¿Cómo hago que un interruptor "bloquee" otros interruptores en paralelo?

  

Cuando un interruptor se cierra, debería evitar que los otros afecten   el LED ...

     

Podría usar un microcontrolador pero si hubiera una opción más simple,   Prefiero eso. Las otras opciones que puedo pensar son puertas lógicas, un pestillo   Circuito o un IC.

     

¿Cuál de estos es el más fácil de implementar conceptualmente?

Conceptualmente, un circuito que utiliza puertas lógicas es la solución más obvia. Cuando un interruptor está cerrado, debe cambiar su resistencia a menos que cualquier otro interruptor esté cerrado. Por lo tanto, cada nodo debe poder decir de alguna manera que todos los demás están apagados antes de que se encienda.

Con dos interruptores, el circuito es el mismo que un pestillo SR, pero operado 'invertido': -

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

La salida de una compuerta NAND baja ("on") solo cuando ambas entradas son altas, de lo contrario la salida es alta ("off"). Por lo tanto, en este circuito cuando ambos interruptores de pedal están apagados, ambas salidas NAND deben estar 'apagadas'. Cada compuerta NAND también controla la salida de la otra compuerta en su segunda entrada. Si la otra puerta está "desactivada", entonces puede activarse, pero si la otra puerta está "activada", no puede.

Cuando una puerta está 'activada', baja su resistencia variable asociada. El diodo aísla la resistencia de la salida de la puerta cuando está alta, por lo que solo la salida baja afecta el brillo del LED. La salida de la puerta podría usarse para controlar un transistor si la puerta lógica no puede proporcionar suficiente unidad por sí misma.

Con 3 interruptores de pedal, cada compuerta tiene que monitorear dos otras salidas, por lo que se requieren 3 entradas NAND: -

^{simular este circuito}

A medida que se agregan más interruptores de pedal, las puertas necesitan más entradas y el cableado se vuelve más complejo. Las puertas lógicas estándar TTL / CMOS están disponibles con hasta 8 entradas en un solo IC. Más allá de esto, necesita combinar varias puertas para hacer cada NAND, y un PLD (Dispositivo lógico programable) o MCU se vuelve atractivo. El cableado de los circuitos complejos es tedioso y propenso a errores, por lo que para más de 4 conmutadores (se requieren dos circuitos integrados NAND de 4 entradas) Probablemente use una MCU.

Este esquema utiliza la diferencia en los voltajes de selección y retención del relé para hacer lo que necesita. Tiene la pequeña desventaja de que se requieren interruptores de pedal de 2 polos.

Los relés de CC normalmente toman aproximadamente 2/3 de su voltaje de bobina nominal y permanecerán encendidos hasta que el voltaje de la bobina caiga por debajo del suministro de 1/3. (Estas cifras son muy aproximadas.)

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Figura 1. Enclavamiento de relé.

Cómo funciona:

• Si se presiona SW1, la bobina de RLY1 se activará y los contactos se cerrarán. Cuando se suelta el interruptor de pie, la bobina permanecerá energizada a través de R1, D1 y el contacto de retención.
• Si se presiona SW2, RLY2 entrará. Al mismo tiempo, el suministro de retención común se cortocircuitará a tierra y RLY1 se caerá.
• El contacto de repuesto de cada relé se puede usar para controlar su "LED".
• R1 limita la corriente durante un cortocircuito.
• Los diodos evitan la retroalimentación en el riel de retención.

El valor de R1 deberá establecerse por experimento. Un valor cercano a la resistencia de la bobina debería proporcionarle 1/2 suministro en la bobina y esto debería ser suficiente.

La potencia nominal de R1 debe ser lo suficientemente alta como para hacer frente a un interruptor que se mantiene indefinidamente. por ejemplo, en una fuente de 12 V, \ $ P = \ frac {V ^ 2} {R} = \ frac {12 ^ 2} {470} = 0.3 \; W \ $.

^{simular este circuito}

Figura 2. Al usar contactos de cambio, solo el interruptor de prioridad más alta alimentará la carga del "LED" en caso de que se presionen varios interruptores.

Si solo desea cambiar la prioridad, la Figura 3 sería suficiente.

^{simular este circuito}

Figura 3. Prioridad de cambio simple.

¿Qué te parece:

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Esto cumple con el requisito establecido de que SW2 no tenga efecto si SW1 ya está cerrado. Y produce las mismas corrientes de LED que su original cuando SW1 o SW2 está cerrado. Cambié el valor de V1 porque 1 V no es lo suficientemente realista como para encender un LED.

La forma de extenderlo a más de 2 conmutadores depende de los detalles de qué conmutador quieres tener prioridad.

También debes considerar lo que quieres que suceda si SW1 está cerrado, y luego SW2 está cerrado, y luego SW1 está abierto, dejando solo SW2 cerrado.

Diseño básico

Nunca pensé que estaría diciendo esto, pero parece que puede haber encontrado una de las pocas aplicaciones en las que discreta La lógica de diodo podría ser útil ...

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

El circuito anterior forma una compuerta OR utilizando solo diodos. Cuando se enciende, se suministran aproximadamente 8,3 V a la resistencia y al LED. Si se presiona otro interruptor, el voltaje a través del LED y la resistencia permanece aproximadamente igual, y la corriente se divide entre los dos (o más) de los diodos.

Proceso de diseño:

1. Elija la corriente LED deseada

2. Determine la resistencia necesaria para impulsar el LED a la corriente deseada: $$ R = \ frac {9-V_D-V_ {LED}} {I_ {LED}} $$ donde \ $ V_D \ $ es la caída de voltaje directo en un diodo, \ $ V_ {LED} \ $ es la caída de voltaje en el LED y \ $ I_ {LED} \ $ es la corriente de operación deseada.

Adición de resistencias de lastre

Si el brillo del LED varía significativamente cuando se presionan diferentes combinaciones de interruptores, intente agregar una pequeña resistencia (menos de 100 ohmios) en serie con cada diodo. Estas resistencias ayudarán a igualar la corriente en cada diodo, pero también pueden causar un cambio mayor en la corriente en el LED.

Agregar un espejo actual

Si todo lo demás falla, considere conducir el LED con un espejo actual. El espejo de corriente evita que las variaciones en los voltajes de diodo cambien la corriente de la unidad LED.

^{simular este circuito}

$$ I_ {LED} = \ frac {9-V_ {BE}} {R_1 + R_2} $$

Algunas advertencias:

• Este circuito tiene una corriente de reposo significativa (20 mA en el ejemplo), incluso cuando todos los interruptores están apagados.
• Dependiendo de la unidad actual, el 2N3904 puede no estar a la altura de la tarea. El PN2222A probablemente sería una mejor opción.
• Incluso con resistencias de balasto de 47 ohmios (R2 y R3), una mala adaptación del transistor significa que la corriente de la unidad podría terminar siendo de varios miliamperios por encima o por debajo del valor deseado. Esto probablemente no importa en su caso.