключателя нет физического резистора, между переключателем и другим выводом будут возникать искры / дуги, если используется механический переключатель.Вся энергия дуги обычно отводится через контакты переключателя в виде тепла.

Это может потенциально повредить переключатели безвозвратно или резко сократить срок их службы. Говоря о переключателях, это могут быть механические переключатели или полупроводниковые переключатели, такие как транзисторы.

Как обратный диод может предотвратить скачки напряжения?

Для защиты коммутатора от повреждений из-за скачков напряжения или индуктивного обратного хода используется обратный диод или диод свободного хода.Основная идея использования обратного диода состоит в том, чтобы обеспечить альтернативный путь индуктивности для прохождения тока.

На изображении выше показана та же цепь индуктивности, но с дополнительным обратным диодом. Важно отметить, что диод подключен с обратным смещением, когда переключатель замкнут.

В результате диод не влияет на работу остальной части схемы, когда переключатель замкнут и через дроссель протекает максимальный ток.

Но когда переключатель разомкнут, изменение полярности катушки индуктивности приведет к прямому смещению диода. Следовательно, диод позволит току течь со скоростью, определяемой постоянной времени индуктора.

Сопротивление диода, когда он смещен в прямом направлении, очень меньше, и, следовательно, падение напряжения на диоде будет значительно меньше для протекающего тока. Это предотвращает дугу на переключающем устройстве и, как следствие, защищает переключающее устройство от повреждений.

Журнал сборки

Handwired Keyboard — Часть 1

Update 1: Я закончил вторую часть серии

Обновление 2: пластина, которую я использую, имеет высоту 1,5 мм, а не 2,5 мм, как отметили некоторые проницательные читатели.

За последние 7 месяцев я открыл для себя новое хобби: механические клавиатуры своими руками. Я давно пользуюсь механическими клавиатурами (в последнее время я в основном печатал на клавиатуре Code), но в последнее время перешел на набор текста только на клавиатуре MacBook (надеюсь, это начало 2015 года, поэтому клавиатура терпима).

Итак, 7 месяцев назад, просматривая Интернет, я открыл для себя новый мир: были увлеченные люди, которые создают свои клавиатуры и даже программируют их с помощью QMK.

Вскоре я отправился в путешествие без возврата, чтобы найти идеальную клавиатуру, сделанную из пользовательских клавиатур, приобретенных у Korean Group Buys, правильно подготовленные переключатели клавиатуры, нестандартные цветные колпачки клавиш, разделенные макеты Backspace…

Примерно месяц назад я обнаружил, что некоторые люди строят свои собственные клавиатуры без какой-либо печатной платы. Затем я решил попробовать следовать лучшему руководству по ручному монтажу с одной из самых маленьких существующих клавиатур.

Эта серия сообщений рассказывает об истории этой клавиатуры:

А что вообще за клавиатура

Клавиатура, если комбинация следующих элементов:

• матрица переключателей припаяна к плате
• металлическая или алюминиевая пластина, на которой переключатели закреплены на
.
• контроллер, который «считывает» матрицу и отправляет коды клавиш на USB-порт
• колпачки

Таким образом, в очень быстром цикле микропрограммное обеспечение контроллера включает один столбец матрицы и «считывает» напряжение обратно в строках матрицы.Если есть напряжение в одной строке при токе в столбце, то контроллер может определить, какой переключатель был нажат. Затем микропрограмма отправит соответствующий ключевой код на основе макета в порт USB и продолжит работу со следующим столбцом и так далее до бесконечности.

Но есть проблема: если нажать более одной клавиши за раз, контроллер может зарегистрировать фиктивные нажатия клавиш. См. Следующую схему:

Когда контроллер подает питание на Col0 , и если K00 , K01 и K11 нажаты одновременно, контроллер будет считывать ток как на Line0, , так и на Line1 , потому что ток будет течь от Col0 — K00 контакт 1, затем контакт 2, потому что переключатель нажат, затем переключатель K01 , затем переключатель K11 , затем Line1 . Для контроллера это как если бы все переключатели были нажаты, а не 3, которые действительно были нажаты.

Для предотвращения этого мы добавляем диоды между переключателем и строкой, к которой он подключен:

В том же гипотетическом сценарии, что и раньше, ток будет предотвращен обратным течением от K00 к K01 и от Line0 с помощью диода D01 . Таким образом, при подаче питания на Col0 контроллер увидит напряжение только на Line0 .И при подаче питания на Col1 он увидит напряжение от Line0 и Line1 , таким образом регистрируя 3 нажатия клавиш.

Электромонтаж

Ручная разводка, как следует из ее названия, представляет собой электронную технику построения электронных схем без использования печатной платы, а вместо этого ручная разводка всех компонентов вручную с помощью небольших электрических проводов. Часто используется для изготовления прототипов электронных плат.

Цель этого журнала сборки — показать, как подключить полностью рабочую (но небольшую) клавиатуру.

Спецификация

Мы собираемся построить клавиатуру типа Planck в раскладке MIT, то есть матрицу 4х12 с пробелом 2u, что составляет 47 клавиш. Я выбрал эту клавиатуру и раскладку, потому что это одна из меньших клавиатур (40%), и она ортолинейная (все переключатели выровнены), что упрощает подключение.

Итак, что нам понадобится для сборки нашей клавиатуры:

• 47 переключателей. У меня остались бесшумные переключатели Aliaz 70g
• планка (которую я купил предварительно изготовленной Laserboost).Вы можете получить его либо от них, либо от Lasergist, если отправите им файлы САПР. Вы можете легко получить файлы САПР с помощью инструмента компоновки KLE и swillkb. Я выбираю металлическую пластину толщиной 1,5 мм, чтобы убедиться, что она достаточно прочная, чтобы печатать на ней.
• электрический провод 0,2мм2 (24 AWG) разных цветов
• 47 диодов 1N4148
• контроллер: teensy 2. 0. Это может быть Pro Micro или даже более новый QMK Proton C.
• около 30 см 24-полосного ленточного кабеля с шагом 1,27 мм
• ленточный DIP-коннектор для присоединения к ленточному кабелю и припайки teensy

Планковская пластина с макетом MIT выглядит так:

Обратите внимание, что на этой пластине есть отверстия для крепления стабилизатора печатной платы для пробела 2u.Я должен был взять вариант для стабилизатора на пластину, потому что с печатной платой мы не сможем поставить стабилизатор под пробел.

Нам также понадобятся следующие инструменты:

• инструмент для зачистки проводов. Находясь в Европе, я купил себе хороший Стэнли.
• набор пинцетов
• прецизионный кусачок
• мультиметр с режимом непрерывности
• паяльная станция (желательно с контролем температуры) и припой
• острый нож или бритва (для удаления изоляторов на очень маленьких кабелях)
• мини-кабель usb A — usb для программирования контроллера

Самая важная часть — съемник изолятора:

Вы можете приобрести тиски или любой другой инструмент, подобный этому. Возможно, вам потребуется настроить его силу (обычно на инструменте есть небольшая ручка), чтобы он не разрезал тонкие провода.

В этой части истории нам понадобится только инструмент для зачистки проводов, несколько цветных проводов, пластина, 47 переключателей, пинцет, мультиметр, кусачки, припой и паяльная станция.

Размещение переключателей

Самый первый шаг нашей ручной электромонтажной работы — это надежно закрепить переключатели на пластине:

Я кладу переключатели на север (отверстие для светодиода находится вверху), так что более высокие контакты, если смотреть с задней стороны пластины, будут контактами, соединенными с рядами, а другой будет соединен со столбцами.

С пластиной 2,5 мм переключатели должны правильно закрепляться на ней. Убедитесь, что на пластине используются отверстия переключателя MX без перфорации (прямые квадратные отверстия).

Подготовка диодов

Придется припаять диоды на выводе переключателя, соединенном в ряд. Поскольку в схеме нет медных контактных площадок, на которые можно было бы наносить припой, как на печатной плате, лучший способ припаять что-либо к контакту — это сформировать небольшую проволочную петлю и нанести на нее припой. Припой будет «течь» между штифтом и петлей и прочно прилипнет.

Итак, наша первая задача — сформировать небольшую петлю с одной из ножек диодов. Убедитесь, что вы делаете это на правильной ножке: той, что напротив черной метки диода:

Чтобы упростить процесс, особенно если у вас есть диоды в виде полос, вы можете согнуть их все одним выстрелом на своем рабочем столе, например:

Затем снимите диоды с ленты, и с помощью пинцета заблокируйте в ней провод и сформируйте петлю, повернув ножку диода. С помощью пинцета вы можете убедиться, что петля плоская.Убедитесь, что петля достаточно велика, чтобы ее можно было надеть на штифт переключателя, если не открывайте ее немного пинцетом.

Повторите то же самое для остальных 46 диодов.

После этого можно отрезать постороннюю ножку диода сразу после петли:

Пайка диодов

Следующим шагом будет размещение диодных петель на каждом из выводов ряда переключателей:

А потом их спаять:

Убедитесь, что диоды сориентированы правильно, а вторую ножку оставьте правильно выровненной.

Обратите внимание, что я начал размещать и паять диоды с верхнего ряда (если смотреть сзади), чтобы длинные ножки диодов других рядов не мешали паять следующий ряд.

Затем мы будем добавлять диоды и паять их, пока не пройдем все переключатели:

Важно еще не отрезать оставшуюся ногу. Мы будем использовать его для подключения к рядному проводу, как вы найдете на следующем шаге.

Построение рядов

Для построения рядов возьмем длинный кусок проволоки (я использовал черный провод).Первое, что нужно сделать, это удалить изолятор на свободном конце примерно на 5 см с помощью инструмента для зачистки проводов.

Мы знаем, что у нас 12 переключателей в ряду (кроме нижнего, у которого всего 11 переключателей). Между двумя переключателями 19 мм.

Вместо того, чтобы отрезать 11 кусков провода, которые будет трудно правильно припаять, мы будем использовать только один длинный прямой кусок провода, на котором мы разделим изолятор с помощью инструмента для зачистки проводов на 11 кусков по 16 мм каждый (без обрезка кабеля).Поскольку трудно правильно измерить длину изолятора при использовании устройства для зачистки проводов, я использовал визуальный ориентир на устройстве для зачистки проводов, чтобы приблизительно определить правильную длину, и выровнял с ним части изолятора перед резкой.

Чтобы припаять провод, мы согнем ножку диода вокруг кабеля, образуя половину петли, и припаяем части изолятора. При этом закрепите рядный провод центральными выступами выключателя.

Мы начнем с припайки свободного конца первого диода, затем перейдем к следующему диоду: протолкните часть изолятора к первому переходу, припаяйте и отодвиньте изолятор на равное расстояние:

Для первого диода я сформировал законченную петлю с ножкой вокруг провода.Для следующего диода, поскольку это непрактично, я сделал только полупетли.

Еще один вариант, который я использовал вначале, — разрезать изолятор с помощью инструмента для зачистки проводов на каждом этапе вместо того, чтобы разрезать 11 кусков сразу. Итак, припаяйте одну ножку диода, отрежьте изолятор по нужной длине, надавите на последний припаянный диод, припаяйте следующий и так далее. Это более эффективно, если расстояние между переключателями является переменным, в противном случае используйте первый метод.

Последний диод в ряду также следует припаять, сформировав полную петлю с ножкой диода вокруг провода.

Важно припаять ножку диода к проводу перед переходом к следующей ножке диода в ряду, иначе кабель может сместиться во время процесса и ничего не будет правильно выровнено.

Обрежьте проволоку на обоих концах и на всех оставшихся ножках кусачком, и вы должны получить что-то вроде этого:

Примените ту же технику к 3 оставшимся рядам. Пайка 12 ряда переключателей занимает около 10 минут:

На этом этапе вы можете проверить мультиметром, что каждый переключатель правильно подключен к проводу.Используйте мультиметр в режиме непрерывности (мультиметр издаст звуковой сигнал, если между двумя соединениями есть непрерывность), поместите черный электрод на один конец ряда и поместите красный на каждое соединение диода, должен быть звуковой сигнал. Вы также можете проверить целостность комбинации переключателей и диодов: все еще с черным электродом в ряду, поместите красный на другой контакт переключателя и нажмите переключатель: мультиметр должен издать звуковой сигнал.

Как только вы убедились, что все работает электрически, пора переходить к разводке колонок.

Электромонтаж колонок

Для лучшего визуального эффекта я решил соединить каждую колонку проволокой разного цвета. К сожалению, мне не удалось найти 12 разных цветов проводов, поэтому я использовал только 6, которые повторил дважды. Я расположил цвета в приближении радуги.

Мы будем использовать ту же технику, что и для рядов, за исключением того, что нам нужно разделить изолятор только на 3 части равной длины (на этой клавиатуре всего 4 ряда). Чтобы убедиться, что у нас достаточно провода, я не обрезал его перед тем, как припаять последний переключатель в колонне.

Так как у нас нет ножки диодов, чтобы образовывать петлю вокруг провода, мы будем строить петли с проводом вокруг контактов переключателя:

После пайки мы можем перейти к следующему переключателю, отодвинуть изолятор к предыдущему переключателю, припаять текущий и так далее:

Продолжайте делать это, пока не закончите все столбцы. Как только мы приобретем привычку, на каждую колонку уйдет всего несколько минут.

Поскольку в нижнем ряду всего 11 переключателей, один из столбцов будет охватывать только 3 переключателя.

Результат должен выглядеть так:

Затем вы можете использовать мультиметр для проверки правильности подключения столбцов и того, что ни одна из строк не подключена к столбцу электрически.