/
Автор: Георгиев Ж.К. Наиденов С.К.
Теги: радиотехника електротехника инженерство електроника радиоелектроника оптоелектроника
Год: 1982
Текст
Ж ГЕОРГИЕВ
С Н4ИЛЕНОВ
опта
Е/1ЕКТРОННИ
ПРИБОРИ
ВРА4ИО
/1ЮБИТЕ/1СК4И
ПРЛКТИК4
УДК 621.383(023)
В книгата са описями схемнп приложения на оптоелектронни
прибори в радиолюбителската практика. Устройствата са конструи-
рани на базата на произвежданите у нас или в социалистически-
те страни светодиоди, фототранэистори, оптропи и индикаторни
елементи.
Книгата е предназначена за широк кръг радиолюбители, уче-
ници и кръжочници от техникумите и средниге училища, за чле-
новете на клубовете на ТНТМ и станциите на младите техинци.
© /кпвко Костаданов Георгиев
Събко Кирилов Найденов, 1982
с/о Jssai.tjr. Sofia
621(023)
ПРЕДГОВОР
Оптоелектрониката е най-новото направление в производството
па полупроводнпкови приборп у нас. Разработени са и се произ-
пеждат серии инфрачервени светодиоди, фототранэистори и оп-
грони.
От магазините на „Млад техник" на изгодни цени могат да се
закупят оптоелектронни елементи, конто, макар и с понижени па-
раметра спрямо стаидартните, могат успешно да намерят конкрет-
но приложение в редица любителски разработки.
В СССР, ГДР, ЧССР, У1 IP в почти всички магазины за радиочас-
ти се продавал и оптоелектронни елементи. Газоразрядните ин-
дпкаторни лампи вече отстъпват място на светодиодните индика-
торни елементи, електрическпте индикаторни лампи с нажежаема
жичка — на светодподите. А какво се печели? На първо място —
надеждност! Само това да беше единственото предимство на оп-
тоелектронните елементи и то щеше да бъде достатъчпо, за да
се наложат в практика га, защото съвременната радиоелектронна
апаратура се изгражда от стотици, даже и хиляди електронни еле-
менти и тяхната надеждност се явява като най-важен параметър
след функционалната им годност.
От няколко годины оптоелектронните прибори намериха широ-
ко приложение и в биговата техника — във всеки нов мод ел ка-
сетофон, магнитофон, радио, телевизор и др. се използуват свето-
днодни индикаторни елементи.
Дизайнери и конструктори се иадпреварват да откриват нови
приложения на червени, зелени, жълти, сини светодиодни индика-
тор и.
Идеалните оптични изолаторп — оптроните, осигуряват пълно
галвапично разделяне на отделяйте блокове и устройства, заменят
бавпите и ненадеждпи механични релета, големите и тежки транс-
форматори.
Фототранзисторите и инфрачервените светодиоди са незаменимы
елементи на автоматиката и телемеханиката.
! 1о страниците на радиотехническите списания все по-често се
сршцат схемни решения с оптоелектронни елементи. В книжарни-
цптс се появиха наши и преводни книги, третиращи устройството,
принципа на действие и приложението на оптоелектронните еле-
менти.
3
В настоящата книга са описани радиолюбителски устройства със
светодиодни индикаторни елементи, пнфрачервени светодиоди, фо-
тотранзистори и оптрони, конто се произвеждат или ще се про-
извеждат у нас и в социалистическпте страна.
Книгата има приложен характер п е предназначена за широк
кръг радиолюбители.
Оптоелектронннте прибори почти випгги се използуват заедио
с други активин електронни елементи — транзистори, диоди, инте-
гралы! схеми, затова и повечето от описаните в книгата схеми на
различии електронни устройства представляват конкретни изпъл-
нения, а не идейни решения.
Голяма част от схемните приложения на оптоелектронннте при-
бори в книгата са разработепи и експериментирани от авторите,
а друга част представляват преработени схеми от наши и чу жди
списания и фирмени издания.
Целта на авторите е да покажат макар и много малка част от
областите па приложение на оптоелектронннте прибори в радиолю-
бителската практика и да засилят интереса к ьм българските елек-
тронни елементи. Те ще се радват, ако приложените схемни ре-
шения не само намерят реализация в радиолюбителските разра-
ботки, но и ако бъдат доразвити или усъвършенствувани в кон-
кретните устройства. Смятат за нужно да напомнят само, че е же-
лателно преди моптирането на всекп електровеи елемент в дадено
устройство да бъде проверена неговата функционална годност. Та-
ка вероятността „схемата да тръгне" с включване на захранващо-
то напрежение се увеличава значително.
Авторите пожелават успех и благодарят на всички читатели за
техните отзиви и забележкн, конто могат да се изпратят па ад-
реса на издателство „Техника" — София Ц, бул. „Руски" 6.
Глава първа *
ОБЩИ СВЕДЕНИЯ ЗА ОПТОЕЛЕКТРОННИТЕ ПРИБОРИ
Оптоелектронпите прибори съчетават в себе си свойства от елек-
трониката и от оптиката. Различават се главно два вида опто-
електронни прибори. Едните преобразуват електрическия ток в свет-
лина, а другитс преобразуват светлината в електрически ток. За
по-голяма точност в тези определения думата светлина трябва да
се замени с „лъчиста енергия"*, тъй като различите оптоелектрон-
ни прибори излъчват или приемат електромагнитни вълнп в ши-
рок честотен обхват, а само вълните с дължнна от около 0,4 pm
до 0,7 pm се възприемат от човешкото око като светлина.
Към първпя вид оптоелектронни приборн спадат обикновените
лампи с пажсжаема жичка, неоновите лампи, полупроводпиковите
светодиодп и др. Всички те излъчват лъчиста енергия. Излъчва-
нето на лъчиста енергия бива два вида — температурно и луми-
несцептно.
Температуриото излъчване се поражда при нагряване на даде-
но тяло, както е при лампите с пажсжаема жичка. Всички остана-
ли излъчвания са луминесцентни.
Като източници на лъчиста енергия в описаните схеми и устрой-
ства се използуват предимно светодиоди и затова тук ще бъдат
разгледани никои техни свойства.
Светодиодът е полупроводников диод, който може да излъчва
видими или певидими (инфрачервени) лъчи. Той излъчва чернена,
зелена пли жълта светлина или пък невндими инфрачервени лъ-
чи в зависимост от материала, от който е направен. Най-често се
срещат светодиоди от галиев арсенид (Ga As), конто излъчват в
певидимата инфрачервена облает, от галий-арсеи-фосфор, кон-
то излъчват червена светлина, и др.
Волт-ампериата характеристика на светодиода е подобна на тази
на обикновените силициеви диоди, само че спадът на напрежението в
права посока на светодиодите е малко по-голям, а максимално до-
пустимото им напрежение в обратна посока в повечето случаи е
само няколко волта. В областта на пробива в обратна посока све
тодиодите също излъчват, но там те не трябва да работяг, тъй
като много бързо ще се повредят.
За разлика от лампите с нажежаема жичка, конто излъчват лъ-
чиста енергия с много широк честотен спектър (обхващащ както
о
видимата, така и инфрачервепата облает), светодиодите излъчват
в много тясна облает и тяхното излъчване е близко до монохро-
матичното, т. е. излъчване с едва определена дължина на вълната.
Има и специални светодиоди, конто при определен режим на ра-
Фиг. 1.1
бота излъчват в съвсем тясна облает. Тона са полупроводниксви-
те лазери. Представа за областта на излъчване на светодиодите
може да се добие от фиг. 1. 1.
Силата на излъчването на светодиодите зависи от силата на то-
ка, протичащ в права посока през светодиода. Тази зависимост за
повечето светодиоди е почти линейна, както е показано на фиг. 1. 2.
Вижда се, че при голям ток може да се пол гчи много силно
излъчване, но на практика това трудно се постига, тъй като из-
лъчването на светодиодите силчо зависи от температурата на пре-
хода им, а тази зависимост е с обратна пропорциона л ноет (фиг. 1. 3).
При по голям ток в прехода се отдели по-голяма мощност, конто
го загрява, и излъчването се намалява. Закрепването на радиатори
почти не може да помогне, тъй като радиаторът охлажда добре
корпуса на светодоида, но не и неговпя преход. Поради това по-
стоянният ток в права посока за повечето светодиоди не превиша-
ва 100 mA.
За получаването на по-силно излъчване светодиодите се изпол-
зуват в импулсеи режим. За добра работа е необходимо токови-
те импулси през светодиода да бъдат с малые коефициент на за-
6
пълване, например 0,0э. Но дори и при по-м^лък коефициент на
запълване, ако импулсите са с продължителност, по-голяма от ня-
колко десетки микросекунди, преходът на светодиода може да се
загрее и излъчването да се намали.
Фиг. 1.2
Фиг. 1.3
Поради вътрешна абсорбция само част от лъчите от прехода
достига до повърхността, а другата част се отразява от повърх-
ността и се врыца обратно (реабсорбция). За намаляване на ре-
абсорбцията през прехода па светодиодите се поставя изпъкнала
леща, конто освен това стеснява ъгъла на излъчването в повече-
то случаи на по-малко от 30°. Това трябва да се има предвид
при използуването на светодиодите, което ще рече, че при съв-
местна работа с фотоприемнпк последният трябва да се поставя по
оста на лещата на светодиода.
Към втория вид оптоелектроини прибери (тези, конто преобра-
зуват лъчистата енергия в електрически ток) спадат фототранзисто-
рите, фотоелементите, фотодиодите, фоторезисторите, фототири-
сторите и др. Всички те се наричат фотоприемници.
Фоторезисторите са такива резистори, чието съпротивление на
тъмно е много високо, а при осветяване намалява до няколкосто-
тин ома и дори още по-малко. Съпротивлението на фоторезисто-
рите слабо зависи от температурата, а това е г.олямо предимство
на фоторезистора пред останалите фотоприемници. Голямо пре-
димство е също и това, че съпротивлението на фоторезистора не
зависи от посоката на тока през него.
Като педостатъх на фоторезисторите може да се посочи тяхната
инертпост. Работната нм честота рядко надвишага пяколкосто-
тин херца, като колкото по на тъмно работа фоторезисторът, тол-
кова той е по-инертен и максималната му работна честота може
да спадне до няколко херца.
Фотоелементите са полупроводнпкови приборы, конто директ-
но прсобразуват лъчистата еиергия в елсктрически ток. Те се из-
работват най-често от силиций, германий или селен. Силициевите
фотоелементи имат най-добър коефициепт на полезно действие, но
са най-скъпи.
При осветяваие фотоелементите генерират постоянно напряже-
ние от порядъка на няколкостотин миливолта. Токът, конто могат
да отдават през товара, записи от площта на фотоелемента, но
обикновено не иадвишава няколко милиампера. Фотоелементите са
съставна част на известните слънчеви батерии.
При фотодиодите се използува един основен недостатък на
обикновените силициеви или германиеви полупроводников!! диоди,
конто се състои в това, че осветяването на един запушен P-N пре-
ход предизвиква нарастване на тока през него.
Фотодиодите се изработват така, че пред прехода им се поста-
вя прозорче, през което свободно да мннава светлината и да до-
сгига до прехода им. Без подадено външно напрежение фотодио-
дът работи като фотоелемент, като при осветяваие между изво-
дите му възниква напрежение от същия порядък — няколкостотин
миливолта. Плюсът на това напрежение е към анода на фотодиода.
Предимство на фотодиодите е това, че имат сравнително малки
размери и могат да работят при значително по-високи честоти,
стигащи до няколкостотин килохерца и повече. Техен съществен
недостатък, проявяващ се при всички полупроводнпкови диоди, е
силпата зависимост на тока през тях от температурата.
Фототранзисторите иай-често биват силициеви и много малко се
отличават от обикновените планарно-епитаксиални транзистори.
Предимно са от N—Р—N тип и разликато им от обикновените си-
лициеви транзистори се състои в прозорчето, което се оставя пред
емитерния им преход. Този преход на фототранзистора се проя-
вява като фотодиод и ако на колектора е подадено положително
напрежение, на тъмно през фототраизистора ще протича малък
обратен ток /с£0, който се нарича ток на тъмно. Ако преходът
бъде осветен, ще се породи базов фототок, който ще предизвика
протичането на H2iE пъти по-голям колекторен ток 1С. Тъй като
фототранзисторите по принцип притежават коефициент на усил-
ване по ток по-голям от 100—200, а в някои случаи по-го-
лям и от 1000, тяхпата чувствителност към осветяване се полу-
чава много висока. Фототранзисторите са най-чувствителните фо-
топриемници. Те са няколкостотин пъти по-чувствитслни от фо-
тодиодите, но толкова пъти по-малка е тяхната максимална ра-
ботна честота, която рядко надвишава няколко десетки килохер-
ца. Бързодействието на фототранзистора силно завися и от то-
варного съпротивление, като с увеличаване на съпротивлението
бързодействието се намалява. Това е показано нагледно на фиг. 1.4.
Намаляването на
товарного съпротив-
ление увеличава бър-
зодействието, но npi
много малко товарно
съпротивление се по-
лучава и много ма-
лък полезен сигнал.
За получаване на
максимален полезен
сигнал при максимал
но бързодействие фо-
Фиг. 1.4
тотранзисторът по-
някога се свързва в вискоомната емитерна верига на дополните-
лен транзистор, както е показано на фиг. 1.5 а, б. Двете схеми
са равностойни, но първата изисква транзистор, който да има об-
ратен тип проводимост на фототранзистора.
Фиг. 1.5
На фиг. 1.6 е показана зависимостта на граничната честота на
фототранзистора от товарного съпротивление, свързано директно
към фототраизистора (крива /) и свързано чрез дополнителен
транзистор (крива 2).
9
Тъй като базовият фототок при фототраизистора се поражда в
самата база на фототраизистора, базовияг извод е почти излишен
и в никои случаи не се извежда, така че фототранзисторът може
да бъде и само с два извода. При изведен базов извод фототран-
зисторът може да се из-
ползува като съвсем обик-
новен транзистор, стига са-
мо да се затъмпи капачка-
та му. Базовият извод дава
възможност за двоимо уп-
равление на фототранзис-
тора — чрез електрически
ток в базата и чрез лъчис-
та енергия. При свързване
на базата на фототранзис-
тора трябва да се зчае то-
ва, че колкото по-малко е
съпротивлението между
базата и емитера на фото-
транзистора, толкова той е по-нечувствителен към лъчистата енер-
гия и при съпротивления, по-малки от няколко килоома, практи-
чески става нечувствителен.
Чувствителността на фототраизистора силно зависи от спектъра
на лъчистата енергия, падаща върху него. Например силициевият
фототранзистор е чувствителен само за лъчи с дължина на об-
хвата от около 0,5 firn до около 1 pm, като чувствителността му
има максимум за вълни с дължина около 0,8—0,9 р,т. Това може
да се види от фиг. 1.1, където е показано, че силициевият фото-
транзистор е. много по-чувствителен в инфрачервената, отколкото
във видимата облает. Следователно силициевите фототранзистори
са много подходящи за управление със светодиоди от галиев ар-
сенид, конто излъчват много близо до максимума на силициевите
фототранзистори. Германиевите фототранзистори имаг максимална
чувствителност при по-голяма дължина на вълната (около 1,5 р.ш)
и са подходящи за управление от лампи с нажежаема жичка.
Чувствителността на фототранзисторитс зависи в голяма степей
и от силата на лъчистата енергия, падаща върху тях. При слабо
облъчване, когато токът през фототраизистора е малък, се наблю-
дава много по-слаба чувствителност, отколкото при силно облъч-
ване, когато токът през фототраизистора е по-голям.
Най-голям недостатък на фототраизистора е силната темпера-
турка зависимост на колекторния му ток както на тъмно, така и
в облъчено състояние. Това го прави много неудобен за работа
10
особено при малки сигнали, където фототокът е съизмерим с то-
ка на тъмно. В такива случаи се работа с източници на модули-
рана лъчиста енергия, но може да възникиат затруднения от не-
достатъчното бързо действие на фототраизистора, усложняване на
използуваните схеми и др. Известна температурна стабилизация
на колекторния ток на фототраизистора се получава при свързва-
пе на резистора между базата и емитера му, като колкото по-мал-
ко о съпротивлението на резистора, толкова по-добра ще бъде тем-
пературпата стабилизация. Но както се каза вече, малкото съпро-
тивление между базата и емитера на фототраизистора много сил-
но намалява чувствителността на последния. Най-подходящо е из-
ползуването на фототранзисторите да става при силно облъчване,
т. е. при ток, много по-голям от тока на тъмно.
Съществуват и полеви фототранзистори, конто съшо са на ба-
зата на обикновените полеви трапзистори, но те са малко разпро-
странепи и рядко се използуват.
Фототиристорът есъщо фотоприемник. Той представлява полу-
проводников ключ, управляван с лъчиста енергия. Фототиристорът
има четирнслойна Р—N—Р—N структура и притежава две устой-
чиви състояния — запушено и отпушено, отговарящи съответно на
отворен и затворен ключ. Както всички фотоприемници и фототи-
ристорът има прозорче за облъчване. При подадено напрежение
между анода и катода на фототиристора на тъмно той е запушен
и през него протича много малък ток. При падане на достатъчно
силни лъчи върху прозорчето па фототиристора той със скок се
отпушва, през него протича голям ток, ограничен само от съпро-
тивлението във въпшната верига, и той ’остава в това си състояние
и след прекратяване на облъчването. Само намаляването на тока
До определена малка стойност или неговото прекъсване може да
запуши отново фототиристора.
Фототиристорите имат изведен управляващ електрод (съществу-
ват и такива с два управляващи електрода), на който може да се
подава управляващ ток. С промяната на управляващия ток се про-
меня силата на облъчването, необходимо за включването на фо-
тотранзистора, като при по-голям управляващ ток фототранзисто-
рът се включва на по-слабо облъчване. Силно влияние върху Пра-
га па включването на фототраизистора оказва и температурата,
което е и най-големият недостатък на фототиристорите.
Поставени един срещу друг, даден източник на лъчиста енер-
гия и даден фотоприемник образуват оптоелектронна двойка, коя-
то, разположена в един общ корпус, се нарича оптрон (фиг. 1.7 а).
Оптронът представлява активен четириполюсник, на който вход-
ните и изходните клеми нямат галванична връзка помежду си. Това е
АИЧНА \ И
библиотека)
Тодор НеяедчtВ J
най-голямото достоинство на оптрона, което предопредели широ-
ко поле на използуване. Доброте галваничпо развързване изисква
оптроните да пмат высоко максимално"1 допустимо напрежение на
изолацпя между входа и изхода. За оптроните, поставени в стан-
5)
Фиг. 1.7
дартния пластмасов DIP корпус (фиг. 1.8 ;д), напреженисто на изо-
ляция достига до няколко хиляди волта. Това позволява с помощ-
та на оптрона много лесно да се съгласуват нисковолтовите
транзисторны схеми с различии високоволтови вериги.
Съществуват оптрони със специална оптична среда между из-
лъчващия източник и фотоприемника, конто имат максималпо до-
пустимо напрежение на изолация между входа и изхода до някол-
ко десетки хиляди волта.
Като излъчващ източник в оптроните се използуват предимно
светодиоди от галиев арсенид, т. е. работещи в инфрачсрвеиата
Фиг. 1.8
облает. За фотоприемници се използуват почти всички, описани по-
преди фотоприемници — фототранзистори, фотодиоди, фоторези-
стори, фототирисгори и др. Използуват се предимно силициеви фо-
топриемици, чиито спектрални характеристики най-добре подхождат
на посочените светодиоди. От фотоприемника зависят и основните
параметри на оптроните — най-вече коефнциентът па предаване по
12
ток и бързодействието им. Коефициентът на предаване по ток на
оптрона представлява отношение™ на тока^през фотоприемника
към тока през светодиода, умножен по 100; той се дава в проценти.
Фотодиодните оптрони имат малък коефициент на предаване по
ток, не ио-голям от 1—2%, но за сметка на това са най-бързо-
действуващите оптрони. Те работят при честоти до няколко десет-
ки мегахерна.
Най-малко бързодействие имат фоторезисторните оптрони. Те
могат да работят при честоти най-много до няколкостотин хер-
ца, но имат специфични свойства, като линейност и симетричност
на изходните волт-ампернп характеристики, конто ги правят все
още незаменими в много случаи от приложение™ им.
Много полезно свойство на фоторезисторните оптрони е това, че
при изменение на входния ток от пула до максимална стойност
съпротивлението между изходните клеми на оптрона се променя в
много широки граници (в повечето случаи над 1000 пъти).
Фоторезисторните оптрони намират приложение в автоматиката,
измерителната техника, в някои нискочестотни устройства и др.
Най-универсални са фоторезисторните оптрони. Те имат много
голям коефициент на предаване по ток, примерно 50—100%, и
средно бързодействие. Фототранзисторните оптрони работят до
няколко десетки килохерца, което е достатъчно за много люби-
телски и професионални цели.
Влиянието на температурата върху параметрите на фототранзи-
сторния оптрон е значително, по тъй като повишаването на тем-
пературата увеличава тока на фототранзистора, а намалява излъчва-
нето на светодиода, в крайна сметка се получава компенсиране
па двете противоположна изменения и коефициентът на предаване
по ток на фототранзисторния оптрон се изменя в широк темпера-
турен обхват. Например в обхвата от —50 до 4-50° С коефици-
ентът на предаване по ток на българските фототранзисторни оп-
трони от серията 6Н2 не се променя повече от 2 пъти.
Повишаването на температурата особепо над 50° С по-силно
влияе върху бързодействието на фототранзисторния оптрон, като
при 60—70° С максималната му работна честота се намалява ня-
колко пъти.
Бързодействието на фототранзисторния оптрон се влияе от
товарното съпротивление по същия начин както при фототран-
зистора— при по-голямо съпротивление се получава по-малко бър-
зодействие.
Фототранзисторът на оптрона както всички фототранзистори
при различии токове има различна чувствптелност. Това се отра-
зява на коефициента на предаване по ток на фототранзисторния
о
оптрон и при по-малките изходни токове този коефициент се на-
малява звачително.
За работа при по-големи токове към фототраизистора на оп-
трона се свързва допълпнтелен транзистор по схема „Дарлинг-
тон" (фиг. 1.7 о) и така се получава оптрон с много голям кое-
фициент на предаване по ток, достпгащ до няколкостотин про-
цента. Оптроните с такъв фототранзистор обаче имат много по-
малко бързодействие.
За работа при напрежение до няколкостотин волта и ток до
няколко ампера се използуват фотошрнсторните оптрони. При тях
коефициентът па предаване по ток достига до 1000%. Фототири-
сторният оптрон по функция много прилича па обикновеното
електромеханично реле, бобината на което е заменена със светоди-
од, а контактът — с фототиристор. Предимството на оптрона е,
че той е много по-малък по размери, а недостатъкът му —че не
може директно да работа с променливо напрежение.
Освен в стандартния пластмасов DIP-корпус оптроните се про-
нзвеждат и в най-различни други корпуси, като най-голямо раз-
пространение са получили оптроните с въздушна междина
(фиг. 1.8 6). При тях между светодиода и фотоприемника е оста-
вена въздушна междина с широчина около няколко милиметра,
така че да може да се помества там механическа преграда, коя-
то да управлява фотоприемника.
Произвеждат се и отражателни оптрони, при конто светодно-
дът и фотоприемникът са в една равнина (фиг. 1.8 в). При тях
лъчнте от светодиода се отразяват от външпа насрещна повърх-
ност и попадат върху фотоприемника. Оптроните с въздушна меж-
дина и отражателните оптрони имат много богата възможности
за приложение — най-вече в автоматиката.
В любителски условия такива оптрони може да се направят
от днскретни елементи, например светодиод и фототранзистор или
лампичка и фототранзистор.
Оптроните са все още нови полупроводников!! уреди и тяхно-
то масово използуване е предстояще.
Популярните седемсегментни индикаторни елементи павлнзат
бързо във всички области на електрониката. Те имат най-различ-
ни форми и големина, но почти всички използуват като основен
елемент светодиод, излъчващ чернена светлина.
Най-често анодите на светодиодите от всички сегмента са
евързани и изведени на общ извод.
Глава втора ч
СХЕМИ И УСТРОЙСТВА С ОПТОЕЛЕКТРОННИ ПРИБОРИ
2.1. СХЕМИ ЗА ИЗМЕРВАНЕ НА ПАРАМЕТРИТЕ
И ФУНКЦИОНАЛИАТА ГОДНОСТ НА ОПТОЕЛЕКТРОННИ ПРИБОРИ
Измерването на всички параметра на оптоелектронните прибе-
ри е сложен процес, евързан с необходимостта от специално об-
завеждане, което е почти невъзможио да се възпроизведе в лю-
бителски условия. Това особено се отпася за оптичните парамет-
ра па оптоелектронните прибери.
Практически обаче на радиолюбителя са нужни сравнително
малко ио брой и лесно измерими в домашни условия параметри.
Например за светодиодите, излъчващи във ви димата облает,
не е необходимо да се измерва дължината на вълната Л и яркост-
та на светлипното им излъчване. Трябва само да се знаят ката-
ложните данни за максимално допустимия ток в права посока
/Fmaz, обратното напрежение U R и спадът в права посока U р при
номинален ток /Р.
В любителски условия на светодиодите и индикаторните се-
демсегментни елементи се правя само проверка за функционална
годност и се измерва спадът в права посока Up, ако схемата на
приложение нзисква това. За целта е нужен волтметър с обхват
до 10 V, батерия 9 V, диод 2Д 5605 и един резистор, например
1 кй (0,1 W—-5о/о)- Осъществява се схемата, показана на фиг. 2.1,
и може да се измерва спадът в права посока на всякакъв вид
светодиоди.
Токът в права посока се измерва за всеки светодиод индирекг-
но, като се отчита спадът върху резистора R с помощта на волт-
метъра V.
Ако трябва да се знае точната стойност на спада в права по-
сока Up при конкретен ток !Р през измервания светодиод, рези-
стор ьт R трябва да се замени с последовател ю евързани потен-
циомегър и ограничителен резистор, чаито стойности се изчпеля-
ват по закона на Ом.
За измерване параметрите на фототранзисторите може да се из-
ползуват схеми и устройства за маломощни N—Р—N транзистори.
В повечето от случайте е необходимо да се измери само то-
кът на тъмно и фототокът на фототраизистора.
15
На фиг. 2.2 е показана универсалии схема за измерване на ос-
новам параметри на фототранзистори, инфрачервени светодиоди
И ОПТрОНИ. 1?:"' л,
Необходимо е да се разполага с източник на постоянно напре-
жение, микроамперметър рА, два резистора (/?огр и /?,) и подхо-
дящи цокли за измерваните прибори.
За измерване стойпостта на тока на тъмно на фототранзисто-
рите трябва /?огр~ 1 Е=5—10 V, а микроамперметърът да е с
голяма чувствителност (над 1 р.А).
След като се постави изследваният фототранзистор ФТ в из-
мерителиия цокъл правилно ориеятиран, е необходимо да се оси-
гури неговото „затъмняване*1. Не е желателно това да става с
ръка, особено с докосване до прибора, тъй като има вероятност
„да се вкара брум“. Обикновено токът па тъмно на силициеви
фототранзистори е под 1 р.А и затова стрелката на микроампер-
метъра трябва да се отклони съвсем малко. След премахване на
затъмняването може да се отчете с микроамперметъра фотото-
кът, образуван в резултат от осветяването на фототраизистора.
Осветяването може да се извърши и с ивфрачервен светодиод,
при което ще се гарантира за различните изиервани фототранзи-
стори еднакви условия на измерване.
Tile трябва в този случай да се пзработи механично приспособ-
ление, с което да се гарантира едно и също разстояние между
светодиода и фототранзистора и съвпадане на оптичните нм оси,
т. е. да се изработи дискретен оптрон. По този начин се подби-
рат както фототранзистори, така и светодиоди.
Фиг. 2.1
Фиг. 2.2
По схемата на фиг. 2.2 може да се измерва функционалната
годност и коефициентът на предаване по ток на оптрони. После-
дователно на светодиода СД може да се включи милиамперме-
тър, с който да се отчита токът през светодиода, а с превключ-
16
ването му на мястото на микроамперметъра да се отчита фото-
токът на фототраизистора. Отношението на ?1вата измерени тока,
умножено по 100, дава коефпциента на предаване по ток на из-
мервания оптрон.
На фиг. 2.3 е показано свързване на оптрон за измерване кое-
фициента па предаване по ток с помощта на характериограф.
Анодът на светодиода се свързва към базовия извод па ха-
рактериографа, като се повишава стъпално токът от генератора.
Катодът па светодиода се свързва накъсо с емитера на фото-
транзистора. По изходиите характеристики на така получения т ан-
зистор много лес но може да се отчете коефициентът на преда-
вало по ток па оптрона по израза
= 3-2 лоо =, 0
1в3 30—20
На екрана на характериографа може да се отчетат и пробпв-
ните напрежения на фототраизистора, напрежението на насищане
и т. н.
Ако се разполага с индикаторни светодиоди, пяколко транзисто-
ра и звънчев трансформатор, може да се направи почти универсален
уред за проверка функционалната годност на оптоелектронни при-
бори, диоди и транзистора.
Схемата, показана на фиг. 2.4, е по възможностите за реали-
зиране даже и на радиолюбителя, който правя първите си стъп-
ки в оптоелектронпката.
Светодиодите могат да се проверяват с устронството, като се
превключат към буксите А—Е или К—Е. Ако анодът на свето-
2 Оптоелектронни пркЗори
17
диода е свързан към буксата А, ще светие светодиодът СД.,.
Естествеио, ако изпитвапият светодиод излъчва във видимата
облает, при правилна ориентация анод—катод ще свети и той. За
проверка на обикновени диоди или диодни преходи с обратно на-
фиг. 2.4
прежение V може да се използуват буксите С—Е. При то-
ва ориентацията на изпитвания диод не е от значение. Ако из-
питваният диод представлява „късо съединение", ще светят и
двата светодиода СД3 и СДА. В останалите случаи ще свети един
от двата светодиода, което ще показва дали анодът или катодът
на изпитвания диод е свързан към буксата С.
Силициеви и германиеви диоди и преходи от транзистори мо-
гат да се изпитват за функционална годност, като се евързват
към буксите В—Е. Тогава ще „загасва" този светодиод (от СДг
и СД^), на който паралелно се евързва еднопосочно ориентирани-
ят диод или преход,
Фототранзистори могат да се изпитват, като се включат към
буксите Е—В—С(съответно емитер— база—колектор). При норма-
лен фототранзистор ще светят само светодиодите СД> и СДЛ.
В зависимост от типа на проверявания транзистор (Р—N—Р или
N—Р—N) ще светят светодиодите СД» СД4 или СД?, СД3.
За проверка на оптрони е предвиден допълнителен цокъл. За
българските оптрони, конто радиолюбителят може да закупи от
магазините на „Млад техник11, е показано примерно евързване с
цокъла (буксите 1—2—3—4—5—6). Транзисторът 7\ осигурява
проверка на оптрони с макък коефициент на предаване по ток. С
потенциометъра /?Б може да се регулира токът на светодиода на
изпитвания оптрон, а по яркостта на светене на светодиода СД3
18
може да се съди за големината на коефициента на предаване
по ток. К
Диодът Д3 осигурява еднополярно захранващо напрежение на
изпитвания оптрон.
Изискванията към диодите Д5, Да и 2Z- са:
mA;
^,Mx>8V при 7^= 100 |1А.
Транзисторът 7\ може да бъде със следните параметри:
4?max^l00 mA; UCE3 Inax>8 V; /?212?>Ч0при 7с~50 mA.
Светодиодите СДХ—СД^ могат да бъдат от най-различни типо-
ве. Единствено стойностите на резисторите /?j и трябва да са
съобразени с тока на светодиодите, при конто има нормалпаяркост.
2.2. НУЛЕВ ИНДИКАТОР С ТРИ СВЕТОДИОДА
Като нулеви индикаторы пай-често се използуват стрелкови из-
мерителни сисгеми с пула в средата, но те са трудподостъпни
и сравнително скъпи за любителски цели. Нулев индикатор може
да се паправи и с помощта на три светодиода във видимата об-
лает, конто ще показват три съетояиия на индикираното напре-
жение. Едипият светодиод ще свети, когато напрежението е по-
ложително, другият ще свети, ако напрежението е отрицателно, а
третият ще свети, когато напрежението’е равно на пула.
Схемата па такъв индикатор е показана на фиг. 2.5. Да раз-
гледаме действието й при трите възможни състояния на входно-
го напрежение £7ВХ. Ако то е полежително и е по-голямо от 0,7 V,
транзисторът 7\ те бъде отпущен и светодиодът СДЛ ше свети.
Другите два светодиода няма да светят, защото транзисторът Т.2
ще бъде запушен (и светодиодът СД2 няма да свети), а транзи-
сторът Т4 ще бъде отпущен (още при отпушването на Д) и ще
шунтира прехода база—емитер на транзистора (светодиодът СД>
също няма да свети). При отрицателно входно напрежение се от-
пушва транзисторът 72 и светва светодиодът СД2. Отпушват се
и транзисторите 7'3 и 7\, а 1\ и Т5 се запушват, така че свето-
диодите СД{ и СД8 не светят.
Ако входного напрежение е равно на пула или по-точно е в
границите от—0,6 до-р 0,6 V, транзисторите Г, и Т2, а оттам
и Т3 и Г4 ще бъдат запушени и светодиодите СД, и СД2 няма
да светят. Чрез резистора се подава напрежение, което отпуш-
19
ва транзистора Тъ и ще свети само светодиодът СДА. За удоб-
ство при работа срещу светодиода СДХ се нанася знак ±, срещу
СД2— знак—, а срещу СД2— 0.
Фиг. 2.5
За индикираие на много малки напрежения на входа на устрой-
ството може да се свърже постояннотоков усилвател, например
операционният усилвател рА
741, както е показано на
фиг. 2.6. Усилването на този
усилвател се определи от
отрицателната обратна връз-
ка, осъществена с резистора
/?2, и е приблизително рав-
но на отношението между
стойностите на резисторите
Аг и /?!, т. е.
/<=Л2+1-
Коефициентът на усилване
К може да се избира според случая. Например, ако е нужно да
се индикира напрежение с точност ±10 V, усилването на опе-
рационния усилвател трябва да бъде около 100 пъти.
.0
Опвсаното устройство може да се използува като индикатор
при уравновесяването на измерителни посцряннотокови мостове,
при някои сравняващи устройства и др.; при всички тях обикно-
вено се търси нулево напрежение и е необходимо да се знае по-
ляритеты' на напрежението преди неговото нулиране.
Монтирано самостоятелпо в подходяща торбичка, устройството
може да се използува като пробник за състоянието на операцион-
ки усилватели. Захранването на пробника може да се вземе от
захранването на проверяваните опсрационни усилватели. При лип-
са на светодиоди те могат да бъдат заменени с обикновени лам-
почки за 12 V/0,1 А, като при такава подмяна стойпостите на ре-
зисторите /?2, R3 и /?я (вж- Фиг. 2.5) трябва да се намалят на
30—40 Й или резисторите да се премахнат и захранването да се
намзли па ±12 V.
Свързано към честотния детектор на УКВ радиоприемник (без
да се използуват светодиодите СДУ и устройството ще се
превърие в много добър индикатор за точна настройка на радио-
приемника. Светодиодът СДЯ ще свети само ако радиоприемии-
кът е настроен точно па приеманата радиостанция. При такова
използуване резисторы /?2 се свързва направо към ±15 V, a R.t—
към —15 V. За по-малка копсумация стойпостите и на двата ре-
зистора могат да се увеличат до 20—30 ЬЙ. До такава стойност
може да се увеличи и резисторы Rr.
2.3. ПРОБНИК ЗА ТТЛ ИНТЕГРАЛНИ СХЕМИ
За ироследяване работата на устройства, използуващи повече
ТТЛ схеми, много удобен е пробникът, изработен по схемата от
фиг. 2.7. Като индикатори за логического състояние па схемите
могат да се използуват светодиоди, светещи червено, зелено или
жълто, но не и инфрачервени светодиоди.
Ако на входа на пробника има логически единица, свети све-
тодиоды СДЬ а при логическа нула свети СД2. За разлика от
някои други пробпици, когато входы на разглеждания пробник
не е включен никъде, по свети пито един светодиод. Това се по-
стига чрез транзистора Т3, който се насища през резисторите Ra
и /?,; и държи запушен транзистора 7’4, така че светодиоды СДа
не свети.
Когато па входа на пробника се подаде логическа нула, т. е.
напрежение, по-малко от 0,4 V, диодът Д{ шунтира делителя R3Rt
и напрежението на анода му може да бъде най-много равно на
входного напрежение плюс спада върху диода в права посока
21
или 0,44-0,7=1,1 V. Това напрежение се раздели от делителя /?3/?4
и на базата на транзистора Т3 се подана напрежение, по-малко
от 0,55 V; при това 7'3 се запушва, а Тл се отпушва и светодио-
дът СД2 свети.
Фиг. 2./
Чрез делителя R}R2 на базата на 1\ се получава напрежение
около 0,22 V, транзисторите Ti и Г2 са запушени и светодиодът
СДХ не свети.
При подаване на входа на логически единица (т. е. напреже-
ние, по-голямо от 2,4 V) днодът Дх се запушва, транзисторът Та
се насища, а R се запушва и светодиодът СД2 не свети. Вход-
ното напрежение се разделя от делителя RtR3 така, че на база-
та на 7\ се получава напрежение, по-голямо от 1,35 V, което от-
пушва транзисторите 1\ и Т2 и светодиодът СДЛ светва. Запуш-
ването на диода Ду предпазва изхода на проверяваната ТТЛ схе-
ма от излишно натоварване през резистора R3.
Описаният пробник се захранва с напрежение 5 V от захран-
ването на проверяваните схеми. Той работа много добре, но са-
мо при статична нула и единица или при импулси с много писка
честота, при конто ясно може да се различи светването на еди-
ния и на другия светодиод. При поредица от импулси с честота,
по-висока от няколко десетки херца, особено ако импулсите са с
коефициент на запълване много по-различен от 0,5, ще се вижда,
че свети само единият светодиод и ще се получи заблуждение.
22
За да се избегне това, към пробника може да се добави още
един светодиод, свързан по схемата на фиЛ 2.8.
Тази схема представлява импулсен детектор с постоянчотоков
усилвател, на изхода на който е включен светодиодът СД-А. Вхо-
Фиг. 2.8
дът на схемата се свързва към колектора на '1\ от предишната
схема. При това положение индикацията ще бъде следната.
При логическа пула свети СД2, при логически единица свети
при импулси с честота, по-висока от 20 Hz, и коефициент
на запълване ололо 0,5 свети СДЛ, а СД± и СД2 светят малко
по-слабо.
При коефициент на запълване, близък до 1, светят светодио-
дите СД;! и СД |, а при много малък коефициент на запълване
светят СДЛ и СД2.
С описаната добавъчна схема могат да се регистрират и къ-
си единични импулси, тъй като кондензаторът С2 играе роля на
разширител на импулси. Топ сс разрежда бързо през транзисто-
ра Т6, а се разрежда по-бав ю през резистора /?0 и прехода база—
емитер на транзистора Тс>. При къс единичен импулс ще светва
за кратко време светодиодът СДЛ.
Най-удобно е пробни-
кът да сс моптира в някоя
по-дебела стара химикалка
или в подходяща пластма-
сова тръбичка. От задняя
край на пробника се из-
важдат два гъвкави про-
водника за маса и за +5V, а отпред за вход се поставя иг лен
връх, удобен за допиразе до изходите на проверяваните схеми.
Печатната платка за пробника, подходяща за такова моятира-
не, е показана на фиг. 2.9. Тя се от1ася за схемата от фиг. 2.7.
По-оригинален пробник може да се паправи с един седемсег-
Фиг. 2.9
23
ментен светодиодси индикатор, който трябва директно да тюказва
„0“ или „1“, а средният сегмент g да се използува като инди-
катор за импулсна работа. За тази цел сегментите b и с, от кон-
то се получава „1“, и всички останали, от конто се получава „0“,
Фиг. 2 10
трябва да се разделят с разделителни диоди и схемата па проб
ника да се преустрои така, че катодите и на трите светодиода да
са свързани към минуса, тъй като катодът на седемсегментиия
индикатор е общ.
Принципвата схема на така преустроения пробник е показана на
фиг. 2.10.
При логически единица на входа се отпушват транзисторите
Тъ Т2, Т3 и Т4; чрез резистора Rs се пропуска ток през сегменти-
те b и с и те светят. При логически пула споменатите транзисто-
ра са запушени и чрез резистора и диодите Д3 и Д4 се за-
хранват сегментите d, е, f, а, b и с. При импулсна работа чрез
транзистора Те> и резистора /?10 се захранва сегментът g. Диодите
Д1 и Д4 трябва Да имат приблизително еднакви спадове в права
посока, за да се получи еднакво светене на всички сегменти.
2.4. ЛОГИЧЕСКА СОНДА С БРОЯЧ НА ИМПУЛСИ
Още един вариант на приложение на светодиодните индикатор-
ни елементи е показан на фиг. 2.11.
Главного предимство на предлаганата схема е използуването
24
о и 5V
Фиг. 2.11
25
на малък брой светодиодни индикаторни елементи за посгигане
на максимално количество информация.
Възможностите на предлаганата схема за контрол на ТТЛ ИС Са:
— индикация па логическо ниво „0“;
— индикация на логическо пиво
1 “•
п 1 ,
— индикация, когато логическо-
го ниво не отговаря на изисква-
нията за логическа нула и едини-
ца
— брояч па постъпилите на вхо-
да импулси.
При входно напрежение 0 - 0,SV
транзисторът Г, е запушен, на
колектора му има висок потенциал
и ток през светодиода С,Д не те-
че. В замяна на това на изхода и а
инвертора ИС1)2 ще се установи
логическо ниво „0“ и светодио-
цът СД-, ще излъчва.
Резисторът /?4 е ограничителен
и от неговата стойност зависи ин-
тензитетът на излъчване на свет-
лннен поток от светодиода.
фиг 212 Ако на входа па логнческата
сонда има напрежение с ниво
0,8—2,4 V, траизисторът 7\ ще остане запушен, а на изхода на
инвертора ИСД2 ще се установи пиво логическа „ 1 “. Логическият
рлемент И-НЕ от 7/С7/3 ще включи светодиода СДЪ към „маса“
и ще се получи индикация „?“ за нивото на входного напрежение.
При напрежение 2,4—5 V на входа на логнческата сонда ще
свети само светодиодът СД4 и ще индикира установяването на
логическа единица.
Ако на входа постъзват импулси, светодиодите СД±, СД5 и
СДс, ще светят по-силно или по-слабо в зависимост от коефициен-
та на запълване (фиг. 2.12) на импулсите.
Формираните (със стръмни фронтове) импулси от инвертора
ИСД! се подават към последователно свързаните два брояча до
16 от серията 7493 (К 155ИЕ5).
Към изходите на броячите през ограничителните резистори
R{-—/?13 са свързани седейте сегмента (а—g) на светодиоден ин-
дикатор с десетична точка (А), конто съответствуват на цифрите
от фиг. 2.13.
26
Стойностите на резисторите /?6—A’j.g зависят от използувания
седемсегментеи индикатор. '
Брояг на импулсите, постъпили на входа на ЛО1 ическата сонда,
се отчита чрез сумиране на цифрите, означени до съогветннте не-
VQB71A
Фиг. 2.13
светещи сегмента и десетичната точка. Максималният брой им-
пулси, който може да се отчете през светодиодния седемсегмен-
тен индикатор, е 256. При 256 импулса броячите ИС2 и ИСЗ се
нулират и светят всички елементи на индикатора.
За нулиране на броячите е предвиден бутонът Б.
Логнческата сонда е удобна за откриване на кратки импулси,
смущаващи нормалната работа на дадено устройство, изпълнепо
с ТТЛ интегрални схеми. Конструктивно тя може да се оформи
като химикалка. Захранващите проводники за напрежението ±5 V
е желателно да бъдат гъвкави и с различен цвят.
Бутонът за нулиране е най-добре да се конструира и изработи
саморъчно, тъй като на пазара не се намират микроключета и бу-
тони. Не трябва да се забравя, че ако се използува за захранва-
гцо напрежение източникът на изпитваното устройство, нужно е
последният да осигурява минимум 200 mA ток допълнително за
сондата.
2.5. ДИСПЛЕЙ СЪС СВЕТОДИОДИ НА S bit ДВОИЧНИ ДУМИ
Седемсегментните светодиодни индикаторни елементи все още
са скъпи и труднодостъпни за широките радиолюбителски кръго-
ве. А цифровата техника навлезе почти във всички сериозни раз-
работки на напредналите радиолюбители.
Схемного решение, показано на фиг 2.14, спестява 16 светодио-
да спрямо стандартного решение на дешифриране и индикиране
на 8 bit двоични думи.
27
Изнолзувана е възможността да се организира така светодиод-
вата индикация, че първите 4 bit след дешифриране от ИС2 да се
индикират от съответиия светодиод чрез непрекъснато за чонеш-
кото око светене; а другите 4 bit —чрез „мигапе" на съответвия
Фиг. 2.14
светодиод. Така младшият разред (едцниците) на десетичното
число се индикира от непрекъснато светещия диод, а старшият
(десетиците)—от „мигащия" светодиод.
Осембитовата информация в двоичен код се подава па входа на
мултиплексора, реализиран с интегралната схема ИС1. При липса
на този тип интегрална схема същата логическа функция може
да се реализира с диодно-транзисторна логика или с интегрална
схема от типа 7400 (К 155ЛАЗ). В този стучай обаче ще се уве-
личи броят на активните компонента.
Мултиплексирането на входната информация се извършва с
честота 50 Hz, като при логическа единица на извод / на ИС1
към дешифратора ИС2 се подава младшият разред (единиците),
а при логическа нула — старшият разред (десетиците). Може да
се проследи логически, че дешифраторът ИС2 ще получава раз-
28
решение на вход G2 (19-ти извод) при всяка логическа единица
на тактовия импулс независимо от състояниАго на вход 9 на броя-
ча ИСЗ. А това означава, че светодиодът, нндикиращ младшите
четири разреда на осембитовата дума в двоичен код, ще свети
за човешкото око постоянно, тъй като тактовите пмпулси имат
напрежение с ТТЛ пива и честота 50 Hz.
При пиво логическа нула на изход 9 на брояча ИСЗ дешифра-
торът ИС2 няма да получава разрешение при подавапе на входо-
вете му информацията на другите четири разреда на осембитова-
та дума и през това време нито един от шестнадесеттс свето-
диода пяма да свети.
Когато на изход 9 на брояча ИСЗ се установи ниво логическа
единица с честота 50 Hz, ще се дешифрират иоследователно че-
тирите бита на младшия и старшия разред. С други думи казано,
светодиодът, конто индикира старшия разред, ще свети с тактова
честота 12,5 Hz, тъй като броячът ИСЗ дели входната честота
на четири.
Може да се вземе сигнал и от друг изход на брояча ИСЗ, но
това ще доведе само до промяна на честотата на „мигане" на
светодиода, показващ дешифрнраните десетици.
При положение, че на входа на мултиплексора ИС1 се подаде
в цифров вид числото 64 (0110/0100), четвъртият светодиод ще
свети постоянно, а шестият ще „мига". Ако десетиците и едини-
цнте съвпадпат (например 11, 22,33 и т. в.), ще свети само един
светодиод от шсстнадесетте. В зависимост от цифровото устрой-
ство схемата може да се награди и па база на МОС ИС от се-
рията „УНИМОС". За брояч {ИСЗ) може да се използува инте-
гралната схема СМ 4001, за дешифратор — СМ 6004, за мулти-
плексер—СМ 7022, а вместо логический елемент ст типа SN 7402—•
СМ 2114.
Недостатъкът па разглеждапото схемно решение е в това, че
за да работи броячът СМ 4001, са нсобходими двойка незастъп-
ващи се пмпулси и че изходите на дешифратора СМ 6004 имат
малка товароспособност, от което следва, че светодиодите ше
светят с по-малка яркост.
Ограннчителният резистор се избира в зависнмост от пара-
метрите на използуваните светодиоди {Up) и от максималния до-
пустим ток, който може да се прокара през изхода на дешифра-
тора ИС2.
29
2.6. ИКОНОМИЧЕН ИНДИКАТОР СЪС СВЕТОДИОД
В много устройства се налага употребата на светлинен инди-
катор, който да показва, че устройство™ е включено към захран-
ването или да дава индикация за никой Друг работеи пронес. При
никои устройства с батерийпо захранване включвапето на такъв
индикатор може да се окаже проблем, тъй като обикновените ип-
дикаторни лампички с пажежаема жичка коисумират ток около
100—200 шА, а глимлампите пзискват напрежения, пай-често по-
големи от 100 V. Светодиодите са сравнително икономичпи, но за
да светят добре, е необходим ток около 20 mA, а за някои ба-
терии, като например 9-волтовата батерия 6F22, и този ток може
да се окаже голям.
На фиг. 2.15 е показана схемата на икономичен индикатор, из-
пълнсн с чернения светодиод АЛ 10215 (СССР) или VQA12 (RFT),
който се захранва с напрежение 9 V и не консумира среден ток,
по-голям от 1 mA. Този индикатор представлява импулсеи гене-
ратор на ток с коефициент на запълване около 0,02 и затова сред-
ният ток на консумация при него е много малък. Особеното на
схемата е това, че по времето на импулса през светодиода тече
максимален ток около 30 mA, во този ток се черпи от конден-
затора С[, а от батерията се консумира ток, не по-голям от 1 mA.
Това е много важно, тьй като такъв индикатор ще може да ра-
бота и при почти напълно нзтощена батерия.
Схемата работи по следпия начин. В изходно състояние тран-
зисторите Г] и Т2 са запушени и кондензаторите С, и С2 започ-
ват да се разреждат през съответните резистори /?-> и /?с. Кон-
30
дензаторът С2 се зарежда по-бързо и когато С, се зареди до
напрежение, близко до напрежението, определено от делителя
Ri Дъ транзисторът 7\ започва да се отпушва, като отпушва в съ-
щото време и транзистора Т2. Напрежението на колектора на Г2,
а оттам и на базата на 7"j се намалява, транзисторът 7\ се от-
пушва още повече и така настъпва лавинообразен процес, вслед-
ствие на който и двата транзистора се насищат и светодиодът
СД светва. Кондензаторът (Д започва да се разрежда през наси-
тения транзистор Т\, резистора Ri и прехода база—емитер па тран-
зистора Г2 и когато се разреди до напрежение, по-малко от 0,6 V,
транзисторите отцово се запушват и светодиодът престава да свети.
С посочените на схемата елементи се получава импулсна инди-
кация, при която светодиодът светва за около 10 ms през време
около 0,5 s. По-голямо намаляване на времето за светене на све-
тодиода с цел да се намали още повече средната консумация от
батерията не е оправдано, тъй като човешкото око вече много по-
слабо ще възприема по-късп светлинни импулси.
Такъв индикатор е много подходящ за разреждането на малки
акумулаторни батерии, конто в разредено състоянве трудно биха
могли да захранват друг вид индикатор.
2.7. ИНДИКАТОР-ЦИФРОВО-АНАЛОГОВ ПРЕОБРАЗУВАТЕЛ
Най-елементарният преобразувател па цифрови сигнала от лво
ично-десетичен код в десетичен се състои от дешифратор, към
изхода на който са свързани през ограничителни резистори инди-
каторни светодиоди.
Недостатъци на този индикатор са големият брой ограпичител-
пи резистори и нееднаквата яркост на индикаторните светодиоди
поради различния спад в права посока на светодиодите и различ-
ните изходни нива на логическата пула.
На фиг. 2.16 е показана схема на индикатор, в който лип-
сват посочените недостатъци. В конструкцията са използуванп: висо-
коволтов дешифратор от серията 74141 (МН 74141 — ЧССР) ИС1,
маломощен силициев P-N-P транзистор 2Т 3307, два силициеви пла-
нарни диода, два резистора и десет светодиодни индикатора (на-
пример от вида VQA 12—ГДР).
С транзистора Г,, двата диода Дп и Д]2 и резисторите RY и /?2
е реализиран генератор на ток (около 7 mA), осигуряващ надежд-
на работа и нормална яркост на работещите светодиоди. Чрез
промяна на стойността на резистора Rv може да се изменя за-
хранващият ток на светодиодите СДХ—СД^.
31
Ако на входа на дешифратора ИС1 постъпи информация в код
BCD, тя ще бъде „приведена" в десетичен код и на един от из-
ходите на ИС1 ще се установи ниско ниво (логическа нула). На-
пример, ако на входовете постъпи числото 5 в двоично-десе гичен
Фиг. 2.16
код: А — „Iе; В—„0“; С—„1“; D—„О", то само на изход 5
ще се установи нисък потенциал, което от своя страна ще дове-
де до „светване" на всеки диод с номер от 0 до 5 включително.
Необходимо е разработчика да се съобразява с максималния
исходен ток на дешифратора ИС1 и с тока през индикаторните
светодиоди, който трябва да осигурява максимална яркост.
Подредеии, светодиодните индикатори СДУ—СД10 могат да ими-
тират скалата на Стрелкова система.
Аналоговата индикация на цифрови сигнали има своите предим-
ства пред цифровата. Обикновено тя се приема от човека по-бър-
зо и по лесно. Следователно предлаганото схемно решение може
да намеря приложение в редица радиолюбителски разработки.
Недостатъците на разгледаната схема са следните:
— при прекъсване на един от светодиодните индикатори той и
тези след него няма да функционират;
— необходимо е допълнително захранване от 20 V.
Но като се имат пред вид голямата надеждност и дългият „жи-
вот" на светодиодните индикатори, вероятността за отказ е много
малка. А колкото до допълнителпия източник на напрежение, той
почти винаги съществува във всяка разработка, използуваща опе-
рационни усилватели. Изискванията към този източник са много
малки. Може да се използува нестабилизирано и даже нефилтри-
32
рано еднополярно напрежение. Още повече работата се облекчава
и от липсата на голяма консумация на ток-Асамо 7—8 mA.
Конструктивного оформление на аналоговия индикатор може да
бът,е най-различно в зависимост от предназначение™ му.
2.8. БРОЯЧ НА ПРЕМИНАВАЩИ ХОРА
В някои случаи, когато се регистрира преминаването на хора
през определено място, по оптоелектронен път е много удобно да
се използуват невидими лъчи, отколкото видима светлина. В та-
кива случаи се прилагат инфрачервени светодиоди и силициеви
фототранзистори. При контролиране на разстояпия, по-големп от
няколко десетки сантиметра, възникват редица трудности, свьр-
зани преди всичко със стабилното приемане на излъченпте от
светодиода лъчи.
Електрическата схема на брояч на хора, преминаващи през оп-
ределено място, дълго няколко метра, е показана на фиг. 2-17.
3 Опюелекгринни прибори
'ДИЧКА »3
БИБЛИОТЕКА/
Тми>» Н«чв**яеЧ/
Светодиодът СД се захранва от импулсен генератор, подобен
на този от фиг. 2.15, само че продължителността на импулсите
тук е около 200 |is при период па повторение около 10 ms.
От едната страна на мястото, което трябва да се коптролира,
се поставя светодиодът, а на срещуположната страна се ноставя
фототранзисторът, който се насочва точно срещу светодиода. При
пресичане на мястото от човек лъчите, попадащи върху фототран-
зистора, се прекъсват за време, по-голямо от няколко десетки
милисекунди, а това е напълно достатъчно за задействуване на
електромеханичния брояч ЕМБ, който е за напрежение 6 V и ток,
по-малък от 300 mA.
В нормалью положение, когато лъчите от светодиода СД попа-
дат върху фототраизистора ФТ, при вески импулс кондепзаторът
С3 се зарежда през транзистора Т-л почти до захранващото нап-
режение, а по време на паузата се разрежда през резистора /?5
и прехода база—емитер на транзистора Г t. Времеконстантата С;./?5
е така подбрана, че кондепзаторът се разрежда само с няколко вол-
та и всеки нов импулс го зарежда отново. Така транзисторът 7.,
остава постоянно наситен, ГБ и Г,; са запушени и броячът ЕМБ
е изключен. При пресичане на лъчите от човек, колкото и бързо
да се движи той, ще се прекъснат иай-малко 3—4 импулса и
коидензатоторът С3 ще има време да се разреди напълно. Тога-
ва транзисторът 74 се запушва, а 7'б и 7fi се отпушват и електро-
мехапичният брояч ЕМБ се включва и отброява една единица.
Външното осветление не оказва влияние на устройството, тъй
като то трябва да бъде много силно, за да изведе от режим усил-
вателя, осъществен с фототраизистора н транзистора Тг Това с
усилвател с динамичен товар и има малко усилгане по постоянен
ток и много голямо усилване по променлив ток. Нормалният му
режим ще се наруши само ако през фототраизистора протече по-
стоянен ток, по-голям от 1,5 mA, а това може да се получи при
насочване на фототраизистора точно срещу слънцето, което, раз-
бира се, не трябва да се допуска.
Резисторът създава режим на транзистора Г;„ близък до на-
енщането, но не може да го насити и той усилва допълнително
импулсите, получавани на емитера на 7\. С този резистор се из-
вършва и цялата настройка на схемата, конто се състои в това
да се получи напрежение на колектора на Г2, по-малко от 1,2 V,
за да може при липса на импулси транзисторите Т3 и Т4 Да бъдат
запушени.
Разполагането на светодиода и фототранзпетора точно един
срещу друг се извършва в работно състояние, като паралелно на
кондензатора С3 се включва волтметър и се търси максималното
34
му показание чрез различно насочване на фототраизистора. При
добро насочване показанието на волтметъра трябва да бъде близ-
ко до захранващото напрежение.
За коитролиране па разстояния, по-големи от 10 in, е необходи-
мо пред светодиода да се постави стъклена или пластмасова ле-
ща с фокусно разстояпие, по-голямо от 100 mm, и светодиодът
да се разположи точно във фокуса на лещата.
Описаното устройство може да се използува и за охрана на да-
дено място, през което не бива да се преминава. За целта е не-
обходимо само да се замени електромеханичният брояч с някакво
сигнално устройство, например електрически звънец, автомоби-
лей клаксон или електрическа сирена.
2.9. РЕГУЛИРАНЕ ЯРКОСТТА НА СВЕТЕНЕ НА ИНДИКАТОРНИ
ЕЛЕМЕНТИ
Радиолюбителят, пускал в действие първото си часовниково ус-
тройство, след първите радостни трепетн забелязва, че денем ин-
дикаторните елементи имат недостатъчна яркост, а нощем — пре-
калено голяма: образува се „ореол" около цифрите и от няколко
метра разстояпие обикновено не могат да се различават някои от
ц ифрите.
Този недостатък с лекота може да се избегне с помощта на
един фототранзистор и с още няколко електронни елемента в за-
висимост от конкретния случай.
Например, когато се използуват за индикатори газоразрядни лам-
пи, яркостта им може с успех автоматично да се регулира в за-
Фиг. 2.18
висимост от външното осветление само с един фототранзистор,
един маломощен високоволтов транзистор, един ценеров диод, ре-
зистор п тримерпотенциометър (фиг. 2.18).
Колкото външното осветление е с по-голяма яркост, толкова
по-голям колекторен ток ще има фототранзисторът ФТ и толко-
Зо
ва по-малък ще бъде спадът върху прехода колектор—емитер на
регулиращия транзистор Tv
Резисторът /?, е ограничаващ и стойността му се определя от
общата консумация на индикаторните лампи Л1—Лн. Ценеровият
Фиг. 2.19
диод Д1 трябва да осигури защита по напрежение на транзисто-
ра 7', и в същото време да определи минималното захранващо
напрежение па индикаторните газоразрядни лампи Лх-—Лп. С три-
мерпотенциометъра /?2 се осъществява желаната регулировка на
яркостта на светене на индикаторните лампи.
За едно практическо изпълнение при положение, че общата
консумация на индикаторните елементи е под 10 mA, може да се
използуват следните български електронни елементи: Т\-—2Т 3851,
ФТ—кой да е тип фототранзистор, производство на НПСК-ПТ
гр. Ботевград. Резисторът Rv може да бъде със стойност 1 — 1,8 кй,
а трнмерпотенциометърът /?2=100 кй.
Ценеров диод в този случай не е необходим, тъй като транзи-
сторът Тг е виссковолтов (при положение, че захранващото на-
прежение Е е под 120 V).
На фиг. 2.19 е показан вариант на схемата от фиг. 2.18 за све-
тодиодни индикаторни елементи.
Характерно за седемсегментните индикаторни елементи е, че ра-
ботят при ниски захранващи папрежения, но имат и сравнително
голяма консумация на ток в сравнение с всички останали типове
индикатори (луминесцентни, газоразрядни или на течни кристали).
С помощта на двата тримерпотенциометъра /ф и /ф може лес-
но да се избере желаната яркост на светене на индикаторите как-
то през деня, така и през нощта.
36
Схемата не изисква специални или подбрани по никои парамет-
ри полупроводникови елементи. Транзисторът Т2 се избира само
по максималния колекторен ток, който трябва да бъде по-голям
от общата консумация на ток на индикаторните елементи.
Фиг. 2.20
Но принцип схемата, показана па фиг. 2.19, представлява регу-
лируем токозахранващ източник на напрежение в зависимост от
външното осветление.
Напоследък са модерни часовникови устройства, конто имат
индикатори с размери над 50 его, и се захранват директно от мре-
жовото напрежение.
Електрическите крушки, от конто са изградени седемсегментни-
те индикатори, се управляват обикновено с тиристори.
Едно примерно изпълнение на захранване на сегментите Лх —Л,„
изпълиени с електрически крушки, е показано на фиг. 2.20.
Тиристорите Тир* Тир3 — Тир8 осигуряват светенето на сегменти-
те A — G, а тиристорът Тнрг посредством фазовото му управле-
ние може да променя средната стойност на еднополярното про-
менливо захранващо напрежение.
37
На Лиг 2 21 са показана времешште диаграми в четирите
контролни точки 1С1\ — кТ\ на схемата за фазово регулирапе, да-
дена на фиг. 2.22.
Фш . 2.21
Фототранзисторът в зависимост от осветеността си измени ши-
рочината на импулсите, формиранп от първия чакащ мултивабра-
тор, реализиран с интегралната схема ИС2.
Изправеното от диодната трупа променливо папреже-
38
ние (/<7\) се подава през ограничителния резистор към базата
па транзистора Т}, който работ» като ограничится. Нивото на ог-
раничение може да се регулира с трпмерпотенциометъра /?2. С
отрицателпия фронт на импулсите с мрежовата честота 50 Hz се
запуска първият чакащ мултивибратор от интегралната схема ИС2
(SN 74123). Времезадаващият резистор на този чакащ мултивибра-
39
тор е заменен от групата, съставена от фототраизистора ФТ,
транзистора Т2 и резисторите и /?Б.
Широчината на изходния импулс (кТ-^, формиран от първия ча-
кащ мултнвибратор, ще зависи главно от тримерпотенциометъра
Ri и от осветеността на фототраизистора ФТ.
Явно е, че в зависимост от степента на осветяване на фототраи-
зистора ще се измени и средната стойност па захранващото на-
прежение на електрическптс лампи (дТ6), изграждащи седемсег-
ментните инднкатори.
2.10. РЕГУЛАТОР НА ОСВЕТЛЕНИЕТО
В радиолюбителската литература са описали юлям брой инди-
катори на осветлението у дома или на работпото помещение. Цел-
та на всички е една — икономия на електрическа енергия и осъ-
ществяване на постоянна осветеност па дадено помещение в за-
висимост от външното осветление. Регулаторът иа осветление е
необходим особено за търговско-рекламни цели иа витрини или за
автоматично осветление на охраняван обект.
Предлаганата на фиг. 2.23 схема се състон от два блока: фото-
електрическп преобразувател „светлииа-ток" и тиристорен регула-
тор.
Преобразувателят „светлина-ток" използува за датчик фототраи-
зистора ФТ, който е включен между плъзгача на погенциометъ-
ра Р и отрицателния вход на опсрационнпя усилвател ИС1. В за-
висимост от осветеността на фототраизистора ФТ се измени стой-
ността на изходното напрежение на операционния усилвател. Чув-
ствителността на схемата се регулира с потепциометъра Р.
Промяната на изходното напрежение на.операционния усилвател
ИС1 води до промяна на тока през светодиода па оптрона On,
осъществяващ галванична развръзка между преобразувателя „свет-
лина-ток“ и тиристорпия регулатор на напрежение.
Тъй като фототранзисторът на оптрона не може да осигурн
отнемапето на целия ток от управляващия електрод на тиристора
Тир, е използуван допълнително средномощният транзистор Т
Диодът Д2 осигурява надеждно „запушване" на тиристора Тир
при „насищане" на фототраизистора на оптрона и на транзистора Т
Изправителната трупа „Грец“ (В2М4-2) може да бъде заменена
с 4 изправителни диода. Необходимо е само да се съблюдава
мощността на осветителните лампи Л при избора на изправител-
ните диоди и на типа на транзистора Тир.
40
С оптрона On се осигурява възможността преобразувателят
„светлина-ток“ да бъде монтиран отделно оЧ' тиристорния регула-
тор. Фототранзисторът ФТ и
оптронът On могат да бъдат с
понижени параметри.
Правилно монтираният регу-
латор на осветлението не се
нуждае от особени настройки
и заработва с включване на за-
хранващите напрежения, стяга
използуваните елементи да са
предварително проверена за
функционална годност.
2.11. ОПТОЕЛЕКТРОНЕН
ОБОРОТОМЕР
С малко опит в механиката и
електрониката всеки любител
може лесно да си направи ма-
лък оборотомер за въртящи се
детайли, конто имат достъппа
ос на въртене.
Сглобката на такъв оборото-
мер е показана на фиг. 2.24. За
основа на механичпата му част
служи здрава металла лента /,
широка около 35 mm и огъна-
та П-образно. Към нея е за-
хванат с винтчета държачът 3,
на който са закрепени един сре-
щу др г светодиодът 4 и фото-
транзисторът 5. В средата на
държача се пробива цилиндрич-
но легло, в което се. поставя
стоманена сачма за добро ла-
геруване на въртящия се вал 2.
На периферната част на вала
точно срещу фототраизистора и
светодиода са пробита два
срещуположни отвора 6, така че при въртенето на вала да се
закрива и открива фототранзисторът. В горния край на държача
41
се пробива малък отвор, през който се прокарват двата провод-
ника, свързващп светодиода с платката 7. Двата свободни края
на П-образната лента са затегнати към крепежната плочка 8 и в
получената кутийка се поставят батерията и платката. На плоч-
Фиг. 2.24
ката са'закрепени две букси за включване на выипен волтметър.
При наличие на подходяща малка измерптелна магнптоелектрична
система на мястото на крепежната плочка 8 може да се закрепи
Фиг. 2.25
самата система. На предния край на оста па вала здраво се за-
крепва малко гумеио парче, така че да не приплъзва спрямо оста.
Цялата конструкция се обвива с ламаринен кожух.
Електрическата схема па оборотомера е показана па фиг. 2.25.
Фототранзисторът ФТ заедно с транзисторите Ti и Т2 образуват
42
чакащ м\лтивибратор, който дава импулси с продължителност
около 1 ms. Изходните импулси се огранича^ат по амплитуда от
ценеровия диод Д и след повторителя, изпълнен с транзистора
Гд, се филтрират от групите R-tC2 и RSC%, така че на изхода се
получава постоянно напрежение, равно на средната стойност на
импулсите. Като се имапред вид, че за едно завъртване на нала
се получават два импулса, тъй като има две дупки, лесно може
да се пресметне, че при скорост на въртене 10000 min"1* чссто-
тата па импулсите ще бъде 333,3 Hz, а периодът им—3 ms. При
тази скорост на въртене средната стойност на изходното напре-
женпе ще бъде равна на 1 /3 от амплитудата на изходните импул-
си. При опорно напрежение около 6 V то ще бъде около 2 V. С
подбор на резистора /?8 се настройва показанието на външния
волтметър да отговаря на броя на завъртванията на вала.
Например, ако волтметърът има обхват 1 V, най-удобно е този
обхват да отговаря на скорост па въртене 10 000 min-1; ако об-
хватит по волтметъра е 1,5 V, по-удобио е този обхват да отго-
варя на скорост 15 000 min"1; при 2 V — на 20 000 min-1 и т. н.
За измерване на скорост на въртене, по-голяма от 20 000 min "1,
ще трябва да се намали продължителността на импулса на чака-
щия мултивибратор, например на 0,5 ms и да се вземат мерки за
по-добро лагеруване на вала и от двете стран». Продължптел-
ността на импулса се определя от времеконстантата R^Cy и със
стъпалното й изменение може да се направят няколко обхвата на
оборотомера. Например, ако се промени продължителността на
импулса от 1 ms на 10 ms, изходното напрежение, което се е по-
лучавало при скорост 10000 min—1, сега ще се получава при ско-
рост 1000 min-1.
Проверката и еталонирапето на оборотомера може да се извър-
ши чрез куплирането му към въртяща се ос с известна скорост
на въртене или с помощта на точен генератор. Светодиодът се
захранва от генератора, като му се пуска импулсен ток с голе-
мина около 10 mA, а валът се завъртва така, че един от двата
отвора да бъде точно между фототранзистора и светодиода. По
този начин се имитират измерваните завъртвания на вала, като
трябва да се има предвид, че в случая честотата на генератора
в херци отговаря на 30 пъти скоростта на въртене на вала. Ска-
лата на оборотомера е линейна и е достатъчно да се еталонпра
само в края па обхвата.
* 1 об/min 1 min-1.
43
2.12. АВТОСТОП ЗА КАСЕТОФОН
Всеки притежател на касетофон знае колко е неприятно, кога-
то се позатегне малко лентата в поемащия възел и той спре да
се върти. В такива сл/чаи лентата се подава от топоста, но няма
къде да се навива и се смачква непоправимо. Повечето вградени
механични автостопове се базират на силното изпъване па лента-
та и в такива случаи те не помагат, тъй като лентата до тоноста
се движи нормално и не се получава по-голямо изпъване. При бър-
зото пренавиване напред и назад механичният автостоп също не
работа. Разбира се, има и такива, конто изключват при всяка не-
редност в движението на касетофона, но засега те се вграждат
само в по-скъпите висококачественп касетофони.
На фиг. 2.26 е показана прииципната схема на оптоелектронен
автостоп, който изключва движепието на касетофона в края на
касетата, а така също и при всяка иегова нередност както при за-
пис и възпроизвеждане, така и при пренавиване напред и назад.
Този автостоп контролира въртенето на поемащия възел на
касетофона чрез двойка светодиод и фототранзистор, конто обра-
зуват отражателен оптрон. За целта па изолационна плочка се
поставят един до друг светодиодът СД и фототранзисторът ФТ
и се закрепват близо до колелото, задвижващо поемащия възел
---
Фиг. 2.26
на касетофона. На колелото се залепва кръгче с десегина черно-
бели ивици, както е показано на фиг. 2.27. Най-добре е белите
ивици да бъдат лъскави, затова може да се използува кръгче от
станиол, на което да се боядисат с черна боя черните ивици.
Принципът на действие на схемата е следният. При включване
44
на захранващото напрежение започва да се зарежда кондензаторът
С4 и докато се зареди до напрежение около 3 V, тригерът на
Шмит, изпълнен с транзисторите и Т5, е превключил така, че
е запушен, а Тъ и TG са отпушени и електродвигателчето на ка-
сетофона М се върти. Ако всичко в дви-
жение™ е нормално, поемащият възел с
черно-белите ивици също ще се върти и
на изхода на усилватели, изпълнен с тран-
зисторите 7\ и Т2,се появяват електриче-
ски импулси, конто се детектират от дио-
да Д1 и транзистора Ts. Последният шун-
тира кондензатора С4 и той не може да
се зареди до 3 V, така че елекгродвига-
телчето продължава да се върти както
при директно включване към захранва-
щото напрежение. Ако по някаква причина
поемащият възел спре да се върти, няма
да има импулси, транзисторът Т:, ще оста-
не запушен и кондензаторът ще се зареди до повече от 3 V, при
което тригерът ще превключи, транзисторите Та и Т6 ще се за-
пушат и електродвигателчето ще спре да се върти.
За да се включи отново касетофонът, трябва да се изключи
със съответния бутон или клавиш и да се включи след няколко
секунди.
Описаният автостоп работи добре, но има и един недостатък.
При касетофони, конто имат бутон за временен стоп или „пауза",
движение™ на лентата се спира временно, без да се изключва
електродвигателчето. При оптоелектронния автостоп след натиска-
не на бутона „пауза" електродвигателчето ще спре да се върти и
няма да се завърти и след изключването на бутона „пауза". За да
се избегне това, по време на паузата трябва да се осигури зама-
еяването на кондензатора С4. За тазп цел може да се закрепи изо-
лирана от маса метална пластинка или парче тел, конто да се
притиска до масата от самия бутон за временен стоп. Пластинка-
та се евързва към пезамасения край на кондензатора С4 и с това
автостопът е готов за работа и при временен стоп.
На схемата е показано евързване на оптоелектронния автостоп
към електродвигателче с центробежен регулятор. При електродви-
гателче с електроиен регулятор трябва да се откачи плюсът на
регулятора от захранването и да се евърже към колекгора на
транзистора TG. Ако няма възможпост да се откачи плюсът на
електронния регулятор, може да се използува колекторът на TG
или Т6 (в зависимост от регулатора), така че при липса на импулси
4®
да се запушва регулиращият транзистор на самия електронен
регулатор.
Диодът Д2 се поставя, за да се предпази транзисторът T(i от
обратен напрежения, конто биха могли да възникнат от индуктив-
ността на електродвигателчето.
2.13. УСТРОЙСТВО ЗА РЕГУЛ ИРАНЕ СКОРОСТ ТА И ИНВЕРТИРАНЕ
ПОСОКА1А НА ВЪРТЕНЕ НА ПОСТОЯННЭТОКОВО ДВИГАТЕЛЧЕ
Устройство™, чиято прииципна схема е показана на фиг. 2,28,
позволява с помощта ва един потепциометър да се променя ско-
ростта па въртсне на постояннотоково двигателче от пула до
максимум както в едната, така и в другата посока. В средно по-
ложение на потенциометъра електродвигателчето не се върти. При
завъртане оста на потенциометъра надясно двигателчето започва
плавно да се върти в едната посока и при крайне дясно положе-
ние на потенциометъра добива максималната си скорост. При за-
въртане оста на потенциометъра наляво се повтаря същото, само
че двигателчето ще се върти в обратната посока.
Ето как работе схемата. Транзисторът Т, който се управлява
от фототраизистора на оптрона Оп, е включен в Диагонала на
мостовата схема „Грец", изпълиена с днодите Дд-Д^ и играе ро-
Фиг. 2.28
лята на ключ и променливо съпротивление. Ако транзисторът Т е
отпушен, двигателчето ще бъде включено към променливото на-
прежение на вторичната намотка на трансформатора и само ще
консумира ток, без да може да се върти. Ако транзисторът Т е
46
запушен, ток през двигателчето няма да тече и то няма да се
върти. Ако обаче транзисторът Т се отпушваДнапример през поло-
жителните полупериоди на променливото напрежение СД, двига-
телчето ще се окаже включено към еднопътно изправено напре-
жение и ще се върти в съответната посока. В посочената схема
отпушването на транзистора Т само през положителните или са-
мо през отрицателните полупериоди се определи от оптрона. При
горно положение на потенциометъра Р светодиодът на оптрона
ще бъде включен в права посока само през положителните по-
лупериоди на променливото напрежение и само тогава чрез фото-
транзистора на оптрона ще се отпушва транзисторът Т и на дви-
гателчето ще се подава положително напрежение. При долио по-
ложение на потенциометъра светодиодът ще бъде включен в
права посока само през отрицателните полупериоди и на двига-
телчето ще се подава отрицателно напрежение. В средно положе-
ние на потенциометъра Р светодиодът ще бъде включен между
две сквипотенциални точки и няма да излъчва. Фототранзисто-
рът на оптрона и транзисторът Т ще бъдат запушени и двигател-
чето няма да се върти. В междинните положения светодиодът ще
излъчва по-слабо или по-силно и двигателчето ще се върти съот-
ветно по-бавно или по-бързо.
Настройката на устройство™ се състои в подбора на резистора
R, чиято стойност не е много критична, но все пак зависи от
коефициента на предаване по ток на оптрона. Точната стойност
на резистора се избира при едно от крайните положения на по-
тенциометъра, като стойността му се намалява дотогава, докато
двигателчето получи желаната максимална скорост.
Като се има предвид, че на двигателчето се позава еднополу-
периодно изправено напрежение, необходимо е да се използува
ефективно променливо напрежение, което да е два пъти по-голямо
от номиналпото постоянно напрежение на двигателчето.
За да не се превиши максимално допустимого обратно напре-
жение на светодиода на оптрона, което за никои екземпляри е
само няколко волта, се поставя диодът Д.
•ЙЗ При подбора на резистора R Трябва да се внимава да не се
допуска превишаване на максимално допустимия ток на свето-
диода. който за посочения тип 6Н 2017 е около 50 mA.
(-' Описаното устройство е много подходяще за захранвапе на
детски електрически влакчета, за конто иай-често е необходимо
постоянно напрежение 4,5 V. За целта може да се използува ка-
къвто и да е трансформатор с мощност, по-голяма от 10 W, т. о.
със сечение на магнитопровода, по-голямо от 4 ст2. Вторичната
намотка се навива за напрежение 2x6 V с проводник ПЕЛ 0,45.
47
2.14. ОПТОЕЛЕКТРОНЕН МИКРОФОН
На голяма част от радиолюбителите ще допадне идеята, защи-
тена с патент DD-WP132630 на ГДР.
На фиг. 2.29 е показана принципно възможността от един све-
тодиод, фототранзистор и подходяща механична конструкция да
се изработи микрофон.
Принципы на действие на оптоелектронния микрофон е след-
ният. Налягането, което упражняват звуковите вълни върху мем-
браната М на микрофона, предизвиква трептенето на пластинката
Р, чийто край е блпзо до оптичната ос на дискретния оптрон,
съставен от светодиода СД и фототранзистора ФТ. В зависимост
от амплитудата и честотата на трептене на пластинката Р се из-
мени светлинният поток, с който се облъчва фототранзистрът Ф Т.
Ако се свържат светодиодът СД и фототранзисторът ФТ така,
както е показано на фиг. 2.30, ще се получи преобразувател на
Фиг. 2.30
звуковото налягане в променливо напрежение, т. е. оптоелектронен
микрофон.'
Честотната характеристика на този микрофон се определи
48
главно от механичната система—-мембраната М, пластиката Р и
капсулата К. Амплптудната характеристика 'не е от решаващо
значение, тъй като в капсулата К може да се монтира предусил-
вател, който да повиши нивото на изходния променлпвотоков сиг-
нал от фототранзистора.
С цел да се получи по-голямо усилване по напрежение е не-
обходимо резисторът /?2 да има по-голяма стойност. Но тъй като
на фототранзистора ФТ, за да работи нормално в усилвателен ре-
жим, му е необходимо напрежение колектор—емитер С7с£^2 V, то
стонността на съпротивлението на резистора не може да бъде
безкрайно голяма. Постоянната съставка (началният колекторен ток),
определяща работната точка на фототранзистора ФТ, може да се
регулира чрез механично преместване на мембраната М заедно с
пластинката Р или чрез промяна стойността на съпротивлението
на резистора Р2.
За едно любителско изпълнение на оптоелектронен микрофон
се препоръчва използуването на механиката на ненужна или не-
годна електрическа телефонна капсула. Изваждат се от нея маг-
нитите и бобпнките. С подходяще лепило в центъра на мембрана-
та се залепва станиолова лентичка с дължипа 6 — 8 mm. На пе-
чатна платка ПП се реалнзира устройството по блоковата схема,
показана на фиг. 2.30, и се монтира в телефонния капсул.
При монтирането трябва да се спазят следните условия:
— оптическите оси на светодиода СД и фототранзистора ФТ да
си съвпадат колкото може по-добре;
— станиоловата пластинка да не опира пито до светодиода СД,
нито до фототранзистора ФТ-,
— долният край на станиоловата пластинка да бъде по въз-
можност най-близко до оптичната ос на оптронната двойка.
2.15. Р АЗХОД ОМЕР НА ТЕЧНОСТИ
Ако между един светодиод и един фототранзистор се постави
стъклена тръбнчка, тя ще представлява известна преграда за
лъчите, излъчвани от светодиода, и върху фототранзистора ще
попада само малка част от тези лъчи. Ако се напълни с вода или
друга прозрачна течност, тръбичката ще се превърне в цилиндрич-
на леща, която ще има фокусиращо действие и върху фототран-
зистора ще попада по-голяма част от лъчите. В двата случая през
фототранзистора ще протича съответно по-малък и по-голям ток.
Това свойство може да се използува за направата на оптоелек-
тронен разходомер на прозрачни течности, например за разхода
4 Оптоелекз ронни прибери
49
на гориво в автомобила и др. Принципът на действие на такъв
разходомер се състои в това, че се преброяват колко обемни
единици течност премпнават през дадена тръба.
За обемпа единица може да се използува резервоарче от 100
или 1000 ст3. По-ясно действието на разходомера се разбнра от
Фиг. 2.31
Вижда се, че когато един
фиг. 2.31. На входа и пзхода на ре-
зервоарчето са поставени електровен-
тилите ЕВ1 и ЕВ2, прсдставляващп
кранчета, управляванн с електоичс-
ски ток. В гориия и долния край на
резервоарчего са закрепенп стъклени
тръбички с двойка светодиод и фо-
тотранзнстор. В изходно състояние
електровенгилът ЕВХ е отворен, а
ЕВ2 с затворен и резервоарчето за-
почва да се пълнн, докато течността
достигни до равнището на оптрона
Onv Сега електровенгилът ЕВ3 се
затваря, а ЕВ2 се отваря и течност-
та пзтича по предназначението си.
Когато изтече цялото резервоарче и
нивото на течността спадне под рав-
нището на оптрона Опг, електровен-
тилът ЕВ2 се затваря, а се отваря
£Л,. Електромеханичният брояч от-
броява едно резервоарче и т. н.
от електровентилите е отворен, дру-
гият е затворен и това позволява да се използува един диферен-
циалеп електровентил.
Принципната схема на разходомера е показана па фиг. 2.32. С
помощта на тримерпотенциометрнте Pi и Р2 оптоелектронните
преобразуватели, изпълнени с транзисторите ТГ,Т2, Та и TS,TO, Т10,
са настроени така, че при празна стъклена тръбичка на колекто-
рпте на Т;! и Гц, да има логическа единица, а при пълна с
течност тръбичка да има логически нула. При това положение в
вачалото, когато резервоарчето е празно, на входовете на логи-
ческите И-НЕ ТТЛ елементи Dl и £)2 са подадени логически еди-
ници, а на изходите им ще има нули. Оттук следва, че на изхода
на D3 ще има единица, транзисторите Ti и 7",- ще бъдат отпуше-
ни и електровенгилът ЕВг ще се отвори. Течността ще започне да
пълни резервоарчето, като първо ще се задействува оптронът Оп2
и на пзхода на елемента Ра ще се появи единица, но съетоянието
на елемента 7?3 няма да се промени, тъй като на другая му
50
вход продължава да стон нула от оптрона <9щ. Когато резервоар-
чето се напълни и се задействува оптронът Ъ/Zj, ще се получи
единица и на другия вход на D3. Нулата на изхода му ще запуши
транзисторите и Тй и електровентилът ЕВг ще се затвори. Ну-
лата на входа па елемента Di ще предизвика единица на изхода
Фиг. 2.32
му; транзисторите 76 и се отпушват и електровентилът'/^ се
отваря. Течността започва да изтича, като първо оптронът Опг ще
подаде единица на входа на DA, но тъй като на. другия вход има
нула, състоянието му не се променя. Когато резервоарчето се из-
празни под нивото на оптрона Оп2, транзисторът Т1и ще се запуши
и на изхода на елемента ще се получи нула, конто ще предиз-
вика единица на изхода на Ds и нула на изхода на Е>л. Електро-
вентилът ЕВ2 се затваря, а ЕВ1 се отваря и електромеханичният
брояч ЕМБ отброява една единица, а резервоарчето започва от-
ново да се пълни.
Ако се налага използуването иа електровентили за друго напре-
жение, на мястото на ЕВг може да се включи реле с един пре-
включващ контакт и електровентилите да се включват чрез него,
като нормално затвореният контакт на релето се включва към
електровентила ЕВ2, а нормално отвореният към ЕВ±. При такова
51
свързване ТТЛ елементът Z?4 и транзисторите Тс и Г7 не се из-
ползуват.
Оптоелектронните преобразувателн се настройват при празна
тръбнчка. С тримерпотенциометрнте Р± и се подбира режим на
транзисторите Г, и Ts на границата на насищането им, така че
7'2 и Тг, да бъдат запушени. При пълна с течност тръбнчка токът
на фототранзисторите се увеличава, Г, и Т8 излизат от режим на
насищане, 7'2 и Тд започват да се отпушват, при което Тл и Тя се
запушват напълно и целият ток на фототранзпсторите ще проти-
ча съответно през базите на Т2 и Тв. Вследствие на това Т3 и Т10
ще се наситят и на колекторите им ще се получат желаните ло-
гически нули. Ако не се получава добро насищане на транзисто-
рпте Т3 и Т,о, трябва да се увеличи токът през светодиодите, но
не повече от 50 mA. Фототранзпсторите трябва да се допират до
стъклените тръбички, а светодиодите може да бъдат разположе-
ни и на известно разстояние.
Електрическата схема на разходомера е проста и лесна за на-
стройка, но за цялостното изпълнение на устройство™ най-добре
е да се потърси помощта на специалист механик.
2.16. ЕЛЕКТРОЖН БРОЯЧ НА РАЗХОДА НА МАГНИТНА ЛЕНТА
Употребяваннте в битовата апаратура механични броячи на раз-
хода на магнитната лента имат редица недостатъци. Механиче-
ски га енергия, необходима за нормалната работа на такива броячи,
ограничава значително областите на приложение във връзка с
възможното увеличавапе коефициента на детонации.
Предлаганпят електронен брояч на разхода на магнитна лента
(фиг. 2.33) позволява да се избягнат посочените недостатъци. Ос-
вен това той е безшумен и дава възмОжност за дистанционен
контрол.
Датчикът за разхода на магнитната лента е монтиран на тоноста.
Принципното му устройство е показано на фиг. 2.34.
Състои се о г две оптоелектронни двойки — светодиодите СД},
СДъ и фототранзисторите ФТг и ФТ.2. Светодиодите и фототран-
зисторите са разделени с диска I, в който е иаправен прорезът А.
Дискът е свързан с тоноста 2 неподвижно.
Следователно по време на работа на касетофона или магнето-
фона се осветяват фототранзисторите Ф7\ и ФТ2 от светодиоди-
те СДА и СД2 през прореза върху диска.
Оптоелектронните двойки са разположени така, че единият от
фототранзисторите се освегява преди другия. При промяна на посо-
52
посоката на движение™ на
фТ, ФТ
ката на движение на магнитната лента се променя и редът на
осветяване на фототранзисторите Ф1\ и ФТ^.
Това отместване на осветяването във времето на фототранзи-
сторите се използува за познаване
магнитната лента.
Усилеиият фототок на фототран-
зисторите Ф7\ и ФТ2 (при осветя-
ването им) от транзисторите Ту и
Т2 е достатъчен, за да ги преведе
в наситено с ьстояние. Обратно, при
затъмнение транзисторите Ту и Т2
се запушват. Получените изходни
импулси от колекторите на транзис-
торите Ту и Г2 директно се подават
към формирователите, изпълнени с
интрегалната схема ИС1 (два триге-
ра на Шмит). Делителите /?7 /?8 и /?9
Rw, влизащи в състава на ди-
ференциращите вериги с конден-
заторите Сг и С2, създават необ-
ходимо™ 4- 2,4 V преднапрежение
на входовете на инверторите на
ИС2 (7400 или К 155ЛАЗ). С по-
мощта на това преднапрежение се
осъществява отделяне на импул-
сите, получени от диференцирането
импулси, обработени от логическите
за управление на двоично-десетичните броячи ИСЗ ~ИС6 (74192
или К155ИЕ6).
Към изходите на броячите са свързани дешифраторите ИС7+
ИС10 и ссдемсегментните индикаторни елементи И1 — И4 (АЛ305,
VOB71A, TIL 306).
Ограничителните резистори /?13 — /?40 се избират в зависи-
мост от типа на индикаторните седемсегментни елементи.
В схемата е предвидено и автоматично нулиране на броячите
ИСЗ - ИС6 при включване на захранващото напрежение. Това се
осъществява с кондензатора С,_. При подавапе на захранващото
напрежение за времето, през което напрежението върху конден-
затора надвиши стойността +0,8 V, става нулиране на всички
броячи.
Предвидено е външно нулиране с бутона Б.
Временните диаграми на напреженията в различимте точки на
схемата се показами на фиг. 2.35. От тях лесно се разбира и
припципът на действие на електрическата схема.
Фиг. 2.33
на отрицателния фронт. Тези
елементи 2И-НЕ, се подават
53
54
Изискванията към светодиодите С,Д и СД2 и фототранзисто-
рите Ф1\ и Ф7'2 са минимални. Например фАтотранзисторите Ф7\
и ФТ2 могат да бъдат с ниски пробивни напрсжения и със срав-
нително малки коефициенти на предаване по ток. Важного е про-
изведението на двата коефициента на предаване по ток и^е (на
фототраизистора и съответния му транзистор) да с над 1000.
През светодиодите СД± и СД2 се пропуска ток около 70 mA.
Така че, ако се заменят светодиодите с други типове, трябва да
се взема под внимание максималният им ток в права посока.
Конструктивного изпълнение на предлаганото устройство за-
виси от марката па касетофона или магнитофона.
Диаметърът на ролката 2 (вж. фиг. 2.33) определи разхода на
магнитна лента при едно пълно завъртване на тоноста. Ако
се приеме, че младшият разред на светодиодните индикаторни
елементи, по конто се отчита разходът на магнитна лента,
трябва да бъде 0,1 т, то диаметърът на ролката 2 се изчислява
по следния начин:
d - °’1=0,0318 т = 31,8 шт.
Практически любителите рядко се интсресуват от точния раз-
ход в метри на магнитна лента. По-важно е в относителни еди-
ници да се знае разположението на всяка мелодия върху касета-
та или ролката спрямо началото й.
С малки изменения на схемата на фиг. ‘2.34 могат да се реали-
зират интересни други устройства.
Например, ако двата оптроннп фотодагчика се разположат по
подходящ начин па входа на работното помещение, може да се
получи точна информация за броя на хората в него в даден мо-
мент независимо от това, колко иъти влизат и излизат. 'Желател-
ио е в този случай светодиодите СДХ и СД2 да бъдат заменени
с електрически крутки с мощност над 1 W, конто да имат съ-
ответната оптика за фокусиране па лъча върху фототранзистори-
те ФТУ и Ф'!\.
Ако пък се дешифрира нулевого състояиие на брояча ИСЗ с
помощта на четири светодиода и един транзистор, се получава
устройство за автоматично включване и изключвапе па осветле-
нието или електрическото отопление в работното помещение.
С малко фантазия и конструктивен нюх могат да се открият
редица други приложения иа предлаганото устройство.
< 'ЛМЧНА \ 55
ВМВЛИОТЕКАЛ
. Tf О»
движение "напред" i Движение "Назад"
Фиг. 2.35
56
2.17. ОПТОЕЛЕКТРОНЕН ПИСТОЛЕТ
Оптоелектрониият пистолет, чиято принциппа схема е показана на
фиг. 2.36, е едко безопасно оръжие, което представлява интерес-
на играчка за деца, но при добро изпълнение може да служи и
за пълноценна тренировка по спортна
стрелба. За направата па такъв писто-
лет се използува готов детски пластма-
сса пистолет, в дръжката на който мо-
же да се постави 9-волтова батерия
6F22. Към спусъка на такъв пистолет
се приспособява един нормално отворен
контакт, който се затваря при натискане
на спусъка.
„Куршумът“ на оптоелектронния пис-
Фиг. 2.36
толет е електронен и представлява еди-
ничен светлинен импулс, излъчван от
светодиода СД. Такъв импулс се получава при разреждането
на кондензатора през светодиода.
Кондензаторът е свързан към батерията Б през резистора R и
е зареден до 9 V. При затваряне на ключа К той се разрежда
през светодиода и последният излъчва къс светлинен импулс.
Колкото и дълго да се задържа натиснат спусъкът, светодиодът
няма да излъчва повече, тъй като през него ще тече много малък
ток, определен от резистора R. При отпускане на спусъка свето-
диодът се изключва и кондензаторът се зарежда до напрежението
на батерията за време около 1—2 s. От това време завися и мак-
сималната бързина, с конто може да „стреля" електрояният пи-
столет.
За по-точна и по-дългобойна стрелба е необходимо всички
лъчи от светодиода да се съберат в успореден сноп. Това се
постига с една обикновена стъклена или пластмасова изпъкнала
леща, конто се закрепва на края на цевта на пистолета, а свето-
диодът се поставя във фокуса на лещата. Трябва да се има пред
вид, че колкото са по-големи фокусното разстояние и диаме-
търът на лещата, толкова по-тесен и по-концентриран сноп от
лъчи се получава. Това ни подсказва, че една електронна пушка
би могла да бъде по-точна и по-дългобойна от пистолета. В изра-
ботения образец е използувана леща с фокусно разстояние
от 60 mm.
Изключване на батерията в пистолета не е необходимо, тъй
като при ненатиснат спусък кондензаторът е зареден и ток от
батерията не се консумира.
57
Като се има пред вид, че максималният заряден ток на кон-
дензатора е около 0,3 mA и тече за време, по-малко от 1—2 s,
може да се пресметне, че с едва батерия може да се производят
повече от 100000 изстрела.
Фиг. 2.37
За регистриразс на точниге попадения при стрелбата с пистолета
се използувг! електронна машина, в центъра на конто е поставен
фототранзистор. Ако светлинният импулс от пистолета попадне
върху фототранизистора, светва сигпална лампа и след около 1 s
угасва.
Схемата на елсктронната машина е показана на фиг. 2.37. В
усилвателната си част тя е почти същата както описапата в
т. 2.8 схема на брояч за преминаващи хора. И тук усилвателят
е с динамичен товар, за да не се влияе мншената от външкото
осветление. Транзисторът Т2 е импулсен 'усилвател, на изхода на
който се получават положителни импулси. Транзисторите Тя, и
7'7 образуват чакащ мултивибратор, който изработва импулс с
продължнтелност около 1 s, през което време транзисторите Т5
и Тп са отпушени и сиглалната лампа Л свети. За по-добра ра-
бота чакащият мултивибратор е изпълнеп с един допълннтелен
транзистор. В нормално състояние транзисторите Т3 и Г7 са запу-
шени, Г4 е наситен, а и Т,- са запушени. При облъчване па фото-
транзистора ФТнапрежението на емитера на 7\се намалява, TjCesa-
пушва, а 7'3се отпушва и чрез кондензатора С4 запушва транзистора
Т'4. Напрежението на колектора на 7\ се повишава, 77 се огпуш-
ва и остава в това си сьстояние, докато кондензаторът С4 не се
презареди до около 0,6 V. Следователно времето за светене на сиг-
налната лампа Л зависи от времеконстантата /?7С4. Тя е под-
58
брана така, че да бъде достатъчно малка, за, да не се консуми-
ра излишно дълго време ток от батерията, а от друга страна,
да бъде и достатъчно голяма, за да може добре да се вижда свет-
ването на сигиалната лампа.
Мишената се захранва с напрежение 4,5 V от батерия 3R12 и
в чакащ режим консумира ток около 1 mA, тъй като са отпуше-
ни само транзисторите Т2 и 7\. При светване на сигиалната лам-
па токът на консумация се определи от използуваиата лампа,
която може да бъде за 2,5 или 3,5 V и 0,2 А.
Оптоелектронният пистолет може да се превърне много лесно
в телеуправляем модел, ако сигиалната лампа се замени напри-
мер с електродвигателче или електромагнит, конто да задейству-
ват някаква подходяща играчка. С посочената леща пистолетът
задействува мишената от разстояние до 10 т.
2.18. „СЕКРЕТИН" ЕЛЕКТРОННИ КЛЮЧОВЕ
В много случаи в радиолюбителската практика или у дома е
необходимо да се „засекреги" използуването на определено елек-
тронно устройство, да се направи иевъзможно „отварянето на
лабораторията" от любознателни любители на приключения.
Съществуват голям брой схеми на „секретин" електронни
ключове, поместили в радиолюбителските списания и всяка една
от тях има своите предимства и недостатъци. Предлагавшее тук
схемни решения на „секретки" електронни ключове също имат
предимства и недостатъци както всички оставили разработки, по
в същото време показват големите възможности за приложение
на оптоелектронните прибори.
В зависимост от конкретните цели на приложение и наличните
у радиолюбителя електронни елементи ще се определи и иптере-
сът към дадено схемно решение.
Най-популярните „секретин" устройства се състоят от бутонен
блок, запаметяващи схеми, логически блок и изпълнителен блок.
Необходимо е да се набере с бутоните определена комбинация
от числата 0—9, която те бъде запомнена, обработена от логи-
ческий блок и ще задействува изпълнителния елемент.
Подобно е действието на схемата от фиг. 2.38. Тук запаметя-
ващага схема е изпълнеча с оптрони с голям коефициент на пре-
даване (/С>100%).
Ако се свържат елемеитите на един оптрон, както е показано
на фиг. 2.39, лесно ще се открие тригерният ефект на схемата.
Бутонът Бг е с нормално затворен контакт, така че при подаване
59
на захранващото напрежение към схемата на изхода й ще се по-
лучи висок потенциал. Следващото стъпало или измерителният
уред, който ще бъде включен към изхода на схемата, трябва да
има високоомен вход. В противен случай има опасност от задей-
Фиг. 2.38
Фиг. 2.39
ствуване на тригера, както би се получило и ако се натисне кой
да е от двата бутона Б2 или Б-л. 11ри задействуване на бутона Б2 през
светодиода на оптрона ще протече ток IF, който може да се на-
числи по формулата
р ____ Г]
4=^_£>тА) (1)
където А'<ахр е иапрсжението на захранва-не на схемата, V;
UF — спадът в права посока върху светодиода на оп-
трона, V;
— съпротивлението на ограничителния резистор, 1<Й.
След отпускаче на бутона Б.} стойността на тока 1F ще оста-
не почти непроменена, тъй като напрежението на насищане UcEisA
на фототраизистора на оптрона е от порядъка на 0,3—0,5 V. Фор-
мулата (1) ще добие вида
7 ^захр Суг - £sat л
/р= mA.
На изхода на схемата се установява логическа нула със стой-
ност, равна на напрежението на насищане UCEs^ на фототранзи-
стора.
60
Връщане на схемата в първоначалното запушено състояние е
възможно чрез’
— временно прекъсване на захранването с бутона БА‘,
— временно свързване накъсо светодиода на оптрона;
•— временно замасяване базата на фототраизистора на оптрона.
Стойността на резистора може да се определи от формулата
/?2^5а:р • a; kQ,
където К е коефициентът на предаване на оптрона, %, a и
IF са сьответно в V и mA.
При положение, че коефициентът на предаване по ток на из-
ползувачия оптрон е под 100о/сь удобно е да се работа със схе-
мата на тригера, показана на фиг. 2.39. Изискванията към резисто-
ра /ф са същите както към този от схемата на фиг. 2.38.
Транзисторът ТА трябва да е с коефициент на предаване по
ток h^E 20 при/с=1 mA и UCF—& за да няма изисквания
към вида (типа) на оптрона по отношение на неговия коефициент
на предаване К (обикновено /С>5%).
Стойностите на резистора /ф и кондензатора С се определят от
бързодействието, с което ще се измени изходното състояиие на
тригера. Почти във всички случаи е достатъчио да се използува
коядензатор с капацитет от няколко нанофарада и резистор със
съпротивление 2—10 kQ.
Принципът на действие на схемите на „секретен11 електронеп
ключ, показани на фиг. 2.40 а и 2.40 б е един и същ. В нор-
мално положение при подадено захранващо напрежение -pEsaxP
бутоните Б±—Бп са свързани последователно с нормално затворе-
ните си контакта, а на бутоните БА—Б3 се използува нормално
отвореният контакт. И трите тригера, изградени с оптроните On,—
Оп3, са в „изключено" състояние и токът, създаващ спад върху
резистора Rh е равен на тока на тъмно на оптроните, т. е. той е
под 1 рА. Транзисторът ТА е запушен, а релето Р, не се е за-
денствувало. При натискаие последователно бутоните Б„ Б2 и Б3
вески тригер ще премине в наситено състояние, спадът върху ре-
зистора ще стане от порядъка на няколко волта, транзисторът
ТА ще се насити и релето РА ще задействува желания механизъм.
Ако не се спази последователността на включване на бутоните
Ба—Б3 или се натисне никой от бутоните Ь4—Бп, релето Р} няма
да заработи. Броят на комбинациите може да се увеличи както
чрез увеличаване на „фалшивите" бутони БА—Б,„ така и чрез
включване на повече оптронни тригери последователно.
61
За практическо изпълнение на схемата, показана на фиг. 2.40,
се използуват оптрони например от типа 6Н 2112 или 6Н2001,
6Н 2017. Изискваиията към параметрите на транзистора са в
зависимост о г параметрите ва релето Р±. Номиналното му напре-
жение ще определи стойността на захранващото напрежение E331V.
Желателно е да бъде 9—24 V. Доляата граница 9 V се опреде-
62
ля от броя на последователю свързаните тригерпи схеми, а гор-
пата— 24 V — от пробивного напрежение U(EO на фототранзисто-
ра на оптрона и пробивного напрежение UEB0 на транзисторите
7\, Т2 и Т3. Най-добре е, ако се използува реле от типа РМ2/12.
Тогава ще е необходимо захранващо напрежение от 12 V, а
стойпостите на резисторите ще бъдат /?г=10 к£ (0,1 W—20%),
T?4=/?6=l kQ(0,25W—20 %). Транзисторите Т1—Г4 мо-
гат да бъдат маломощни, например от типа 2Т 3167—2Т3169.
Диодът Дх може да бъде какъв да е изправителен диод с обрат-
но напрежение L'/?>20 V.
Бугопният блок може да се изработи саморъчио, като се проя-
ви съответното творчество за допълнително „засекретяване" на
цялото устройство.
Възстановяване на „секрета" на устройствата след „отключване"
се извършва много просто — необходимо е да се натисне кой да
е от бу гоните —Бп. За момент ще се прекъсне захранването на
тригерите, транзисторът Ti ще се запуши п релето Рх ще възста-
нови вачалното си положение.
В следващите две схемни решения се използуват дискретии
оптронни двойки — светодиод-фототранзистор, конто са значител-
во по-евтипи и достъпни за широкия кръг радиолюбители.
На фиг. 2.41 е показан един оптимален вариант на „секретен"
електропен ключ. Тук липсват бутоните, конто са дефицитен еле-
мечт на пазара. За „запаметяващ" елемент се използува саморъчно
направена от непрозрачен материал пластинка, играеща роля на
„секретен" ключ. Едно примерно изпълзение на „секретния"
ключ е показано на фиг. 2.42. Трите отвора Л, В и С са разпо-
ложени така по дължината на ключа, че по цялата широчича има
„просвет". Това условие осигурява 100% засекретяване шифъра
на устройството. 11здатъкът на ключа (участък D) прави невъз-
можно използуването на ключа със същата форма от прозрачен
материал.
Възможно е чрез предаване на спецнална форма на ключа да
се усложни още повече шифъра.
Електрическата схема на устройството съдьржа малък брой
елементи: 4 светодиода, 4 фототраизистора, 2 маломощни NPN
транзистора, 4 резистора, 1 диод и 1 реле с номиналпо работно
напрежение 12 V. Освен означените па схемата типове елементи
могат да се използуват почти всякакви годни оптоелементи и
транзистори. Главното условие е през светодиодите С Ду—СВЦ да
се осигури такъв ток, че фототранзисторите ФГ.—ФТ\ да се
насптят.
63
В този случай от голямо значение е на какво разстояние ще се
разположат оптоелементите един от друг (фиг. 2.43) п до каква
степей ще съвпаднат оптичните линии на светодиодите и транзисто-
рите, образуващн оптронни двойки. Затова добрата и точна пз-
Фиг. 2.41
Фиг. 2.42
работка е от решаващо значение за „идеалнито“ действие на „сек-
ретния" ключ Самата ключалка трябва да се изработи от плекси-
глас или текстолит (от лесно обработваеми материали). Отворите
А, В, С и D за светодиодите и фототранзисторите се пробиват
едновременно със свредло / 5. По този начин се гарантира съос-
ност на всяка онтронна двойка. След това се вкарва в отвора на
ключалката предварително изработеният „секретен“ ключ и се про-
верява за луфтове и дали добре се затъмнява с участъка D от-
ворът на оптрона Don. Ако всичко е наред, със същия диаметър
0 5 на свредлото се пробиват и отворите в ключа.
Най-удобно за изпълнение е разполагането на елементите на две
малки печатни платки от двете страни па ключалката. На платката
Л1 се монтират светодиодите СДУ, СД3, СД.г, транзисторът
7\, диодът Д1 и резисторите Р± и А, а на платката /72 — остана.
64
лите елементи без релето Рк, тъй като в повецето от случайте то
има големи размери.
Желателно е да се използува двойно фолираи стъклотекстолит
или гетинакс за двете печатни платки. Тъй като след монтирапе на
светодиодите и фототранзисторите вър-
ху печатайте платки и вкарването им в
съответните отвори на ключалката сте-
пените па свобода на платката рязко
намаляват, необходимо е само по едно
винтче за закрепване (по вьзможност
с 0 3 — самонарязващо). Спойките на
светодиодите и фототранзисторите към
платките /7Щ П2 се правят, (след като
се вкарат в съответните им отвори на
ключалката.
Самото монтирапе на ключалката за-
виси от конкретното приложение: уст-
ройство против кражба на автомобили,
секретен ключ за барче, лаборатория,
телевизор, радиопремник, радиостанция
Фиг. 2.43
и др.
Принципът на действие на схемата е прост. В „покой" устрой-
ство™ консумира ток, по-малък от 60 mA, т. е. толкова, колкото
е необходимо, за. да свети светодиодът СД±. Фототранзисторът
ФТь е наситен, но токът му е приблизптелно равен на 0,5 mA.
Транзисторите Т1 и Т,2 са запушени и затова през светодиодите
СД{ и СД3 и релето Pt тече практически само обратният ток
/сео иа съответния транзистор.
Контактът Д± на релето Р± е отворен. С вкарване на „секрет-
ния“ ключ в ключалката до упор участъкьт D на ключа затъм-
нява фоторезистора ФГ4. Транзисторът Тг се насища и през све-
тодиодите протича ток около 45 mA. Ако и трите отвора на
„секретния" ключ сьвпадат точно срещу светодиодите СД}—СДа,
фототранзисторите ФТ,—Ф73 рязко намаляват съпротивлепието на
прехода си колектор—емитер и токът в базата на транзистора Т2
може да нарасне от няколко наноампера на около 500 рА.
При коефициент на предаване по ток /г2щ S?100 на транзистора Т2
колскторният му ток 1с ще достатке стойност, по-голяма от 50 mA,
което е достатъчно за задействуване на реле от типа РМ2/12
(релето Р}). Последното пма два превключващи контакта с мак-
симално попустим ток 4 А, така че с него може да се включват и
изключват изпълнителни механизми с мощност от порядъка на 1 kVA.
Като недостатък трябва да се посочат големите габарити на релето
6 Опгоелек1ронии прибори
65
РМ2/12 и високата му цена. Вместо реле може да се включи ти-
ристор. Тогава крайното стъпало ще има вида, показан на фиг. 2.44.
Ако фототранзисторите са с малък коефициент на предаване по
ток, може да се използува заместителната схема, показана на
Фиг. 2.44
фиг. 2.45. Изисквапията към транзистора Т са по отношение на
коефициента на предаване по ток (А21д >100). Недостатък на тази
заместителна схема е по-голямото напрежение на насищане UcE&at.
В случая този параметър е от значение само за фототранзистора
Ф7\. Но като се включат последователно на диода Дх още 2—3
маломощпи диода (може и здрави Р—N преходи от негодяи тран-
зистора) или един опореи диод с напрежение на пробива 2—3 V,
изисквапията за малко U(Esi\ отпадат за фототранзистора Ф1\.
Едно практическо схемно решение на електронен „ секретен“
ключ със специална защита на евързващите и захранващите провод-
ници е показано на фиг. 2.46. Електрическата схема се състои от два
блока •—А и В. Блокът А се монтира в охранявания обект, т. е. в сек-
ретната ключалка. Чрез проводниците с номера /, 2, 3 и 4 бло-
кът А се евързва с блока В, който представлява серия от за-
щитни устройства против умишлено прекъеване на захранващите
проводница от злосторника. В сравнение със схемата от фиг. 2.41
в схемата па блока А се съдържат следните нови елементи: фо-
тотранзисторите ФГ4 и ФГб, светодиодите СД, СД, диодите Д,
Д3 и резистора Д. Новите оптронни двойки правят още по-
сложен „секретният" ключ и увеличават възможностите от ком-
бинациите.
В този случай, ако по някакъв начил или при случайна повреда
св; тодиодите СД—СД4_ получат захранване и осветят съответ-
ните им фототранзистори, необходимо условие за включване на
релето Рг е „затъмняването" не само на фототранзистора Ф'Д, а
и на ФД.
66
Действието на схемата е аналогично на описаната схема от
фиг. 2.41. Блокът В се монтира при захранващия източник, къде-
то се намира алармената инсталация.
Предвидени са следните защити с алармена сигнализация:
— срещу прекъсване на проводник № 1 или № 3;
—' срещу прекъсване на проводник № 4;
— свързване накъсо проводниците № 1 и № 3;
* -—^срещу вкарване на „фалшив" секретен ключ в ключалката.
Липсва защита само при свързване накъсо проводниците № 2
и № 3. Но вероятността злосторникът да разкъса кабелната фор-
ма и да свърже накъсо точно тези два проводника е толкова
малка, че е възможно само ако предварително му е известна
цялата конструкция и конкретного изпълнение.
Защитата на секретна га ключалка от евентуално прекъсване па
захранващите проводници № 1 и №3 се осъществява от елемен-
ТИТе Д]3> Дц, Дц, 1 3, Т'б, /?<;, /?4, /?!2.
Нормално блокът А има ток на консумация от порядъка на
40—50 mA. Спадът на напрежение върху диодите Д18 и Ди е
от порядъка на 1,5 V и затова транзисторите Т3 и 7’(; са в наси-
тено състояние.
Аларменото реле Р2 не е включено, тъй като фототранзисторът
ФТС е в наситено състояние и потенциалът в контролната точка
kT 1 не надвишава 1,2—1,5 V (сумарното напрежение, получено от
напрежението на пасищане CJCEsat на ФТ(; и спада в права посока
на диода Д5). Това напрежение е недостатъчно да отпуши тран-
зистора Тъ, в чиято база са включени последователно диодите Д$—
Д10. Ако се прекъснат проводниците № 1 и № 3, ще последва
моментално запушване на транзисторите Тл и Тс. През диода Ди
ще протече ток, определен от големината па захранващото напре-
жение, резистора Р13, спада върху диода Ди и спада върху пре-
хода емитер—база на транзистора Гг. Този ток е достатъчен ста-
билно да вкара в наситено състояние транзистора 7б и релето Р2
да задействува алармената сигнализация. За възстановяванс на
схемата е необходимо да се прекъсне захранването, да се подме-
нят прекъснатите проводници и след това да се постави ключът
във включено положение.
Прекъсването на проводника № 4 ще премахне „забраната11 (осъ-
ществявана чрез намиращия се постоянно в наситено състояние
фототранзистор ФТГ) през диода Д6. Кондензаторът С ще се за-
реди за време t^0,6 (Рю+Р^) С. При достигане до напрежение
от порядъка на 2,6—2,8 V ще се задействува алармената ин-
сталация.
Ако консумацията на ток от блока А рязко се увеличи и над-
68
мине 220 mA (при късо съединение между проводниците № 1 и
№ 3), спадът върху резистора 7?, ще преди’звпка насищане на
транзистора Т4, а след това и на транзистора Тъ, с което отново
релето Р2 ще включи в действие алармената инсталация.
Вкарвансто па „фалшив" секретен ключ в ключалката ще доведе
до прекъсване на светлинния поток от светодиоДа СДи към фо-
тотранзистора ФТС и ако след определено™ от времеконстантата
0,7С (/?10+/?1Б) време не се насити транзисторът Т2, защитата ще
се задействува както при описаните вече случаи. Като се имат
пред вид блокировкитс, осъществени чрез оптрониите двойки
СД.—Ф7\, СД4~ ФТ5 и СДц— ФГС, се вижда, че е невъзможно да
се изработи „шперц“ за тази ключалка.
Могат да се разгледат и други варианта на „разгадаване“ на
секретите па ключалката, но това се предоставя на всички, конто
търсят интересни занимания за ума, за да се убедят във възмож-
постите на предлаганото устройство. С цел да се запомни всяко,
даже и моментно злонамерено действие, е предвидено един от
включващите контакта на релето Р2 да замасява колектора па
транзистора ГБ. Разпадане на веригата, а съответпо и прекъсване
на алармата е възможно само след прекъсване на захранващо-
то напрежение към блока В.
Изискванията към оптоелементате са същите както при опи-
саната пре ди това схема: отворите в „секретния" ключ да позво-
ляват осветяване на фототранзисторите Ф7\—ФТЪ и ФТ& и при
вкаран ключ в ключалката да се затъмняват фототранзисторите
ФТ4 и ФГа. Само при изпълнение на тези две условия ще се задейству-
ва изпълнителният механизъм, без да се включи алармената ин-
сталация. Препоръчва се при практическото изпълнение на описа-
ния „секретен" ключ свързващите проводници с номера 1, 2, 4
да бъдат в една кабелна форма с ширмовка, конто може да се
използува вместо проводник № 3.
Желателно е захранването на цялото устройство да става от
акумулатор, намиращ се в режим на постоянно дозареждапе. В
зависимост от времето, през което се допуска, че няма да има
мрежово напрежение, ще трябва да се избере какъв тип акумула-
тор да се използува. Например, ако акумулаторът е с капаци-
тет 0,45 A/h, може да се разчита на сигурното действие на „сек-
ретного'* устройство в продължение на 8—10 Ь. При това визчис-
ленията не се включва токът, който ще се консумира от алар-
мената инсталация при задействуването й.
На фиг. 2.47 и 2.48 са показани вариан та на блоковн схеми
на „секретин" електронни ключове, използуващи генератор на
светлинни импулси с фикспрана честота.
69
Единият от приемниците работа на цифров принцип при деши-
фриране на приеманата информация. След като се приемат чрез фо-
тотранзисторния приемник ФП, сигналите се ооработват от цифров
честотомер. Получената информация се сравнява с предварително
Генератор на
нопр. с фикс,
честота
Фиг. 2.47
зададената комбинация от програмното устройство и чрез циф-
ровия компаратор се изработва сигнал за управление па начисли-
телиото устройство. Захранващият блок трябва да осигурява всич-
ки необходим!-! захранващи напрежепия на приемника.
, При всички случаи предавателят-геперагор на светлипни импулсп
с фиксирана честота трябва да се захрапва с батерия и да има
възможно по-малки размери.
Фиг. 2.48
Важно условие е честотата на генерираните импулси да е ста°
билна във времето и да не се променя при спадане на захранва’
щото напрежение на батерията.
70
Вгората блокова схема третира варианта пьрвата, но в ана-
логово изпълнение.
Изискванията към предавателя-генератор са същите както на
този от блоковата схема на фиг. 2.47.
Присмникът за разлика от цифровия вариант може да се на-
прави със значително по-малко на брой електронни елементи.
Аналоговият чсстотомер представлява прсобразувател честота
напрежение.
Опорното напрежение не трябва да се изменя във времето от
температурата и захранващото напрежение с цел да се гарантира
стабилиа работа на устройство™.
Възможни са дссетки други варианти на приемници и прсдава-
тели, осъщсствявани на базата на оптоелектронни прибори.
2.10. ЗАЩИТА НА ЕЛЕКТРСННИ СТАБИЛИЗАТОРИ
Едва голяма грижа на конструктора на електронен стабилизатор
на напрежение е осигурявапето на защитата му по ток, напреже-
ние, мощност.
Известии са много схемни решения, но в првечето от тях
въпросът се свежда до шунтирапе по някакъв начин на източни-
ка па опорно напрежение на електронния стабилизатор.
Най-популярните стабилизатора па напрежение се състоят от
електронен регулатор па напрежение, включващ в себе си и из
точник на опорно напрежение.
В зависимост от тока на консумация от електронния стабили-
затор на напрежение към изхода на регулатора на напрежение се
включват един или няколко мощни транзистора, евързани в пара-
лел като емитерпи повторители. На такъв електронен стабилизатор
лесно може да се осигури защита по ток на крайните транзистори.
На фиг. 2.49 е показано конкретно схемно решение, изпълнено
само с два диода и един оптрон.
Когато спадът на напрежение върху кой да е от резисторите
/?! или А*2 надвиши сумата от напреженията на отпушване в права
посока на диода Д} (Д2) и светодиода па оптрона Ощзапочва да
се увеличава и фототок ьт на фототранзнстора на оптрона On. Това
довежда до плавно натоварване на оптронния нзточник на напре-
жение Uon. Колкото се увеличава токът през крайните транзисто-
ри 7\ и Т2, толкова се увеличава токът през светодиода на оптро-
на, който чрез фототранзнстора си шунтира все повече и повече
рпорния източник.
71
Ако дсфектират един пли повече крайни транзистори (късо съе-
динение колектор—емитер), напрежението на опорння източник ще
стане много малко (няколкостотпн миливолта — колкото е напре-
жението па насищане UCE^ на фототраизистора на оптрона). Из-
ходното напрежение Umyi от регулятора на напрежение ще стане
Фиг. 2.49
® '-'сил
Фиг. 2.5U
практически равно на пула, но напрежението C/Lia6 ще бъде при-
блнзптелно равно на захранващото напрежение Азахр . С други
думи казано, схемата няма защита при пробив на краен регулиращ
транзистор (Т1 или 7'2).
Схемного решение, показано на фиг. 2.50, осъществява именно
72
тази защита на захранващото устройство от електронния стаби-
лизатор.
Напрежението на стабилизация на ценеровия диод Ду трябва
да бъде 1,2—1,5 пъти по-голямо от максималното приложено на-
прежение колектор—емитер на транзисторите и Т7.
При превишаване на това напрежение през ценеровия диод Ди
ограничптелния резистор Д3 и светодиода на оптрона Он ще про-
тече ток, конто ще предизвнка протпчането па фототок през фо-
тотранзистора на оптрона. При определена стойност на този ток
теристорът Тир ще се отпуши, през стопяемия предпазител Пр
ще прогече ток над допустимата му стойност и ще се прекъсне
захранването на схемата от f3axp.
При положение, че регулаторът на напрежение трябва да
измени изходното стабилизирано напрежение, схемата не е много
подходяща, още повече че липсва защита по ток на крайните
транзистори Тр и Т2.
Една комбинация на описаните дотук две схемни решения е по-
казана на фиг. 2.51. Нового тук е обедизяването на защитата по
ток на крайните регулиращи транзистори със защитата от прена-
прежение. Крайният резултаг е прекъсване на захранващото на
прежение Еалкр към регулатора на напрежение и крайните регу-
лиращи транзистори и Т2.
При практического осъществяване на подобии защити трябва
да се има пред вид следното:
73
1. Спадът върху ограничителните резистори Д’, и Д'2 при про-
тичане на максималния ток през крайните транзистори трябва да
бъде по-голям от спада в права посока на светодиода на оптрона
и диода Д1 или Д2.
2. Токът през светодиода на оптрона трябва да има такава
големина, че да осигури ток през фототраизистора, който да е
равен или по-голям. от тока на отпушване на тиристора Тир. Това
условие важи и за тока през ценеровия диод Д3 при късо съе-
динение на изхода.
3. Желателпо е предпазителят Пр да бъде бързодействуващ,
за да се използува маломощен тиристор.
Възможни са и други комбинации на защита по ток и напреже-
ние. Например веригата Д.л Дл СД може да се включи паралелио
на изходното стабилизирано напрежение. Необходимо условие за
нормална работа е напрежението на стабилизация на ценеровия
диод Д9 да бъде примерно с 0,5 V по-голямо от напрежението
£7С1а0—където/7^, е спадът върху ограничителния
резистор /?3.
Изискванията към разделителните диоди Д1 и Д2 са само по
отношение на максимално допустимия ток в права посока. Почти
във всички случаи може да се използуват силициевите импулсни
маломощни диоди от типа 2Д 560 X. Желателпо е оптронът да
бъде с голям коефициент на предаване, за да не е нужен допъл-
пителен транзистор (свързан по схема „Дарлингтон" с фото-
транзистора).
Пробивного напрежение колектор—емитер на фототраизистора на
оптрона трябва да бъде по-голямо поне с 10—20% от захран-
ващото напрежение E'3axp.
Тиристорът Тир може да бъде от серията Т-7 в почти всички
варианта на подобии стабилизатори. Не бива да се забравя, че
максимално допустимого му напрежение'в права посока трябва
да е по-голямо от захранващото напрежение ДзахР.
Регулаторът на напрежение може да се осъществи само с една
интегрална схема—аналог на рА 723 (или българската ИС 1 PH 723).
2.20. ПРЕДАВАНЕ НА ДАННИ КЪМ ИНДИКАТОР ПО ДВУПРОВОДНА ЛИНИЯ
Ако е необходимо да се разположат LED седемсегментни ин-
дикатори, изобразяващи една и съща информация на различии
места и отдалечени от захранващия източник до 10—15 ш, лесно
е да се пресметне, че е нужен 9-жилен кабел (два проводника за
постояннотоково захранване и седем за информациопни шини).
74
Броят на проводниците може да се намалц с три, ако към все-
ки LED индикаторсн елемент има и дешифратор.
Но и шестжилният кабел е
неудобен и трудно може да се
„замаскира", ако това трябва да
стане у дома. Предлаганата на
фиг. 2.52 схема позволява по
дву проводка линия да се пре-
дал ат към отдалечения LED се-
демсегменте» индикатор както
захранваке, така и данни.
При включване на захранва-
пето схемата осигурява автома-
тическо иулиране на брояча
ИС1 (К 155 ИЕ2или 7490). По
време на режим на работа е въз-
можно както нулиране па
брояча, така също и предаване
на данни.
На фиг. 2.53 е показана вре-
менна диаграма, илюстрираща
работата на схемата.
В режим на съхранение на
информацията захранването към
приемника става през диода Дъ
при което кондензаторът С, се
зарежда до нивото на захран-
ващото напрежение. Когато за
време, по-малко от 1 ms, се
прекъсне захранването, конден-
заторът С2 ще успее да се раз-
реди и тирнсторът Т.л да се за-
пуши. Броячът ИС1 ще се пу-
лира и светодиодннят индика-
тор ще показва пула. По време
на тази операция е необходимо
захранващото напрежение да не
се променя повече от допусти-
мого за ТТЛ интсгрални схеми_
Нека се приеме, че е осигу
рено захранващо напрежение -) 5,2 V
максималният ток на консумация на
на интегралните схеми и
приемника е 0,2 А. Ако по
75
време на нулирането на брояча захранващото напрежение не
трябва да спадне позече от 0,1 V, стойността на кондепзатора
Q се изчислява по следната формула:
1 ms
Нулероне
Фиг. 2.53
Г - 1Л
С1 At/’
където I и t са съответно токът и време го на разреждане на
кондензатора Сь а АС/ е допустимият спад на напрежение върху
кондензатора С\.
Като се заместят стойностите на параметрите, ще се получи
Сх= °’21^°-=2. 10-' F=2000 pF.
Второго изискване е към стойността на кондензатора С2.
Необходимо е за времето на предаване на данни (1 ps) С2 да
не успява да се разреди дотолкова, че транзисторът Та да се
запуши.
Ако се приеме, че напрежението върху кондензатора С2 не
трябва да се променя с повече от 1/20 при режим „предаване на
Данни", то за изчисляване стойността на кондензатора С2 може
да се използува формулата
г 20 t
0.7 /?3 ’
където t е времето, през което се прекъсва захранването, т. е.
1 ps за случая.
Като се заместят стойностите на резистора (/?3 = 1 kQ) и вре-
мето (/=1 ps=1.10“6s), ще се получи необходимата стойност
на кондензатора 28 nF. Това подсказва, че в случая с успех
може да се използува кондензатор с капацитет 22 33 nF.
Избраният много нисък коефициент на заяълване на импул-
сите за предаване на данни (1: 100) позволява захранващото на-
прежение да остава почти постоянно. Разделителният диод Д3
7G
предпазва входа на брояча ИС1 от по-високо входно напрежение
Седемсегментният индикаторен елемент моЖе да бъде и с „вгра-
ден“ дешифратор, при косто ще се намали броят на активните
елементи.
Идеята за предаване на данни чрез прекъсване на захранващо-
то напрежение може да се доразвие за различии конкретни при-
ложения, например за електронни цифрови часовници, управляванп
от един еталоиен тактов генератор (през 1 s или rain). Тогава ще
се увеличи броят на броячите, дешифраторите и индикаторнпте
елементи. Сигналит за предаване на данни ще се състои само от
един импулс, повтарян през една секунда или една минута.
Много важно условие за осигуряваве предаването на данни е
двупроводната линия да бъде усукана двойка проводници. В про-
тивен случай и на разстояние 1—2 m ще бъде проблем управля-
ването и нормалната работа на брояча ИС1.
Транзисторите, използувани в предавателя, трябва да са с време
на превключване, по-малко от 0,2 ps.
Възможно е да се намали честотата на предаване на данни (10
kHz), но ще трябва да се применят и стойностите на конденза-
торите и С2.
АЙЯНА Д
ЯИвАМОТЕКАЛ?
ПРИЛОЖЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 а
СВЕТОДИОД — ИНФРАЧЕРВЕН ЗЕ 1001
ЗЕ 1001 е епитаксиален галиево-арсениден светодиод, монти-
ран в корпус ТО-18 модифициран. Анодът е свързап електриче-
ски с корпуса. Светодиодът е предназначен да излъчва електро-
магнптно лъчение в близката инфрачервена облает на спектъра.
Максимално допустими стоимости на параметрите
N® по ред Наименование на параметъра Означение । Стойност
1 Постоянен ток в права пасока при — = 25 ±20 С, mA 1F max 100
2 Постоянно обратно напрежение при =25±2UC, V max 3,0
3 Температура на съхраиение, °C t t s — g —55—±85
4 Работен температуреи интервал. °C ^атЬ1,2 | —55—+85
Електрически и оптически параметри при tamh =25±2ПС
№ по ред Наименование на параметъра Означение Режим Стойност Димен- сия
mln max
1 Дължина на вълната на макси- мума на излъчване /.р /л = 100 ш А 800 1000 nm
2 Широчииа на спектъра на из- лъчване A'*/s = 100 mA — 40 nm
3 Пълна мощнаст на излъчване Фе(ад^ = 100 mA 0,2 — mV
4 Капацитет на прехода с Ur--=Q v°/=lMHz — 180 pF
5 Постоянно напрежение в права посока UF Ip - = 100 in A — 0,2 V
6 Постоянно напрежение в обра- тна посока UR = -10 pA 0,03 — V
7 Широчина на диаграмата на насоченост 2^/s 1 — 72 grad
ПРИЛОЖЕНИЕ 1(5
Цветен код
- Тип на светодиода Пълна мощност на излъчване, p.W Цветен код (точка)
ЗЕ1001 250—630 500—1250 1000—2500 червен оранжев жълт
2000—5000 над 4000 зелен снн
Цветната точка се напася върху репера иа корпуса.
79
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 а
ФОТОТРАНЗИСТОРИ
2Ф2101, 2Ф2102, 2Ф2002, 2Ф206, 2Ф2003 са планарно-епитак-
спални силициеви N—Р—N фототранзнсгори. 2Ф2101, 2Ф2102,
2Ф2002 са моитирани върху основа ТО-18, покрита с прозрачна
леща, а2Ф2062 и 2Ф2003 са монтпрани в корпус ТО-18 с калачка
с леща. Колекторът е свързан електрически с корпуса. Фототранзи-
сторите са предназначен!! за детектлране на електромагнитно лъ-
чение във видимата и близката инфрачервена облает на спектъра
в различии оптоелектронни схеми.
Максимално допустили параметра при tame—(25 ± 2)
Наименование на парамегъра Означение 2Ф21О2 2Ф2101 2<1>2U62 2Ф2002 2Ф20Э8 w <D К
стойносш й
1 Напрежение килектор — емитер ^СЕ max 32 20 V
2 Напрежение емитер— база BE max 5 4 V
3 Колекторен ток max wo 100 ni A
4 Пост, или ср. мощност на колектора р С шах 300 300 mW
5 Работен температурен интервал Т ante -55 ч-+80 °C
6 Темпера на съхранение Tstg —55 -Т-+80 CC
80
6 Оптоелектронни прибори
81
ПРИЛОЖЕНИЕ 3 а
Технически характеристнчни данни
Максимално допустим» стойкости на параметрите на оптроните,
измерени при /д/,гй=(25±2)°С
по ред
Наименование на параметъра
— Стоимости
Означение 6Н2112 6Н2001 6Н2017
1 1. СВЕТОДИОД ИА ОПТРОНА Постоянен ток в права посока, шА К. Fmax. 100 60 60
2 Постоянно обратно напрежение, V UЛ'шаг 3 3 3
3 Постоянна или средна мощност, tnW р шах 150 100 100
IL ФОТОТРАНЗИСТОР НА ОПТРОНА
1 Напрежение колектор — емитер, V 20 20 32
2 Постоянна или средна мощност на колектора, mW Р Стах 150 150 150
III. ОПТРОН
1 Постоянна или средна мощност на оптрона, mW р 1 Отах 250 200 200
2 1 Температура на съхраиепие, °C Tstg -55 - +126
Занояването на оптроните става при температура Т<260°C за по-малко от 3 s на разсто-
янис, не по-малко от 2 mm от корпуса.
82
Оптрони 6112112
Електрически
1 I Х° поред | Наименовяние на параметъра Означение Режим i 1
1 Тараметри на светодиоди
Постоянно напрежение в права посока / p =60mA
1.1 Ip = 10 mA
1.2 Постоянно обратно напрежение UR 4? =10 pA
2 Параметри на фототранзистори
2.1 Ток на тъмно 4 UCE= 10 V I fj =0j Ig =0
2.2 Пробивно напрежение колектор—емитер ^(BR)CEO Ic =lmA Ip=0; IB=0
2.3 Пробивно напрежение колектор—база U(BR)CBO о II < o II il
2.4 Пробивно напрежение емитер—база U(BR)EBO J tn : II II1 *|p > II О
3 Параметри на опгрона •
3.1 Коефициент на предаване ио ток A t/c£=5V; Ip = 10mA /д=о
3.2 Напрежение на насищане колектор— емитер UcE sat Ip— 10mA; Zc=2,5 mA; IB 0
3.3 Време на нарастване на изходния им- пулс 4 f/cr=10V; 1?1 = 100Й; /c=2mA
3.4 Време на спадане на изходния импулс । t/C£=100V; /?i==100a; Zc=2mA
3.5 Изоляционно напрежение между входа и изхода | Uw / 15nA
83
ПП7С»ЕЕ14Е 3ff
6H2001, 6H2017
параметри
CIОНИОСТ Ди!ле> сия
6H2J12 6H2001 6H2017
min max min max min max
1,65 — 1,65 V
— —
— 1.5 3 3 V ' V
— — 3
—
100 — 100 50 nA
20 20 30 — 32 — V V
30 — 70
4 — 4 40 5 — V % V
5 — — 40 0,3
— — 0,4 —
— 15 — 10 — 8 P
— 15 10 — 8 p.S
1500 — 1500 — 1500 V i
84
ЛИТЕРАТУРА
1 Д р и с к о л, Ф., Р. К а ф л и н. Полунроводниковн црибори и приложения
С. , Техника, 1978.
2. Нед е в, Н., Д. Христов, И. Колев. Оптоелекгронни прибори С., Тех-
ника, 1980.
3. Носов, Ю. Оитоелекгроника. М., Советское радио, 1977.
4 Носов, Ю., А. Сидоров. Применение оптронов — Зарубежная радио-
електроника, № 8, 1977.
5. Т а й л е р. Применение одной двухпроводной линии для питания и передачи
данных к индикатору. Электроника, 7, № 25, 1978.
6. Юрик, В., А. Ривкин. Электронный счётчик расхода магнитной ленты. В
помощь радиолюбителю. Выпуск 67.
7. D о d е k Jan. Logika sonda s positanim impulzov. SdeiovacI techika 1980/2.
8. KiJine, H. Analoge Anzeige von BCP kodierten Signaien. Radio ferhsehen
Electronik 1978/27.
9. Siaba, P. J. Fiaia. Automaticke, Oviadani osvetieni inistnosti. Arr.aterske ra-
dion 1980/7.
k>. Saputelli, D. Two of 16 LEDs display 8 bit binazy Word. Electronics Interna-
tional 1977.
85
СЪДЪРЖАНИЕ
Предговор........................................................... 3
Глава първа
Общи сведения за оптоелектроините прибери
Глава втора
Схеми и устройства с полупроводникови прибори
2.1. Схеми за измерване иа параметрите и функционалната годное! на
оитоелектронни прибори.............................................. 13
2.2. Нулев индикатор с три светодиода............................... 19
2.3. Пробник за ТТЛ ингегрални схеми.................................21
2.4. Логическа сонда с брояч на нмпулси............................. 24
2.5. Дисплей със светодиоди на 8 bit двоични дуыи .... 27
2.6. Икономичен индикатор със светодиод........................... . 30
2.7. Индикатор цифровоаналогов преобразувател....................... 31
2.8. Брояч на преминаващи хора...................................... 33
2. 9. Регулиране яркостта на светене па индикаторни елементи . . . . 35
2.10. Регулатор на осветлението .................................... 40
2.11. Оптоелектронен оборотомер..................................... 41
2.12. Автостоп за касетофон..........................................44
2.13. Устройство за регулиране скоростта и иивертиране посоката иа въртене
на постояннотоково двигателче................................... 46
2.14. Оптоелектронен микрофон........................................48
2.15. Разходомер на течности.........................................49
2.16. Електронен брояч на разхода на магнитна лента................ 52
2.17. Оптоелектронен пистолет........................................57
2.18. .Секретин* електронни ключове................................. 59
2.19. Защита на електронни стабилизатори........................... 71
2.20. Предаване на даини към индикатор по двупроводна линия..........74
Приложения . . . ................................... 78
Литература . . ... .......................................85
86
ОШ ОЕЛЕК! РОННИ ПРИБОРИ В РАД ИОЛЮ БИТЕЛСК АТ А
ПРАКТИКА
Авт ори: инж. JKubko Коспгаданов Георгиев
инж. Събко Кирилов Найвенов
Рецснзенти: инж. Стефан Иванов Куцаров
дои. к.т.и. инж. Александър Стгфанов Атанасов
Първо издание
Научен редактор: инж. Василка Христова Петрова
Художник: Минко Минков
Худ. редактор: Вени Кантарджиева
। ехн. редактор: Мария Йорданова
Коректор Елена Ласкина
Дадена за набор на 26. VIII. 1981 г.
Подписана за печет на 8. 1. 1982 г.
Излязла от псчат на 30. I. 1982 г.
Код 03 3172-5-82~ ИЗЛ‘ № 12625
Формат 60 X 84/16 УИК 5,30
Печатни коли 5,50. Изд. коли 5,13. Тираж 7000+90 Цена 0,44 ле.
Държавно издателство „Техника4" » София, бул. „Руски" № 6
Държавна печатннца „Ат. Стратиев" » Хасково