Продолжаем тему управления питанием и сегодня изучим ещё пару интересных схем. Иногда требуется удобное и надежное включение и выключение питания устройства одной кнопкой без фиксации (микриком). Например, для управления питанием модулей Bluetooth, которые не должны быть активными постоянно. В этом случае отлично подходит электронная кнопка переключения напряжения, работающая по принципу триггера: одно нажатие включает устройство, второе — выключает. В этой статье рассмотрим две радиосхемы, которые можно использовать для такой задачи: одна построена на популярной микросхеме таймера 555, а вторая — на логических элементах И-НЕ (NAND) из микросхемы 4011.
Схема №1: кнопка на таймере 555
Эта схема реализует переключение состояния выходного сигнала по нажатию кнопки. Основа — классический таймер NE555, работающий в режиме триггера.
Радиокомпоненты
- DA1 — таймер 555
- R1, R2 — резисторы по 10 кОм
- R3 — 100 кОм
- R4 — 1 кОм (ограничивает ток через светодиод)
- C1 — 1 мкФ
- C2 — 100 нФ (фильтрация питания)
- SW1 — кнопка без фиксации
- LED1 — светодиод для индикации состояния
Принцип работы
- При нажатии кнопки формируется короткий импульс на входе триггера (TRG).
- Микросхема меняет своё состояние — если выход был в нуле, он становится единицей и наоборот.
- Светодиод LED1 показывает состояние выхода (включено или выключено).
Плюсы и минусы схемы
Простота сборки, малое количество компонентов. Правда возможны проблемы с дребезгом контактов кнопки. Требуется точная подборка компонентов для стабильной работы. Могут быть ложные срабатывания при включении питания (нет защиты от старта в неопределенном состоянии).
Схема №2: кнопка на элементах 4011
Более надежная схема построена на основе микросхемы DD1 — CD4011 (четыре элемента И-НЕ).
Радиокомпоненты
- DD1 — микросхема 4011
- R1 — 10 кОм (подтягивающий резистор)
- R2, R3 — по 100 кОм
- R4 — 1 кОм (ограничение тока для LED)
- C1 — 100 нФ
- C2 — 1 мкФ
- C3 — 100 нФ (развязка питания)
- SW1 — кнопка без фиксации
- LED1 — светодиод
Принцип работы
- Кнопка SW1 управляет запуском триггера Шмитта, собранного на первых двух NAND-элементах.
- Благодаря конденсаторам и резисторам, формируется защита от дребезга кнопки.
- Стабильное переключение без ложных срабатываний даже при шумном питании.
- Состояние фиксируется до следующего нажатия.
- Светодиод показывает текущее состояние выхода.
Плюсы и минусы схемы
Очень высокая надежность работы. Нет ложных срабатываний. Отличная защита от дребезга кнопки. Но тут больше компонентов по сравнению со схемой на 555. Требуется микросхема 4011, которая может быть не везде под рукой.
Опыт использования
Схема на 555 применялась в небольшом мультимедийном проекте. В целом она работает, но иногда при подаче питания возникали ложные включения. В принципе, для простых задач и когда важна компактность, она вполне подходит.
А вот схема на 4011 показала себя просто идеально. Собрана была для включения питания небольшого контроллера, и уже год работает без каких-либо проблем — ни одного ложного срабатывания, ни одного зависания. Особенно приятно, что ничего дополнительно настраивать не нужно.
Вот таблица сравнения для двух конструкций:
| Микросхема | 555 | 4011 |
|---|---|---|
| Рабочее напряжение | 5–15 В | 3–15 В |
| Ток потребления | 3–10 мА (в зависимости от питания) | <1 мА (очень низкий, CMOS логика) |
| Устойчивость к дребезгу кнопки | Средняя (нужна фильтрация) | Высокая (аппаратная фильтрация) |
| Надежность | Средняя | Очень высокая |
| Сложность сборки | Низкая (мало компонентов) | Средняя (чуть больше компонентов) |
| Размер схемы | Компактная | Немного больше |
| Частота ложных срабатываний | Возможны при старте питания | Практически отсутствуют |
| Индикация состояния | Есть (через светодиод) | Есть (через светодиод) |
| Цена компонентов | Очень дешевая | Дешевая (но нужна 4011) |
| Рекомендуемая нагрузка | Небольшая, до 100 мА напрямую | Малая, нужен отдельный ключ |
Если вам нужна максимально простая реализация электронной кнопки включения питания, можно попробовать собрать вариант на 555. Если же требуется надежность и устойчивость в любой ситуации — определенно стоит выбрать на микросхеме 4011. В обоих случаях больше не потребуется ставить выключающие тумблеры — достаточно самой обычной кнопки на одно нажатие. И конечно для управления мощной нагрузкой добавить транзисторный ключ.
