Text
р.
А. Евсеев
поnЕЗНЫЕ
СХЕМ
.оnя
PA!lnonю&mEnEfl
Новые тех~1nческnе Pewe11nя
Несrа11ас.м11ые вкn~оче11nя ММС
Осо6еш1остn работы с
соареме1шымn nмс
Ko11crr,yкunn аnя wкonы1on
naoopaтoPnn n nГРотекn
Бытовая зnектрu11nка
А. Н. Евсеев
Полезные схемы для радиолюбителей
новые технические решения
нестандартные включения ИМС
особенности работы с современными ИМС
конструкции для школьной лаборатории и игротеки
бытовая электроника
"Солон-Р"
Москва
1999
Андрей Николаевич Евсеев
Полезные схемы для радиолюбителей
11овые технические решения, нестандартные включения ИМС,
особенности работы с современными ИМС, конструкции для
школьной лаборатории и иrротекн, бытовая электроника
В кню-е, рассчитанной на широкий круг радиолюбиrелей и домашних
мастеров, приводятся новые технические решения по любительской бы
"ЮВОЙ электронике, нестандартные включения микросхем, особенноСТIJ,
работы с современными интегральныmt микросхемами на многочислен_...'
ных примерах. разработанных автором конструкций для школьной лзбо
раторюr, игротеки, для nракшческоrо применения в быту.
Оrветственный за выпуск:
С. Иванов
Редакторы:
А. Гриф, Е. Стариков
Обложка:
А. Микляев
SBN 5-93455-008-Х
© "Солон-Р"
© А. Н. Евсеев
ОТ ИЗДАТЕЛЯ
Эта книга ·'Полезные схемы для радиолюбителей" является су
щественно расширенным и дополненным, ранее изданным вариан
том работы автора "Электронные конструкции своими руками" Она
была выпушена в Радиобиблиотеке "Символа-Р" "Отцы и дети"
Этот новый выпуск позволит читателям, интересующимся совре
менной электроникой, познакомиться с оригинальными новыми
схемными решениями автора
-
известным разработчиком элек
тронных приборов и устройств для повторения как начинающими,
так и более опытными радиолюбителями Если некоторые конструк
ции тем, кто делает лишь первые шаги, только начинает чтение по
добной литературы с паяльником в руках покажутся слишком
сложными, то, несомненно, им помогут их отцы или руководители
радиокружков
Эту книгу отличает практическая полезность всех описанных
конструкций для использования в школе или у себя дома Несмотря
на простоту схемных решений, они помогут создать не только нуж
ный прибор, но научиться работать с основой современной электро
ники
-
с микросхемами
В этом плане особый интерес представляют разработки автора,
помещенные в разделе "Новые технические решения" Приведенные
там электронные приборы и устройства, такие, как "Цифровой изме
ритель заряда", который резко повышает качество и надежность при
зарядке аккумуляторов различных типов, "Стабилизатор сетевого на
пряжения", не искажающий форму напряжения сети и способный ра
ботать без нагрузки, "Охранное устройство на базе имитатора" и
другие, впервые описаны в радиолюбительской литературе
Большинство устройств схемно просты и не требуют налажива
ния, в необходимых же случаях сообщаются подробные сведения о
наладке Даны рисунки печатных плат и внешнего вида устройств В
описаниях конструкций приводятся сведения по возможной замене
элементов, этому же посвящена и отдельная глава книги Все уст
ройства бьmи собраны автором и проверены в работе, некоторые из
них эксплуатируются в быту на протяжении значительного времени
Издательство желает успехов юным радиоконструкторам и их на
ставникам
3
ИНТЕГРАЛЬНЫЕ MИKPOCXEl\!IЬI
И РАБОТА С НИМИ
В большинстве устройств, описанных в этой книге, используются
интегральные микросхемы.
Радиолюбители даже с небольшим
опытом конструирования аппаратуры скорее всего уже имели дело
с микросхемами. Но и начинающие радиолюбители смогут пов
торить устройства, описанные в этой книге. Сведения о микросхемах
и рекомендации по их применению, изложенные ниже, помогут им
в этом.
Интегралыюй микросхемой называют миниатюрное электронное
устройство, выполняющее определенные функции преобразования и
обработки сигналов и содержащее большое число
активных и
пассивных элементов (от нескольких сотен до нескольких десятков
тысяч) в сравнительно небольшом корпусе.
Все микросхемы подразделяют на две группы
-
аналоговые и
цифровые. Аналоговые микросхемы предназначены для работы с
непрерывными во времени сигналами. К их числу можно отнести
усилители радио-, звуковой и промежуточной частот, операционные
усилители. стабилизаторы напряжения и др. Для аналоговых микро
схем характерно то, что входная и выходная электрические величины
могут иметь любые значения в заданном диапазоне. В цифровых же
микросхемах входные и выходные сигналы могут иметь один из двух
уровней напряжения: высокий или низкий . В первом случае говорят,
что мы имеем дело
а во втором
-
<; высоким логическим уровнем.
или логической
1,
с низким логическим уровнем, или логическим О. Для
микросхем транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ) серий КIЗЗ,
К155, К555, широко используемых радиолюбителями, в технических
условиях
указывают напряжение
менее
В, а низкого
2,4
составляют обычно
высокого
логического
- не более 0,4 В. Фактически
3,2.. .3,5 и 0,1 ... 0,2 В.
уровня
не
эти напряжения
В своих разработках радиолюбители наряду с микросхемами ТТЛ
широко
используют
микросхемы
на
полевых
транзисторах,
из
которых наибольшее распространение получили серии микросхем
КМОП (комплементарные полевые транзисторы со структурой
металл-окисел-полупроводник). К ним относятся, например, микро
схемы
серий
напряжения,
4
К164,
Kl 76,
К561,
соответствующие
К564.
высокому
Для таких
микросхем
и
логическим
низкому
уровням, составляют соответственно
напряжении питания
9
и
8,6 ... 8,8
В (при
0,02 ... 0,05
В).
Таким образом, в микросхемах ТТЛ и КМОП высокий и низкий
уровни напряжений сильно отличаются друг от друга, что упрощает
совместную работу микросхем с транзисторами, тиристорами и
другими приборами.
Почему же уровни напряжений называют логическими?
Дело
в
том,
выполнения
что
цифровые
определенных
микросхемы предназначены для
логических
действий
над
входными
сигналами . Например, на выходе цифровой микросхемы должно
появиться
напряжение
высокого
уровня
в
том
случае,
если напря
жение высокого уровня присутствует хотя бы на одном из входов,
т.е.
данная микросхема
(логическое сложение).
выполняет логическую
Если
же логический
операцию
сигнал на
ИЛИ
выходе
микросхемы должен быть равен произведению логических сигналов
на
входах
микросхемы,
Существует
множество
то
это
операция
других
правил
логического
умножения.
обработки
сигналов
цифровых микросхемах. Специальная область математики
алгебра (по имени английского математика Дж. Буля)
законы.
Вот
почему
цифровые
микросхемы
-
в
булева
- исследует эти
называют
еще
и
логическими.
В
основу работы цифровых микросхем положена двоичная
система 'Счисления. В этой системе используются две цифры : О и 1.
Цифра О соответствует отсутствию напряжения на выходе логиче
ского устройства,
1 -
наличию напряжения. С помощью нулей и
единиц двоичной системы можно записать (закодировать) любое
десятичное число. Так, для записи одноразрядного десятичного числа
требуются четыре двоичных разряда. Сказанное поясняется табл.
1.
Таблица
Ш разряд
Празряд
число
(23)
(22)
(2')
1 разряд
(20)
о
о
о
о
о
1
о
о
о
2
3
4
о
о
о
о
о
о
5
о
о
1
6
7
8
о
1
1
о
о
о
о
о
о
1
Десятичное
9
IV
разряд
о
1
1
1
о
1
о
1
5
В первом столбце таблицы (ее называют таблицей истинности)
записаны десятичные числа от О до
столбцах
-
а в последующих четырех
9,
разряды двоичного числа Видно, что число в последую
щей строке получается в результате прибавления
двоичного числа
числа от
1к
первому разряду
С помощью четырех разрядов можно записать
0000 до 1111, что соответствует диапазону чисел от
О до
15 в
десятичной системе. Таким образом, если двоичное число содержит
N
разрядов,
то с его
помощью
можно
записать
максима;1ьное
десятичное число, равное 2N-t . По таблице также несложно
заметить,
как
десятичную.
можно
Для
перевести
число
этого достаточно
из
двоичной системы
сложить
степени
в
числа
2,
соответствующие тем разрядам, в которых записаны логические 1.
Так, двоичное число 1001 соответствует десятичному числу 9 (2 3 + 2°).
Двоичную систему счисления используют в большинстве совре
менных цифровых вычислительных машин.
Рассмотрим свойства и работу некоторых простейших логических
элементов, широко используемых радиолюбителями в конструируе
мых устройствах и приборах.
Логический элемент И (рис 1,а) имеет два входа и один выход. В
верхней части прямоугольника стоит знак
&
(амперсент), который
обозначает операцию объединения, перемножения. Это значит, что
напряжение высокого уровня на выходе присутствует в том, и только
~
а}
х
!/
z
о
D
о
1
о
1
1
о
1
1
о
1
1
о
7
1
1
х
'1
z
х
у
z
о
о
о
а
о
1
о
7
о
о
1
7
о
о
1
1
1
1
1
б}
Рис.
1.
Логический
Рис.
2.
Лоmческий
элe111etrr И:
элемент 2И-НЕ:
а - условное обозначе
ние, б - таблица испm
а - условное обозначе
ние, б - таблица истин
ности
ности
6
б}
5)
Рис.
3.
Логический элемент
ИЛИ:
а - условное обозначение (знаь.
обозначает операцию ИЛИ), б
таблица истинности
V
-
в том случае, если на обоих входах также напряжения высокого
уровня.
Это
поясняется
таблицей
истинности,
приведенной на
рис. 1,б . Логический элемент 2И-НЕ отличается от элемента И
только инвертированием выходного сигнала (рис.
2).
·Логический элемент ИЛИ (рис. З,а) имеет два входа и один выход.
Если хотя бы на одном из входов есть напряжение высокого уровня,
то такое же напряжение будет на выходе (рис. З,б). Работа элемента
2ИЛИ-НЕ отличается только инвертированием выходного сигнала
(рис.
4).
Логический элемент НЕ (рис. 5,а) имеет один вход и один выход.
Если на вход подать напряжение высокого уровня, то на выходе
установится напряжение низкого уровня, и наоборот, т. е. говорят,
что входной сигнал инвертируется элементом (рис.
5,6).
Эти три разновидности логических элементов позволяют реали
зовывать
любую
сколь
угодно
сложную
лоmческую
функцию.
Однако для облегчения работы конструктора разработано и выпу
скается множество других логических элементов [ЗИ-НЕ, 2ИЛИ-НЕ,
2-2-З-4И-4ИЛИ-НЕ (рис.
и др.], реализованных в
6)
отдельных
корпусах микросхем.
1/4 К/55'/ТЕt
7/3 K155/!Al/
~
~ 'tz~xvy
а)
щ__г
!/
z
о
о
7
о
7
о
х
l
1
о
о
о
1
1
1
о
1
о
!<1J4/IP2
6
О}
10
oJ
Рис.
4.
Лопtческий
8)
Рис.
5.
Лоrический
элемент 2ИЛИ-НЕ:
элемент НЕ:
а - условное обозна
чение; 6 - таблица
а - условное обозначе
ние (символ х обозна
чает отрицание х), 6 таблица истинности
истинности
о)
а}
~
х
tl
Рис.
6.
Некоторые лопtческие эле
менты, вьmускаемые
промьшшенностью:
а - ЗИ-НЕ; 6 - 2ИЛИ-НЕ, в
4И-4ИЛИ-НЕ
- 2-2-3-
7
~
~z.xvy
~Xlj
.i!.-[j
а)
Рис.
~
8)
б)
7. Использование лоrнческоrо элемента 2И-НЕ в качестве 1швертора (а)
для выполнения операц11й 2И (б) я 2ИЛИ (в)
Одним из наиболее широко применяемых радиолюбителями в
своих конструкциях является логический элемент 2И-НЕ (см. рис. 2).
Если подавать входной сигнал на соединенные вместе входы, то он
будет работать как инвертор (рис. 7,а) . С помощью двух логических
элементов 2И-НЕ можно производить операцию логического умно
жения (рис.
7 ,б),
с помощью трех логических элементов
-
операцию
логического сложения (операцию ИЛИ, рис. 7,в). Таким образом, с
помощью элемента 2И-НЕ можно реализовать .1юбую логическую
операцию .
Одной из наиболее популярных у радиолюбителей серий микро
схем является серия К155. В настоящее время она насчитывает более
100
наименований.
Микросхемы серии К155 питаются от источника постоянного
напряжения 5В±5%, потребляя ток (на один корпус) в зависимости
от назначения от 10 до 100 мА. Как бьmо отмечено, напряжение
высокого уровня фактически составляет около 3,5 В, а низкого око:ю 0,1 В. Для того чтобы подать на вход логического элемента
напряжение низкого
уровня, достаточно этот вход соединить
с
общим проводом питания. Для подачи напряжения высокого уровня
достаточно оставить этот вход свободным, однако, чтобы уменьши
ть влияние помех, желательно этот вход подключить к напряжению
+5
В через резистор сопротивлением 1 . .1.5
кОм. К одному резистору можно подключа
10
ть до
входов микросхем . Напряжение на
входах логических элементов можно измеря
ть обычным авометром на пределе измере
ния
постоянного
напряжения,
но
лучше
испо,1ьзовать специальный пробник.
Простейший пробник состоит из свето
диода и резистора (рис.
ключении
светодиод
к
выходу
светится,
8).
Если при под
логического
то
на
элемента
этом
выходе
напряжение высокого уровня, если же свето
Рис. 8. Простейший
лоrическнй пробник
8
диод не светится. то на входе пробника
напряжение низкого уровня.
На рис . 9.а представлена схема логического пробника, который
индицирует уровни логического О и логической
1 зажиганием
одного
из двух светодиодов.
При отсутствии входного сигнала на выходе логического элемен
та
DDl.l
действует напряжение
логического элемента
низкого уровня,
а на выходе
HLl и
HL2 не светятся. При подаче на вход напряжения низкого уровня
(0 ... 0.4 В) состояние логического элемента DDl.2 не изменяется, а на
выходе DDl.l появ.nяется напряжение высокого уровня (поскольку
на входы DDl.l через открытый диод VDl подано напряжение
низкого уровня). Загорается светодиод HLl. индицируя уровень
логического
О.
DDl.2 -
Если же
на
высокого уровня. Светодиоды
вход
подано
напряжение
высокого
уровня. то через открывшийся диод
это напряжение подается
на входы логического элемента
выходе
VD2
DDl.2; на
DDl.2 появляется
HL2, показывая
DDl.l при этом не
напряжение низкого уровня и загорается светодиод
уровень логической
1.
изменяется. светодиод
На рис.
9,6
Состояние же элемента
HLl
не горит .
представлена схема другого логического пробника,
аналогичного по принципу работы предыдущему. Отличие состоит в
том, что информация о логических уровнях напряжения выводится
на светодиодный семисегментный цифровой индикатор. Для управ
ления сегментами в пробник добавлены логические элементы
DDl.3,
VD3, VD4. Сегменты. имеющие выводы 10, 13,
rtндицируют логическую 1. а все шесть сегментов - логический О.
Сегмент. имеющий вывод 6, - знак запятой (индикация включения
пробника). Логические элементы DDI.3 и DDI.4 включены паралле
DDI.4
и диоды
льно для получения суммарного выходного тока, обеспечивающего
нормальную работу одновременно шести сегментов.
Для предотвращения подачи на пробники напряжения обратной
полярности в их плюсовые шины включены диолы
VD5
(VD3 на рис. 9,
а и
на рис. 9,б),
Микросхему К155ЛА3 можно заменить на КI33ЛА3, К158ЛА3,
К155ЛА1 , К155ЛА4, К555ЛА3. Вместо К155ЛА8 можно применить
К133ЛА8, К155ЛА3, но в последнем случае номинал резисторов
R8
необходимо увеличить до
820
Ом.
R3-
Светодиодный индикатор
АЛС324Б можно заменить на АЛ133, АЛС312 с любым буквенным
индексом, а также на АЛ305А, АЛС321Б, АЛС337Б, АЛС338Б,
АЛС324Б . Диоды могут быть любыми из серий Д7, Д9, Д311.
Пробник со светодиодным индикатором собран в корпусе от
вышедшей из строя электрозажигалки или другом.
Такие пробники пригодны для работы с микросхемами, рассчи
танными на питание от источника напряжением + 5 В (серии Kl 55,
КР531, К555, К133, KI34). Для работ с микросхемами КМОП (серии
9
::;
YJJ5
к !111!. /У .llZl/
+
Y.JJl-Y.llJ
.fll
l/JI/
-
·г
Y.lll
1
К1
J .JJZJ/. /
/ f"&"фJ
н;п
2
ZJZJI KIJ'J'./JAJ
JJxotl
KJ-K.9 .JQ'IJ
,l/.JI/
к !111~ 7 .ll.ll/
уll!- /l.ll5
о)
Рис.
9.
tf)
Логические пробники с индикатором из двух светодиодов (а) и с цифровым индикатором (б)
К164,
Kl 76,
К561) пробник может быть собран по аналогичной схеме
на микросхемах КМОП, но для управления сегментами цифрового
пндикатора придется применить транзисторные ключи.
Теперь несколько слов о более сложных микросхемах, с которыми
читатель встретится в книге.
Во многих рассматриnаемых конструкциях используют триггеры
(электронное устройство с двумя устойчивыми состояниями, причем
переход из одного состояния в другое происходит под действием
внешнего сигнала). При отсутствии сигнала триггер может находи
ться в одном из двух состояний неограниченно долго (т. е. обладает
"памятью"). Поэтому триггеры широко используют в электронно
вычислительных машинах ДJIЯ хранения информации. В зависимости
от выполняемых функuий и назначения триггеры классифицируют по
типам. Мы рассмотрим только два из них:
и D-триггеры.
RS-
Условное обозначение RS-триггеры представлено на рис. 10,а. Он
пмеет по два входа
(прямой) и
и выхода.
Q (инверсный).
Выходы обозначены буквами
Q
Логические уровни на этих двух выходах
противопо:южны. Это сделано для удобства соединения триггеров с
другими
логическими
элементами
устройств.
триггеров инверсного выхода не имеют. Вход
Некоторые
S
типы
предназначен для
установки триггера в единичное состояние (напряжение высокого
)'ровня на выходе
Q);
вход
R-
для установки в нулевое состояние
(напряжение низкого уровня на выходе
Q).
Поскольку среди микро
схем серии К155 RS-триггер отсутствует, его собирают из двух
:югических
К155ЛАЗ
элементов
(рис.
10,б).
2И-НЕ.
входящих в
Установка
триггера
осуществляется подачей напряжения низкого
состав
в
микросхемы
нужное
уровня
состояние
на
один
из
nходов (на другом входе в это время должно быть напряжение
высокого уровня). Подача на оба входа напряжения низкого уровня
недопустима .
На
рис.
10,в
представлено условное обозначение D-триггера
(нумерация выводов приведена для микросхемы К155ТМ2, содержа-
О)
8)
61
Рис.
10.
Триггеры:
а - условное обозначение RS-тpиrrepa, б - RS-тpиrrcp на двух логических Э'Iементах
2 И-НЕ; в - )словное обозначение О-триггера
11
щей два
таких триггера).
По
сравнению с RS-тритгером здесь
имеются два новых вывода: D и С. Вход D называют информаuион
ным. а С- входом синхронизаuии. После подачи импульса на вход С
на прямом выходе
Q
триггера установится тот логический уровень,
который был до прихода синхроимпульса на входе
D.
Входы
R
и
S
выполняют те же функции, что и в рассмотренном выше RS-триггере.
Рассмотренный D-триггер несложно преобразовать в счетный
триггер, т. е. такой, состояние которого изменяется после поступлен
ия очередного импульса на счетный вход. Для обеспечения счетного
режима
необходимо
триггера (рис.
вход
соединить
D
с инверсным
выходом
11,а). Из логики работы D-триггера следует. что
после прихода импульса на вход С состояние триггера будет
изменяться на противоположное. Это иллюстрируется временнЫми
диаграммами, или эпюрами напряжений (рис. 11,б). Подобно
таблице истинносm, эпюры напряжений дают наглядное предста
вление о работе устройства, к ним мы будем обрашаться и в
дальнейшем.
Необходимо
отметить.
что
изменение
состояния
D-триггера данного типа происходит при изменении напряжения на
счетном входе
с низкого
уровня на
напряжения часто называют
высокий.
положительным
Такое
изменение
перепадом
напряже
ния или фронтом импульса. Реакuию триггера на по:южительный
перепад напряжения отображают косой чертой,
пересекающей
линию входа С (см. рис. 11,а). Аналогично изменение напряжения с
высокого уровня на низкий называют отриuательным перепадом
напряжения. спадом или срезом импульса. На схемах это отобра
повернутой на 90° относительно
жают также косой чертой, но
показанной на
структуры
рисунке.
триггер
В
зависимости
реагирует
или
от своей внутренней
на положительный,
или
на
отрицательный перепад напряжения.
Несколько триггеров. объединенных
в
одной микросхеме и
12 показана
соединенных между собой, образуют счетчик. На рис.
Фронт
А
BxorJ 1
1/2 ff15SТM2
5
s
Выхоаt
т
в~1xorJ 1
ВАОО
б Выхоа2
R
Выхоа2 \
1
а)
Рис.
а
-
12
соединение выводов,
1
1
б}
11.
6-
Работа D-трютера в счетном режиме:
временнЬrе диаграммы
1
--
К1S5ИЕ5
К1S5ИЕ2
111
Вхоd
С!
71/
С2
12.
СТ2
2 9
2 9
ч
в
8 11
J RO
Уст О
12
12
&
2
Рис.
СТ2
-+-- -r,
7
Двоичный четырехразрядный
Рис.
счетчик К155ИЕ5
13.
R9
!;
8
8
11
Двоично-десяп1чный
счетчик К155ИЕ2
микросхема К155ИЕ5, содержащая в своем составе четыре счетных
триггера. Входом первого триггера является вывод
вывод
. входом
12.
Три
остальных
первого триггера
триггеров
триггера соединены
является вывод
- выводы 9, 8, 11.
а
1.
Для обеспечения
14,
а выходом
-
последовательно,
выходами этих
последовательной
работы всех четырех триггеров следует соединить выводы
1
и
12.
Триггеры переключаются спадом импульса (в отличие от микро
схемы К155ТМ2). Установку всех триггеров в нулевое состояние
осуществляют
кратковременной
подачей
напряжения
высокого
уровня на оба входа
&RO. Частота импульсов на выходах 1, 2, 4, 8
соответственно в 2, 4, 8, 16 раз меньше частоты входного сигнала.
Таким образом, период работы счетчика равен 16 входным
импульсам.
Микросхема К155ИЕ2 (рис.
13)
также с~держит четыре счетных
триггера, однако благодаря использованию внутренних обратных
связей коэффициент пересчета равен
микросхему
устанавливают
в
10.
С помощью входов
состояние,
при
котором
на
&RO
всех
выходах напряжение низкого уровня: с помощью входов
микросхему устанавливают в
двоичном коде (напряжение
&R9
состояние, соответствующее числу 9 в
высокого уровня на выходах 1 и 8).
Триггеры счетчика переключаются срезом импульса.
Чтобы преобразовать двоичный код. в котором представлены
выходные
сигналы микросхемы
Kl 55ИЕ5,
в
так
называемый
позиционный код, используются дешифраторы. На рис.
14 предста
Kl 55ИДЗ. осуществляющий такое
Wl являются разрешающими. При
влен интегральный дешифратор
преобразование. Входы
WO
и
наличии на них напряжения низкого уровня на
дешифратора
номер
этого
одном из
выходов
0-15 также имеется напряжение низкого уровня. причем
выхода
поданного на входы
входных сигналов
является
эквивалентом
1, 2, 4, 8. Так, при
0110 в активном
двоичного
числа,
подаче кодовой комбинации
состоянии будет выход
6
13
fff55ИДЗ
1
о
IJC
23 1
2
J
то такое же напряжение будет на всех
подать
4
5
б 7
7 8
8 g
79
10
8
1\11
Рис.
11
13
77
14
12
15
13
15
14
17
wo
78
!5
WO, Wl
входы
WO, Wl
высокого
уровня,
называют разрешающими или
стробируюшими.
Существуют микросхемы, содержа
щие
в
одном
дешифратор 1055ИДЗ
корпусе
счетчик
и
деши
фратор. Примером является микросхе
ма КМОП К176ИЕ8 (рис.
служит
для
исходное
установки
состояние,
1-9
выходах
15).
Вход
триггеров
при
R
в
котором
на
имеется напряжение низко
го уровня, а на выходе О
высокого
Интегральный
14.
Если же на
напряжение
выходах дешифратора. Поэтому входы
9 70
20
При этом на всех остальных
уровня.
5 б
21 4
7).
выходах будет напряжение высокого
1
2 J
4
22 2
(вывод
уровня.
-
напряжение
Входные импульсы
можно подавать на один из входов СР
или
При подаче же импульсов на
CN.
вход СР изменение состояния счетчика
происходит по фронту импульсов (при
1(175ИЕ8
1/,t
13
СР
с~
о
этом на входе
3
'JJC ! 2
CN
2
J
4
5
б
7
8
9
CN
должно быть напря
жение низкого уровня). При подаче же
4
импульсов на вход
7
CN
изменение со
стояния происходит по срезам импуль
10
f
сов
5
должно
(при
этом
быть
на
втором
напряжение
входе
СР
высокого
б
уровня). На активном выходе, номер
g
которого
11
сов,
исходное
ние
Рис. 15. Счетчик, совмешенный
соответствует
поступивших
состояние,
высокого
чис.:ту
после
имеется
уровня
(в
импуль
установки
в
напряже
от:шчие
от
напряжения низкого уровня в К155ИДЗ).
с дешифратором :К176ИЕ8
Особенности работы счетчиков, де-
шифраторов и микросхем другого функ
ционального назначения будут рассмотрены в каждом конкретном
случае отдельно.
Из многих важных параметров микросхем обратим внимание на
три из них
- входной
и выходной токи логического элемента и его
максимальное выходное напряжение. Входной ток
протекает
через
входную
~епь
при
соединении
- это ток, который
входа
логического
элемента с общим проводом или с проводом питания. В первом
14
случае ток называют вытекающим, и для большинства микросхем
серии К155' он составляет
втекающем токе,
1,6 мА. Во втором случае говорят о
который составляет примерно 40 мкА. Из
сказанного следует, что если между входом логического элемента и
общим проводом включен резистор, то для обеспечения на входе
напряжения низкого уровня (которое для серии К155 не должно
превышать 0,4 В) его сопротивление не может быть больше
О,4В:О,0016А, т. е. 250 Ом. Увеличение сопротивления этого рези
стора сверх указанного значения приведет к установлению на входе
потенциала,
Такое
соответствующего
состояние является
порогу
переключения
неустойчивым.
элемента.
Поэтому увеличивать
сопротивление этого резистора не рекомендуется. Для подачи на
вход напряжения высокого уровня достаточно
оставить
этот вход
свободным, однако с целью повышения помехоустойчивости целе
сообразно соединить
сопротивлением
его с проводом питания
кОм.
1... 2
через
Необходимо заметить,
резистор
что
величина
входного вытекающего тока накладывает ограничение и на сопроти
вление
времязадающих
резисторов
генераторов,
выполненных
на
элементах этой микросхемы, которое не должно превышать
Для микросхем серии К555 входной вытекающий ток в
меньше, поэтому сопротивления резисторов могут быть в
1 кОм.
3-4 раза
3-4 раза
больше. Для микросхем КМОП (К176, К561) входной вытекающий
ток составляет примерно 0,2 мкА, исходя из этого следует
рассчитывать и сопротивления резисторов.
Выходной ток логического элемента также может быть втекаю
щим и вытекающим. Первый имеет место в случае подключения
нагрузки между выходом и шиной питания, причем на выходе
имеется
напряжение
низкого
уровня.
Значение
этого
тока
для
большинства элементов ТТЛ, у которых выходной каскад имеет
внутреннюю нагрузку, составляет
коллектором
элементов
300
значение
этого
микросхемы
16 мА.
тока
К155ЛЛ2
Для элементов с открытым
значительно
выше
допускается
мА. Вытекающий ток логического элемента
-
-
так,
для
~ыходной
ток
это ток в цепи
нагрузки, включенной между выходом и общим проводом, причем на
выходе имеется напряжение высокого уровня. Значение этого тока
для большинства микросхем ТТЛ составляет
0,2 ... 0,4
мА.
Для
увеличения выходного тока можно соединять параллельно несколь
ко однотипных логических элементов, при этом объединяют входы и
выходы элементов (см. схему логического пробника, рис. 9,б).
Максимальное выходное напряжение - это напряжение, которое
может быть приложено к выходу логического элемента без повреж
дения последнего. Для большинства логических элементов ТТЛ оно
не превышает напряжения питания, но для некоторых элементов с
открытым коллекторным выходом оно значительно больше:
12
В
15
для К155ЛА11,
15
В для К155ЛН5,
30
В для К155ЛА18, К155ЛИ5,
К155ЛЛ2, К155ЛНЗ, К155ЛП9.
Высокое допустимое выходное напряжение в сочетании с боль
шим
выходным
током
позволяет
непосредственно
подключать
к
выходам микросхем электромагнитные реле, элементы индикации.
Несколько советов по монтажу интегральных микросхем.
1.
Во время пайки нельзя перегревать корпус микросхемы. Для
этого следует использовать припой с температурой плавления не
более 260 ° С, мощность паяльника не должна превышать 40 Вт.
длительность пайки одного вывода
-
не бо:тее
5
с, а промежуток
времени между пайками выводов одной микросхемы должен быть не
менее полминуты . Если ведется монтаж нескольких микросхем, то
сначала паяют первый вывод первой микросхемы, затем первый
вывод второй и т. д . , затем второй вывод первой микросхемы,
второй вывод второй и т. д. Благодаря такому приему микросхемы
успевают остывать в промежуток между пайками.
Микросхемы КМОП могут быть выведены из строя разрядом
статического электричества, основным источником которого являет
ся человек . Чтобы этого не случилось, жало паяльника и руки
радиомонтажника необходимо заземлять.
2.
Монтаж микросхемы может быть выполнен печатным спосо
бом, проводами или комбинированным способом.
При
пайке проводами
удобно
использовать многожильный
провод в тугоплавкой изоляции типа МГТФ 0,07 ... 0,12 мм2 или
одножильный луженый провод 0,25 .. .0,35 мм 2 также в тугоплавкой
изоляuии . Сначала на вывод микросхемы наматывают
1-1,5
витка
провода, а затем производят пайку. Этот способ хорош тем, что
позволяет неоднократно производить перепайки проводов, а такая
необходимость может возникнуть в процессе наладки устройства.
Печатный монтаж микросхем следует применять тогда, когда
есть уверенность, что схема работоспособна , а также при изготовле
нии
нескольких
одинаковых
устройств
на
одинаковых платах.
Печатные платы могут иметь одно- и двустороннее расположение
печатных проводников. Для большинства устройств в книге при
ведены рисунки печатных плат.
При комбинированном способе монтажа микросхемы припаи
вают к контактным площадкам,
а в другие отверстия контактных
плошадок впаивают проволочные проводники. На рис.
чертежи
двух
микросхем
печатных
(платы №
1
плат для
и
2,
16
показаны
комбинированного
монтажа
в дальнейшем мы будем на них
ссылаться). На платах можно установить микросхемы с
14, 16
и
24
выводами.
Утолщенными линиями обозначены шины для подачи питания на
микросхемы. На платах имеются также отверстия для установки
16
............
............
J
4'
...... 8...
7
...:gi...
...i ...•
.,_
10
о
•••••••••••••• "
•••• 0
о
105
105
о}
а)
Рис.
16.
Универсальные печаmые платы
для монтажа лОП1Ческнх интегральных микросхем:
а
- плата № 1
12 корпусов)
(можно установить
7
корпусов); б
-
плата №
2
(можно установить
вилки соединителя МРН-22 с целью подключения элементов платы к
внешним устройствам. Каждый вывод микросхемы, как видно из
рисунка, впаивают в отверстие контактной плошадки. В два друrих
отверстия
впаивают
выводы
радиоэлементов
или
проводники,
соединяюшие между собой микросхемы.
Целесообразно изготовить три-четыре таких печатных платы и
вести на них монтаж различных конструкций.
3.
Неиспользуемые выводы микросхем ТТЛ следует объединять в
10 шт. и подключать к плюсовой шине питания через
1... 1,5 кОм; неиспользуемые выводы микросхем КМОП
группы по
резистор
можно непосредственно подключать к плюсовой шине.
4. Для улучшения помехозащишенности между шинами питания
следует устанавливать конденсаторы типов КМ-6, Kl0-7, Kl0-17
емкостью
0,1 ... 0,047
мкФ из расчета один конденсатор на два-три
корпуса микросхем. Особое внимание следует уделять обеспечению
помехоустойчивости устройств, имеюших в своем составе микро
схемы памяти
5.
см.
-
триггеры, счетчики и т. п.
Соединительные провода должны иметь длину не более 20 ... 30
Если же требуется передать сиrнал на большее расстояние,
используют так называемые витые пары. Два провода скручивают
вместе, по одному из них подается сигнал, а второй заземляют
(соединяют с общим проводом) с обоих концов. Целесообразно
также оба конца сигнального провода подключить к плюсовой шине
через резисторы
1
кОм (для ТТЛ-микросхем) или
100
кОм (для
КМОП-микросхем). Длина проводов витой пары может достигать
1,5 ... 2 м.
17
-
О МЕРАХ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ
И НАЛАДКЕ УСТРОЙСТВ
.
Радиолюбителям, занимаюшимся конструированием различных
электронных устройств, постоянно приходится иметь дело с элект
рическим током.
Неосторожное обращение с током в проuессе
изготовления, наладки и эксплуатации устройств может привести к
печальным последствиям, поэтому необходимо тшательно выпол
нять несложные правила техники безопасности.
Безопасным для человека считается напряжение, не превышающее
36 В. Разумеется, речь идет о нормальных условиях - сухое
помещение, чистая и сухая кожа. Поскольку при питании устройств
от гальванических элементов и батарей значения напряжений ниже,
следует
соблюдать
безопасность
при
работе
с
устройствами,
имеющими сетевое питание.
Значение тока, протекающего через тело человека, зависит от его
сопротивления. У всех людей это сопротивление различно. Сопроти
вление снижается, если руки человека влажные, а также если влажная
его одежда. Это необходимо учитывать, прежде чем приступить к
работе . Не следует также иметь дело с электрическим током в
болезненном или утомленном состоянии
- реакция человека
снижает
ся и вероятность несчастного случая увеличивается.
При
попадании человека
под напряжение электрический
ток
обычно протекает от одной руки к другой, а также от руки к ноге.
Поэтому не следует одновременно двумя руками прикасаться
к
элементам устройства, а также держаться рукой за трубу отопления
или водопровода; под ноги на рабочем месте же:тательно подклады
вать резиновый коврик, являюшийся изолятором.
Жало паяльника следует заземлять
-
это обеспечит безопасность
работы при нарушении изоляции паяльника и появлении на корпусе
фазного напряжения (в этом случае сработают предохранители и
сеть будет обесточена). Предохранители электросети (плавкие вставки
или элеi<тромеханические "пробки") должны быть исправными.
Замену элементов налаживае~ой конструкuии следует произво
дить только в обесточенном состоянии. Если в устройстве имеются
высоковольтные конденсаторы, их необходимо разрядить (вообще
при
проектировании
устройства
наnо
предусматривать
разрядку
таких конденсаторов после отключения напряжения питания). Если
необходимо
измерить
напряжение
на
элементах,
то
один щуп
вольтметра следует подключить к требуемой точке при обесточен-
18
ном устройстве (например, с помощью ·лабораторного зажима типа
"крокодил"); после включения устройства в сеть вторым шупом
прикасаются к выводу э:1емента. При этом не следует по:1ьзоваться
щупом, имеющим неизолированную часть (спицу) значительной
длины
-
в этом случае можно надеть отрезок изо:1яционной трубки,
оставив неизо;шрованный конец длиной
2... 3
мм. Измерение лучше
выполнять одной рукой.
Некоторые радиолюбители проверяют наличие напряжения на
зажимах с помощью языка. Так делать ни в коем случае нельзя, даже
если известно, что напряжение не превышает
В. Говорят, что
5... 7
незаряженное ружье один раз в год стреляет; также и на этих зажимах
может оказаться значительное напряжение.
В
пос:~еднее
транзисторах
и
время радиолюбители собирают
микросхемах,
питание
которых
приборы
на
осуществляется
безопасным напряжением. Как правило, такие устройства питаются
от сети через понижающий трансформатор. В этом случае опасное
напряжение имеется на выводах первичной обмотки трансформато
ра, выключателя питания и патроне предохранителя (применение их
обязате;1ьно ).
следует
Монтаж этой части
выполнять
прибора, связанной с сетью,
особенно тщате."Iьно,
все соединения нужно
изоj}ировать поливинилхлоридной трубкой, лакотканью пли изо;1я
ционной лентой.
Если устройство не содержит трансформатор, то все элементы
имеют гальваническую связь с сетью. При настройке и эксп:~уатации
такого
устройства следует соблюдать особую осторожность.
процессе
налаживания
устройства
же;тательно
питать
его
В
через
разделительный трансформатор, у которого первичная и вторичная
обмотки
рассчитаны
на
напряжение
сети.
Плату
и
элементы
устройства необходимо тщате,"Iьно изолировать от корпуса. а сам
корпус лучше выполнять из
корпус желательно
непроводящего материала.
выложить
Изнутри
асбестовыми пластинами.
Ручки
переменных резисторов, колпачки переключателей, другие э:~ементы
управления следует выполнять из изоляционного материала.
Прежде чем вк:~ючать прибор в сеть, подключите омметр к
выводам сетевой
вилки
и
убедитесь
в
отсутствии
короткого
замыкания.
При
работе
начинающего
радиолюбителя
устройствами же,"Iательно, чтобы
с
электронными
в этом помещении находился
второй человек, который в с.:1учае необходимости может отк."Iючить
напряжение и оказать помощь.
Таковы основные правила техники безопасности при работе с
электроустановками, которых необходимо придерживаться каждому
радиолюбителю.
19
ЭЛЕКТРОННЫЕ ИГРЫ
Электронный кубик
Всем знакомы игры, в которых перед началом хода требуется
бросать небольшой пластмассовый кубик, на шести гранях которого
нанесено от одной до шести точек (очков). Бросая по очереди кубик,
играющие суммируют очки: кто больше набрал, тот и выиграл.
Можно изготовить электронное устройство, заменяющее такой
кубик. На передней панели устройства должны быть шесть свето
диодов, кнопка и тумблер включения. Стоит нажать кнопку
-
и
количество светящихся светодиодов покажет число набранных в
очередном туре очков.
Принuипиальная схема электронного кубика представлена на
рис. 17,а. На трех логических элементах 2И-НЕ микросхемы DDl
собран генератор, а на шести D-триrгерах (микросхемы DD2-DD4) -
.
кольцевой счетчик.
Как работает генератор? Он представляет собой трехкаскадный
усилитель,
охваченный положительной
конденсатор
CI
обратной
и отрицательной- через резистор
связью
Rl.
через
При наличии
таких связей в усилителе возникают автоколебания, частота которых
определяется произведением
RlCl.
При этом контакты кнопки
должны быть разомкнуты. Запомните эту схему
будет использоваться во многих устройствах.
-в
SBI
дальнейшем она
Рассмотрим работу счетчика. Как видно из схемы, все синхрони
зирующие входы D-триггеров соединены между собой, а вход
D
последующего триггера соединен с прямым выходом предыдущего
D-триггера.
Вход же
D
первого триггера
инверсным выходом последнего триггера
(DD2. l) соединен с
(DD4.2). Работу цепи
триггеров (ее еще называют кольцевым триггерным счетчиком)
удобно проанализировать по таблиuе истинности (табл.
Ql-Q6 -
2).
Выходы
это прямые выходы триггеров. Допустим, в исходный
момент все триггеры находятся в нулевом состоянии. Тогда на
входе
D
первого триггера - напряжение высокого уровня, поступаю
щее с инверсного выхода шестого триггера .
первого
импульса
состояние,
триггер
и с его прямого
D
2 второй
DD2. l
После
переключается
выхода напряжение
DD2.2.
поступления
в
единичное
высокого уровня
поступает на вход
триггера
импульса №
триггер переключается в единичное состояние.
Поэтому после поступления
По мере поступления на входы С шести импульсов все триггеры
111510
Hlf-h'lб
IJ02-JJIJllК/55TM2
50..fООмА
ш-rп 510
Alll02б
+
/OыВllt
JJ[jf-[}]Jft
о}
Т
fJB!
4,5 В
r;; - т
-L-
К Jм~ 7 _____....
__1
IJIJI -IJ[]lt
75
о
о
1
o
Ct
t
1 14' '/ '
ff{
о
о
1
ff{ '/
оА о
/
'" '/
о! о
о
!
~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~
~00!~
~Dl!2~
~DJ~
~PD~~
00000000
~000000
i i f i i t
R!
н~ н~2 н~з н~ н~ нf
о
112 11! 11!/ 115 115 117
о)
Рис.
-
с
принципиальная схема; б
деталей на плате
-
17.
Электронный кубик:
расположение печатных проводников; в
·переключаются в единичное состояние.
При этом
-
расположение
светятся
все
светодиоды, подключенные к инверсным выходам триггеров. На
вход
D
первого триггера теперь подано напряжение низкого уровня,
и при подаче последующих шести импульсов триггеры последовате
льно переключаются в нулевое состояние. Из табл.
период работы кольuевого счетчика равен
При нажатии кнопки
SBl
12
2
видно, что
тактам.
"Пуск" импульсы частотой
1... 2
МГц с
генератора поступают на вход кольuевого счетчика. Последний за
время удержания кнопки
(1 ... 2
с)
многократно
переполняется,
поэтому после отпускания кнопки состояния триггеров
DD4.2,
ски
отображаемые горящими светодиодами
случайны.
Сколько
светодиодов
HL1-HL6,
зажглось,
столько
D D2. l -
практиче
очков
и
записывают в актив игроку.
21
Таблиuа
Qб
Номер импульса
Ql
Q2
QЗ
Q4
Q5
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
2
3
4
о
5
6
7
8
9
о
1
о
о
1
о
о
о
1
10
о
о
о
о
1
11
12
о
о
о
о
о
1
о
о
о
о
о
о
1
Питаются
50 ... 100
2
микросхемы
ОТ
батареи
GBl,
1
потребляя
ток
мА.
Все элементы устройства, кроме
SBl, Ql и GBl, расположены на
17, б,в). Выключатель питания Ql (он может
MTl. П2К) и кнопка SBl (она может быть типов
печатной плате (рис.
быть типов П2Т,
KMl.
МПl
или любого другого типа) расположены на верхней
крышке. Здесь же просверлены отверстия для светодиодов
HL1-HL6.
Плата с деталями крепится с помощью винтов с ограничивающими
вту.:тками. Батарея
HL1-HL6 -
GBl
индексами; конденсатор
резисторы
-
может быть типа
3336
"Рубин"; светодиоды
типов АЛ102, АЛ307 АЛ310 с любыми буквенными
Cl -
типов КЛС, КМ-5, К10-7в,
Kl0-23;
типа МЛТ-0,25.
Электронный кубик в налаживании не нуждается.
Начинающие радиолюбители могут "увидеть", как переключают
ся триггеры при поступлении импу.:тьсов генератора.
Для этого
параллельно конденсатору
Cl необходимо подключить оксидный
конденсатор емкостью 200 ... 500 мкФ на напряжение 6".10 В
отриuательной обкладкой к выводам 1, 2 логического элемента
DDl.l. При этом частота генератора уменьшится до 0,5".2 Гц, и по
зажиганию соответствующих светодиодов можно проследить после
довательность переключения триггеров.
Разумеется,
кнопка
SBl
должна быть постоянно нажата.
"Кто выше?"
Когда собираются гости, перед хозяином встает задача
-
чем их
занять? Ниже описано несложное устройство, которое позволяет
22
хорошо размяться и в какай
200
те степени оценить свои фи
зические способности.
copocQ
Устройство даёт возмож
ность
определить
лучшего
прыгуна. За отметку высоты
принимают,
деревьев.
например,
ветки
Подпрыгнул,
нулся ветки
-
кос
значит, преодо
лел нужную высоту. С помо
щью предлагаемого прибора
можно более объективно оце
нивать
такие
лидера
и
устраивать
состязания
не
только
там, где есть деревья, но и в
любом другом месте.
Датчиком высоты служит
плата
из
фольrированного
стеклотекстолита,
на
кото
рой расположены восемь из- Рис. 18. Расположение сенсорных контактов
олированных
друг
от
друга
медных площадок (рис.
устройства <<Кто вьШiе?))
18).
Плату располагают на определенной высоте. Прикосновение пальцев
руки к площадкам вызывает срабатывание соответствующих реле,
которые фиксируют достигнутую высоту.
Принципиальная схема прибора показана на рис.
из восьми одинаковых блоков
Al-A8.
собой
устройство,
емкостное реле,
т.
е.
19.
Он состоит
Каждый блок представляет
срабатывающее
при
прикосновении человека к сенсорному контакту (на схеме контакты
обозначены
El-E8).
тринисторе и
Каждый блок выполнен на двух транзисторах и
представляет
собой усилитель.
Поскольку
тело
человека обладает определенной емкостью, оно имеет некоторый
электрический заряд,
а
следовательно,
и
разность
потенциалов
между любыми двумя точками тела. Поэтому при прикосновении
руки к сенсорному контакту, допустим, блока
Al,
на базе транзи
стора VТl относительно общего провода появляется напряжение.
Транзисторы VТl,
VT2 открываются и через управляющий электрод
VS 1 начинает протекать ток. Это вызывает открывание
тринистора и срабатывание электромагнитного реле Kl. Своими
контактами Kl.l реле включает лампу HLl и снимает питание с
тринистора
блоков А2-А8. Если теперь дотронуться до контактов Е2-Е8, то
соответствующие реле не сработают. Таким образом, лампа
HLl
зафиксирует наибольшую высоту.
23
Гд1
-
~
-
к; ,---a--......-----:U
1?211!'
1
VТ!, VТ2
КТ2035
L __ afAz -
-
hLf /v!Н!В-0,1
_ _,
--- -
К2'
1
'------:
ЕВ Гi8
HL2 Mf/18-0,1
---,J_Ь-01
-
_ - -1
-1
L_
Р11с.
А
Ч9-1
если
19.
HLB
МН18-О,l
Схема устройства "Кто выше?"
подпрыгнуть
и
провести
пальцами снизу
вверх
сенсорам? Тогда первым сработает реле К8, зажжется лампа
Затем сработает реле К7, зажжется лампа
,'Jампа
HL8
погаснет.
HL7,
по
HL8.
а реле Е8 отпустит и
Затем сработает реле Кб,
обесточив
все
предыдущие реле, и т. д. Таким образом, и в этом случае будет
гореть только одна лампа. соответствующая наибольшей достигнутой высоте.
Чтобы возвратить устройство в исходное состояние. необходимо
кратковременно нажать кнопку
SB 1 "Сброс".
Устройство питается от стабилизированного выпрямителя (ста
билитрон
VD 1 и
транзистор VП 7).
Транзисторы КТ203Б можно заменить на КТЗ61, КТ502, КТ3107 с
любыми буквами; КТ801Б
Тринисторы
- любые
-
на КТ815. КТ807 с любыми буквами.
из серии КУ101. Мостовой выпрямитель
VD2 -
типов КЦ402, КЦ405 с любыми буквами или четыре диода Д226,
Д310. Реле
Kl-K8 -
типа РЭС-15 (паспорт РС4.591.004) или РЭС-10
(паспорт РС4.524.302). Трансформатор Т1
1 или любой другой, имеющий
12 ... 15 В.и ток не менее 200 мА.
Устройство собрано
в
- типа ТВК-70,
ТВК-1 lОЛ-
вторичную обмотку на напряжение
корпусе
размерами
255 х 200 х 80
мм.
Передняя стенка корпуса представляет собой плату с сенсорными
контактами (см. рпс.
18)
Излишки фо.'Iьги удалены с помощью ножа.
В верхней части передней стенки установ,'Iены выключатель питания
24
Ql
и кнопка
SBl
"Сброс", а слева
-
лампы
корпусе находится и печатная плата, на
HL1-HL8.
В этом же
которой смонтированы
элементы устройства. Сенсорные контакты должны соединяться с
печатной платой возможно более короткими проводами
(10 ... 20
см).
Устройство, собранное из исправных деталей и без ошибок, в
налаживании не нуждается. При пользовании прибором необходимо
лишь подбирать такую полярность подключения первичной обмотки
трансформатора
Tl
к сети, при которой обеспечивается надежное
срабатывание реле.
Игровое устройство "Рулетка"
В популярной телевизионной игре "Что? Где? Когда?" для
определения очередного тура конкурса используют механический
волчок, или рулетку. Раскручивают волчок до большой скорости и
дают ему возможность свободно вращаться. Положеш1е стрелки
волчка после остановки укажет на адрес очередного вопроса или на
музыкальную паузу.
Такое устройство можно сделать и электронным. На рис.
20
приведена его принципиальная схема. Схема генератора несколько
отличается от использовавшейся в электронном кубике. Во-первых,
VTl
DDl.l,
транзистор
элемента
повышает
входное
сопротивление ;югического
что позволяет применить конденсатор
Cl
сравни
тельно небольшой емкости. Во-вторых, частота генератора зависит
от напряжения на базе транзистора
VT2·
чем больше это напряжение,
тем больше и частота.
Нарастающее или убывающее напряжение формируется узлом,
собранным на резисторах
исходном
состоянии
R3-R7,
контактов
конденсаторе С2 и кнопке
кнопки.
показанном
напряжение на конденсаторе С2 составляет примерно
транзистор
VT2
закрыт,
генератор не работает.
SBl
транзистора
1 В.
SBl.
В
схеме,
При этом
его внутреннее сопротивление велико и
Счетчик
DD2
находится в произвольном
состоянии, и светится один из светодиодов
кнопки
на
HL1-HL16.
При нажатии
"Пуск" конденсатор С2 начинает заряжаться. Ток базы
VT2
плавно увеличивается, внутреннее сопротивление
транзистора уменьшается, и начинает работать генератор. причем
частота его импульсов постепенно увеличивается. Светодиоды
HL16
HL1-
расположены по окружности, поэтому создается впечатление
кругового движения горящей точки (светится только один свето
диод).
Когда конденсатор С2 зарядится до максимального напряжения,
определяемого сопротив.,ением резисторов делителя, частота импу
льсов генератора станет максимальной Теперь кнопку
SBl
можно
25
.
JJIJJ К155ИДJ
!J!J2 К/55){[5
l~ни
HL1·Hl76
АЛJ07В
" 8
в 11
IJIJ!
К/55/ТАJ
R10J60
К 8ы8 lltIJDI,
S.Вll2,
21t!JIJJ
__,~"-=--------------'
.__
VTJ КТ80!5
ns•
FUI О,!5А
. . .__.. . .__' l~I ::•
R//
1,5к
VJJI КЦ1t07А
+-ГS:::J-+-.
()/
тt
1,Jк
К ВыВ
7!JIJI
10!JIJ2, 12IJIJJ
Рис.
20.
Схема нrрового устройства "Рулетка"
отпустить. Начнется разрядка конденсатора С2, и частота генератора
будет плавно уменьшаться.
Через некоторое время внутреннее
сопротивление транзистора VТ2 увеличится настолько , что генера
тор остановится и будет гореть один из светодиодов
Какой именно светодиод
HL1-HL16.
заранее узнать невозможно. Именно эта
-
особенность и позволяет использовать устройство в различных
играх. Например, около каждого светодиода можно написать числа
от
1
до
16
и соревноваться, кто больше очков наберет, скажем, за
пять ходов (играют поочередно несколько участников). Если же
каждому числу будет соответствовать какое-либо задание, которое
должен
выполнить
участник,
то
с
помощью
рулетки
можно
проводить интересные конкурсы, викторины.
Устройство собрано в круглом корпусе диаметром
верхней крышке находятся
16
ных по окружности, и кнопка
Выключатель питания
Ql
SBI
мм. На
"Пуск" (в центре окружности)
и держатель предохранителя
ложены на нижней крышке корпуса в углублении.
26
300
светодиодов, равномерно размещен
FUI
распо
В устройстве можно применить следующие радиодетали. Транзи
сторы
VT 1, VT2 любые из серий КТ312.
КТ315, КТ342, КТ3117.
типов КТ801, КТ807, КТ815 с любыми буквами. Светодиоды
VT3 HL1-
могут быть типов АЛ102, АЛ307; АЛЗlО с любыми буквами
HL16
Вместо них можно применять также миниатюрные лампы нака;ти
вания
НСМб,3-20,
поставить
510 ... 680
(это
но при этом
перемычку
и
вместо
включить
Ом между выходами дешифратора
уменьщит
бросок
RlO
резистора
резисторы
DD3
тока при вк;тючении
следует
сопротив.r~ением
и общим проводом
ламп
накаливания.
поскольку нити ламп все время будут разогреты небольшим током,
протекающим через резисторы) Конденсаторы Cl-C4 - типов К50-6.
К50-16, KS0-3. Резисторы -типа МЛТ-0.25. Кнопка SBl - типа KMl-1,
П2К, выключатель питания
-
тумб:тер (МП, ПIТ-1-1, Тl, Т2 и др.)
Трансформатор
любой, имеющий вторичную
напряжение
ток не менее
Tl 8... 12 В и
200
обмотку на
мА (подойдут, например.
,без переделки трансформаторы типов ТВК-70Л2, ТВК-1 lОЛМ, ТВК110Л2). Тfанзистор
15 ... 20
см
-
VT3
установлен на небольщом уголке площадью
он служит радиатором.
При налаживании, прежде всего отключив от стабилизатора цепи
питания микросхем, с помощью резистора
эмиттере
VT3
напряжение
5 В.
микросхем. Нажимают на кнопку
R6
R8
устанавливают на
Затем восстанавливают цепи питания
SBl
"Пуск" и подбором резистора
устанавливают требуемую скорость "разгона" (т. е. скорость
нарастания частоты генератора).
резистор
R7
переменным
закорачивают,
такого
Затем кнопку
резистор
же номинала и,
R5
SBl
временно
уменьшая его
добиваются срыва колебаний генератора.
отпускают,
заменяют
сопротивление,
После этого снимают
перемычку с резистора R7, нажатием кнопки SBl "Пуск" вновь
"разгоняют" генератор, кнопку отпускают и подбором резистора R 7
устанавливают требуемую скорость остановки. На этом налажива
ние можно считать законченным.
-2'108
l(t}ругим
!f/IIOVOM
Рис.
21. Схема бескш1тактноrо ключа для выоосооrо табло "Рулетки"
27
При использовании устройства в большом зале размеры его
могут оказаться недостаточными.
изготовить
выносное
табло
В этом случае целесообразно
1... 1,5
размером
напряжение сети и мощностью
40 ... 60
м с
лампами на
Вт. Для коммутации ламп
применяют бесконтактные ключи на тринисторах (рис.
При
21).
подаче напряжения низкого уровня на вход ключа транзистор
закрыт, а транзистор VТ2 и тринистор
VSI
открыты, лампа
VTI
HLI
светится.
При
использовании выносного табло светодиоды
HL1-HL16
можно не отключать от выходов дешифратора.
Генератор случайных чисел
По принципу действия это устройство аналогично описанному
выше, но оно выдает случайные числа в виде цифр, высвечиваемых
цифровым индикатором. Принципиальная схема генератора случай
ных чисел приведена на рис.
микросхемах серии
22.
Устройство выполнено на двух
Kl 76.
Названная серия отличается от уже знакомой нам серии К155 тем,
что выполнена на полевых транзисторах. Поэтому микросхемы этой
серии потребляют очень малую мощность. Так, для используемых в
описываемом ниже генераторе ~лучайных чисел микросхем Kl 76ЛА 7
и Kl 76ИЕ8 ток потребления (в статическом режиме) не превьnuает
0,1 и 100 мкА соответственно. Кроме того, логические элементы,
входящие в состав микросхем, имеют высокое входное сопротивле-
fll 1511
DlJ! Шlбl!А 7
НБ!
Иll-11/
--17t-+i:=J-...---t--- /( lJыd T//JJIJI, 76IJJJ2
+с2
50мкхf5В
..,__ _ _ _ _ _ _ _..,__.._ !( 8010
Рис.
28
22.
7 JJJJl,
vrr- VT10 /(Т605А
8IШ2
Схема генератора случай11ых чисел
ние (несколько мегаом), что также является их достоинством (в этом
вы убедитесь ниже).
На микросхеме
собран генератор, а на микросхеме
DDl
счетчик с дешифратором. Микросхема
El 76ЕА8
DD2 -
представляет собой
десятичный счетчик, совмещенный с дешифратором. Напомним, как
работает микросхема.
Вход
R
служит для установки исходного
состояния (для этого на него необходимо кратковременно подать
-
напряжение высокого уровня), а вход СР
для подачи счетных
импульсов положительной полярности (в данном случае на него в
процессе работы подается напряжение высокого логического уров
ня).
Микросхема имеет также вход
CN
для подачи импульсов
отрицательной полярности. В процессе счета на выходах микро
схемы
последовательно
появляется
которое через резисторы
транзисторов
R3-Rl2
напряжения
высокого
уровня,
подается на базы высоковольтных
VTl-VTlO. Последние управляют цифровым газора
HG 1. Поскольку за время удержания кнопки
зрядным индикатором
SBl
счетчик многократно переполнялся, высвечиваемое индикатором
число будет практически случайным.
Контакты кнопки
SBl
отключают питание индикатора на время
нажатия кнопки, чтобы исключить мерцание цифр.
Питание генератора чисел осуществляется от простейшего одно
полупериодного выпрямителя с параметрическим стабилизатором и
70
о98о
о
goшg
о
о
.J16 gf
08
о
7о
о
о Ct
К! ~оgDDtgf
~
014
R2
о
f
1/5
~
lll
о-=-<>
/(9
<>-=-<>
23.
~
~
~
"'5
~
""'
+С2
"'-*"""
К SBt
о
oJ
а)
Рис.
~
RJ
о
о
о
Монтажная плата и схемы размещения на ней
печатных проводников (а) и деталей (б)
фильтром
VD1VD2C2.
Резистор
ния высокого уровня на вывод
Генератор случайных
R2 необходим д-'1Я подачи
12 микросхемы DDl.
чисе.1 собран
фольгированного стеклотекстолита (рис
на
23).
печатной
напряже
плате
из
В налаживании устрой
ство не нуждается.
При работе с генератором случайных чисел необходимо соблю
дать меры безопасности, поско:1ьку все элементы устройства имеют
га,'1ьвани•rескую связь с сетью.
Прибор
можно
использовать
для
иллюстрации
некоторых
вопросов теории вероятностей и математической статистики, при
проведении разпичного рода экспериментов, а также в ряде игр.
Тремометр
Название прибора происходит от ;штинского слова
дрожание. Тремор
-
tremor,
т.е.
это непроизвольные колебательные движения
всего тела или отдельных его частей. Чаше всего они охватывают
пальцы рук, веки, язык, нижнюю челюсть, го:юву. У здоровых людей
тремор может
возникать
всле.:хствие мышечного напряжения,
эмо
ционального возбуждения, действия холода.
Предлагаемый прибор позволяет количественно оценивать тре
мор пальцев рук и
тренировать пальцы. Для этого испьпуемый
должен специальным щупом совершать движение вдоль прорезей
определенной формы (рис.
24),
не касаясь их краев.
Рассмотрим работу тремометра, руководствуясь его принципиа
льной схемой (рис.
25).
После подачи питания необходимо дотрону-
•б
Рис.
30
24.
Эс~..'113 верхней панели тремометра
lfl! Mlt2/i O,ll
1
"lflJClllfllt"
01
±11 1 пГ~l ;:,t
!llJI 1
1
!~ R~
1
"Сброс" 500 МА
~. JO~NA Ш
'---,.,-
.J
l(IJ
),=1
1
,Sf!
+2М
:
KM/'9Dl001
!
1
JJJJI 2
lfL2
MlfбJ-0,22
cz
"Роооrли"
ltLJ
Mlf2/i 0,12
11 /fOtteц
1
1'
!1 !
1
! l
1(2/
11
l
lJJJI, 002
1(/55ЛАJ
СЧ
О,бlJмх
Рис.
....
~
25.
VT2-VT5
l(TJ/58
20MXX/i8
Схема тремомстра
j
!
i .8ы8
!(
7 lliJ !, lJiJZ
ться щупом
Ql до контакта Б. При этом срабатывает реле Kl и
Kl.1 самоблокируется, загорается лампа HL2, подсве
чивающая табло "Работа". Одновременно через резисторы R3 и R4
начнется зарядка конденсатора Cl - пойдет отсчет времени,
контактами
отведенного
на
один цикл.
Теперь можно
начать
выполнение
требуемого задания. Вначале щуп поочередно помещают в отвер
стия. затем проводят слева направо вдоль сужающейся щели, далее
-
вдоль прямоугольного выреза. и т.д. При этом надо стараться не
коснуться краев.
Пластина с прорезями выполнена из металла (на схеме обозна
чена буквой А), поэтому при касании ее щупом
электрическая цепь.
DD1.l
При этом на вывод
подается напряжение высокого
1
Ql
замыкается
.'Iогического э.'Iемента
уровня,
транзистор
VT1
Yl
открывается, срабатывает электромагнитный счетчик импульсов
и загорается лампа
временно
HLl,
напряжение
подсвечивающая табло "Касание". Одно
высокого уровня,
поданное на вывод 9
DDl.3, запускает генератор. выпо.'Iненный на
логических элементах DDl.3 и DDl.4 и транзисторе VT6. В звуковом
излучателе НА1 раздается звуковой сигнал частотой 300 ...400 Гu.
логического элемента
означающий касание. При каждом касании показание счетчика У!
увеличивается на единицу. Но ведь можно умышленно прижать щуп
к одному из краев прорези и таким образом проделать весь путь.
совершив лишь одно касание. В приборе предусмотрено "наказание"
за такие неправильные действия. Как то:1ько замкнутся контакты
и А, напряжение
+5
Q1
В окажется приложенным к ;1евому по схеме
выводу резистора Rб, и через него начнет заряжаться конденсатор
С2. Через
VT5, на входы
DD2. l поступит напряжение низкого уровня, а
на вывод 4 элемента DD2.2 - напряжение высокого уровня. Начнет
работать генератор. выполненный на логических элементах DD2.2DD2.4. Импульсы с выхода генератора (их частота равна 10 .. .15 Гu)
будут поступать на вывод 2 логического элемента DDl.l и вывод 12
элемента DDl.4. Счетчик будет срабатывать с частотой 10 .. .15 Гu.
накапливая штрафные очки, а звуковой излучатель HAl будет
1.. .1,5
с откроются транзисторы VТ4 и
логического элемента
издавать прерывистые звуковые сигналы.
Через
15 ... 20
с после начала выполнения задания конденсатор С!
зарядится до напряжения, достаточного для открывания составного
транзистора
VT2VT3.
Сработает электромагнитное
реле
К2
11
контактами К2.1 самоблокируется. Контактами К2 . 2 оно включи1
лампу
HL3,
подсвечивающую транспарант "Конеu". а также сниме1
питание с лампы
HLl
и счетчика У1. Зазвучит прерывистый звуково1'
сигнал, извещающий об истечении отведенного времени.
32
Для установки
нажать кнопку
SBl
устройства в
исходное состояние необходимо
"Сброс". Дио;:~.ы
VDl
и VDЗ нужны для быстрой
разрядки конденсаторов С1 и С2 после снятия с катодов диодов
положите:1ьного напряжения.
Теперь
о дета.~:ях тремометра.
Вместо микросхемы К155ЛАЗ
можно применить ана.~:огичные микросхе:-.1ы серИй К133, К134, К158,
КР531, К555. Транзисторы
VT2-VT6
могут быть ;~юбыми из серий
КТ312, КТ315, КТ503, КТ603, КТ608, КТЗl
КТ801. КТ815, КТ817. Диоды
17; VП - :1юбой из серий
- любые из серий Д9, Д311,
Стабистор KCl 19А (VD2) можно
VDl,
КД509, КД510, КД521, КД522 .
заменить
KCl lЗА,
VDЗ
а также применить взамен два-три последовате
льно соединенных диода из перечисленных выше. Конденсаторы
Сl-СЗ
-
оксидные К50-6, К50-16, К50-35; С4
К73-17. Переменный резистор
резисторы
-
МЛТ-0,25.
R4 - типа
-
КМ-6, КIО-17, К10-23,
СП-1 или СПЗ-4а, остальные
Звуковой из.~:учатель ДЭМШ-lА можно
заменить телефонным капсюлем любого типа сопротивлением
60 ... 200
Ом, а также вызывным прибором ВП-1.
(паспорт
РС4.524.304
и.-ш
РС4.524 . 315),
и:ш
Pe.i:e Kl РЭС-15
РЭС-10
(паспорт
РС4.591.002 или РС4.591.005). Э.~:ектромеханический счетчик
типа СИ206 или СИlОО. Кнопка
SBl - любого
Yl -
типа с контактами на
размыкание.
Для питания тремометра потребуются источник постоянного
стаби:шзированного напряжения
5
В при токе не менее
источник постоянного нестабилизированного напряжения
токе не менее
500
300 мА и
24 В при
мА.
Переднюю панель прибора, в которой сделаны прорези, желате
.1ьно выпо.~:нить из нержавеющей ста:~и то.~:щиной
можно сделать из вязальной спицы диаметром
150 ... 200
1.. .1,5 мм. Щуп Ql
l ... 1,5 мм и длиной
мм.
Переменным резистором
R4
можно
устанав.~:ивать различное
время вьшо.~:нения задания.
Для расширения возможностей тремометра можно рекомендо
вать замену электромеханического счетчика счетчиком на цифровых
r
микросхемах,
отведенного
изменение
времени.
тона
звукового
сигнала
по
окончании
Эти усовершенствования предлагается сде
лать самостоятельно.
J
11
1
"Кто быстрее?"
У кого реакция лучше? Это можно определить с помощью
1
автомата, схема которого изображена на рис.
r
Каждый держит в руках небольшой пульт с кнопкой. У ведущего
26.
Играют четверо.
находится в руках выносной пульт управления, с которого подается
33
tlU- tlLl
Mlflб-0,IZ
vs1-vs~
li!l/016
V!Jfj-V09
г--- - -"J
1
·1 5~5!11
.
~"
Д9б
1
L.~
ХР5Х55
VIJ!O
,,
л
f U!
/\д5llб
О,l5.д
1~1 ~ f ~ -~l08
~,
Рис.
сигнал
26.
старта .
Схема игрового автомата "Кто быстрее?" (вариа~п
1)
А пока такого сигнала нет, на лицевой панели
периодически вспыхивают две лампы. Но вот ведущий незаметно
от
играющих
нажал
кнопку
на
пульте
управления.
Сразу
же
вспыхивает лампа сигнала старта_ Теперь все зависит от реакции
играющих: кто быстрее нажмет "свою" кнопку, тот и выиграет этот
старт.
Рассмотрим работу игрового автомата. При нажатии на кнопку
SB2
"Старт" загорается лампа НLЗ. Увидев ее сигнал, все игроки
нажимают
первой
кнопки
своих пультов
оказалась нажатой
напряжение выпрямителя
кнопки
SB5
SB2, диод VDl,
(SBЗ-SB6).
кнопка
VD2-VD5
Rl,
резистор
поступит на управляющий
SB5.
Предположим,
что
Тогда положительное
через замыкающие контакты
диод
VDlO
и контакты кнопки
электрод тринистора VSЗ,
он
откроется и загорится лампа
временно
откроется диод
нижнем по схеме выводе
HL6, определяющая лидера. Одно
VD8, что приведет к уменьшению на
резистора Rl напряжения до 0,5 ... 1 В.
Поэтому при нажатии кнопок остальными игроками соответствую
щие тринисторы не смогут открыться. В том же случае, если кто
либо из игроков нажмет свою кнопку до подачи полезного сигнала,
одновременно
с
открыванием
загоранием лампы этого
34
соответствующего
игрока сработает реле
тринистора
Kl
и
и своими
·контактами
игры. Диод
Кнопкой
Kl.1 включит звонок HAl - сигнал нарушения правил
VD 1 предотвратит в этом случае загорание лампы НLЗ.
SB 1 "Сброс"
ведущий устанавливает устройство в исходное
состояние .
Лампы
HLl
и
HL2,
мигая, выполняют функцию отвлекающих
сигналов; они перек;1ючаются простейшим генератором, собранным
на реле К2, КЗ и конденсаторе
Cl.
Тринисторы, испо:~ьзуемые в этом игровом автомате, могут быть
серии КУ101 с любыми буквами. Диоды
Д9 (кроме Д9Б), ДЗl
1
VD6-VD9 -
любые из серий
(эти диоды имеют малое прямое падение
напряжения, что требуется д;1я надежного шунтирования управляю
щих переходов тринисторов);
КД521, КД522. Реле
Kl -
VDlO - любой
из серий КД509, КД510,
РЭС-10 (паспорт РС4 . 524 . 317), К2. КЗ
РЭС-9 (паспорт РС4.524.202). Трансформатор Т1
Вт, понижающий напряжение сети до
менее
300
мА .
Подойдут,
ТВК-1 lОЛ-1, ТВК-1 lОЛ-2. Кнопки
тумблер
MTl-1,
16 ... 18
например,
SBl,
-
мощностью
5... 10
В при токе нагрузки не
трансформаторы
SВЗ
-
SВб
типов
- KMl-1, SB2 -
ТВ2-1; можно также использовать переключате:ш
П2К. В качестве разъемов испо.1ьзованы магнитофонные разъемы
типа СГ-5.
Устройство, собранное без ошибок, в налаживании не нуждается.
Игровой автомат "Кто быстрее?" можно выпо;шить также и на
интегральных микросхемах.
Работает такой прибор ана.'!огично описанному выше варианту на
тринисторах. Его принципиальная схема приведена на рис.
На логических элементах микросхем
DD2, DD4
27.
выполнены
RS-
триггеры . Пос.1е подачи питания необходимо нажать кнопку SВб
"Сброс". расположенную на пу.1ые ведущего. При этом все
RS-
триггеры установятся в ну.1евое состояние (на их верхних по схеме
выходах
-
напряжение низкого
элементов микросхем
DD 1
уровня).
и DDЗ
-
На выхо;щх логических
напряжение высокого уровня,
поскольку через нормально замкнутые контакты кнопок
один
из
входов
каждого
из
этих
напряжение низкого уровня. Лампы
.1огических
HLl-HL4
SB1-SB4
элементов
на
подано
не светятся. Работает
генератор отвлекающих сигна.1ов, собранный на логических элемен
тах
DD6. l, DD6.2
и транзисторе
VT5 .
(Этот транзистор повышает
входное сопротивление логического элемента
R l О сопротивлением
конденсатор Cl относительно
DD6. l,
что позволяет
использовать резистор
в несколько десятков
килоом
небольшой
и
емкости.
Ана:югичный генератор встречается и в других конструкциях
данной книги). "Перемигиваются" лампы
сигнала с частотой около
HL5
и
HL 7
отвлекающего
2 Гц.
35
liU-!iU lfМб-60
llllf, DJJJ, JJJJ5
l(f55ЛAI
llllб
Ю55ЛАJ
JJJJZ, UJJI/,
soz
.581/
.ХЯ~N.."~
'":П~l
'
1
L__J
1
t____ __J
lf 6&16 fl/ D1Jf-DJJ6
'
J0011A
liL5
+
.r:---
VTT-VTI/,
58
VTб-VTB
lf TJl/lA
Рис. 27. Схема игрового автомата "Кто быстрее?" (вариант 2)
После перевода ведущим контактов переключа11NSВ5 "Старт" в
противоположное
указанному
на
схеме
положею1 1 лампы отвле
кающего сигнала отключаются и загорается ламп1НL6 полезного
сигнала "Старт". Игроки нажимают свои кнопки SEIШ4 Допустим,
обладатель кнопки
SBl среагировал первым. Пр111гом на выходе
DD 1.1 появится напряжениею1зшго уровня, и
DD2.1DD2.2 переключится в противопо,1мное состояние,
логического элемента
триггер
которому
элемента
соответствует
DD2. l.
напряжение
высокого
)rовня на
На другом выходе триггера (выхотемента
выходе
DD2.2)
при этом будет напряжение низкого уровня, к01оrое поступит на
входы логических элементов
12
DDl.2,
DD3.1иDDJ;(выводы13,2 и
соответственно), поэтому остальные RS-тригге~ы уже не смогут
изменить своего состояния.
Одновременно открО1Тся транзистор
VT 1 и загорится лампа HL 1, фиксирующая лидера
А если первь~й игрок среагировал преждеврем:нно, т.е. нажал
кнопку SB 1 до включения лампы "Старт"? В этом сnчае устройство
будет
работать
так
загоранием лампы
же,
как
и
ранее,
однако щновременно с
HLl
в этом с,'Iучае зазвучит с111вал фальстарта.
Этот звуковой сигнал
формируется генераторо11 на логических
элементах DDб.3 и DDб.4, а работа генератораощет разрешена
подачей напряжения высокого уровня, поданного свыхода
DD5.1
на
вход DDб.3. В случае своевременного старта ген~rпор не зарабо
тает, поскольку на выводе
логического элемет1 DDб.3 будет
9
напряжение низкого уровня, поданное через замы,ющие контакты
переключателя
SBS.
В устройстве можно применить микросхемы ~rий КlЗЗ, К134,
К158, КР531, К555. Транзисторы КТ3117А можнщаменить КТ603,
КТ608, КТ801, КТ815 с любыми буквами, КТ315Б ~юбым из серий
КТ201, КТ315, КТ503. Конденсатор
KS0-35;
разъемы
С2
-
тех
КМ-6,
же
типов.
что
Cl -
К73-17.
Kl0-17,
и
в
оксиднъшК50-6, К50-16,
Кнопки, щrеключатели и
предыдущем
Ео~анте игрового
автомата.
Для питания устройства потребуется источник ооеспечивающий
постоянное напряжение
5В
при токе не менее
300
мА Он может быть
собран, например, по схеме блока питания лог~~кого прибора
"Версия", описание которого будет приведено ни:ll.1
В игровой автомат "Кто быстрее?" при жела1111Иможно внести
некоторые усовершенствования. Например, вмесщамп накалива
ния, определяющих лидера, можно применить цифrовые индикаторы
(газоразрядные,
светодиодные
или
люминесценrвые). При этом
каждому игроку будет соответствовать свой цшlJrоюй индикатор,
и высвечиваемая им цифра позволит определить, 1мм по счету он
среагировал на полезный сигнал. Можно также ввес11111 электронный
37
секундомер
- это
позволит определять не только относительную, но и
абсолютную реакцию игрока
Логический прибор "Версия"
На верхней панели такого прибора-автомата (рис
жение
на
рисунке
варианту прибора)
элементов
управ.1ения
находятся шесть
относится
28,
располо
ко
второму
кнопок и неско.1ько
таб.10
Нажимая эти кнопки в определенной последовате.1ьности, треб)ется
зажечь световое табло "Конец" Добиться этого можно последова
тельным
нажатием
то.1ько
трех
опредепенных
кнопок,
а
нажатие
1юбой из трех других кнопок возвращает устройство в исходное
состояние, те сводит на нет все предыдущие ходы
Время, которое
дается на ходы, ограничено
Принципиальная
схема прибора
приведена
на
подключении источника питания загорается лампа
вающая табло "Начинайте игру"
рис
HLl,
29
При
подсвечи
Пос.'Iе этого игрок начинает
нажимать кнопки SBl-SBб в той пос1едовате.1ьности, которую он
считает правильной Допустим, первой нажата кнопка
сработает
pe.'Ie Kl
и своиыи контакта1\1и
Kl 2
При этом
SBl
самоб.1окируется
Начинается зарядка конденсатора
времени, а контакты
Cl, работающего в ре1е выдержки
Kl 1 подготав1ивают к срабатыванию цепь ре.1е
К2 и отключают табло "Начинайте игру"
нажата кнопка
SВЗ
-
SB2,
реле КЗ, которое контактами КЗ
"Конец"
- игра
Если с.1едующей будет
то сработает реле К2, а после наJЬ.атия кнопкп
2
зажжет лампу
HL2
таб.10
окончена Но ре.1е КЗ сработает только в том случае.
если три кнопки будут наJЬ.аты именно в указанной последователь
»ости ~Bl-SB2-SB3
Если же будет наJЬ.ата одна из кнопок
1
о
r.1
1
·о
о
~д
hLJ
11"'
о
1
1
1
11
2
1
Ход
1
НАРУШЕНО
1
"'1
581
'56
S'J
@
@
<j)
1
1
1
2
3
s)~
.JEZ
SR5
@
@
<j)
4
5
6
~1
1
;,37
1
<j)
11 СБРОС
fl7
~
Вкл
1
1
1
11
1
-'1
Рис.
38
28. Эскиз передней пане.1и прибора "Версия"
SB4-SB6,
!ILI t!LJ Mtl/8О1
+
188
.,e---r
ttLZ
.-+--+---+-----!-------' !IL! '----+~
tiOYl/tlOllme
ШР!!
/l.JI
VТ! VTZ
/l.TJ!55
~ л''f 2
/(/ 2
1
Рис.
29. Схема логического прибора "Версия" (вариаJП 1)
то все сработавшие ранее реле (Кl-КЗ) отпустят А если игрок не
успеет угадать необходимую последовательность нажатия кнопок в
течение
заданного
времени?
В
таком случае сработает реле
К4
выдержки времени, и зажжется лампа НLЗ табло "Время истекло"
Таким образом. игрок, предлагая свою версия последовательности
нажатия кнопок, должен включить табло "Конец"
По окончании каждого цикла игры устройство возвращают в
исходное состояние нажатием кнопки
SB7
"Сброс" Выигрывает тот
из игроков, кто угадает нужную последовательность нажатия кнопок
за наименьшее число попыток
Как работает реле выдержки времени? После срабатывания реле
Kl 2 размыкаюгся, и начинается зарядка конденса
Rl и R2 При определенном напряжении на
положительной обкладке конденсатора откроется стабилитрон VDl,
а также откроется составной транзистор VTl VT2 и сработает реле К4
- зажжется лампа НLЗ табло "Время истекло" Резистор RЗ
Kl
его контакты
тора
Cl
через резисторы
ограничивает ток разрядки конденсатора
О деталях устройства
Транзисторы
VTl
и
VT2 могут быть
Cl - оксидный
паспорт РС4 524 200
любыми из серий КТ312, КТ315, КТ503 Конденсатор
KS0-6, KS0-16, К50-35 Реле Kl-K4 Кнопки SB 1-SB7 - КМ 1-1, П2К и др
РЭС-9,
Источник питания прибора
18 20 В при токе не
должен обеспечивать постоянное напряжение
менее
300
мА
39
Кнопки
SB1-SB6
на лицевой панели
прибора
располагают
в
произво.1ьном порядке.
На.1аживание
резистором
устройства
R 1 выдержки
состоит
в
установке
времени, равной
5... 1О
подстроечным
с.
Несколько рекомендаций по расширению возможностей игрового
автомата. Во-первых, можно предусмотреть изменение требуемой
пос.1едовательности нажатия кнопок,
испо.1ьзовав
;:ця этого
галет
ный перек.'Iючате.1ь. Во-вторых, игру можно сде.1ать в расчете на
двух игроков, которые будут де.1ать ходы поочередно
-
игра станет
интереснее.
Схе~а второго варианта игрового автомата "Версия", выполнен
ного
рис.
на
30.
тринисторах
и
интегральных
микросхемах,
показана
\//
_____.__ _ _-<
1( ffыS !~ JJ!JI, 5 DJZ
/<. 6616 7 l!JJI, 10 !JiJZ
Рис.
40
на
Логика его работы несколько отличается от предыдущегс
30.
Схема варианта прибора "Версия" на тринисторах и микросхемах
зарианта. На передней панеш прибора (см. рис.
28)
распо.1ожены
шесть кнопок, каждой из которых присвоен порядковый номер. По
сигналу автомата "Ход" требуется за 5".7 с пос.1едовательно нажать
три кнопки, после чего цик.1 можно повторить. Задача состоит в том,
чтобы зажечь пос.1едовате.1ьно три .1ампы
HL1-HL3,
распо.1оженные
на передней пане.1и прибора. п таким образом угадать искомое
-
число.
Каждую
то.1ько
после
поспедующую
того,
искомое число
132,
как
цифру чис.1а
отгадана
можно
предыдущая.
определять
Ес.1и,
допустим,
а игрок нажмет одну за другой кнопки
2, 3, 1.
то ни одна из ламп не загорится, хотя вторая цифра определена
верно. В соответствии с этим выстраивают и версии поиска: сначала
нужно найти первую цифру числа, затем, начиная пос.1едующпе ходы
с нажатия уже известной первой кнопки, опреде.1ить вторую цифру, а
затем
-
и третью.
Как работает это игровое устройство? Пос.1е подключения его к
сети выкпючателем Ql с.1едует нажать кнопку SB7 "Сброс". При
этом кратковременно сработает реле Kl и своими контактами Kl.2
установит в исходное состояние RS-триггер на логических э.1ементах
DDl .3
и
DDl .4,
а также счетчик
DD2.
В отличие от RS-триггера,
который устанавливается в ну.1евое состояние подачей напряжения
низкого уровня на его вход, счетчик
ну.1евое
входы
состояние
&RO.
В
подачей
счетном
Kl 55ИЕ2
напряжения
устанав.1ивается в
высокого
уровня
на
режиме на этих входах до.1жно
его
быть
напряжение низкого уровня. Счетные импульсы до.1жны подаваться
на вход С 1, при этом на выходах
1, 2, 4. 8
соответствующие в
числу
двоичном
коде
появ.1яются сигна.1ы.
импу.1ьсов,
поданных
на
вход счетчика.
Итак, устройство в исходном состоянии, светится лампа
HLS
"Ход". Можно нажимать кнопки. Допустим, игрок первой нажал
кнопку SB 1. При этом откроется тринистор VS 1 и загорится лампа
HLl. Если затем нажать кнопку SB2, то откроется тринистор VS2, на
управляющий электрод которого будет подано напряжение с .1ампы
HLl через резистор R2 и замыкающие контакты кнопки SB2.
Очевидно, что если лампа HLl не светится, то тринистор VS2 не
откроется.
Каждое нажатие одной из кнопок SBl-SBб приводит к формиро
ванию на выходе RS-триггера
состояние счетчика
DD2
DDl.lDDl.2
(вывод
3)
импульса, и
будет увеличиваться на единицу. После
поступления на счетчик четырех импульсов на выходе 4 микросхемы
DD2 появится напряжение высокого уровня, откроется тринистор
VS4 и загорится лампа HL4 "Нарушено". Таким образом, по
правилам игры за один цикл поиска можно нажимать не более трех
кнопок.
41
o~Q
:t:::}';'
'
ol ~
j оО о
1
>;:о
j
~
о·""'о
f-j
о
о
42
о
о о
о
}~
/о
о
о
о
о
о
о-
о
о
о
Р11с.
а
-
31.
Печатная плата пр11бора "Верс11я":
распо;~ожение дета:1ей на плате, б
-
распо"•ожение печатных проводников
43
В устройстве предусмотрено и ограничение времени совершения
ходов. После первого же нажатия одной из кнопок переключится в
противоположное состояние RS-триггер
DDl .3DD1.4 -
появится напряжение высокого уровня и через резистор
зарядка конденсатора
2."3
Cl.
на выводе
R8
8
начнется
Как только напряжение на нем достигнет
В, откроется составной транзистор
VTl VT2
и сработает реле
Kl.
Устройство возвратится в исходное состояние.
Диод
VDl
обеспечивает быструю разрядку конденсатора
Cl
после
возвращения устройства в исходное состояние.
Микросхемы устройства питаются от стабилизатора, выполнен
VT4, который включен эмиттерным повторите
Kl питаются выпрямленным нестабилизирован
ного на транзисторе
лем. Лампы и реле
ным напряжением, снимаемым с конденсатора С3.
В
игровом
автомате
можно
использовать
К133, К155, КР531, К555. Тринисторы
-
микросхемы
любые из серии
серий
KYlOI.
Транзисторы КТ315Б и КТ608Б можно заменить любыми из серий
КТ608, КТ815, а также на КТ603А. КТ3117А. В качестве
можно
VT4
применить транзисторы типов КТ807, КТ815. КТ817 с любыми
буквами.
Диодную сборку КЦ405А можно
заменить
КЦ405 с любыми буквами, а также на КЦ407А. Реле
паспорт
РС4.524.201.
выключатель питания
Кнопки
Ql -
SB1-SB7 -
на
КЦ402.
Kl - типа
типов
РЭС-9.
КМ2-1,
П2К.
тумблер любого типа (ТВ2-1, ТПl-2,
MTl и др.). Трансформатор Т1 - ТВК-1 lОЛ-1 (использована обмотка
II). Самодельный трансформатор может быть выполнен на магнито
проводе ШЛ1бх25. Обмотка I содержит 2400 витков провода ПЭВ-1
0,14, обмотка II - 250 витков провода ПЭВ-1 0.27.
Большая часть элементов устройства размещена на печатной
плате (рис.
31).
Транзистор
VT4 установлен на небольшом радиаторе
(площадью 20".30 см 2 ). Если монтаж выполнен без ошибок и все
детали исправны, то в налаживании устройство не нуждается.
Это устройство
-
не только игра. Его можно использовать и для
тренировки логичности мышления, способности быстро принимать
решения. Для этого прибор можно усовершенствовать, например.
ввести
счетчик
суммарного
затраченного
времени,
счетчик
числа
ходов. Подумайте, как это сделать.
Рефлексометр
Как
известно,
реакцией
человека
называют
время,
которое
проходит от момента воздействия на наши органы чувств какого
либо раздражителя до момента принятия конкретных действий.
Например.
шофер увидел
на дороге
Промежуток времени "увидел
44
-
яму и нажал на
тормоза.
нажал" и будет составлять в этом
случае время реакции. Несомненно, есть люди с хорошей и плохой
реакцией от рождения. Но реакцию можно тренировать. Хорошо
подходит для этого прибор "Кто быстрее?", описание которого было
приведено выше. Рефлексометр, о котором речь пойдет ниже, также
предназначен для тренировки реакции и внимания.
Сущность работы рефлексометра состоит в следующем. На табло
в случайной последовательности зажигаются цифры от О до
9.
В
течение времени горения цифры испытуемый должен успеть нажать
кнопку
с
номером,
соответствующим
появившейся цифре.
Если
нажата нужная кнопка и в срок, в актив испытуемому засчитывается
одно очко, в противном случае очко не засчитывается. Чем больше
очков будет набрано, тем лучшими перечисленными выше способно
стями обладает человек.
Рассмотрим работу устройства по его принципиальной схеме,
представленной на рис.
На микросхемах
32.
DD3-DD8
выполнены
три декадных счетчика. На работе счетчика остановимся подробнее.
Микросхема
Kl 55ИЕ2
четырехразрядный
представляет
счетчик.
Для
собой
работы выход первого
триггера (вывод
второго триггера (вывод
1).
(вывод
14).
двоично-десятичный
обеспечения
12)
счетного
режима
соединен с входом
Входные импульсы подают на вход
Cl
Установка всех четырех триггеров счетчика в нулевое
состояние обеспечивается подачей напряжения высокого уровня па
входы
&RO.
В режиме счета импульсов на эти входы должно быть
подано напряжение низкого уровня. При поступлении импульсов на
вход
происходит последовательное
Cl
переключение триггеров
микросхемы таким образом, что число, записанное в триггерах и
выведенное в двоичной форме на выходы
поступивших на
счетчика
счетчик
соединены
импульсов
1-2-4-8, соответствует числу
после
с соответствующими
его
сброса.
Выходы
входами дешифратора
(микросхема К155ИД1), который преобразует двоично-десятичный
код в десятичный и управляет работой газоразрядного индикатора
ИН-14.
Индикатор
HG 1
первого счетчика "выдает" случайные числа,
второй счетчик фиксирует набранные очки, а третий считает общее
число
циклов.
генератор.
На логических элементах
DDl.4
и
DD2.l
собран
вырабатывающий импульсы с частотой следования в
несколько десятков килогерц,
DDl .3 - генератор
а на логических элементах
DDl .1-
инфранизкой (доли герца) частоты. Допустим, что
второй генератор находится в состоянии, при котором на выходе
элемента
DDl .3
напряжение
высокого
уровня
(на
все элементы
устройства подано питание, и микросхемы установлены в исходное
состояние нажатием кнопки
SB12
SBl 1
"Сброс", а затем нажата кнопка
"Пуск"). В этом случае на счетный вход
Cl
микросхемы
DD3
45
~
а\
cz *10
--
- - --,
llCI
~~0\ИН/Ч
1
/{/О
1
j/I(
\l
1 1 1 lo::J
I__ J
Sff! Vl!J
!{.95,, //(
~
vтч
~-----*
t-32
!(!б05А
Vl!*
l!l!f, l/02
/(!55ЛАJ
1
1
S!!!O Vl/12
y-f>I--Vl/!J
1!1!5,
l!l!б,
11(,l, 1116
_J
К 5ы5
!'t Ol!! l!l!Z l!O!l, 5 l!l!J l!l!д
!( 6ыd
1 l!l!l, Ol/1 ЛDJ, !О l!l!J, l!l/5,
l!l/7, 12 Dl!Ч Dl!o l!llд
-----1
--
l!lll, l/l!д, !!CJ, Rlb
§=\
----~
~05
00! м;
i_
f{JZ
nxT
t--:-:-!
SD/2 ,!lycli
Схема рефлсксомеrра
' !1/,1
. 51
V/5
Мд155
_J
1-:...J
L_._
"lio11eц'
~~
----- -- -
Slfll
32.
I_CJ
/( 6ыd ll 0117 -·--'-/--~
li ды5 !! !!111 •
J_.Cffpoc"
Рис.
-
Дlt'бfi
1
lU!
009
lil55ЛAI
будут поступать импульсы высокой частоты. Через некоторое время
конденсатор
перезарядится,
Cl
и
на
напряжение низкого уровня, генератор
Но счетчик
поэтому
DD3
выходе DDl .3 появится
DD1.4DD2.l затормозится.
многократно переполнялся импульсами генератора,
после его
остановки
цифровой индикатор
высвечивать практически случайное число.
HGl
Допустим,
будет
это число
"2". Тогда испытуемый должен нажать кнопку с таким же номером
(SB2). Напряжение низкого уровня с вывода 8 дешифратора DD4
через диод VD4 и замыкающие контакты кнопки SB2, через резистор
RlO поступит на базу транзистора VT3. Транзисторы VT2 и VT3
откроются. На вход RS-триггера DD2.2DD2 3 (вывод 4 микросхемы
DD2) поступит напряжение низкого уровня и переключит его в
противоположное
триггера (вывод
предыдущему состояние.
8
микросхемы
При этом
с
выхода
на вход второго счетчика
DD2)
поступит импульс, который запишет в счетчик одно очко. Если же
испытуемый нажмет любую другую кнопку, кроме
SB2,
состояние
RS-триггера и второго счетчика не изменится. После этого цикл
работы рефлексометра повторится.
Импульсы с выхода элемента
DDl.3
поступают на вход третьего
счетчика, который фиксирует общее число циклов. После прихода на
счетчик девятого импульса RS-триггер
DD9.1DD9.2 сигналами с
DD7) переключится в
противоположное состояние, загорится лампа HLl, сигнализирую
щая об окончании одного цикла эксперимента. Индикатор HG2
выходов
1
и
8
(выводы
и
12
11
микросхемы
высветит число набранных очков, которое в лучшем случае может
быть равно
кнопку
9.
SB12
Для начала новой серии циклов необходимо нажать
"Пуск".
Переменным резистором
R3
можно изменять продолжительность
свечения цифры, выдаваемой генератором случайных чисел (инди
катор
HGl),
и
тем
испытуемого. Диоды
самым
VDl
и
упрощать
VD2
или
усложнять
задачу
позволяют раздельно устанавли
вать длительность действия напряжений высокого и низкого уровней
на
выходе генератора.
индикатор
HGl
Транзистор
VT4
отключает
цифровой
в моменты работы генератора случайных чисел и
тем самым исключает мерцание цифр индикатора. Резисторы Rб,
Rl2, Rl4,
конденсаторы С3, С4 обеспечивают необходимую поме
хоустойчивость микросхем рефлексометра.
Транзисторы VTl, VT2 могут быть любыми из серий КТ312,
КТ315, КТ503; VT3 - любой из серий КТ203, КТ361, КТ502; VТ4 любой из серий П308, П309, КТ601, КТ604, КТ605, КТ940, VT5 КТ603, КТ608, КТ3117, КТ815, КТ817 с любыми буквами. Диоды
VDl, VD2 - любые из серий Д9, Д311, КД509, КД521, КД522;
VD3-VD12 - Д104А, Д105А, Д223А, Д223Б, КД521 (А-В), КД509А,
47
ПРАВИЛА ИГРЫ
1
КОНЕЦ
DllGJ 011:2
1
t'LI
Очки
Циклы
Dil{JJ
/(J
1
'
:ss 21
Вкл
Рис.
2
3
4
5
б
7
8
9
ПУСК
о
8
ЧАСТОТА
ss::
@
551-SSIO
33.
СБРОС
Эскиз верхней паиеди реф.1ексометра
КД226 с любыми буквами (эти диоды до:rжны быть рассчитаны на
обратное напряжение не менее 70 В и малое прямое (0,5."1 В)
напряжение). Конденсатор Cl - оксидный К50-6, К50-16, К50-35;
С2-С4 - типов КМ-6, КlО-7, КlО-17, КЛС. Переменный резистор
R3 - СП-1, СП3-4ам, оста.1ьные резисторы - МЛТ-0,25. Кнопки
SB1-SB12 желательно применить с герконовыми контактами (у них
малое
уси.1ие нажатия),
однако
при
их
отсутствии
возможно
использование кнопок и других типов. Цифровые газоразрядные
индикаторы
HG1-HG3 - типов ИН-1, ИН-4, ИН-8, ИН-12, ИН-14,
HLl - КМ6-60 и.1и НСМ6,3-20.
Источник питания 5 В до.1жен быть рассчитан на ток не менее
300 мА. Переменное напряжение для питания анодов цифровых
ИН-18. Лампа
индикаторов желате:rьно
подавать не
непосредственно
от
сети,
а
снимать с одной из вторичных обмоток питающего трансформатора
- это повысит и помехоустойчивость, и э.1ектробезопасность при
работе с прибором.
Монтаж э.'Iементов рефлексометра выполнен на унифицированной
печатной плате
N 2 (см.
рис.16,б), соединения сделаны одножи:rьным
изолированным проводом. На передней панели прибора (рис. 33)
расположены индикаторные :rампы
HG l-HG3 с соответствующими
надписями око.10 них, а также лампа HL4, кнопки SB1-SB12 и ручка
переменного резистора
R3.
Если рефлексометр собран из исправных деталей и без ошибок, он
начинает работать сразу. Следует лишь резисторами RlO. R15, R16
установить необходимую яркость свечения цифровых индикаторов.
48
Электронный светофор
Беседы по правилам дорожного движения, проводимые учителя
ми в начальных классах, могут стать более эффективными, если они
будут сопровождаться демонстрацией модели автоматически дей
ствующего светофора.
Схема электронного светофора, выполненного на интегральных
микросхемах, приведена на рис.
Принцип его работы и.тпостри
34.
руют временньiе диаграммы, представленные здесь же.
Логические элементы
DDl.1-DDl.3 образуют генератор импу.1ь
1 Гц. Транзистор VТl повышает входное
сопротивление элемента DD 1.1, что позво.1яет использовать в
генераторе конденсатор Cl сравнительно небо.1ьшой емкости при
большом сопротивлении резистора Rl. Импу.1ьсы с выхода генера
тора поступают на входы э.1ементов DDl.4 и DD2. l, работой
которых управляет RS-триггер на э.1ементах DD2.2 и DD2.3. Если
на выводе 6 э.'!емента DD2.2 напряжение высокого уровня, то
импульсы поступают на вывод 4 микросхемы DD3, если же
напряжение высокого уровня на выводе 8 элемента DD2.3, то
импульсы подаются на вывод 5 микросхемы DD3.
Эта микросхема (К155ИЕ7) - пара.'1ле.1ьный реверсивный четы
рехразрядный двоичный счетчик, работающий в коде 1-2-4-8. Вход
RO служит для установки счетчика в ну.1евое состояние, вход С - для
сов
с частотой около
предварите.1ьной записи в счетчик информации, поданной на входы
(на схеме они не показаны). В данном случае на вход С постоянно
подается напряжение высокого уровня,
уровня.
а
на
вход
При подаче счетных импульсов на вход
RO -
+1
низкого
происходит
уве.1ичение числа, записанного в счетчик (прямой счет); если же
импульсы поступают на вход
-1,
то число в счетчике уменьшается
(обратный счет).
Сигналы с четырех
дешифратора
DD4
выходов
(К155ИД3).
счетчика
В
поступают на
любой момент на
входы
одном из
выходов этого дешифратора имеется напряжение низкого уровня,
причем номер этого выхода соответствует десятичному эквиваленту
двоичного числа, поданного на вход дешифратора.
Рассмотрим работу светофора при
Когда на выходе элемента
выходе элемента
генератора через
DD2.3
прямом счете импульсов.
напряжение высокого уровня, на
DD2.2 - напряжение низкого уровня. Импульсы с
DDl.4 поступают на вход + 1 микросхемы DD3.
При этом происходит увеличение числа, записанного в счетчик, и
напряжение низкого уровня появляется последовательно на выходах
микросхемы
выводах
DD4. Пока напряжение низкого уровня присутствует на
1, 2, "" 7 микросхемы DD4, на выходе микросхемы DD5 -
~
VTZ-VT'f
*l 6 IZ'l ч- 1 lj1~
~81
/1ТJ!5б
;,I
13&
'
!J!J!, !J!JZ,
!J!Jб
Ю55ЛАJ
1211'1
73115
11/!1§_
15
117
!J!JJ /( !5511Е7
/}!JI/
fl.15511ДJ
!( !Jыб 1'1 !J!J!, l!DZ,
!J!JJ-!J!J{}, !ы!J{}!J!JJ, •
быб Z'f !J!J'f
D!J5, !JDБ
Ю55ЛА2
D!Jl
/( !JЬ!!J 7 ll!J!,
!J!JZ, !Jll5-D!J8,
•
{}ы!J !J !JDJ, !Jы!J !Z DDI/
Ю55ЛАI/
а)
l
0,0! MKI
! :
CZ
5/J
":_
1 2 J 1/ 5 5 7 5 g 'J 1112 'J lt/5 '5 '7 lб 19 20 21222JZ't25252720ZSJOJI JZ JJ J'IJ535J7 38
.01~
.ozz~'~~~--------'
1
[ZJ
__ _ .
.021.------------,
~:t=:=:._
.Ь'lJ~
!
ШЛJUl
~-----.._1___
1\1
кг-r----~г--l~~~--~-~r--1~~------ю_._
______,
о)
Рис.
а
-
принцип11а:1ьная схеУ!а, б
-
34.
Эдектронный светофор:
вреУ!енные диаграУ1'>1Ы работы
напряжение высокого уровня. В это время на выходе логического
элемента
реле
DD8.I
имеется напряжение высокого уровня, срабатывает
и своими контактами
Kl
Kl 1
замыкает цепь питания лампы
красного цвета (на схеме не показана)
Лампы желтого и зе.1еного
сигна.1ов при этом не горят, так как на выходах элементов
DD7.1
и
напряжение низкого уровня. При появ.'Iении напряжения
DD8.4 -
низкого уровня на выводах
э.1емента
8, 9, 10
микросхемы
DD4
на выводе
появится напряжение высокого уровня, сработает
DD7 1
реле К2 и зажжется .'Iампа желтого сигнала. Продолжает гореть и
красный сигна.1, так как на выходе элемента
низкого
уровня.
а
на
выходе
э.'Iемента
DD8.2 - напряжение
DD8 1 - по-прежнему
напряжение высокого уровня (заметим: при обратном счете импу.1ь
сов при напряжении низкого )ровня на выводах
DD4
8,9,10 микросхемы
DD8.2 будет напряжение высокого уровня,
DD2 2DD2 3 будет находиться уже в другом
на выходе э.1емента
поскольку RS-триггер
состоянии). При дальнейшем счете импульсов напряжение низкого
уровня последова те.1ьно появляется на выводах 11, 13, . , 17
микросхемы DD4 В это время реле Kl и К2 отпустят. а ре.1е КЗ
сработает,
потому
что
на
выходе
микросхемы
DD6
напряжение высокого уровня и на выходах элементов
DD8 4 -
появится
DD7 3
и
также напряжение высокого уровня. Горит лампа зе.1еного
сигнала светофора. Когда напряжение низкого уровня появится на
выводе
17
микросхемы
DD4,
RS-триггер перек.1ючится в противо
положное состояние (см. импульс 16 временной диаграммы). Теперь
импульсы будут поступать на вход -1 микросхемы DDЗ и счет будет
происходить
в
обратном
направлении.
Лампа
зе,1еного
сигнала
51
продолжает гореть. Когда напряжение низкого уровня появляется
последовательно на выводах 14, 13 и 11 микросхемы DD4, зеленый
сигнал
11
мигает
11
.
э
то
достигается
подачеи
u
напряжения
высокого
уровня на выводы 9 и 10 элемента DD7.3 и импульсов с генератора на
вывод 11 этого же элемента. При появлении напряжения низкого
уровня на выводах 10, 9, 8 микросхемы DD4 сработает реле К2, а
реле КЗ отпустит. При дальнейшем счете импульсов загорится лампа
красного сигнала. При появлении напряжения низкого уровня на
выводе 1 микросхемы DD4 RS-триггер переключается, начинается
прямой счет импульсов, и весь цикл работы автомата повторяется.
Частоту генератора, а следовательно, и время горения сигналь
ных ламп светофора можно изменять подбором резистора
Rl.
Вместо микросхем серии К155 можно испо.'Iьзовать• аналоги из
серий ЮЗЗ, КР531, К555. Все резисторы
МЛТ-0,25. Конденсатор
-
оксидный К50-6. К50-16, К50-35; С2
Cl -
-
ЮО-7, КМ-6, ЮО-17.
Транзисторы КТ315Б (VТ1-VT4) можно заменить на КТ312, КТ315,
КТ503 с любыми буквами. Реле Кl-КЗ
типа РЭС-22 (паспорт
-
РФ4.500.129). Нормально разомкнутые контакты этих реле вклю
чают последовательно в цепи питания .1амп светофора:
красной,
Kl.2 - с желтой. КЗ.1 - с зеленой.
напряжением 220 В и мощностью 25".60 Вт.
Kl.1 -
с
Использованы лампы
Для уменьшения обгорания контактов реле параллельно им
следует включить искрогасящие цепи из последовательно соединен
ных
резистора
100".200
мощностью
не
менее
Ом и конденсатора емкостью
напряжение не менее
400
0,5 Вт и сопротивлением
0,1".0,5 мкФ на номинальное
В. Для повышения помехоустойчивости
работы микросхем лампы желательно питать постоянным напряже
нием. Еще .1учше применить бесконтактную коммутацию ламп с
помощью
тиристоров,
как
это
сделано
в
переключателе
елочных
гирлянд, описанном ниже. Тогда реле Кl-КЗ не понадобятся.
Источник питания должен быть рассчитан на ток не менее 300 мА.
Монтаж устройства выполнен на унифицированной печатной
плате
2 (см.
рис. 16,б): выводы элементов припаивают к контактным
площадкам платы. а соединения делают одножильным изолирован
ным проводом.
Правильно собранное устройство начинает работать сразу после
включения и дополнительного налаживания не требует.
Подумайте, как можно превратить этот светофор в "мигалку"?
Такие светофоры устанавливают на перекрестках с небольшим
движением транспорта.
52
УСТРОЙСТВА БЫТОВОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Сторожевые устройства
Для
защиты
ограждения
дачного
опасных
участка
объектов
от
можно
непрошенных
использовать
гостей,
для
сторожевое
устройство.
Схема такого устройства (первый вариант) показана на рис.
35.
Объект, нуждающийся в охране. окружают по периметру медным
обмоточным проводом диаметром 0.1".0.З мм.
Этот
охранный
шлейф может быть прикреплен к забору или к вбитым в землю
колышкам. Концы шлейфа подключают к электронному автомату
через гнезда
XSI.
Пока шлейф не поврежден, через его небольшое
сопротивление база транзистора
время транзистор и тринистор
ством ток (около
100 мкА)
VTI соединена с эмиттером. В это
VS 1 закрыты, потребляемый устрой
определяется в основном сопротивлением
резистора Rl и начальным током коллектора транзистора. При
обрыве шлейфа на базу транзистора через резистор Rl подается
отрицательное
зистор.
напряжение
смещения,
которое
открывает
тран
Через открывшийся транзистор и резистор RЗ поступает
положительное напряжение на управляющий электрод тринистора
VSl.
Тринистор при этом открывается, срабатывает электромагнитное
реле
Kl
и своими контактами (на схеме не показаны) включае-r
звуковой
сигнализатор,
устранения обрыва
например
провода
электрический
автомат
звонок.
устанавливают
в
После
исходно~
состояние (дежурный режим) кратковременным выключением пита
ния
(SAI).
.SA!
Rl;i
82К
Рис.
35.
Схема сторожевого устройства (первый вариант)
53
В устройстве можно применить транзистор из серий КТ203
КТ361. КТ502 со статическим коэффициентом передачи тока не
менее 50. Тринпстор может быть .1юбым из серии КУ101. Электро
магнитное ре.1е Kl - типа РЭС-10 (паспорт РС4.524.304); батарея
питания
-
3336Л.
Налаживание устройства сводится к подбору резистора Rl. Его
сопротив.1ение до.1жно быть таким, чтобы при отключении шлейфа
транзистор
VTl
полностью открывался (напряжение между эмитте
ром и ко.1лектором не более 0,5 В) и срабатывало реле, а при
подключенным шлейфе транзистор был бы надежно закрыт.
Сопротивление резистора зависит от статического коэффициента
передачи тока используемого транзистора и сопротивления провода
ш.1ейфа: чем они больше, тем больше может быть сопротивление
резистора
и, следовательно. выше экономичность устройства.
Rl
На рис.
36,а приведена схема второго варианта сторожевого
устройства, которое обладает еще большей экономичностью: потрек !JыJ /!( lllll
Ч41
Т
+
ДЗМШ-IА
I С81
_198
т\SAI
J(}Mlf'A
'>--lL------------------t---J(-J:-/J,-:'3__,7llll!
§)
Рис. 36. Сторожевое устройство (второй вариант):
а
-
принципиальная схема, б - расположение печатных проводников. 8 - расположение
деталей на плате
54
бляемый в дежурном режиме ток не превышает
10
мкА, т. е. срок
службы батареи питания определяется в основном ее саморазрядом.
Это оказалось возможным благодаря применению высокоэкономич
ной микросхемы серии
Работа
этого
основана на
которым
Kl 76.
сторожевого
выдаче
окружают
устройства,
как
и
предыдущего,
тревожного сигнала при обрыве
охраняемый
через двухконтактное гнездо
XSl
объект.
Этот
провода,
охранный
шлейф
включен между общим проводом
питания и одним из входов логического элемента
образует генератор
DD 1.1. Вместе с ·
DDl.2, резистором R2 и конденсатором Cl он
импульсов с частотой 2... 3 Гц, а на элементах
DDl.3, DDl.4, R3
частоты (около 800
Гц). Транзистор
логическим элементом
и
С2 собран генератор импульсов
VTl
звуковой
выполняет роль усилителя
мощности.
Пока шлейф не поврежден, генераторы не работают, так как на
выводе
1 микросхемы присутствует
напряжение низкого уровня. При
обрыве охранного шлейфа начинают работать оба генератора и в
телефоне
слышны
HAl
прерывистые звуковые сигналы.
режиме устройство потребляет от батареи ток около
Транзистор
VTl
-
капсюль
постоянному току
менее
MTl-1
100
С2
Cl,
-
типа КМ-6 или
Kl0-23;
МЛТ-0,25. В качестве звукового излучателя применен
микрофонный
излучатели,
этом
может быть любым из серий КТ312, КТ315,
КТЗ117, КТ503; конденсаторы
резисторы
В
5 мА.
180
имеющие
ДЭМШ-lА
достаточную
громкость
Ом. Выключатель питания
и др.). Батарея
с сопротивлением
обмотки
Ом. Можно использовать и другие звуковые
GBl -
SAl -
и
сопротивление
типа "тумблер"
"Крона-ВЦ" или "Корунд".
Все детали сторожевого устройства, кроме выключателя
звукового излучателя
фольгированного
HAl,
не
(ТПl-2,
SAl
и
смонтированы на печатной плате из
стеклотекстолита
(рис.
36,б,в).
Батарея
GBl
укреплена с помощью хомутика из жести. Плату можно поместить
в любой корпус, например в пластмассовую мыльницу.
Если устройство собрано из исправных деталей и в монтаже нет
ошибок, то оно начнет работать сразу. Однако может оказаться, что
при обрыве провода звуковой сигнал не подается. Это может быть в
том случае, если длина провода шлейфа велика и он плохо
изолирован от различных токопроводящих предметов (влажного
дерева, земли и пр.). При этом следует уменьшить сопротивление
резистора
Rl;
однако
необходимо
помнить,
что
чем
меньше
сопротивление этого резистора, тем хуже экономичность устройства.
Рассмотренные выше сторожевые устройства удобно применять
для охраны объектов, где нет постоянного движения, приводящего к
периодическому
замыканию
и
размыканию
защитных
контактов.
55
Именно это имеет место в квартирах. Поэтому для охраны квартир и
других
аналогичных
закрыванием
двери
объектов
с
специально
периодическим
было
открыванием
разработано
и
устройство
охранной сигна.l:изации, схема которого пре~ставлена на рис.
37
(третий вариант). Рассмотрим работу такого устройства.
Контакты охранного датчика обозначены на схеме
закры гой двери эти контакты замкнуты, при открытой
SAl. При
- разомкнуты.
Выключате:1ь SA2 определяет режим работы устройства: "Блоки
ровка" и.'IИ "Охрана". В режиме "Блокировка", когда контакты
выключа те;1я
замкнуты,
SA2
тревожный
сигнал
устройства
зазвучит независимо от положения контактов датчика
SAl.
не
В этом
режиме устройство находится, когда хозяева в квартире, и прихо
дится
часто
открывать
дверь
(хотя на
ночь
устройство
можно
переключать в режим охраны).
Допустим, что на элементы устройства подано питание, контакты
датчика
SAl
положении.
выходом
и выключателя
На
выводе
11
RS-триггера,
DDl.2, DDl.3,
1 Гц
находятся в показанном на схеме
выполненного
DDl,
на
который является
логических
элементах
в этом случае действует напряжение низкого уровня.
На логических элементах
около
SA2
микросхемы
DD2.3, DD2.4
собран генератор частотой
для формирования прерывистого тревожного сигнала, а
на логических элементах микросхемы
DD3 -
генератор звукового
сигнала. Оба генератора заторможены, поско.1ьку на выходе логиче
ского элемента
DD2.2 -
напряжение низкого уровня.
Если в таком режиме (режиме б.1окировки) разомкнуть контакты
датчика
выводе
SAl, то состояние RS-триггера не изменится, так как на
2 логического элемента DD 1.1 действует по-прежнему
напряжение низкого уровня.
При уходе из помещения контакты выключателя
устройство
переводится,
в
режим охраны.
lr' t!ыt! 11< .lll!f-l!l!J
rllf, Yl/2
l!l!f-lll!J
SA2
размыкают
При этом начинается
lr'Д.fllff
Yl!J
lr'.fofЛA 7
lr'CIJ.l'A
шz
1 !t?t?
~ llL!
+
ТСВ!
1
AЛJJJ:1_!8
llAI
ffлмне
J'Al" tlrpuнu •
~J'B/
1-
.fГДВ-/
С!
lll!! J
f,71J'K
F
/( ,/41,/ 7 JШf-IJIJJ
Рис.
CZ
r•71J'K
'
37.
Стороже80е устройство (третий вариант)
rтr, rп
rrz,
lr'Tot.fff
УТ• lr'Тo!fff
ltl1rкA
/( 8ыJ 14 IJIJI
11111001!
F/Jf
VIJ1
1А
!(С182>1<
CJ
-2208
+
20мкх/58
К tJыd
Рис.
38.
7JJJJ/
Простейший переключатель двух гирлянд
зарядка конденсатора
зарядится
до
логического
Cl
через резистор
напряжения,
элемента
равного
DD 1.1
по
R2.
выводу
дверь, размыкая контакты датчика
Пока конденсатор не
напряжению
2, -
переключения
можно
открывать
RS-триггер не изменит
SAl -
своего состояния. Длительность задержки выбрана равной
15 ... 20
с
-
за это время нужно выйти из помещения и закрыть дверь, возвратив
контакты датчика
SAl
в исходное состояние. Когда конденсатор
Cl
зарядится до нужного напряжения, устройство перейдет в режим
охраны.
датчика
DD 1.1
Есш теперь
SAl
то
размыкание
1
контактов
логического элемента
напряжения высокого уровня. Поскольку на выводе
элемента
DD 1.1
открыть дверь,
вызовет появление на выводе
также
напряжение
появится
высокого
напряжение
уровня,
низкого
на
уровня,
выходе
что
2
этого
элемента
приведет
к
переключению RS-триггера в противоположное состояние, соответ
ствующее напряжению высокого уровня на выводе
э~1емента
DDl.2.
логического
11
Возврат контактов датчика в. исходное положение
не изменит состояния RS-триггера. Если в помещение вошел хозяин,
то
он
возвратит
RS-триггер
положения
контактов
помещение
проник
в исходное
т.
SA2,
человек,
не
е.
их
положение
изменением
замыканием.
знающий
о
Если
наличии
же
в
охранной
сигнализации, то он только закроет дверь.
Напряжение высокого уровня с вывода
11
элемента
D D 1.2
через
резистор RЗ будет заряжать конденсатор С2. Через некоторое время
напряжение на конденсаторе С2 достигнет такого значения, которое
логический
элемент
DD2.1
высокого уровня (по
элемента
тоже
имеется
логического элемента
будет воспринимать как
выводу
1).
напряжение
DD2.1
напряжение
Поскольку на выводе
высокого
уровня,
на
2
этого
выходе
появится напряжение низкого уровня, а
57
на выходе элемента DD2.2 - высокого уровня. Заработают оба
генератора, и звуковой излучатель НА! будет выдавать тревожный
прерывистый сигнал. Этот сигнал будет звучать до тех пор, пока не
замкнут контакты
SA2
(но непрошеный
полного разряда батареи
о них не знает), либо до
GBl.
Временная задержка, обеспечиваемая цепью
R3C2,
необходима
для того, чтобы при входе хозяина в квартиру он успел включить
режим блокировки и исключил тем самым возникновение тревожно
го сигнала.
Для получения максимально возможной мощности в излучателе
НА! при заданном его сопротивлении и при заданном напряжении
батареи
GBl
использован мостовой усилитель. выполненный на
транзисторах
VT1-VT4. Частота звукового сигнала, определяемая
резисторами R8, R9 и конденсаторами С5, С6, выбрана равной
примерно 2".3 кГц для обеспечения наилучшей слышимости.
Светодиод HLl необходим для визуального контроля напряжения
питающей батареи GBl. При нажатии кнопки SBl параллельно
батарее подключается нагрузочный резистор Rl 1. Если под нагруз
кой напряжение батареи меньше 5,4".5,6 В. то стабилитрон VD3 не
входит в режим стабилизации и светодиод не загорается. К01~троль
батареи следует проводить каждые
3-4
дня.
О деталях устройства. Микросхемы серии К561 можно попробо
вать
заменить
микросхемами
работают при напряжении
6
серии
Kl 76 - как правило, они
Cl, С2 - типа К73-17
В. Конденсаторы
либо оксидные К53-1, К53-4. Основное требование к ним-малый ток
утечки. Конденсаторы С3, С5, С6-типов КМ-6, К10-7В, К73-17, С4
К50-6, К50-16, К50-12, К50-24. Транзисторы
-
могут быть
VT1-VT4
типов КТ814, КТ815 либо соответственно КТ816, КТ817 с любыми
буквами. Коэффициент передачи тока их должен быть не менее
60".70.
КД102
Диоды
с
VDl, VD2 -
любыми
типов КД521. КД522, КД509, КД510,
буквами.
Датчик
SAl -
любой
нормально
замкнутый контакт, например от реле РСМ, РКН или на основе
геркона и магнита, например СМК-1. Выключатель
MTl
(с фиксацией). Кнопка
SBl -
SA2 - типа П2К
KMl-1.
типа П2К (без фиксации),
Излучатель НА! кроме указанного на схеме может быть типа 2ГД36.
4ГД8Е, а также любой другой с сопротивлением катушки
4".12 Ом и с
GBl
возможно большим звуковым давлением. В качестве батареи
использованы
четыре
гальванических элемента
316,
соединенные
последовательно. Ток, потребляемый устройством в режиме ожида
ния, не превышает
20
мкА, поэтому одного комплекта источника
питания хватает на один год непрерывной работы.
Большая часть элементов смонтирована на печатной плате и
заключена в подходящий корпус. Динамическая головка НА! должна
58
быть распо:южена на лестничной к:1етке и закрыта мета.'Iлическим
щитом с отверстиями, так чтобы доступ к ней был затруднен. Корпус
устройства
слещет
излучате;по
HAl
распо:шгать
в
потайно:-.1
месте.
Проводку
к
также нужно выполнить скрытно, чтобы исключи
ть возможность ее повреждения.
Переключатели елочных г11р.1янд
Накануне Нового года многих радиолюбите:1ей волнует вопрос:
как
оживить
вариантов
новогоднюю
е:1ку?
переключате.'Iей
Ниже
елочных
пред.1агаются
гирлянд,
неско.1ько
различающихся
по
степени сложности и реализуемым световым эффектам.
Простейший переключатель поочередно коммутирует две гирлян
ды
(рис.
На .'Iогических элементах
DDl.l, DDl.2 выполнен
VTl. VT2 собраны высоковольтные
д.1я управления тринисторами VS 1, VS2. Питание на микро
подается от параметрического стабилизатора R4VD1 с
38).
генератор, а на транзисторах
ключи
схему
конденсатором С 1. Постоянное напряжение как для микросхемы
DDl,
моста
так и д.1я ламп гир.1янд
ELl, EL2 снимается
с выпрямительного
VD2.
Д.1я создания эффекта "Бегущий огонь'' необходи:-.10 поочередно
переключать не менее трех гирлянд.
Cxe:-.ra
перек.1ючателя (первый
вариант), управ.1яющего тремя гир.1яндами, представлена на рис.
39.
Основу устройства состав.'Iяет трехфазный му.'Iьтивибратор. выпол
ненный на трех инвертирующих .1огических элементах микросхемы
К 8ы814дд!
Rt-RJ 471'
5,IK
Ct-CJ 5Омкхб8
Rff-Rб
Рис.
39.
VTl-VTJ
VSI- VaJ
l(T9ff0A
КУ201!1
Схема переюпочате.1я трех гирлянд (первый вариант)
К ОыJ 14 Ш!!,11!!2
lr'dыtf 7 !!!!1,!!!!2
?ООмА
---....----.-----...,--+
58
VTI
KTJ/5b
.Dl// K155!1AJ
.Dl/2 К755ТМ2
Рис.
40.
Схема переключателя трех гирлянд (второй вариант)
Времязадающие цепи образованы элементами Rl-RЗ, Сl-СЗ. В
DDl.
любой момент на одном из выходов логических элементов имеется
напряжение
высокого
уровня,
которое
открывает
транзисторно
тринисторный ключ. Следовательно, одновременно светятся лампы
только одной гирлянды. Поочередное переключение ламп гирлянд
ELl-ELЗ позволяет получить эффект "Бегущий огонь".
В мультивибраторе могут работать инверторы микросхем серий
К555 и К155. Во втором случае сопротивления резисторов Rl-RЗ не
должны превышать
схемы
(К176.
1
К561).
резисторов можно
кОм. Можно использовать и КМОП-микро
при этом сопротивления
будет увеличить
в
времязадающих
раз,
100 .. 1000
а емкости
конденсаторов Сl-СЗ во столько же раз уменьшить.
Изменение частоты переключения гирлянд можно производить
изменением сопротивления резисторов Rl-RЗ. Одновременно управ
лять ими затруднительно (строенных переменных резисторов для
широкого применения промышленность не выпускает). Это является
недостатком данного переключателя гирлянд.
На
рис.
40
приведена
схема
переключателя гирлянд
(второй
вариант) с регулируемой скоростью движения "Бегущего огня".
Как работает это устройство? На логических элементах
DDl.2
вания которых составляет
0,2".1
Гп. Импульсы поступают на вход
счетчика, состоящего из двух D-триггеров
схемы
DDl.3
DD2.
60
3
DD2.1
и
DD2.2
микро
Благодаря наличию обратной связи между элементом
и входом
пересчета
VT4.
D D 1.1,
собран генератор прямоугольных импульсов, частота следо
R
триггера
DD2 1
счетчик имеет коэффиuиент
и в любой момент закрыт один из транзисторов
Если, допустим, закрыт
VT2,
VT2-
то положительное напряжение с
его коллектора будет подано на управляющий электрод тринистора
VSl.
тринистор откроется и загорятся лампы гирлянды
ELl.
Частоту
переключения регулируют переменным резистором RЗ генератора.
В устройстве микросхемы серии К155 можно заменить соответ
ствующими аналогами из серии КlЗЗ. Транзисторы
могут
VT1-VT4
быть из серий КТЗ 15, КТЗ 117, КТ603, КТ608 с любыми буквами.
Тринисторы VSl-VSЗ могут быть типов КУ201, КУ202 с буквами
К-Н.
Источник,
питающий микросхемы
и транзисторы устройства,
должен быть рассчитан на ток не менее
мА.
200
Недостатком переключателя является необходимость применения
трансформаторного блока питания. Это обусловлено сравнительно
большим
током,
потребляемым
микросхемами
Kl 55ЛАЗ
и
К155ТМ2. Существенно уменьшить ток потребления можно, при
менив КМОП-микросхемы, в этом случае питание микросхем может
осуществляться от простейшего параметрического стабилизатора,
как это сделано в переключателе двух гирлянд (см рис.
38).
Схема переключателя трех гирлянд (третий вариант) на микро
схемах серии К561 представлена на рис. 41,а. Генератор выполнен на
логических элементах
DDl.1, DDl.2.
а счетчик с коэффициентом
Сt lмк
JJDI K58/!IA7
.JJJJ2 !(5б!ТМ2
/( !Jы!J 14 DIJ1,JJJJ2
------+98
/( !Jы,j 7DШ, JJIJ2
l
Е
а)
и
ВмJ/1 DIJI
t
1
1
вы!J 1 DIJ2
1
Вы!J JJDD2
1
Рис. 41. Переключатель трех
гирлянд (третий вариант):
а
б
-
принuипиальная схе'>ш,
эпюры напряжений на выходах
логических элементов
п
1
8ЫХ
21
J
J
п о
~
1
р
8Ь!Х
8ыхJ
2
1
4
п
-t
F::
1
-t
гt
ГJ
1
1
-t
5!
61
пересчета
на
3 -
напряжений на
двух
D-триггерах микросхемы
Эпюры
DD2.
выходах логических элементов показаны на
рис.
41,б. Они помогут понять логику работы устройства. Транзисторно
тринисторные
ключи
д.l:я
управления
стабилизатор для питания микросхем
чателе по схеме рис.
39
гирляндами,
-
выпрямитель
и
такие же, как и в переклю
(в качестве стаби;штрона
VDl
в этом случае
нужно использовать КС191Ж или Д814В).
У описанных выше устройств "Бегущего
недостаток:
неизменность
переключаются только
логики
работы.
огня" есть
Лампы
в установленном порядке,
лишь частоту переключения.
В
в
общий
гирляндах
изменять
можно
то же время желате.1ьно, чтобы
иллюминация была как можно более разнообразной, не надоедала и
не утомляла зрение. Это означает, что должна быть предусмотрена
возможность
изменения
не
только
продолжите.1ьности
горения
ламп, но и очередности их переключения.
На рис.
приведена схема переключате.1я гирлянд, отвечающего
42
этим условиям.
"Сердцем" устройства яв.1яется микросхема К155РУ2
ное запоминающее устройство на
16
-
оператив
четырехразрядных слов (под
словом в данном случае понимается совокупность логических нулей
и
единиц,
например
О 11 О,
11О1
микросхема? Ее четыре входа
информации,
которую
и
т.
(Dl-D4)
нужно
д.)
Как
действует
такая
предназначены для подачи
записать
в
память.
Эти
называются информационными. На четыре других входа
входы
(Al-A4)
подают двоичный код адреса ячейки, которую требуется выбрать для
записи или считывания информации. Эти входы называют адресны
ми. Изменяя двоичный код на этих входах от
обратиться к
любой из
16
ячеек.
0000
до
1111,
Подавая сигнал на
можно
вход
выбирают нужный режим работы микросхемы: если на входе
W,
W
напряжение низкого уровня, то производится запись в ячейку. а если
напряжение высокого уровня, то можно считывать информацию,
хранящуюся
в
ячейках
памяти
микросхемы.
информация поступает на выходы
Cl-C4.
открытым коллектором,
если
логическая
1,
(разумеется,
нагрузка
причем
в
При
считывании
Выходы у микросхемы
ячейке
памяти
-
с
записана
то соответствующий транзистор выхода будет открыт
в
его коллекторную
цепь должна
быть
включена
- резистор).
Таким образом. для записи чис.1а в какую-.1ибо ячейку памяти
необходимо подать на входы
уровни, а на входы
Затем на вход
W
Al-A4 -
Dl-D4
соответствующие логические
двоичный код адреса требуемой ячейки.
подают напряжение низкого уровня
-и
информация
записана. Для считывания информации необходимо подать на вход
W
62
напряжение высокого уровня. Тогда при смене кода адреса на
llll/-.Dll~
Kl.J.f/IAJ
УП-УТ.f
УТ2
KTJ/.fff
EL2
EL~
к1-ко; К!~ tк
к ~1! /i .11.11/-Zl.!IP,
УТо
KTtf/,fo
. - - - - Т/
.f.11.U.f, to .11.!lo
t'~
.ft7t7нк хо.!1
к ~61~ 1 Z/_/'//-.llZ/~
+
Рис.
42.
1
.ft7t7нк х/ПI
Схема переключателя гирлянд с микросхемой памяти
/А
Е3
)о
-.l.lt7.!I
111
Kt'l.fOA
Flll
1
I
У.111
1P..11.11.J. 6' .11ло
t
0
выходах
Cl-C4
будут появляться сигналы, соответствующие содер
жимому соответствующих ячеек.
Вход
на,
V
него
служит для разрешения работы микросхемы: при подаче
напряжения
высокого
уровня
запись
и
считывание
не
производятся.
Рассмотрим работу переключателя по его принципиальной схеме.
С помощью кнопок SВб "Пуск" и
требуемый
режим
"Сброс" устанавливают
SB7
работы устройства:
после
нажатия кнопки
"Сброс" можно производить запись программы в ячейки памяти
микросхемы, а после нажатия кнопки "Пуск" происходит считывание
записанной программы.
При нажатии на кнопку
SB7 "Сброс" RS-триггеры, собранные на
DDl.l и DDl.2, DDl.3 и DDl.4, DD2.l и
DD2.2, DD2.3 и DD2.4, DD4.l и DD4.2, установятся в исходное
состояние, при котором на выходах логических элементов DDl.l,
DDl.3, DD2.l, DD2.3 и DD4.l - напряжение низкого уровня.
Поступая на вывод 12 логического элемента DD4.4, оно запрещает
логических элементах
работу тактового генератора, собранного на логических элементах
и транзисторе VТl.
DD4.3, DD4.4
Затем с помощью кнопок
SB1-SB4
набирают двоичное слово для
записи в первую ячейку памяти. Допустим нам требуется записать
SB2, SB3, SB4. При этом
DD1.3DD1.4, DD2.1DD2.2, DD2.3DD2.4 переключатся и
зажгутся светодиоды HL2, HL3, HL4. После этого нажимают кнопку
SBS "Запись". Импульс с выхода триггера (вывод 3 логического
элемента DD3. l) через дифференцирующую цепь C2Rl3 и логический
элемент DD3.3 поступает на вход W микросхемы памяти DD6.
Дифференцирующая цепь C2Rl3 и логический элемент DD3.3
работают таким образом, что после нажатия кнопки SBS "Запись"
на вход W поступает короткий (длительностью несколько наносе
0111.
Для этого нужно нажать кнопки
триггеры
кунд) отрицательный импульс, который обеспечивает запись инфор
мации, поданной на информационные входы
соответствии
с двоичным
момент отпускания кнопки
кодом на
SBS
ского элемента
DD3.l
состояние
RS-триггеры,
все
ческого
элемента
DD3.4
по адресу в
входах
Al-A4.
В
"Запись" импульс с выхода логиче
через конденсатор
записано двоичное слово.
Dl-D4
адресных
в
Cl
которые
установит в исходное
было
предварительно
Импульс, поступивший с выхода .'IОГИ
на
вход
Cl
двоичного
счетчика
DDS,
увеличит на единицу адрес (двоичный код которого снимается с
выводов 12, 9, 8 и 11 рассматриваемой микросхемы). Заметим, что
установка в исходное состояние счетчика адреса DDS не произво
дится (выводы
2и
общим проводом).
64
3 для
обеспечения счетного режима соединены с
После этого кнопками
SB1-SB4 набирают новое
SB5 "Запись" и
программы,
нажимают кнопку
r-.шкросхему
памяти
четырехразрядных
не
будет
двоичных
записана, нажимают кнопку
записана
сrов.
вся
После
двоичное слово
т.
того
как
"Пуск", триггер
SB6
д.
-
пока
программа
из
в
16
программа
DD4.l DD4.2
изменяет свое состояние на противоположное, начинает работать
генератор
DD4.3, DD4.4, импульсы
DD5 и изменяют код адреса
ячейки. На входе W теперь все время находится логическая 1,
поскольку на выходе логического элемента DD4.2 - логический О,
который подается на вход .1огического элемента DD3.3. На выходах
Cl-C4 микросхемы К155РУ2 появляются логические уровни, соот
которого
на
:югических
поступают
на
элементах
счетчик
ветствующие записанной в ячейках памяти информации. Сигналы с
выходов
Cl-C4
уси.1иваются транзисторными ключами
VT2-VT5 и
VS1-VS4.
затем поступают на управляющие электроды тринисторов
Тринисторы управляют четырьмя гирляндами ламп, условно обо
значенными
микросхемы
VT2
на
схеме
DD6
Допустим.
EL1-EL4.
что
на
выходе
Cl
имеется логический О. В этом случае транзистор
закрыт, через резистор
стора
VS 1 протекает
гирлянды ELl. Ес.1и
R2 l
и управляющий электрод трини
ток, тринистор открывается и зажигает лампы
же на выходе
Cl
логическая
1,
то лампы
ELl
гореть не будут.
Микросхемы устройства питаются от стабилизированного вы
прямителя, собранного на диодном мосте
VDl
и
транзисторе
выпрямленным
VD6-VD9.
Для
VT6.
Лампы
напряжением,
VD2-VD5, стабилитроне
EL1-EL4 питаются
гирлян;:1
снимаемым
с
диодного
моста
отк.'1ючения гирлянд с.1ужит выключатель
Q2,
;шя отключения от сети остальных э.1ементов устройства-выключа
тель
Ql.
В устройстве применены следующие дета.1и. Транзисторы
VT2-
могут быть .1юбыми из серий КТ3117, КТ503, КТ603, КТ608,
КТ630, KTSOl; VП - любой из серий КТ503, КТ312, КТ315, КТ316;
VT6 - любой из серий KTSOl, КТ807, КТ815. Тринисторы КУ201Л
(VS1-VS4) можно заменить на КУ202 с буквами К-Н. Диоды VD2-
VT5
VD5
помимо указанных могут быть типов Д310, КД509А, КД510А;
можно также испо.1ьзовать мостовые выпрямители КЦ402, КЦ405,
КЦ407 (с любыми буквенными индексами).
Диоды КД202К
Л-Р,
а
также на
(VD6-VD9)
Д232,
можно заменить на КД202 с буквами
Д233,
Д246,
Д247
с любыми буквами.
Конденсаторы Cl. С2 - типа Kl0-7, Kl0-23, КЛС или КМ-6; СЗ-С5 К50-6, К50-16 или К50-20. Все постоянные резисторы - типа МЛТ;
переменный резистор R16 - СП-1, СП-0,4. В устройстве можно
использовать
кнопки
типа
KMl-1
или
КМДl-1.
Можно
также
65
•
использовать кнопки других типов (например, П2К без фиксации
положения). Выключатели
Ql и Q2 - типа "тумблер" (ТВ2-1, ТПl-2,
01 выполнен на ленточном
магнитопроводе ШЛlб х 20. Обмотка 1 содержит 2440 витков
провода ПЭВ-1 0,08, обмотка П - 90 витков провода ПЭВ-1 0,51.
и др.). Трансформатор питания
Tl, MTl
Можно использовать и любые другие трансформаторы мощностью
10".20 Вт, имеющие вторичную обмотку на напряжение 8".10 В и ток
0,5".0,7 А. Подойдут трансформаторы ТВК-70Л2, ТВК-1 lОЛМ, у
которых часть витков вторичной обмотки должна быть удалена для
получения нужного напряжения.
Большая часть элементов устройства смонтирована на текстоли
товой плате с размерами
120 х 145
мм (рис. 43,а). Монтаж выполнен
о
::}
о
о
о
о
о
о
о
о
: : } !(
g995g
о
О/{/
о
fo
о
о
о
о
о
о
о
Тt(Л)
~
/( f{jf
~
К(}2
г--0.5Вl-OsB20SBJ- OSBI/ -Oso50J8б- OS87 - ,
1о
К!/15
(-2208)
01
L--~--~-~--~--~-~--~-J
VD6
VD7
VDB
'179
VSI
VS2
VSJ
VSI/
~~
о
f(:J VD! о
С!1
1125
.2.+ 0-С::Г-0
6 э /( б
о
о
о
г.---~
1
о
о
01
1L.,_ _VТб
1
___J
cs
f+
6
VD2
о----<1)1'>11"---о
о
1.:З VJJJ о
о
1)1
1<3
о
VIJI/
о
VJJS
о
1//5
а)
15
Рис.
43.
15
16
15
Монтажная плата переключателя гирлянд:
а· распоJ1ожение элементов на плате; б - планка для установки кнопок
66
SBl- SB7
Проводами. Транзистор VТб установлен на дюралюминиевом уголке
площадью около 30 см2 (он служит радиатором). Диоды VD6-VD9 и
тринисторы
VS1-VS4 установлены на плате
без радиаторов, при этом
суммарная мощность переключаемых ламп не должна превышать
500
Вт. Кнопки
SBl- SB7
(типа
KMl-1)
установлены на планке из
текстолита (рис. 43,б), которая крепится к основной плате двумя
винтами М3.
За пределами платы находятся следующие
элементы:
транс
форматор питания
ли питания
Ql
Tl, держатель предохранителя FUl, выключате
Q2, переменный резистор Rlб. Элементы платы
и
соединены с ними многожильным проводом. Провода, соединяющие
аноды тринисторов
VS1-VS4
с лампами
EL1-EL4,
припаяны непос
редственно к лепесткам тринисторов.
Сечение проводов, которыми выполнены силовые цепи, должно
быть не менее 1 мм2 .
Конструкция устройства произвольная.
корпуса должны быть расположены кнопки
питания
Ql
и
Q2,
На верхней крышке
SB1-SB7,
выключатели
светодиоды контроля записи программы
HL1-HL4,
а также ручка переменного резистора Rlб, с помощью которого
изменяют
скорость
переключения гирлянд.
На
корпуса установлены держатель предохранителя
боковой
FUl
стенке
и гнезда для
подключения гирлянд (на схеме они не показаны).
Если все детали исправны и в монтаже нет ошибок, то устройство
начинает работать
сразу.
Следует отметить,
что достигаемые
световые эффекты во многом зависят от взаимного расположения
ламп
гирлянд.
Наиболее
распространенным является
такое их
расположение, когда за лампой первой гирлянды следует лампа
второй гирлянды, затем третьей,
четвертой и т.
д.
На рис.
44
показана схема такого включения ламп.
Программирование переключателя ведут следующим образом.
Вначале на бумаге составляют программу, представляющую собой
запись состояния ламп всех четырех гирлянд в каждом из
О§Щ E!ll/ll!RHQ
Рис.
44.
Схема включения ламп в гирлиндах
16
тактов
работы устройства. Включенное состояние гирлянды обозначают
логической
1,
вьцшюченное
-
логическим О. Затем нажатием кнопки
"Сброс" устанавливают микросхемы устройства в исходное
SB7
состояние. После этого последовательным нажатием кнопок
SB 1-SB4
набирают первое слово программы, обращая внимание на зажигание
светодиодов HL1-HL4, и нажимают кнопку SB5 "Запись". Так
производят запись информации во все 16 ячеек микросхемы. Затем
нажимают кнопку SB6 "Пуск" - переключатель переходит в рабочий
режим.
При
должна
программировании
следует
быть
все
записана
во
16
помнить,
ячеек
что
памяти
информация
микросхемы,
поскольку при включении питания состояние этих ячеек оказывается
неопределенным.
В
табл.
3
показаны некоторые
переключателя гирлянд
для
варианты программирования
получения
разнообразных световых
эффектов. Логические
какие из кнопок
1 в каждом слове слева направо показывают,
SB1-SB4 соответственно следует нажать.
Первая и вторая программы обеспечивают эффект "бегущего
огня", остальные программы - более сложные эффекты. Число
программ,
которые
можно
реализовать
с
помощью
данного
устройства, велико, и это открывает простор для фантазии опера
тора. Следует также помнить, что изменение скорости переключения
гирлянд открывает широкие возможности для получения различных
световых эффектов.
Суммарная мощность ламп, переключаемых устройством, может
быть увеличена до
1500
Вт, при этом диоды
VD6-VD9
должны быть
установлены на радиаторы площадью 40 ... 50 см 2 каждый.
Если в
распоряжении радиолюбителя имеются симметричные
тиристоры (симисторы) серии КУ208Г, их также можно использо
вать
для управления
следует в
лампами гирлянд.
соответствии со
схемой,
Подключать
симисторы
представленной на рис.
45
Таблица
Номер программы
2
3
4
5
68
3
Содержание двоичных слов программы
1000, 0100, 0010, 0001, 1000, 0100, 0010. 0001, 1000, 0100,
0010, 0001, 1000, 0100, 0010, 0001
ОШ, 1011, 1101, ШО, ОШ, 1011, 1101, ШО, ОШ, 1011,
1101, 1110, 0111, 1011, 1101, 1110
1
11000, 1000, 1000, 1000, 1000, 0100, 0100, 0100, 0100, 0010,
0010, 0010, 0001. 0001. 0000, 0000
1000, 0000, 0000, 0100, 0000, 0000, 0010, 0000, 0000, 0001,
0000, 0000, lll l, lll l, 0000, 0000
1000, 0100, 0010, 0001, 0010, 0100, 1000, 0100, 0010, 0001,
i 0010, 0100, 1000, 0100. 0100, 0001
!(.f.?tJ!Г
YJ'/
/( 112
Рис.
45.
Коммутация ламп симистором
(изображена схема только одного канала, остальные-аналогичные).
Сопротивления резисторов
R21-R24
(см. рис.
42)
в этом случае
необходимо увеличить до 1".3 кОм. Транзисторы КТ605А можно
заменить на КТ605Б, КТ940А, диодные мосты VDб могут быть
КЦ402, КЦ405 с буквами А, Б, Ж, И.
Второй вариант симисторного узла коммутации представлен на
рис.
46. Его отличие от предыдущего в
VT2-VT5 с резисторами R21-R24
том, что транзисторные
ключи
(см.
рис.
42)
инвертирующими логическими элементами микросхемы
зисторы
в схеме рис.
Rl 7-R20
42
заменены
DD7
(ре
при этом сохраняются). Такое
схемное решение несколько упрощает конструкцию.
Узел управления симисторами можно сделать еще более простым,
если использовать электромагнитные реле (рис. 47). Обмотки реле,
как видно из схемы, включены
вместо резисторов
переключателе могут работать любые реле,
R21-R24.
В
срабатывающие от
напряжения 8".12 В при токе до 100 мА, например РЭС-10
(паспорта РС4.524.ЗОЗ, РС4.524.312), РЭС-15 (паспорта РС4.591.ООЗ,
РС4.591.004,
РС4.591.006),
РЭС-47
(паспорта
РФ4.500.049,
РФ4.500.419), РЭС-49 (паспорт РС4.569.424). Кроме простого схем
ного
решения
развязка
имеется
еще
одно
низковольтной части
преимущество
устройства
от
-
гальваническая
сети
питания,
что
увеличивает безопасность пользования переключателем. Недостат
ком
же
является
меньший
срок
службы,
вызванный износом
контактов реле.
И
в
заключение
напряжения
сети
еще
одна
питания
рекомендация.
(даже
При
кратковременном
выключении
-
несколько
EL!
К FU1
JJ07 К155ЛА3
K4ыJ.S{U.Щ
.006
2
Oll71
VSt
Кl/208Г
&
,______
к
__,,"к
.-·c1t
Рис.
46.
Второй вариант коммутации ламп симистором
Q2
•I I Vf.1~55
~ Сб
,
!( ,+ "С5
~ !><
/( 8Ь18 5(7,9,11}
VD11 l<ДI055
58
l<J
~ ~ ~ т0,15М/1 Т
DDЬ
~ ~ ~
1 G87 l/.58
'<5;:; ~
К.-"С!/
_J_
r-
"'"':io:
...
О5щ
Рис.
47.
Схема коммутации ламп
• к.+•с"
+
Рис.
48.
31:
к"-нс4
Схема аварийного
питания микросхем от батареи
с примене11ием реле и симистора
секунд) разрушается программа, записанная в микросхему памяти.
Поэтому целесообразно
предусмотреть
аварийное переключение
цепей питания микросхем устройства на питание от гальванической
батареи или аккумулятора. Схема, позволяющая реализовать это,
показана на рис.
48.
В нормальном режиме микросхемы переключателя питаются от
выпрямителя, и ток протекает через диод
VDl l.
Диод
закрыт, поскольку к нему приложено небольшое
VDlO при этом
(0,5 .. .1 В) обратное
напряжение. При отключении сетевого питания закрывается диод
VD 11,
но открывается диод
ствляется
от
батареи
VD 1О, и питание микросхемы осуще
GBl. Конденсатор Сб гасит импульсы
напряжения, которые возникают в моменты переключения питания
с сетевого на батарейное и наоборот, и таким образом повышает
помехоустойчивость устройства. Диоды
VD 1О, VD 11 могут быть
300 мА (например, подойдут
Батарея GBl - 3336Л. При
любого типа, допускающие ток не менее
Д226,
КД105
с любыми буквами).
использовании
внимание
на
составлять
в
переключателе
выходное
5... 5,5
этого
напряжение
В (но не менее
5
от
батареи
зависит
от
следует
обратить
оно
должно
В), в противном случае может
происходить постоянная разрядка батареи
питания
узла
выпрямителя:
ее
пропаданиях напряжения в сети (более
GBl.
Продолжительность
емкости.
15 ... 20
При
длительных
мин) такое аварийное
питание нецелесообразно, поскольку лампы гирлянд все равно не
работают, а новую программу можно набрать всего лишь за
3 ... 5
мин.
Реле выдержки времени
Реле выдержки времени применяют для включения на какое-то
определенное время нагрузки, например лампы фотоувеличителя,
электроплитки и др.
Простое реле времени, рассчитанное на включение нагрузки на
несколько десятков секунд, можно собрать по схеме рис.
49.
В реле времени использован однопереходный транзистор
Что он представляет собой?
70
VTl.
VJЩ22б5 R1ТО1<
FU1!l1SA
V!l2-VDl/Д8!4Г
!(13
R7
240
НА!
ДJМШ-ТА
С!
К14
Скнагрузке
Рис.
49.
Схема реле времени на одиопереходиом транзисторе
Однопереходный транзистор имеет три вывода: две базы и один
эмиттер. Вывод, соединенный с реле К2, называют выводом первой
базы, а вывод, соединенный с резистором RS, - выводом второй
базы. Эмиттер и база Б 1 образуют единственный в транзисторе р-п
переход, отсюда и название прибора.
Участок между базами образован кремниевой пластиной п-типа и
имеет линейную вольт-амперную характеристику, т. е. ток через этот
участок прямо пропорuионален приложенному межбазовому напря
жению.
При отсутствии
напряжения на
эмиттере
(измеренного
относительно базы Бl) р-п переход находится в закрытом состоя
нии.
При подаче
определенного
положительного напряжения
на
эмиттер переход включается в прямом направлении. Соответствую
щее
напряжение
эмиттера
называют
напряжением
включt>ния.
Сопротивление р-п перехода при включении уменьшается в сотни
раз,
а
ток
становится
достаточным
для
включения.
например,
в
нашем случае электромагнитного реле К2. При уменьшении эмит
терного
напряжения
переход
возвращается
в
закрытое
состояние.
Процесс переключения однопереходного транзистора носит лавиноо
бразный характер (т. е. сопротивление перехода изменяется скачком),
что и позволяет широко использовать однопереходный транзистор в
различных устройствах.
Итак, познакомившись с принципом работы однопереходного
транзистора,
исходном
рассмотрим
работу реле
времени
состоянии все элементы устройства.
генератора и выпрямителя,
обесточены.
(см.
рис.
Напряжение
прямляется однополупериодным выпрямителем (диод
билизируется
параметрическим
49).
В
кроме элементов,
стабилизатором
сети
вы
VD 1),
ста
напряжения
R1VD2VDЗVD4, пульсации сглаживаются конденсатором
Cl.
Гене-
71
ратор, собранный на однопереходном транзисторе
выраба
VT2,
тывает колебания звуковой частоты, которые излучаются капсюлем
SBl "Пуск" срабатывает электромаг
Kl .1 оно самоблокируется и размыкает
конденсатор С2; контактами Kl .2 подает напряжение па элементы
устройства, контактами Kl.3 отключает узел подачи звукового
сигнала. Через резисторы R3 и R4 начинается зарядка конденсатора
С2. Через некоторое время (определяемое значениями R3, R4 и С2)
переход транзистора VTl откроется и конденсатор С2 разрядится на
обмотку реле К2 - оно кратковременно сработает. Контактами К2.1
реле разорвет цепь питания реле Kl, и устройство примет первона
HAl.
При нажатии на кнопку
нитное реле
Контактами
Kl.
чальное состояние.
Однопереходные
транзисторы
могут
быть
типов
КТ 117 А,
КТ117Б. При отсутствии однопереходного транзистора его можно
заменить комбинацией из двух биполяр-
+
ных транзисторов (рис. 50). Реле Kl (в
схеме рис.
применено типа МКУ-48
49)
(паспорт РА4
реле
509.145),
К2
типа
-
РЭС-15 (паспорт РС4.591.004) или РЭС(паспорт РС4
10
желательно
утечки
(типов
К53-1,
Звуковой излучатель
ный
50.
с
малым
К53-4,
HAl -
ДЭМШ-lА
током
К53-14).
микрофон
или
любой
другой телефон с обмоткой сопротивле-
Д220
Рис.
капсюль
Конденсатор С2
524.302).
применить
Схема ана.1оrа
однопереходноrо транзистора
нием
постоянному
Выбор
току
100 "200
остальных деталей не
затруднений.
Заканчивая
Ом.
вызовет
описание
реле
времени на однопереходном транзисторе, заметим, что на вьщерж
ках времени более
1 мин
Действие цифрового
стабильность выдержки уменьшается.
реле
которого приведена на рис.
времени
51,
(первый
вариант),
схема
основано на заполнении двоичного
счетчика импульсами, следующими с периодом
1с
или
1 мин.
После
того как на вход счетчика поступает определенное число импу.'Iьсов,
появляется
сигнал на выходе
узла
совпадения и
срабатывает
исполнительное реле.
Прибор имеет два поддиапазопа выдержек времени. В первом
поддиапазоне
пределах
длите.'Iьность
1".255
выдержки
с с интервалом
мин с интервалом
1
1
устанавливать
в пределах
в
1."255
SAl.
Tl напряжение сети, пониженное до
мостом VDl и через резистивный
С обмотки П трансформатора
72
-
мин. Установка того или иного поддиапазона
осуществляется переключателем
10
можно
с, во втором
В, выпрямляется диодным
IJIJ6'
--1(7
t'Jf/Jl'IK
I~
tf'o/tf' l Zl/ll,DD2
HLI
К
AЛJtJ7fl
(}/
Т/
ШN,lllltf
li'6'
1
111 2
212 J
J J ~
~ v .5
.5 .5 5
/tJ llZJ.7-DDl
&
Kl.7.JЛAZ
К.Е/ ~~
--
~
~
~
.. ,
:zziЭf,-'ff~,u=в~~ ~
К/
rt/I tl,l.JA
JJJJZ-.Illlft. К/.J.J/IЕ/
.ZJ.ZJ.9 KIJ".J//A
v
Рис.
;;j
51.
Схема цифрового реле времени
(
первый вариа11т)
делитель R2RЗ поступает на вход триггера Шмитта (выводы
микросхемы
1, 2, 4, 5
DDl).
Триггером Шмитта называют пороговое электронное устройство,
выходное
напряжение
которого
может
принимать
одно
из
двух
значений (высокий или низкий уровень) под воздействием аналого
вого или цифрового входного сигнала. Триггер Шмитта предста
вляет собой усилитель, охваченный положительной обратной свя
зью.
Графическое
изображение взаимосвязи между
входным
и
выходным сигналами триггера Шмитта называют его передаточной
характеристикой
(рис.
52,а).
Если входное напряжение триггера
Uвх =О (точка А), то выходное напряжения Uвых > 2,4 В (напряжение
высокого уровня ТТЛ). При повышении Uвх до 1.7 В выходное
напряжение скачкообразно уменьшается (переходит от точки Б к В,
где Uвых ~ 0,4 В, т. е. напряжение низкого уровня). Такое входное
напряжение
называют
напряжением срабатывания
Uсраб
Если
входное напряжение теперь постепенно уменьшать (от точки Г к В
и ниже), то при Uвх =
0,9
В выходное напряжение скачкообразно
изменится от низкого уровня к высокому (линия Д-Е). Это входное
напряжение называют напряжением отпускания Uотп· Разницу между
напряжениями срабатывания и отпускания называют гистерезисом
триггера; Uг =
0,8
В. Рассмотренный триггер Шмитта, входящий в
состав микросхемы К155ТЛ1, инвертирует входной сигнал. Времен
ная диаграмма работы при воздействии входного синусоидального
сигнала показана на рис.
52,б. Таким образом, триггер Шмитта
формирует из входного сигнала произвольной формы прямоуголь
ные импульсы с крутыми фронтами.
С выхода триггера Шмитта прямоугольные импульсы частотой
100
Гц подаются на два последовательно соединенных десятичных
счетчика
DD2.
DDЗ.
и0ых.8
Ч~ А
J
1
2
г
В результате на выходе микросхемы DDЗ
б
[
---.------,
г
~г=О.88_
U!ых
1 ~
д
1
r
8
11
o~i~~~~~.._.___~11
0/1
1,2
Uотл
Uс;що
2 и!х ,8
t
1
!
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
dНОНГ~
о}
а!
Рис.
а
-
52.
Триггер Шмипа К155ТЛ1:
передаточная характеристика: б
синусоидального входного сигнала
74
t
-
временная диаграмма работы при воздействии
(вывод
5)
импульсы следуют с периодом
1 с. Они поступают на
DD4, а от него - на микросхему DD5,
входы &С десятичного счетчика
которая делит частоту поступающих импульсов на шесть (микро
схемы
DD2-DD5
работают в режиме счета импульсов лишь в том
случае, если на их входах
На
выходе
периодом
микросхемы
&RO имеется напряжение низкого уровня).
DD5 (вывод 8) импульсы следуют с
1 мин.
С подвижного контакта переключателя
"Мин-с" импульсы
SAl
поступают на вход четырехразрядного двоично-десятичного счетчи
ка
DD6,
а с выхода последнего
-
DD7.
на вход такого же счетчика
Напомним, что общая емкость N-разрядного счетчика составляет
2N-1, следовательно, в данном случае в счетчик может быть записано
максимальное десятичное число 255. Это и определяет максималь
ную продолжительность выдержки реле времени - 255 мин.
Триггеры, входящие в состав микросхемы К155ИЕ5, переклю
чаются спадом импульса.
Выходы
счетчиков
DD6, DD7
SB1-SB8
кнопочных выключателей
схемы
DD8,
выполняющей логическую
восьмиразрядный
счетчик
заданного выкщрчателями
появится
через
напряжение
достигнет
SB1-SB8,
низкого
замыкающие
контакты
соединены со входами микро
операцию
8И-НЕ.
определенного
Когда
состояния,
на выходе микросхемы
уровня.
выполненный на логических элементах
При
DD9. l
и
RS-триггер,
DD9.2,
установится
в состояние, при котором на выходе логического элемента'
напряжение низкого уровня (а в течение
DD9.2
отсчета времени
было
напряжение высокого уровня), отпустит электромагнитное реле
его контакты
Kl.1
Kl,
а
отключат (или включат) цепь нагрузки.
Пользоваться этим реле времени несложно.
питания выключателем
Ql
RS-триггер
соответствующее напряжению низкого
DD9.2
DD8
этом
После включения
установится в
состояние.
уровня на выходе
элемента
(для установки триггера в такое состояние служит конденса
тор С5). Реле
DD2-DD7
Kl
при этом обесточено. На входах
импульсов. Затем переключателем
выдержек
&RO
микросхем
будет напряжение высокого уровня, запрещающее счет
- "Секунды"
SAl
устанавливают поддиапазон
или "Минуты", а кнопочными выключателями
SB1-SB8 -
нужную длительность выдержки времени. Например, при
нажатии
кнопок
SB5
и
SB7
и
установке
переключателя
SAl
в
положение "Минуты" выдержка времени составит 16+64=80 мин.
Затем нажимают кнопку SBlO "Пуск". При этом на выходе
элемента DD9.2 установится напряжение высокого уровня и срабо
тает реле
Kl,
на выходе элемента
DD9.3 -
напряжение низкого
уровня, которое будет подано на входы &RO микросхем DD2-DD7
начнется подсчет поступающих импульсов. Через 80 мин RS-триггер
75
DD9.1DD9.2
переключится в противоположное состояние, и реле
Kl
отпустит.
Микросхемы
DDl-DDlO
можно заменить на аналогичные им
микросхемы из серий К133, КР531, К555. При отсутствии интегра
льного стабилизатора КР142ЕН5А
(DAl)
стабилизатор может быть
выполнен по любой известной схеме (например, параметрический
стабилизатор с эмиттерным повторителем); он должен обеспечивать
выходное напряжение
-
5В
при токе не менее
мА. Транзистор
200
VTl
типов КТ312. КТ315, КТ503, КТ603, КТ608, КТ3117 с любым
буквенным индексом. Мостовой выпрямитель
может быть из
VDl
серий КЦ402, КЦ405, КЦ407 с любыми буквами; диод
Д310, КД105, КД106 с любыми буквами,
VD2 -
Д226,
КД503, КД509,
VD3 -
КД510, Д220, Д223 с любыми буквами. Оксидные конденсаторы
типов К50-6, К50-16; остальные
-
КМ-6, КЛС, К10-7в. Резисторы
-
типа МЛТ-0,25; реле
Kl - типа РЭС-22 (паспорт РФ4.500.129).
Ql и переключатель SAl - типов ТВ2-1-2 или ТПl-2,
переключатели SB1-SB8 - П2К с фиксацией положения, SB9 и SBlO П2К без фиксации положения. Трансформатор Tl - любого типа,
обеспечивающий напряжение на вторичной обмотке 8.. .12 В при токе
не менее 0,3 А. Данные самодельного трансформатора: 1\1агнитопро
вод ШЛ16 х 25; обмотка I содержит 2400 витков vровода ПЭВ-2
0,1 мм, обмотка П -120 витков провода ПЭВ-2 0,33 мм.
Выключатель
Реле времени смонтировано в пластмассовом корпусе размерами
250х210х90 мм (использован корпус от неисправного ампервольтом
метра АВО-5М) (рис.
53).
Верхняя съемная крышка изготовлена из
текстолита толщиной 3мм. Надписи выполнены на бумаге и закрыты
сверху пластинами прозрачного органического стекла. На боковой
-стенке
находится
соединитель,
к которому подведены провода,
идущие
реле
от
контактов
К 1.1
Kl.
Большая
часть
смонтирована
на
деталей
плате
(см. рис. 16,б). Монтаж
волочный.
Микросхема
установлена на
вом уголке
№
-
2
про
DAl
дюралюминие
20 х 20
мм, служа
щем радиатором.
Чтобы исключить возмож
ные сбои из-за помех, не следу
ет
Рис.
53.
Внешний вид цифрового
реле времени (первый вариаIП)
76
объединять
провода,
мам,
с
в
идущие
один
жгут
к
микросхе
проводами,
несущими
переменный или пульсирующий ток (от сетевого трансформатора
и выпрямителя
Правильно
времени
Tl
VDl).
собранное
не требует
из
заведомо
налаживания.
исправных
деталей реле
Оценить его точность
можно
путем сравнения длительностей выдержек с показаниями электрон
ных
часов.
В
одном
из
испытанных
экземпляров
максимальное отклонение выдержки на пределе
не более
Для
20
с, что соответствует точности
уменьшения
четырьмя
обгорания
параллельно
имеющимися в реле.
подключать
Такой
соединенными
искрогасящие
тор емкостью
1%.
контакты
Желательно также
резистор сопротивлением
образованы
Kl .1
группами
контактов,
параллельно контактам
(последовательно
Ом, мощностью
2
соединенные
Вт и конденса
мкФ на номинальное напряжение
0,25" .0,5
вариант реле
цепи
100".200
устройства
мин составило
30
выдержки
времени. можно
400
В).
применять при
выполнении фоторабот, для включения и запрограммированного
выключения различных бытовых приборов (например, электроплит
ки).
Если увеличить диапазоны выдержек включением в счетчик
импульсов дополнительных триггеров и ввести звуковую сигнализа
цию, то реле времени можно будет использовать и как электронный
будильник.
Схема второго варианта цифрового реле времени представлена на
рис.
54.
Действие этого устройства, как и предыдущего варианта реле
времени, основано на заполнении двоичных счетчиков импульсами,
следующими с периодом
1, 10
с,
или
1
10
Реле
времени
мин в
четырех
1
поддиапазонах
1 с; 10".990с с интервалом
10".990 мин с интервалом 10
10
с;
1".99
(1 ... 99
с до
мин.
обеспечивает выдержку времени от
990
с с интервалом
мин с интервалом
1
мин;
мин). Отличительной особенностью такого реле времени является
малый ток потребления (в режиме выдержки времени он составляет
около
1 мА),
что позволило питать реле времени от гальванической
батареи и потому использовать его в тех местах, где нет электросети.
Реле времени может включать и выключать бытовые электропри
боры мощностью до
1000
Вт, а также подает звуковой сигнал.
В реле времени использован кварцевый резонатор, что
печивает высокую стабильность временньiх интервалов
0,001 %).
обес
(не хуже
Наличие всех перечисленных факторов позволяет широко
использовать это устройство в быту.
Устройство выполнено на шести микросхемах серии К176. Эта
серия
по
сравнению
с
серией
К155
обладает
не
только
тем
преимуществом, что ее микросхемы потребляют малую мощность,
но и тем, что они имеют и более высокую степень интеграции.
77
°'
Л.IJ2
1(/10/IA7
ll.DJ !(/lo/IA.9
IZJZ/f< !(/7o11Etf
1'1
pi/Z
J'A.f
t.f
"Вкл"
тr
~·
~--~ ~f----1//Тf, //Т2 !(ТZ/1J.l7
/( .!ы,1. /tf IJZ/I, .IЛN-Z!Zltf,
/f< IJZ/2, Zl.l/J
Рис.
lkcк"
J'Ao
flBI .fB
54. Схема цифрового реле времени (второй вариант)
"
'У'
К .!N.! О'.l'Z/I, Z/Zlf<7/Z/Q,
7 .l/ZI2, IJZIJ
Микросхема К176ИЕ12
в
электронных
часах,
(DDl),
имеет
разработанная для использования
очень
широкие
функциональные
возможности. В ее состав входят генератор, рассчитанный на работу
с внешним кварцевым резонатором на частоту
32 768
Гц \выводы
и 13), и два делителя частоты с коэффициентами деления 2
(выводы
60
4, 7. 1О).
Следовательно.
5
=
12
32768 и
на выходах микросхемы
формируются секундные и минутные импульсы. Микросхема по
зволяет реализовывать и некоторые другие функции, связанные с ее
применением в электронных часах. В исходное состояние микросхему
устанавливают подачей напряжения высокого уровня на входы
(выводы
Эпюры
Kl 76ИЕ12
напряжений
на
представлены
на
К176ИЕ12 в том. что первый
спад
на
выходе
59
ния
с после подачи напряже
низкого
сброса
R.
некоторых
рис.
55.
уровня
микросхемы
микросхемы
R
на
вход
Это следует учитыва
1024 rц
F
1rц
Sf
1
м
1. J9c JiocJ
Рис.
55.
ть при эксплуатации устройств,
собранных на микросхеме.
Микросхема
(DD4-DD6) -
выводах
Особенность
минутных
импульсов М появляется спу
стя
R
5, 9).
Kl
это
76ИЕ8
1/бОfц
Эпюры напряжений на выводах
Kl 76ЕА12
микросхемы
двоичный
счетчик, совмещенный с деся
тичным дешифратором. Имеет
вход
ное
R
для установки в исход-
состояние
и
входы
для
подачи счетных импульсов
рицательной
(CN)
от
и положите
льной (СР) полярностей.
При
работе счетчика на его выходах
0-9
(выводы
вательно
1-7, 9-11)
появляется
последонапряже-
ние высокого уровня.
Рассмотрим
работу
реле
времени (контакты выключате-
ля
питания
SA5
замкнуты).
Выбор нужной выдержки времени
осушествляют
Рис.
56.
Внешний вид цифрового
реле времени (второй вариант)
переклю-
чателями SAl ("Минуты" - "Секунды"), SA2 (" х 1" - 11 х 1О"), SA3,
SA4 ("Единицы", "Десятки"). После этого замыкают контакты
выключателя SA6 "Пуск". При этом на выводах 10, 4, 11 микро
схемы DDl появляются импульсы с частотю.~и соответственно 1/60.
79
1024 Гц. В зависимости от положения переключателя SAl на
2, 8 логического элемента DD3.2 поступают минутные или
секундные импульсы. На выводе 1 этого же элемента - напряжение
высокого уровня, поданное с выхода логического элемента DD3.3
(поско:1ьку на его входах - выводах 11, 12, 13 - напряжение низкого
1
и
выводы
уровня). Следовательно, импу.'Iьсы поступают на вход СР микро
схемы
и
DD4,
если
показанном
на
микросхемы
DD5.
контакты
схеме
переключателя
положении
Логический э.'Iемент
DD2. l
-
то
и
на
SA2
находятся
аналогичный
в
вход
инвертирует секундные импульсы,
посгупающие на норма.'Iьно замкнутый контакт переключателя SAl.
Это сделано д.'IЯ того, чтобы на выводы 2, 8 логического элемента
DD3.2 поступали
или секундные, или минутные импульсы, у которых
период относительно исходного состояния входа
R
определяется
спадом импульса (или, что то же самое, срезом импульса). На вход
СР микросхемы
применению
DD4
импу.'Iьсы поступают в противофазе благо;:щря
логического
элемента
DDЗ.2,
т.е.
секундный
и.'IИ
минутный интерва.'1 определяется положите.'Iьным перепадом напря
жения на входе СР, переключающим триггеры микросхемы.
Через некоторое время,
определяемое положением подвижных
контактов перек.'Iючате.'Iей SАЗ и
SA4,
на этих контактах появятся
одновременно напряжения высокого уровня.
уровня,
появившееся на
выходе
Напряжение низкого
.'Iогического
элемента DDЗ.3,
запретит да.'Iьнейшее поступ:~ение импульсов на входы микросхем
DD4, DD5 и откроет транзистор VT2. На вывод 5 логического
э.'Iемента DD3. l поступит напряжение высокого уровня. На базу
транзистора VTl начнут поступать импульсы с интерва.'Iом 1 с,
модулированные частотой 1024 Гц (роль модулятора, или сумми
рующего устройства, выпо.'Iняет .'Iогический э,'Iемент DD3. l). В
излучате.'Iе HAl будет слышен прерывистый звуковой сигна.'1,
свидетельствующий об окончании выдержки времени.
Микросхему К176ЛА7
(DD2)
можно
заменить
на К561ЛА7,
К176ЛА9 (DDЗ) - на К561ЛА9, К176ИЕ8 (DD4-DD6) - на К561ИЕ8.
Транзисторы VTl, VT2 - .'Iюбые из серий КТ203, КТ361, КТ501,
КТ502. Кварцевый резонатор
Zl - малогабаритный на частоту 32768
Гц, предназначенный для испо.'Iьзования в электронных часах.
Конденсаторы Cl. С2 - типов КЛС, КМ. КТ, К10-7в, Kl0-23.
Резисторы
-
МЛТ-0.25. Звуковой из.'Iучате.'Iь
-
микрофонный капсю
.'Iь ДЭМШ-lА или телефонный капсюль .'Iюбого типа с сопротивле
нием катушки постоянному току не менее
65 Ом (например, ТА-4,
SAl, SA2, SA5, SA6 - типа ПIТ. SA3.
батареи питания GBl использованы четыре
ТК-47, ТК-67). Перек.'Iючате.'IИ
SA4 - МПН-1.
В качестве
дисковых аккумулятора Д-0,06.
80
о
о
о
о
о
о
о
о
о
~иg
guu.r;
о
о
о
о
о
о
о
о
0/0
(О
с
о
о
о
о
о
о
о
0/9 /О
~1
'
Of,j' fo
о
о
o[JJJJo
о
о
с®/
о
о
о
о
осшо
olllloo
о
о
о
о
g/6' 18
120
r---~~~~~~~~~~~~~~~~~~---
Рис.
Ре:1е
120
х
70
57.
Распо.1ожение элементов в корпусе реле времени
времени
х
20
мм
собрано
(рис.
56).
в
пластмассовом
корпусе
размерами
Корпус изготовлен из коробки
для
рыболовных принадлежностей. Расположение элемеltтов в корпусе
реле
времени показано
на рис.
Монтаж на плате вьшо:шен
57.
проводами.
Такое реле времени, свободно умещающееся в кармане, удобно
испо.'Iьзовать
в
качестве
приставка к реле времени
таймера
(рис.
или
58)
управлять нагрузкой. Переключателем
мутации нагрузки.
В
положении
1
буди:1ьника.
Нес.'Iожная
позволяет с его
SAI
помощью
выбирают режим ком
управление нагрузкой не осу
ществ:1яется, и цепи узла управ.'Iения нагрузкой (оптроны
отк:rючены от ко:1лектора транзистора
VTI;
Ul. U2)
это сделано для того,
чтобы не расходовать напрасно энергию батареи
GBI
на питание
XS1
/( змиттеру VT2
:КмNктору VT2 4
VSI
1
КУ202М
l!t~~~
1/1, 1/2
АОУ1038
~
!(§ь~Х"-"GВ1
~2208
Рис.
58. Схема уз.1а )llравления нагрузкой
с использованием оптронов
81
узла управления, если нагрузка отключена, а реле времени исполь
зуется только
в
качестве будильника.
времени в положении
2
нагрузку, а в положении
переключателя
По
истечении заданного
реле времени включает
SAI
3 - выключает нагрузку
(в течение заданного
времени она включена).
Коммутация нагрузки осуществляется тиристором
VSI, включен
VDI-VD4. Тиристор включается с
U2. Оптрон работает следующим
ным в диагональ диодного моста
помощью двух оптронов
Ul
и
образом. При протекании тока через светодиод оптрона освещается
его динистор, и он начинает пропускать ток. Достоинством оптрона
является отсутствие гальванической связи между его входными и
выходными
цепями,
что
создает
безопасные условия работы
с
устройствами, имеющими питание от сети (сопротивление между
входными и выходными цепями оптрона достигает сотен мегаом).
Допустим, что переключатель
появлении
элемента
также
напряжения
транзистор
DD3.3
откроется
светодиоды
резистором
и
уровня
и
Ul
на
выходе
реле времени (рис.
VT2
VTI
транзистор
оптронов
установлен в положение
SAI
низкого
U2
узла
При
откроется,
54)
управления,
потечет ток,
2.
логического
и
через
ограничиваемый
Динисторы оптронов откроются, поэтому в начале
R2.
каждого полупериода напряжения сети будет открываться тринистор
VSI
и оставаться открытым до конца. полупериода. Использование
двух оптронов объясняется тем, что допустимое прямое напряжение
динистора оптрона этого типа составляет лишь
и
R4
200
В. Резисторы
R3
предназначены для выравнивания напряжений на динисторах,
когда они находятся в закрытом состоянии.
Если переключатель
SAI
находится в положении
3,
то входные
цепи оптронов будут подключены к плюсу питания и транзистору
VT 1, который по
истечении выдержки времени закроется и выключит
оптроны и нагрузку. Поскольку ток, протекающий через входные
цепи
оптрона,
довольно
значителен
больших выдержек времени батарея
(10 ... 20 мА), при установке
GBI может сильно разрлдить
ся. Это необходимо учитывать при работе с устройством.
По истечении выдержки времени контакты переключателя
следует возвратить
в
исходное
положение,
SA5
при этом устройство
примет первоначальное состояние.
Нагрузка, которую может коммутировать реле времени, питается
переменным
током.
радиоприемник,
допускается
утюг,
Это
может
вентилятор
осуществ.'Iять
электроплитка),
то
и
быть
пр.
холодильник,
Если
же
постоянным током
узел
управления
избежать применения оптронов (рис.
59).
питание
телевизор,
нагрузки
(фотоувеличитель,
можно
упростить
и
Этот узел будет произво
дить отключение нагрузки по истечении заданного времени. Мощ-
82
VT2 !(Тб055
Vlll· VJl!//(f/2021(
.------....----.,
XS 1
/( li!Пjlij3Л'e
гхs2'"
~z2ов
Рис.
59.
Схема узла управления нагрузкой (без оптронов)
ность, рассеиваемая на транзисторе
VT2,
очень мала, поскольку ток
через него протекает лишь в момент открывания. Однако в этом
случае элементы реле времени будут иметь гальваническую связь с
сетью и необходимо соблюдать меры безопасности при работе с
устройством.
Конструкция узла управления нагрузкой, его размеры опреде
ляются тем, какие нагрузки предполагается коммутировать. Если их
мощность
не
превышает
Вт,
300
то
выпрямительные диоды
и
тринистор не нужно устанавливать на радиатор. Если же мощность
нагрузки может достигать
1000
Вт, то тринистор следует устана
вливать на радиатор с поверхностью теплоотдачи не менее 200 см 2 , а
каждый из диодов - на радиатор с поверхностью 50 см 2 .
Напоминаем:
1 мА;
микросхемы
потребляют
от
устройство подачи звукового сигнала
оптроны, когда они включены,
- 10".20
батареи ток
-
не более
около
1О
мА;
мА. Исходя из этих данных
и зная емкость батареи питания, следует рассчитать продолжитель
ность работы реле времени в том или ином режиме.
Большие возможности для построения времязадающих устройств
открывает использование интегрального таймера КР1006ВИ1. Эта
микросхема специально разработана для применения в устройствах
подобного типа.
Функциональная схема интегрального таймера КР1006ВИ1 пред
ставлена на рис.
60.
В состав таймера входят два прецизионных
компаратора высокого
RS-триггер
(DAl) и низкого (DA2) уровней,
асинхронный
VTl и
VT2, разрядный транзистор VТЗ, прецизионный делитель напряже
ния RlR2R3. Сопротивления резисторов Rl-R3 равны между собой.
Таймер содержит два основных,_ входа: вход запуска (вывод 2) и
пороговый вход (вывод 6). На этих входах происходит сравнение
DDl,
мощный выходной каскад на транзисторах
внешних напряжений с эталонными значениями, составляющими для
указанных входов соответственно 1/ЗUпит и 2/3Uпит- Если на входе
Uпор действует напряжение меньше 2/3Uпип то уменьшение напря
жения на входе Uзап до значения, меньшего 1/ЗUпит' приведет к
установке таймера в состояние, когда на выходе (вывод 3) имеется
83
г--·-
8 llnur
+5... !SB
DD!
3 BыxorJ
1Г _?-r----т--о
U1on
17 /JfJJ/JllOKO
1Г _!;+---+------'
UClffJ
L ____________ _
Рис.
60.
.
..:-..г-t-..,--1
· 1Оощии
Функциональная схема интегрального таймера КР1006ВИ1
напряжение высокого уровня. При этом последующее повышение
напряжения на входе Uзап до значения 1/ЗUпит и выше не изменит
состояния таймера. Если затем повысить напряжение на выходе Uпор
до значения больше 2/3 Uпит, то сработает триггер DDl и на выходе
таймера установится напряжение низкого уровня, которое будет
сохраняться при любых последующих изменениях напряжения на
входе Uпор· Этот режим работы таймера обычно используют при
построении реле времени, ждущих мультивибраторов.
При этом
вход Uпор подключают к одной из обкладок конденсатора времяза
дающей цепи, а по входу Uзап производят запуск таймера подачей
короткого импульса отрицательной полярности. Если необходимо
создать автоколебательный мультивибратор, то оба входа объеди
няют.
Транзистор
конденсатора.
выводе
3
При
таймера
VТЗ
служит
для
разрядки
появлении напряжения
этот
транзистор
времязадающего
высокого
открывается
и
уровня
на
соединяет
обкладку конденсатора с общим проводом.
Если на запускающем входе напряжение не превышает 1/ЗUпит. то
повышение напряжения на входе Uпор выше 2/ЗUпит приведет к
появлению низкого напряжения на выходе таймера, а понижение
напряжения
на
этом
входе
ниже
2/ЗUпит
установит
высокое
напряжение на выходе. Таким образом, в данном случае таймер
работает как обычный компаратор и может быть использован в
устройствах регулирования температуры, автоматического включе
ния освещения и др.
Если на входе Uпор напряжение превышает 2/ЗUпит• то на выходе
таймера будет низкое напряжение независимо от значения напряже
ния на входе Uзап· В заключение следует отметить, что напряжение
питания таймера может находиться в пределах
84
5... 15
В. Максималь-
ный выходной ток таймера равен
100
мА. Это позволяет использо
вать в качестве нагрузки электромагнитное реле. Вывод
5 служит для
контроля значения образцового напряжения, а также для возможно
го изменения его значения путем подключения внешних резисторов.
Для уменьшения возможного действия помех этот вход обычно
соединяют с общим проводом через конденсатор емкостью
мкФ. Вход Uсбр (вывод
4)
0,01 ... 0,1
позволяет устанавливать на выходе низкое
напряжение независимо от сигналов на остальных входах. Для этого
на вывод
4 следует подать напряжение низкого уровня.
повышение
напряжения
на
этом
входе
до
Последующее
напряжения
высокого
уровня приводит к установлению на выходе таймера состояния,
которое было до подачи низкого напряжения на вход
4
(имеется в
виду, что времязадающая цепь не подключена). Если этот вход не
используется, его следует соединить с выводом
времени вход
Uсбр часто
используют для
8.
В схемах реле
установки таймера в
исходное состояние, соответствующее закрытому транзистору VТЗ.
На рис.
61
представлена схема реле времени с использованием
интегрального таймера. После подачи питания на устройство на
выводе
2
установится высокое напряжение, а на выводе
6-
низкое
(поскольку конденсатор С2 разряжен). На выходе таймера (вывод
при этом будет также низкое напряжение, через обмотку реле
3)
Kl
течет ток, и разрядный транзистор таймера открыт
С2
- конденсатор
не может заряжаться. В таком состоянии таймер может находиться
сколь угодно долго. Отсчет времени начинается с момента нажатия
кнопки
SB 1 "Пуск".
Поступающий при этом на вывод
2
отрицатель
ный перепад напряжения переключает внутренний триггер таймера в
противоположное состояние, на выводе
3
появляется напряжение
ff !Jы!! BIIAI
SAI
-•158
DAI
2
1/4
ffP!OOбBИI
б R 811
KSAI
JK
!IJ /ОМ
s
Kt
SBI
+с2
10МК
VDI КД509А
ff Вы!! 7DAJ
Рис.
61.
Реле времени на интегральном
таймере КР1006ВИ1
Рис.
62.
Схема узла для регулиро
вания выдержки времени
85
uысокого
уровня,
реле К 1 отпускает,
а разрядный
транзистор
таймера закрывается. Начинается зарядка конденсатора С2 через
резистор RЗ. Когда напряжение на конденсаторе достигнет порога
перек.'Iючения компаратора высокого уровня (в данном случае оно
равно
2/3
х
15
В =
10
низкого уровня, реле
через
внутренний
время
-
сопротивление
таймера.
определить
выражено
в
3 опять
установится напряжение
сработает, а конденсатор С2 разрядится
Kl
транзистор
времени Т можно
этом
В), на выводе
в
Длительность
из соотношения
секундах,
мегаомах.
емкость
в
-
Сопротивление
резистора не должно превышать
10
выдержки
1, 1RЗС2,
Т=
при
микрофарадах,
времязадающего
МОм. Емкость ограничивается
лишь сопротивлением утечки, значение которого должно превышать
значение
сопротивления
мере на порядок (т.е. в
торы шпов К73-17,
времязадающего резистора
по
крайней
раз). Желательно применять конденса
10
К76-П2,
К53-1, ЭТО, обладающие малыми
потерями.
Стабильность
стабильностью
выдержки
времени
конденсатора
определяется
и резистора
в
основном
времязадающей цепи.
Стабильность же собственно таймера весьма высокая. Это связано
с тем, что изменение температуры в одинаковой степени влияет на
сопротивление всех трех резисторов делителя напряжения, которые
выполнены на одном кристалле.
также
не
влияет
на
время
Изменение напряжения питания
выдержки,
поскольку
одновременно
изменяются и порог срабатывания компаратора, и зарядный ток
через конденсатор.
Реле К 1 следует выбирать исходя из напряжения питания таймера
и тока срабатывания не более
100
мА. Подойдут реле РЭС-10
(паспорт РС4.524.302), РЭС-9 (паспорт РС4.524.200).
В данном реле времени не предусмотрена регулировка выдержки
времени. Казалось бы. сделать это несложно
RЗ
заменить
переменным.
-
достаточно резистор
Однако промышленность
переменные резисторы с номиналом не более
этого
положения
можно
найти,
если
5
выпускает
МОм. Выход из
регулировать
напряжение
питания времязадающей цепи. Фрагмент схемы, обеспечивающей
такую возможность, показан на рис.
резисторов
движке
R4
и
R5
переменного
62.
Отношение сопротивлений
выбрано таким образом, чтобы напряжение на
резистора
изменялось
от
значения,
немного
большеrо 2/ЗUпит, до Uпит· Для расширения диапазона выдержек
можно изменять емкость времязадающего конденсатора использо
ванием галетного переключателя и батареи конденсаторов.
Стабильность
формируемых
выдержек
данным
реле
времени
достаточно высокая. В экспериментальном экземпляре на диапазоне
5
86
мин она составляла около
±0,5%,
на диапазоне
30
мин
-
около
±2%.
Дальнейшее
значительному
увеличение
ухудшению
ее
выдержки
времени
стабильности
и,
приводит
к
следовательно,
нежелательно. Поэтому для обеспечения больших выдержек време
ни (более
30
мин) следует идти по пути использования цифровых
делителей частоты, а таймер использовать в качестве задающего
генератора.
Принципиальная схема такого реле времени показана на рис.
На микросхеме
63.
выполнен мультивибратор, вырабатывающий
DAl
задающие импульсы
стабильной частоты 1 Гц или 1/60 Гц: на
DDl - двоичный счетчик с коэффициентом деления 128;
микросхеме DD2 - генератор звуковой частоты.
микросхеме
на
Выбор диапазона
выдержки
производится переключателем
выключателями
число от
255
1 до 255.
SA1-SA8.
времени
SB2,
(секунды или минуты)
установка времени выдержки
С их помощью можно набрать любое
Таким образом,. наибольшая выдержка составляет
мин.
/(
8ь;81 JJ/17,
К 8ы8
81JJJI, 71JJJ2
" lб!JJJl, J41JJJ2
81J/i1,
JмА
S82J
"м''
JJJJ7 K56tlfl10
V1Jf-VIJ8,Д95
+758
116
/
70К
IJD7 7
S8/ J
]}]}2
Х561!1Н2
Рис.
63.
Схема реле времени с использованием таймера КР1006ВИ1
и цифровых микросхем
87
СТ2
СР
2
с
CN
1
2
J
8 5(!4)
5
5
!/(12)
4 5(13)
R
R
3(11)
1
7
8
9
10
71
12 IJ
15
14
15
77
СР _fL_П_Jlj
CN
R
2
4-------'
в -------~---~
Рис.
64.
Микросхема К561ИЕ10:
а - логичесъ.ая структ: ра. б - вре,1енная диагра'.1:-.~а (чис.1а в скобках обозначают выводы
второго счетчика в корп) се 'шкросхе,1ы)
Прежде чем рассмотреть работу реле времени, познакомимся с
особенностями
микросхемы
К561ИЕ10.
Она
состоит
из
двух
одинаковых четырехразрядных счетчиков-делителей, связанных то
лько общим питанием. Каждый счетчик имеет два счетных входа СР
и
CN.
вход
R
принудительной установки нулей на выходах и выходы
от каждого из четырех разрядов (рис. 64,а).
Когда на входе
CN
имеется напряжение низкого уровня :шбо на
входе СР напряжение высокого уровня. входные импульсы, поданные
на второй вход. не изменяют состояния счетчика. Для обеспечения
режима
счета
необходимо
на
вход
CN
подать
разрешающее
напряжение высокого уровня (при этом входные импу:1ьсы посту
пают на вход СР) либо поддерживать напряжение низкого уровня на
входе СР, а входные импульсы подавать на вход
импульсов
производится
по
входу
СР,
CN.
Когда счет
перек:1ючение
первого
триггера счетчика происходит по фронту счетных импульсов, при
счете по входу
CN -
по спаду
счетных импульсов
(рис.
64,б).
Оста:1ьные разряды счетчика переключаются по спаду импульсов
выходных сигналов предыдущих разрядов. Максимальная частота
счета
20
МГц.
Рассмотрим работу реле времени (рис.
63).
Для запуска устрой
ства нажимают кнопочный выключатель с фиксацией положения
SBl.
88
Начинает работать му;1ьтивибратор, на входы
R
подается
DDl.l. DDl.2
сигнал разрешения счета и счетчики
заполняются
импульсами. Допустим, что установлена выдержка времени
достигается замыканием контактов выключате"1ей
(2 + 4 + 16 = 22).
их
выходах
транзисторы
22 с. Это
SA2. SA3, SA5
Поскольку в исходном состоянии счетчиков на всех
низкое
напряжение,
VTl, VT2
диоды
закрыты, реле
открыты,
VD1-VD8
обесточено. Диоды
Kl
а
VD1-
реализуют операцию логического сложения, т. е. транзистор
откроется тогда, и только тогда, когда на выводах 4, 5, 11
VD8
VTl
микросхемы
этом
установится напряжение высокого уровня. При
DD 1
сработает реле
К 1,
контактами К 1.1
одновременно отключит базу транзистора
В звуковом излучателе
HAl
самоблокируется
VT2
и
от общего провода.
будет слышен сигнал, свидетельствую
щий об окончании выдержки времени. Громкость сигнала регули
руется переменным резистором
Следует заметить,
R 7.
что в счетчике
подаются на вход СР, а в счетчике
DDl.l счетные
DDl.2 - на вход CN.
импульсы
В исходное состояние устройство возвращают переключением
контактов
в первоначальное положение.
SBl
Несколько слов о назначении делителя напряжения
RlR2.
Как
следует из логики работы интегрального таймера КР1006ВИ1, в
процессе работы мультивибратора напряжение на времязадающем
конденсаторе С2 изменяется в пределах
т.е. от
5
до.1жен
до
10
быть
1/3 ... 2/3
напряжения питания,
В. Поэтому в исходном состоянии конденсатор С2
заряжен
до
одного
из
этих
напряжений.
чтобы
длительность первого сформированного мультивибратором импу
льса не отличалась от длительности последующих. В данном с.1учае
конденсатор заряжается до напряжения
конденсатор
С2
переключателя
с
делителя
RlR2
5
В, которое подается на
через
замкнутые
контакты
SBl .1.
В устройстве использованы постоянные резисторы МЛТ-0,25.
Переменный
резистор
Конденсатор С2
R7 -
СП-0,4.
СП-1
или любой другой.
типа К53-1, К53-4. ЭТО; главное требование
-
-
чтобы он обладал малым током утечки и высокой стабильностью
емкости при изменении температуры. Конденсаторы
КМ-6б, КЛС. Транзисторы VП,
VT2 -
Cl,
С3
-
типа
любые из серий КТ312,
КТ315, КТ503, КТ603, КТ608, КТ3117. Диоды
VDl-VDS -
серий
быть германиевыми,
Д9,
поскольку
Д311.
Они
только
обязательно должны
германиевый
переход
характеризуется
прямым падением напряжения:
0,3 ... 0,5
ное
транзистора
закрывание
кремниевого
любые из
малым
В. Это обеспечивает надеж
VT 1.
Использование
кремниевых диодов недопустимо из-за большого прямого падения
напряжения на них
(1 ... 1,5
Д223, КД503, КД509. Реле
В). Диод
Kl -
VD9
может быть типов Д220,
РЭС-10 (паспорт РС4.524.302) или
89
РЭС-15 (паспорт РС4.591.004). Звуковой излучатель
HAl - любого
100" .200 Ом,
SBl, SB2 - типа
типа с сопротивлением обмотки постоянному току
например ВП-1, ДЭМШ-lА, ТК-67. Переключатели
П2К с фиксацией положения;
SA1-SA8 -
типа ПlТ-1.
Налаживание реле времени состоит в подборе напряжения
точке соединения резисторов
и
Rl
R2
с помощью резистора
5В
Rl,
в
а
также в установлении периода следования импульсов мультивибра
тора равным
макетном
1с
или
1 мин
экземпляре
резисторами RЗ и
реле
времени
выдержки времени на пределе
Для
расширения
увеличить
мин составила
255
пределов
период колебаний
R4
соответственно. В
максимальная
выдержки
погрешность
0,2".0,3%.
времени
мультивибратора,
следует
или
или
применить
дополнительные делители частоты.
Карманный электронный секундомер
Карманный электронный секундомер позволяет производить
отсчет текущего времени от 1 до 99 с в диапазоне "Секунды'' и от 1
до 99 мин в диапазоне "Минуты". Кроме того, устройство генерирует
случайные числа в диапазоне
1". 99.
Принципиальная схема секундомера представлена на рис.
микросхеме
DDl
65.
На
выполнен генератор импульсов, частота которых
стабилизирована кварцевым резонатором
частоты. На выходе М (вывод
10
Zl,
а также делители
микросхемы) импульсы следуют с
периодом
1 мин, на выходе Sl (вывод 4) - с периодом 1 с, на выходе F
11) - с частотой 1024 Гц.
Если контакты выключателя SBl "Пуск" разомкнуты, то все
делители микросхемы DD 1 находятся в исходном состоянии и
импульсы на выходах М, Sl, F отсутствуют. При замыкании
(вывод
контактов
этого
выключателя
на
указанных
выходах
появляются
импульсы. На схеме показано такое положение контактов кнопочных
переключателей
схемы
SB2
и SВЗ, при котором на счетный вход микро
поступают импульсы с периодом следования
DD2
Микросхема К176ИЕ4
счетчик и
(DD2,
преобразователь
1 мин.
DDЗ) содержит двоичный декадный
его состояний в сигналы управления
семисегментным индикатором. Триггеры декады устанавливаются в
нулевое состояние при подаче напряжения высокого уровня на вход
R,
а переключаются спадами импульсов, поступающих на вход С. На
выходах
a-g
формируются выходные сигналы, обеспечивающие на
семисегментном индикаторе свечение цифр, соответствующих со
стоянию
декады.
управляющий вход
При
S
подаче
высокого уровня на выходах
90
напряжения
низкого
уровня
на
состояние декады определяется напряжением
a-g,
а при подаче напряжения высокого
llll! 1(/76'1/Е/2
7
g
~
10"
t'll tt
иv" "'
7
llf12 118-JA
11/i! 118-JA
,~82
1/ин-сн ~D7 11-лп"
ll.DJ /(/7Q'#E9
ll.Dl l{/7Q'llE9
4Щп%сj~j ~
о~с1%с/:1~
11 "(]
~ -' t'
11
Цс
е
. 1Г?
;з:·J[!Ф ,,~
I
t'!
7.7
Ч
Wi
11
1
Г1'
Tr-t--'
yll 1
Z!
J'276'6' fit
t'J, {'у
11,!Jlll'fK
РТ!, JIT2
KTJ'/.Jo
-------+-? К О'м! 19 ZlШ',ZlZ!J;
J'.8{1• .8к/1" E~l'fA
_ t'.f l+ Со
,
СВ!
ttl Z!Zl/
tJ!.Jl'f;г/t/,.,.KX/() О'
_l__ .98
- - - - - - - К О'/,;,1' 7 ZJZ/2, Z!Zl.J'., 6' ZШ!
Рис.
:!-
65.
Принципиальная схема карманного электронного секундомера
-rs
уровня на вход
S -
напряжением низкого уровня на выходах
a-g.
Такое переключение уровней выходных сигналов расширяет область
применения микросхемы. Выход Р микросхемы - выход переноса, на
котором в момент перехода декады из состояния
формируется
отрицательный
9
в состояние О
перепад напряжения.
Этот
выход
служит для связи с последующими разрядами.
Таким
образом,
при
подаче
на
вход
С
микросхемы
DD2
минутных импульсов цифровые семисегментные люминесцентные
индикаторы отображают текущее время в минутах:
минут,
HG2 -
единицы
HGl -
десятки минут.
При нажатии кнопки SВЗ "ГСЧ" (генератор случайных чисел) на
вход микросхемы
поступают импульсы с частотой
DD2
время удержания кнопки
переполняются,
(1 ... 3
поэтому
с) счетчики
индикаторы
DD2,
после
Гц. За
1024
DDЗ неоднократно
отпускания
кнопки
высвечивают случайное число.
Для индикации режима работы секундомера на анод разделитель
ной
точки
индикатора
импульсы с выхода
HG 1
(вывод
микросхемы
Sl
подаются
11)
DDl,
секундные
поэтому при нажатой
кнопке SBl "Пуск" точка на индикатор мигает с периодом 1 с.
Аноды и сетки цифровых индикаторов питаются напряжением
9
В, а нити накала индикаторов
-
переменным напряжением
0,8
В с
выхода преобразователя напряжения. Преобразователь напряжения,
выполненный на транзисторах
и трансформаторе
VTl, VT2
Tl,
представляет собой симметричный автоколебательный мультиви
братор.
Его частота
резисторов
R6, R7
определяется в основном сопротивлениями
и числом витков обмотки
В данном случае частота составляет около
I трансформатора Tl.
6... 8 кГц. Ток, потре
бляемый преобразователем под нагрузкой от источника питания,
равен
1О ... 15
мА.
В принципе питание нитей накала можно ос
уществлять от источника напряжением
резистор,
однако
экономичность
9
В через ограничительный
такого
секундомера
была
бы
значительно хуже (нить накала одного индикатора потребляет ток
45 ... 55
мА).
О деталях секундомера. Используемые микросхемы аналогов в
других сериях не имеют.
Цифровые индикаторы ИВ-ЗА можно
заменить на ИВ-6, однако последние имеют несколько большие
габаритные размеры и ток нити накала. Транзисторы
VTl
и
VT2 -
любые из серий КТЗ 12, КТЗ 15, КТ503, КТЗ 117. Резисторы-типа
МЛТ-0,25. Конденсаторы
Cl,
КЛС, КМ-6,
К50-6, К50-16, К50-12. Трансформатор
Kl0-23;
С6
-
С2
намотан на ферритовом кольце
стью
600 .... 1000.
Обмотка
с отводом от середины;
92
-
типов КТ,
Kl0-7, Kl0-23;
СЗ-С5
01
Kl Ох6х3 с магнитной проницаемо
I содержит 420 витков провода ПЭВ-2 0,10
обмотка II содержит 35 витков провода
ПЭВ-2 0,17. Выключатели SBl,
SB4 и переключатели SB2, SВЗ типа П2К:
SB 1, SB2, SB4 - с
- без
фиксацией положения, SВЗ
фиксацйи.
Секундомер собран на отрез
ке универсальной печатной пла
ты (рис.
а), монтаж выполнен
16.
проводами.
Корпусом
служит
уже упоминавшаяся выше пласт
массовая коробка для рыболов
ных
ми
принадлежностей
120 х 70
В
х
20
размера
мм (рис.
66).
налажи.вании секундомер
Рис.
66.
Внешний вид секундомера
не нуждается.
Преобразователь напряжения для электробритвы
Данное устройство позволяет питать в полевых условиях электро
приборы, рассчитанные на напряжение сети 220 В (электробритва,
электропаяльник, электрощипцы для завивки волос и др.), мощно
стью до 20 Вт. Источником питания служит аккумуляторная батарея
или генератор постоянного тока напряжением
Преобразователь
напряжения
(рис.
67)
12
В.
выполнен
по
схеме
симметричного мультивибратора. Его частота в основном опреде
ляется сопротивлениями резисторов
обмотки
I
резисторов
Tl
трансформатора
R2, R4
Tl.
R2
и
R4,
а также числом витков
Для указанных на схеме номиналов
и приведенных ниже параметров трансформатора
частота преобразования равна
20 ... 25
кГц (под нагрузкой).
VD/- VIJI/
f(Д/025
. . . . . - - - - - - - , , SAI
XSJ
1
+--+----~;,,....-----+----<
728
VTt, VTJ
VT2, VTI/
Рис.
67.
КТ875 8
КТ908А
Привцшшальиая схема преобразоватет1 вanpnrelllUI
93
Применение составных транзисторов
использовать резисторы смещения
VTl VT2 и VT3VT4 позволило
Rl и R3 достаточно большого
сопротивления, что повышает экономичность устройства.
Высокое напряжение
вторичной обмотки трансформатора
выпрямляется мостовым выпрямителем
VD1-VD4,
Tl
пульсации сгла
живаются конденсатором С3. В зависимости от положения контак
тов
переключателя
переменное
в
SAl
напряжение.
нагрузку
Если
подается
нагрузка
постоянное
допускает
или
питание
как
переменным, так и постоянным напряжением (электропаяльник), то
ее
следует
диодах
питать
VD l -VD4
переменным
не
-
в
мощность
и
напряжением
рассеивается
этом
случае
на
экономичность
преобразователя выше. Некоторые же электроприборы допускают
питание только постоянным напряжением.
Транзисторы
КТ817, КТ608;
VTl, VT3 могут быть любыми из серий КТ815,
VT2, VT4 могут быть также типов КТ805, КТ903 (с
любыми буквами). Выпрямительные диоды должны бьпь рассчита
ны на работу в цепях высокой частоты (до
напряжение не менее
30
кГц), иметь обратное
В и выпрямленный ток не менее О, 1 А.
300
Помимо указанных на схеме можно использовать диоды КД212
(А, Б), КД213 (А-В), при этом в каждое плечо выпрямительного
моста
следует
включать
два последовательно
зашунтированных резисторами сопротивлением
ностью
0,25
соединенных диода,
100 .. 200
напряжений на диодах одного плеча). Конденсаторы
КМ-6, КЛС,
кОм, мощ
Вт (резисторы необходимы для уравнивания обратных
Kl0-23;
Cl,
С2
типа
-
С3-типа МБМ, МБГО, КБГ-МН. Резисторы
МЛТ-0,25. Переключатель
SAl -
тумблер ТПl-2, выключатель
Ql -
тумблер ТВ2-1, ТПl-2
Трансформатор
намотан на ферритовом кольцевом магнито
Tl
проводе М3000НМ типоразмера К28 х
витков
ПЭВ-2
с
отводом
0,41
от
середины,
ее
16 х 9.
следует
Обмотка
мотать
в
I содержит 20
три
провода
(это сделано для возможно более полного использования
сечения провода на высокой частоте). Обмотка П содержит
витков провода ПЭВ-2
190
0,31.
Преобразователь собран в любом подходящем корпусе. Около
транзисторов
VT2, VT4
следует
предусмотреть
отверстия
для
свободной циркуляции воздуха. В процессе работы транзисторы
нагреваются до температуры
60 ... 80°С.
Они установлены на плату без
радиаторов.
Тринисторные регуляторы мощности
Предположим,
у
вас есть
электроплитка,
а
мощность
ее
не
регулируется. Вот и горит спираль в полный накал тогда, когда
94
~
~
tc:i
;':!:
"""
....,
;::
~
""{
~
~
"-:::
с-;
~
~
"'"'
VSJ
1
VS2
Kl/202H
Рис.
достаточно
расходуя
68.
и
Схема регулятора мощности ДJJЯ электроплитки
четверти
драгоценные
номинальной
мощности,
киловатт-часы.
Выход
бессмысленно
есть
-
сделать
к
электроплитке регулятор мощности. Схема первого варианта регу
лятора
представлена
на
рис.
68.
Он
позволяет
регулировать
мощность в нагрузке, рассчитанной на включение в сеть напряже
нием
220
В, от
5... 10
до
97 ... 99%
номинальной мощности. Коэффи
циент полезного действия регулятора не менее
Регулирующие элементы устройства
включены
последовательно
с
-
98%.
тринисторы
нагрузкой
VSl
Изменение
и
VS2 -
мощности,
потребляемой нагрузкой, достигается изменением угла открывания
тринисторов.
Узел, обеспечивающий изменение угла открывания тринисторов,
выполнен на однопереходном транзисторе
VTl.
Конденсатор
Cl,
соединенный с эмиттером транзистора, заряжается через резисторы
R2
и
RЗ.
достигнет
Как
только напряжение на
определенного
откроется, через обмотку
импульс тока.
значения,
I
VSl
или
конденсатора
транзистор
трансформатора
Импульсы с обмотки П
откроют тринистор
обкладках
однопереходный
VS2 -
Tl пройдет короткий
или III трансформаlора
в зависимости от фазы сетевого
напряжения, и с этоr о момеmа до конца полупериода через нагрузку
будет протекать ток. Изменяя сопротивление резистора RЗ. можно
регулировать скорость зарядки конденсатора
Cl
и, следовательно,
угол открывания тринисторов и среднюю мощность в нагрузке.
Узел регулирования угла открывания тринисторов питается от
двухполупериодного выпрямителя, выполненного по мостовой схеме
(VD 1).
Напряжение на
стабилитронами
-
VD2.
однопереходном транзисторе ограничено
VDЗ. Конденсатор фильтра здесь отсутствует
в нем нет необходимости.
95
Однопереходный транзистор
А
и
Б.
Можно
транзистора,
KTl 17
использовать
выполН(:ННЫЙ
можно применять с буквами
также
на
двух
аналог
однопереходного
биполярных
транзисторах
разной структуры (см. рис. 50). Мостовой выпрямитель VDl может
быть типов КЦ402, КЦ405 с любыми буквами. Можно также
применить четыре диода типов Д226, ДЗ 1О, ДЗ 11, Д7 с любыми
буквами, включив их по схеме выпрямите.'1ьного моста. При замене
тринисторов
на другие типы следует помнить, что они
VSl, VS2
должны быть рассчитаны на подачу как прямого, так и обратного
напряжения не менее 400 В. Трансформатор Tl - типа МИТ-4 И.'1И
МИТ-10. Самодельный трансформатор можно выполнить на ферри
товом
кольцевом магнитопроводе М2000НМ, типоразмер
К20 х 10 х 6. Все обмотки выпо.'1нены проводом ПЭВ-1 0,31 и
содержат по 40 витков. Намотка ведется одновременно в три
провода, причем витки равномерно распреде:1яются по те:1у ко:1ьuа
магнитопровода. Одноименные выводы обмоток на схеме обозна
чены точками.
Тринисторы
VSl
и
VS2
устанав:швают на радиаторы с поверхно
стью охлаждения не менее 200 см 2 каждый. При этом максимальная
2 кВт.
мощность нагрузки может состав,1ять
Настройка регу.1ятора мощности зак.1ючается в подборе сопро
тив.'1ения резистора
R2
по
максима.1ьной
мощности
в
нагрузке.
Резистор RЗ при этом временно замыкают прово.1очной перемычкой
Момент отдачи в нагрузку максимальной мощности лучше всего
контролировать по осuил.1ографу. В с.1учае применения самодель
ного трансформатора
Tl
подк.1ючения выводов
обмоток, которая до.1жна соответствовать
с.1едует подобрать нужную по.1ярность
обозначенной на схеме.
Регулятор мощности можно
маломощными
активными
э.1ектропечами,
нагрузками.
испо.1ьзовать также совместно
лампами
Описанному
нака.1ивания
и
тринисторному
с
другими
регу.'1ятору
мощности присущи недостатки. Во-первых. с изменением темпера
туры
в
корпусе
регу.1ятора
(а
она
будет
в
проuессе
работы
увеличиваться из-за нагрева тиристоров) будет изменяться емкость
конденсатора Cl. Это приведет к изменению уг.1а открывания
тринисторов, а также к изменению мощности в нагрузке. Чтобы в
какой-то степени устранить этот недостаток, необходимо применять
конденсатор Cl с небольшими значениями ТКЕ (температурного
коэффиuиента емкости), например К73-17, К73-24.
Во-вторых, тринисторный стаби.'1изатор наводит высокий уровень
помех
в
питающей
сети.
Эти
помехи
возникают
в
моменты
скачкообразного вк.1ючения тринистора. Коммутаuионные помехи
не
только
распространяются
через
сеть,
вызывая неустойчивую
работу различных приборов (э.1ектронных часов, вычис.'1ительных
96
машин и пр.), но и мешают нормальной работе некоторых устройств,
гальванически
не
связанных
с
сетью
(так,
в
радиоприемнике,
находящемся недалеко от тринисторных регуляторов, слышен треск
помех). Поэтому уменьшение коммутационных помех в тринистор
ных регуляторах мощности является важной задачей.
Наиболее доступным способом снижения помех является такой
способ
регулирования,
происходит
в
моменты
при
котором
перехода
переключение
сетевого
напряжения
тринистора
через
нуль.
При этом мощность в нагрузке можно регулировать числом полных
полупериодов,
в
течение
которых
через
нагрузку
протекает
ток.
Недостатком такого способа регулирования по сравнению с тради
ционными
являются
большие
колебания мгновенных
значений
мощности в нагрузке в течение периода регулирования, который
значительно больше периода синусоидального напряжения и может
достигать
нескольких
секунд.
Однако
для таких
инерционных
потребителей энергии, как электрическая печь, утюг, электроплитка.
мощный электромотор, этот недостаток не является определяющим.
На рис.
69
Работой
нагрузке,
собой
представлена схема регулятора.
тринисторного
управляет
счетчик
делитель частоты
Подачей сигналов
1
ключа
VSI,
К155ИЕ8
подающего
(DD2),
питание
к
представляющий
с переменным коэффициентом деления.
или О на входы
Vl, V2, V4, V8, V16
и
V32
счетчика формируют соответствующую импульсную последователь
ность на выходе
Sl.
Полный период работы счетчика состоит из
64
+58
!( dыff 74JJDI
!(dЫd 7б!J!J2
!( dы§ 7 !JIJI,
к dыd. BIJD2
N2208
5
CJ'!OOм!i•5B
СТ2
!lб-RJJ
21(
V!JI • VIJB
Д22бД'
VSI 1(11?0?/f,
l!IJI Ю55t7А3
Рис.
69.
Схема регулятора мощности с цифровым управлением
97
импульсов. Если, например, на эти входы подать уровни
1,
О, О,
1, 1,
О, д:1я чего надо разомкнуть соответственно контакты выключате:1ей
SАб,
SA3, SA2, то на выходе Sl счетчика сформируется 25
(1+8 + 16 = 25). Чисю импульсов определяет
за цикл
выделяемую
в нагрузке
регу.1ятора.
Требуемый
импульсов
мощность,
режим работы
счетчика обеспечен сигна.1ами .1огического О на входах
VO, R, Cl
и С2.
Тактовые импу.1ьсы частотой
счетчика,
формируют
~ц,
100
логические
управ.1яющие работой
э.1ементы
DDl.2
и
DDl.3
из
пульсирующего напряжения, снимаемого с выхода выпрямите.1ьно
го
моста
VD5-VD8. Электронный к.1юч образован составным
VT2VT3, тринистором VSl и диодным мостом VD9VD12. Когда на выходе Sl счетчика имеется уровень логического О,
транзистором
составной транзистор закрыт, тринистор в это время открыт током
через резистор
XS 1,
Rl3,
и через нагрузку, подключенную к соединителю
протекает ток. Тринистор включен в диагональ выпрямитель
ного
моста
VD9-VD12,
поэтому через нагрузку
протекает
пере
менный ток.
Временньiе диаграммы напряженцв, в различных точках регу.1ятора мощности показаны на рис.
70.
1
Конденсатор С3 необходим для обеспечения открывания трини
стора
VS 1
точно в моменты перехода сетевого напряжения через
нуль. Де.10 в том, что спад прямоугольных импульсов на выходе
формировате.1я (диаграмма
2)
не совпадает с моментом перехода
сетевого напряжения через ну.1ь (диаграмма
1).
Объясняется это тем, что напряжение переключения элементов
DDl.2 DDl.3
больше нуля. Конденсатор С3 обеспечивает задержку
"t
.
t
"t
...
t
Рис.
70.
Временньiе диаграммы, ИJIЛЮ
стрирующие работу регу:штора мощности
98
!JiJ2
К75511ДJ
JJJJJ
K/551/AJ
Рис.
71.
Схема варианта
управдвющей части регулятора
вк:1ючения
тринистора
на
время
t,
и
те:ч
са:чы:ч
пск:1ючает
преждевременное его вк:1ючение.
Микросхемы и мощный к:1юч питает ;::rв) хпо:I) перио;::rный выпря
мите:1ь
на ;::rиo;::i.ax
транзисторе
VTl.
со стаби:шзаторо:--1 напряжения на
VD1-VD4
Ф;нкuию образцового стаби:ппрона выпо.rняет
:югический э.1емент
DD 1 1.
Микросхему К155.11АЗ можно замешпь на К158ЛАЗ, КР531ЛАЗ,
К555ЛА3; транзистор КТ801Б
-
на КТ603, КТ604, КТ807, КТ815 с
любы'1 буквенным индексом; транзисторы КТ315Б
- на .1юбые из
VD1-VD4 - :тюбые на вьшря1\.Щенный ток не менее 100 мА; VD5-VD8 - .1юбые из серий Д9. Д220.
Д223, Д226, ДЗ 11. Мощные ;::rио;::rы Д245А :-.южно за:-.1енить на ;::{245,
серий КТ312, КТ315. КТ503. Дио;::rы
Д246,
Д247,
Д248
с
.1юбы:-,,ш
буквенньши
ин;::rекса:-,,ш.
Окс~цные
конденсаторы
- К50-6, К50-3, К50-12, резисторы - M.1lT, вык.1ючате
ли Ql, SA1-SA6 - ту:мб.1еры ТВ2-1, Tl, ТПl-2, ПlТ, МТ и .:JP
Сетевой трансформатор Tl выпо.1нен на :-.1агнитопроводе
ШЛ20 х 20. Обмотка I со;::rержит 2000 витков прово;::rа ПЭВ-2 0.11,
обмотка П - 75 витков провода ПЭВ-2 0,25. обыотка III - 75 витков
ПЭВ-2 О, 15. Тринистор VSl ;станав.1ивают на теп.'Jоотводе с
эффективной п.lоща;::rью ох.lаждения не менее 200 см 2 , ;::J.ио;::rы
VD9-VD12 - на отде.1ьных теп.1оотво;::rах с поверхностью не менее
50 см 2 каж;::J.ый, транзистор V'rl - на теп.1оотво;::rе с поверхностью
2
10".20 см .
При на.1аживании снача.1а. отк.1ючив вре:-.1енно чикросхе:--1; DD2','
подборкой резистора Rl )сrанав.1ивают на выло;::rе стаби.1изатора)
напряжение, равное 5 В Затем к соедините.1ю XSl по;::rк.1ючают
нагрузку и с ПО'1ощью осuи.1.1ографа проверяют форчу напряжения
в раз.1ичных точках регу.1ятора (она до.1жна соответствовать рис.
и
по;::rбирают
требуе'1Ое
конденсатор
СЗ
время за;::rержки
такой
емкости.
При отсутствии
чтобы
7eJ)
обеспечить
осuи.1.1ографа этот
конденсатор по;::J.бирают по миЮiма.1ьному уровню помех в ма.1ога
баритном радиовещате.lьном приемнике, размещенном воз.lе про
во;::J.ов цепи нагрузки. Максима.1ьная "\ющность нагр)ЗКИ
В
;::J.анном
SA1-SA6.
устройстве
мощность
рег;.lируют
2
кВт.
вык.'1ючате.1я.'1и
Ес.1и же вместо них )Становить бесконтактные к.1ючи,
например транзисторные, тогда д.'1Я управ.1ения мощностью можно
применять цифровые сигналы ЭВМ. Это позво.1яет испо.1ьзовать
регу.lятор
в
различных
системах
автоматического
управ.1ения
технологическими процессами.
Схема возможного варианта управляющей части регу.1ятора с
использованием двоично-десятичного счетчика К155ИЕ2 и дешифра
тора-демультип.lексора К155ИДЗ представлена на рис.
71.
Работает
этот узел следующим образом. При подаче импу.lьсов частотой
99
100
Гц на вход
счетчика
Cl
DDl
на выходах дешифратора
DD2
последовательно появляется сигнал логического О. При таком же
сигнале
на
логических
выходе
О дешифратора
элементах
DDЗ.
l,
DDЗ.2,
RS-триггер,
собранный
установится
в
на
состояние,
соответствующее прохождению тока через нагрузку. Через несколь
ко полупериодов сигнал логического О появится на одном из выходов
дешифратора.
Этот
переключателя
SAl
1
сигнал
через
подвижный
контакт
галетного
будет подан на второй вход RS-триггера (вывод
элемента DDЗ.l), переключит его в другое состояние, отчего ток
через нагрузку прекратится.
Чем ниже (по схеме) находится подвижный контакт переключа
теля
тем большая средняя мощность
SAl,
нагрузке.
будет выделяться на
При крайнем нижнем положении подвижного контакта
переключателя
RS-триггер
переключаться не
будет,
и
нагрузка
окажется включенной постоянно. При крайнем верхнем положении
этого контакта триггер также не переключится, но в этом случае его
состояние
будет
окажется
можно
противоположным
выключенной.
регулировать
Таким
ступенчато
предыдущему,
образом,
мощность
через
ее
10%
и
нагрузка
в
нагрузке
максимального
значения.
Счетчик К155ИЕ2 можно заменить на К155ИЕ5, тогда период
работы регулятора будет состоять не из
10,
а. из
16
тактовых
импульсов, что позволит регулировать мощность более плавно. При
этом не
обязательно использовать переключатель
положений
-
SAl
на
использовать не все выходы дешифратора, а. скажем, через один.
rlf!
JIJJI
!А
JIJJZ
!(/
/ .l/J/JI(
,f .fь1I. 7 JJJJ!
Рис.
72.
17
в области максимальных значений мощности можно
Регулятор мощности с малым уровнем помех (первый вajfllauт)
На рис.
72
представлена еще одна схема регулятора мощности с
малым уровнем помех
описанного
выше
(первый вариант).
регулятора
регулирование мощности
состоят
в
Основные отличия
следующем.
осуществляется с
помощью
от
Во-первых,
переменного
резистора. Во-вторых, регулирование мощности выполняется менее
пл'!-вно, чем в предыдущем устройстве. В-третьих, данное устройство
проще.
Работает регулятор следующим образом. Импульсы выпрямлен
ного напряжения сети с мостового выпрямителя
R1R3
VD6
через делитель
поступают на вход формирователя, выполненного на логиче
ских элементах-инверторах
и резисторах
DDl.4, DDl.5
R2, R5.
52),
Формирователь работает так же, как триггер Шмитта (см. рис.
поэтому на выходе элемента
импульсы частотой
DDl.6 присутствуют прямоугольные
73, эпюра 2). Импульсы форми
Гц (рис.
100
руются при приближении сетевого напряжения к нулю.
На
логических элементах
прямоугольных импульсов
импульсов
эпюра
регулируется
DDl.1-DDl.3
частотой
переменным
около
выполнен
10
Гц.
резистором
генератор
Скважность
R4
(рис.
73,
3).
Импульсы формирователя и генератора суммируются череЗ
диоды
VD3, VD4
на
базе транзистора
VTl.
Транзистор
VTl_;
открывается в том случае, когда на выходах логических элементо~,
DDl.3 и DDl.6 имеется напряжение высокогd уровня. Таким
образом, транзистор VTl, а следовательно, и тринистор vs'1
открыты
в
течение
полупериодов
сетевого
напряжения,
соответ
ствующих наличию напряжения высокого уровня на выходе логиче
ского элемента
DDl.3.
Изменяя скважность импульсов генератора,
можно управлять соотношением числа
полупериодов
открытого и
"t
и.1'------.
0
о о
0t
xs1VVV"\
Рис.
73.
о
о о о
г
!YYVV~t
Временньiе диаграммы работы регулятора мощности
101
закрытого состояний тринистора
нагизке (с\1 рис
VSl,
т. е
средней ыощностью в
73).
Ес:ш частота генератора
рег) :шроваmrя .\ющности
1О
Гu. то чис:ю СТ) пеней (уровней)
состав:1яет
нагр:зке пу:1ьсир)ет с частотой
10
100 1О
=
1О
Мощность
в
Гu, поэтому .1аМП) нака.lПвания
не.1ьзя испо.1ьзовать в качестве нагр)ЗКП (пу.1ьсаuии яркости б)дут
за\1етны г.1аз;)
20
Ес.1п. дОП)СПI.\I, :ве.1ич1пь частот) генератора до
Гu. то чис.10 ступеней регу.1ирования у\1еньшлтся до
но зато
5.
возрастет частота П).1ьсаuий \ющности в нагру~ке
Микросхемы
R7VD5,
питаются
от
параметрического
стаби.1изатора
пу.1ьсащш сг.1аживаются конденсатором С2.
Микросхему К561ЛН2 можно заменить микросхемой К561ЛН1
и.1и
двр1я микросхемами
ана.1ога.\Ш из серии
К561ЛА7,
а также соответств)ющими
Kl 76.
Максиыа.1ьная \ющность нагрузки состав.1яег
Вт
200
необходимо уве.1ич1пь, с.1ед) ет испо.1ьзовать тринистор
пря.\ппе.1ьный мост
VD6 и
предохраните.1ь
FUl
Ес.lП ее
VS 1,
вы
на бо:~ьший рабочий
ток. Однако при это.\1 на диодах .\Юста б;дет вьце.1яться значите.'1ь
ная
теп:ювая
мощность.
Це.1есообразнее
бы:ю
бы
в
качестве
рег):IИрующего Э.'1емента испо:1ьзовать СИ.\Шстор (тогда не понадо
бится си:1овой
выпрямите:1ьный
мост).
однако
д:1я управ.1ения
си.\шсторо.\1 придется кардина.1ьно переде.1ать схему фор.'.шрования
управ.1яющих импу.1ьсов и приыенить д.~:я питания трансфорыатор.
что
ус.1ожнит
устройство
Поэтом)
бы.10
решено
испо.1ьзовать
тринистор, встречно-пара.1.1е.1ьно котором; вк.~:ючен диод.
такого регу.~:ятора показана на рис.
VS 1 до.1жен
Cxe1\ra
74 (второй вариант). Тринистор
быть типа КУ202Н
Yll!-Yl/lf
Vlll;
J11A Л'/{1 оZк !"l/! lt'A
+
,f .fы.f 1 JПJ/
Рис.
102
74.
.llJJ1 lr'.76'//1112
Регулятор мощности с малым уровнем помех _,..,вар88111')
На
:югических
Шмитта,
а
на
э:rементах
DDl.l, DDl 2 выполнен триггер
DDl 3-DDl 5 - генератор
тринистором VS 1 необхо;:щмо осуществ.'Iять
;югических
Поскольку управ.'Iение
элементах
не в каждо~~ полупериоде, а в каждом втором по:1упериоде, когда к
э.'Iектродам
тринистора
приложено
прямое
напряжение,
Rl)
триггера Шмитта (правый по схеме вывод резистора
импульсы с частотой
50
R4, R5
цепь,
на
короткие
которой
выпо.'Iнена дифференцирующая
вход
э:1емента
DD 1 6
поступают
мкс) импу.1ьсы, соответствующие нача.1у каждого
(15 20
второго по.'Iупериода
диод
вход
Гц, на выходе триггера при этом имеется
меандр. На Э.'Iементах С3,
б.'Iагодаря
на
поступают
Кроме того, на вход э.1емента
DDl.6
через
поступают импульсы с выхода генератора. На выходе
VD3
элемента
имеются
DDl .6
короткие
отрицательные
импульсы,
которые открывают транзистор VТl и подают ток на управляющий
электрод тринистора.
Следует сказать, что в предыдущей схеме регулятора (рис.
72)
не
было необходимости применять дифференцирующую цепь на выходе
триггера Шмитта, поско.'Iьку триггер формировал короткие импуль
сы при достижении сетевым напряжением нуля.
Источник питания микросхемы и цепи управления тринистором
выпо.1нен по однопо.1упериодной схеме на э.1ементах
RlO, VD4, VD5.
Благодаря бо.1ьшой скважности импу.'IЬсов тока, протекающих через
управляющий э:rектрод тринистора (скважность
наличию
накопите.'Iьного
амплитуду
100
импу.1ьсов
конденсатора
тока
через
управ.1яющий
мА при среднем токе через резистор
Выключате.1ь
мощности
в
Ql
позво.1яет выбирать
нагрузке
регулируется от ну.1я до
Тринистор
RlO
при
50%,
око.10
50".70),
э.1ектрод
3
и
обеспечить
около
мА.
преде.1ы регулирования
разомкнутых
контактах
при зачкнутых
- от 50 до 100%.
Tl 12-10 Диод VD6 -
может быть также типа
VSl
равна
удалось
Cl
мощность
КД202 с буквами К, М, Р; Д232 (А, Б), Д233 (А, Б), Д246 (А, Б), Д247
(А, Б). Резистор
Вьuс-rючатель
дета.1ей
-
RlO - МЛТ-1 и.1и МЛТ-2
Ql - тумб.1еры типов TBl, Tl-T3.
Остальные типы
те же, что и в предыдущем варианте.
Тринистор
VSl
и диод
VD6
установлены на едином радиаторе с
поверхностью ох.1аждения око.10 300 см 2 . Электрическая изоляция их
корпусов не требуется, поскольку у тринистора с корпусом соединен
анод,
а
у
диода
-
катод,
которые
в
:устройстве
электрически
соединены.
Мощность нагрузки определяется допустимым прямым током
тринистора и диода
2
VD6
и д.1я указанных на схеме типов составляет
кВт. Для увеличения мощности до
4
кВт с.1едует применить диод
103
VD6
с прямым током
10
А, а также увеличить вдвое площадь
радиатора, использовать предохранитель
FUl
на ток
20
А.
Зарядные устройства для аккумуляторов
Соблюдение режима эксплуатации аккумуляторных батарей, и в
частности режима зарядки, гарантирует их безотказную работу в
течение
всего
срока
службы.
Зарядку
аккумуляторных
батарей
производят вполне определенным током, значение которого можно
определить по формуле 1=О,1 Q для кислотных и I = 0,25Q для
аккумуляторных батарей, где Q - паспортная элек
трическая емкость аккумуляторной батареи, А-ч; 1 - средний
щелочных
зарядный ток, А.
Установлено, что зарядка чрезмерно большим током приводит к
деформации пластин аккумуляторов и даже разрушению их; зарядка
малым током вызывает сульфатацию пластин и снижение емкости
аккумуляторной батареи. Зарядный ток, рекомендуемый в инструк
ции по эксплуатации аккумуляторной батареи, обеспечивает опти
мальное протекание электрохимических процессов в ней и нормаль
ную работу в течение длительного времени. Степень заряженности
аккумуляторной батареи можно контролировать как по значению
плотности электролита и напряжению (для кислотных), так и по
напряжению (для щелочных) на полюсных выводах.
Окончание зарядки кислотной аккумуляторной батареи опреде
ляют
по
следующим признакам:
торе батареи достигает
определенного
2,5 ... 2,6
значения
обильное газовыделение
и
-
напряжение на каждом
аккумуля
В; плотность электролита достигает
больше
не
изменяется;
происходит
электролит "кипит"; электрическая ем
кость, сообщенная батарее, на
15 ... 20%
больше емкости, отданной в
процессе разрядки.
Кислотные аккумуляторные батареи чувствительны к недозаряд
ке
и
перезарядке,
поэтому
их
зарядку
надо
заканчивать
свое
временно.
Щелочные аккумуляторные батареи менее критичны к режиму
эксплуатации. Для них окончание зарядки характеризуется устано
влением на каждом аккумуляторе напряжения
нием батарее
150 ... 160%
1,6 ... 1,7
В и сообще
емкости, отданной ею в процессе разрядки.
Зарядное устройство обычно состоит из понижающего трансформа
тора, выпрямителя и регулятора тока зарядки. В качестве регулято
ров тока обычно используют проволочные реостаты и транзистор
ные
стабилизаторы тока.
В
обоих случаях на этих элементах
выделяется значительная тепловая мощность, что снижает
104
КПД
зарядного устройства и уве
личивает
вероятность
~I
да его из строя.
Для
ного
регулировки
тока
можно
заряд
I )\
'---л
+
_____.
использо-
вать магазин конденсаторов,
включаемых
Т/
l'I
выхо
Рис.
75.
Упрощенная схема зарядного
устройства
последователь
но с первичной (сетевой) об
моткой
трансформатора и
выполняющих
функuию реактивных
сопротивлений, гасящих избыточное напряжение сети. Упрощенная
схема такого устройства приведена на рис.
В нем тепловая
75.
(активная) мощность выделяется лишь на диодах
VD1-VD4
выпря
мительного моста и трансформаторе, поэтому нагрев устройства
незначителен. Ток зарядки аккумуляторной батареи
GBl
поддержи
вается на определенном уровне. В проuессе зарядки напряжение на
батарее увеличивается, а ток, текущий через нее, стремится умень
шиться. Но при этом возрастает приведенное сопротивление первич
ной обмотки трансформатора
Tl,
напряжение на ней увеличивается,
в результате чего ток через батарею
Как
показывают
расчеты,
изменяется незначительно.
GBl
наибольшее значение тока через
аккумуляторную батарею при заданной емкости конденсатора
Cl
будет при равенстве падений напряжения на этом конденсаторе и
первичной обмотке трансформатора. Первичную обмотку рассчи
тывают
на полное
напряжение
сети
для большей
надежности
устройства и возможности применения готовых понижающих транс
форматоров, вторичную обмотку - на напряжение, в полтора раза
большее, чем номинальное напряжение нагрузки.
В
соответствии
с этими
рекомендациями
и
расчетами
было
собрано устройство, обеспечивающее зарядку 12-вольтовых аккуму
ляторных батарей током до
изменять
от
1
до
15
15
А, причем ток зарядки можно
А ступенями
через
А.
1
Предусмотрена
возможность автоматического выключения устройства, когда бата
рея полностью зарядится. Оно не боится кратковременных коротких
замыканий в цепи нагрузки и обрывов в ней.
Схема этого устройства приведена на рис.
торов состоит из конденсаторов
составляет
37,5
мкФ.
Cl-C4,
Выключателями
76.
Магазин конденса
суммарная емкость которых
Ql-Q4
можно подключать
различные комбинации конденсаторов и тем самым регулировать
ток зарядки. Например, для тока зарядки, равного
замкнуть контакты выключателей
Q 1, Q2
и
11
А, необходимо
Q4.
Рассмотрим работу устройства. Допустим, что к гнездам
XS2
подключена аккумуляторная батарея и выключателями
XSl и
Ql-Q4
установлен требуемый зарядный ток. В этом случае при нажатии
105
FUI ЗА
PAI
HI
r---t--~-------1 А 1--+-т---...--<+
!14
470
J.S2
Рис.
кнопки
76.
Схема зарпдпоrо )'Стройства
SBl "Пуск" сработает реле Kl, контактами Kl.1 оно
заб.1окирует кнопку SBl, а контактами Kl.2 подк.1ючит к заряжае
мой батарее цепь автоматического отк.1ючения устройства. Кон
такты
необходимы для того, чтобы батарея не разряжалась
Kl .2
пос.1е отк.1ючения устройства от сети через дио;:~:
VD6
и резисторы
R3-R5.
Переменным резистором R4 устанаюивают порог срабатывания
реле К2 (оно до.1жно срабатывать при напряжении на гнездах XSl и
XS2. равном напряжению по.1ностью заряженной батареи). Когда
напряжение батареи достигнет заданного значения, откроются
стаби.1итрон
VD8
контактами
К2. 1 обесточит
контактами
Kl.1
и транзистор VТ2. Сработает ре.1е К2. которое
обмотку ре.1е
Kl.
а
оно,
отпуская.
разорвет цепь питания устройства. При нарушении
контакта в цепи нагрузки напряжение на гнездах
возрастет, отчего также сработает
pere К2
XSl
и
XS2
резко
и отк.1ючит устройство от
сети.
Аварийное
отк.'Iючение
устройства
происходит при любом
R4. Но такие с.'Iучаи
положении движка переменного резистора
неже.1ате.1ьны так как в течение времени срабатывания ре.1е К2 и
отпускания
pe.'Ie Kl
повышенным
кон;:~:енсаторы
напряжение.м
Cl-C4
будут
(превышающим
находиться под
сетевое).
Поэтому
зарядное устройство с.1е;:~::ует включать в сеть .'!ИШЬ пос.1е того, как
акк:уму.1яторная батарея подсоединена к выходнЬL'>f гнездам. При
коротком за~1ыкании в цепи нагрузки ток через гнезда
XSl
и
XS2
неско.'!Ько уве.1ичивается. но д::rя устройства это не опасно.
Все постоянные резисторы устройства
ный резистор
можно
106
R4 -
-
типа МЛТ-0,5; перемен
типа СП-1. Вместо транзистора КТ801А (VП)
применить КТ603,
КТ608, КТ815 с любыми буквенными
индексами. вместо транзИ:стора КТ315Б (УТ2)-КТ315, КТ312. КТ503.
КТ601-КТ603 с :rюбыми буквами. Из~1ерительные приборы
PAl
30 А
типа М5-2, рассчитанные соответственно на ток
PUl -
и
и
напряжение
30 В. Ре:1е Kl - типа РС-13 (паспорт РС4.523.029). его
Kl .1 - пара:1:1е:1ьно соединенные три группы контактов.
контакты
Воз~южно
применение
пере\1енное напряжение
\7
D1
ре:1е
220
типа
МКУ-48.
рассчитанного
на
В. В этом с1учае надобность в диоде
и конденсаторе С5 отпадает. Ре:-1е К2
-
типа РЭС-22 (паспорт
РФ4.500.129). Диоды Д305 двухпо.1упериодного выпрящпе.1я ~'ста
нов.1ены
на
ра;:щатора
радиаторе
они
с
поверхностью
э.1ектрически
ох.1аждею~я
изо.1ированы
300
с.1юдяны\fи
см·.
от
прок.1адка
ми. Радиатор креmпся к шасси из дюра.1юминия. которое яв.1яется
как бы продо:IЖением ра;:щатора.
Выесто диодов Д305 можно применить Д214, Д242, но в этом
с.1учае в три-четыре раза возрастает теп.1овая мощность, рассеивае
~~ая
на
них,
поэтому
Конденсаторы
размеры
радиатора
составлены
Cl-C4
конденсаторов КБГ-МН.
из
придется
пара.1.1е.1ьно
МБГЧ, МБГО,
уве.1ичить.
соединенных
МБГП. МБМ соответ
ствующих емкостей. Номина.1ьное напряжение конденсаторов
КБГ
МН и МБГЧ, рассчитанных на работу в цепях переменного тока,
должно быть не менее
- не
- типов К50-3, К50-6. вык.1ючате.1и
Q1-Q4-типа ТВ2-1-2 юи ТПl-2, кнопка SBl - КПl, KMl-1, П2К.
.
Сетевой трансформатор Tl выпо.1нен на магнитопровоlfе
ШЛ32 х 40. Обмотка I содержит 670 витков провода ПЭВ-1 0,9',
обмотка II - 75 витков провода ПЭВ-2 2,26. Намотку вторичной
~~енее
600
350
В, всех других типов конденсаторов
В. Конденсаторы С5-С7
обмотки вед:ут в два провода.
В качестве корпуса зарядного устройства можно испо.1ьзовать
\tетал.1ическую коробку размерами
360 х 220 х 220
r-.1м, просвер.1ив в
се стенках отверстия для свободной цирку.1яции воздуха
На.'1аживание смонтированного устройства сводится к подбору
шунта амперметра
торов
Cl-C4,
PAl
на ток
30
А и подбору емкостей конденса
обеспечивающих требуемые зарядные токи.
При зарядке 12-во.1ьтовых аккуму:uпорных батарей током
КПД устройства достигает
10
75%,
15
А
а температура внутри корпуса пос.1е
ч непрерывной работы не поднимается выше 40°С.
Такое устройство можно применять и д:rя зарядки акку~1у.1ятор
ных
батарей с напряжением менее
12
В, например 6-во.1ьтовых
мотоциклетных. Но тогда надписи около выключателей
будут соответствовать
фактическим
Ql-Q4
значениям зарядных
не
токов.
Фактический зарядный ток в этом с.1учае не должен превышать
15
А.
Это зарядное устройство можно допо.'1Нить измерителем заряда.
сообщенного
аккуму.1ятору.
Принцип работы такого измерите.1я
107
заряда может быть основан на преобразованИи напряжения в частоту
(схемы преобразователей "напряжение-частота" нередко приводятся
в журнале "Радио"). Напряжение следует снимать с резистора
небольшого
сопротивления
зарядки аккумулятора.
(0,05 ... 0,1
Ом)
включенного
в
цепь
При наличии цифрового счетчика заряда
несложно обеспечить автоматическое отключение устройства от сети
при сообщении батарее заданного заряда. Можно также дополнить
зарядное устройство реле времени, чтобы отключение аккумулятора
обеспечивалось автоматически через заданное время. Продолжите
льность зарядки при этом рассчитывают исходя из емкости, которую
необходимо
сообщить
аккумулятору,
и
значения тока
зарядки.
Особенно удобно использовать заряд по времени в тех случаях,
когда аккумулятор разряжен до напряжения
аккумулятора),
при этом
считается,
сообщить в процессе зарядки
На рис.
77
105 .. .110%
что
10,5
В (для 12-вольтного
аккумулятору
следует
его номинальной емкости.
представлена схема еще одного зарядного устройства,
в котором ток зарядки плавно регулируется от нуля до максималь
ного значения. Изменение тока в нагрузке достигается регулирова
нием угла открывания тринистора
VS l.
Узел регулирования выпол
нен на однопереходном транзисторе VТ2. Времязадающий конден
сатор
Cl
заряжается
коллекторным
током
транзистора
VTl.
Значение этого тока определяется положением движка переменного
резистора RЗ. Чем больше ток, тем быстрее заряжается конденсатор
Cl
до напряжения
открывания
открывается тринистор
VS 1,
через
батарею.
аккумуляторную
транзистора
тем
VT2,
раньше
тем больше среднее значение тока
Следовательно,
зарядный
ток
регулируется поворотом движка переменного резистора RЗ. Напря
жение на этот резистор поступает от подключенной к гнездам
XS 1
аккумуляторной батареи. Чтобы исключить зависимость зарядного
г--г--,г--:--т--т-_._СК:~Е:hт-<
+
/( llKKf!Mfl/!RTOpнou
оотарее
fU! 7/1
728
Т7
~~1 ~л----~
HL/
MHJfi-012
Рис.
77.
VDI· VD//
ДJО5
Зарядное устройство с тринисторным PllJ.UТopoк,,_.
тока от напряжения на аккумуляторной батарее, напряжение на
переменном резисторе RЗ стабилизировано стабилитроном
Питание базы транзистора
VTl
VD6.
частью напряжения аккумулятор
ной батареи позволило обеспечить эффективную защиту зарядного
устройства от неправильной полярности подключения аккумулятор
ной батареи к гнездам
совке диод
XSl,
т. е. от переполюсовки. При переполю
окажется включенным в обратном направлении.
VD7
напряжение на базе транзистора
тор
Cl
будет отсутствовать, конденса
VTl
не будет заряжаться и ток в нагрузке будет равен нулю.
Аналогичное явление будет наблюдаться и в том случае, если к
гнездам
XSl
подключена нагрузка, не имеющая собственной ЭДС, а
также аккумулятор с напряжением меньше
4... 5
В.
Для измерения силы зарядного тока использован микроампер
метр
PAl
с шунтом из резисторов
R7, R8.
Защита устройства
обеспечена со стороны сети и нагрузки предохранителями
FUl
и
FU2.
Налаживание зарядного устройства несложно. Подключив акку
муляторную батарею с номинальным напряжением
сетевое напряжение выключателем
Ql,
12
В и подав
перемещают движок пере
менного резистора RЗ в нижнее по схеме положение и подбором
резистора
устанавливают ток
R2
в
нагрузке, соответствующий
максимальному значению (в данном случае 5 А). С помощью
резистора R8 устанавливают предел измерения тока прибором PAl
- полное
10 А.
отклонение стрелки прибора должно соответствовать току
На рис.
78
показаны
временньiе диаграммы работы
oбOJ!tX
описанных зарядных устройств. Ток заряда протекает через аккуМJУи
и
/
/
1
1
d
1
1
78.
1
1
1
1
ь
а)
Рис.
1
1
t"
1
1 1
Ia1'-~~l_._1~--'l--'l~~l"--'I._
_N N N
t
о)
Времеш1Ые диаграммы работы заряд11ых устройств:
а - с конденсатором в цепи первичной обмотки трансформатора (см рис 76); б - с
тринисторным регулятором тока (см рис 77); Uзу - напряжение на выходе зарядного
устройства при отключенном аккумуляторе, Umax - максимальное (амплитудное)
значение синусоидального напряжения на выходе устройства,
напряжеFие на
зажимах аккумулятора (когда он отключен от зарядного устройства); I. - ток заряда
u. -
аккумулятора; а.
-
угол открывания тринистора
109
_1ятор то.-:rько тогда, когда
тока
U 3 < Ua·
Таким образом, форма заря;:щого
от.1ичается от синусоидальной,
особенно д;~я устройства с
тринисторным регулированием. Это приводит к уве.-:rичению коэф
фициента формы кривой зарядного тока (коэффициент формы - это
отношение ;::~:ействующего значения тока к среднему значению тока).
По;:~: током заря;:~:а понимают именно среднее значение тока. это
значение и показывает амперметр, включенный в зарядную цепь.
Действующее же значение тока характеризует тепловые потери в
обмотках
трансформатора,
диодах
выпрямите.1ьного
моста
и
регу.1ирующем тринисторе. С1едовате.1ьно. увеличение коэффициен
та
форчы кривой тока приводит к
сечение
проводов
обмоток
необходимости уве.-:rичивать
трансформатора
и
его
мощность,
применять бо.1ее мощные дио;:~:ы и тринисторы и устанав.1ивать их
на ра;:~:иаторах бо.1ьшей п_1оща;:~:и Как показывает анализ, коэффи
циент фор"1Ы растет с уве.1ичением
ycia а и с увеличением отношения
Ua, Umax Так, д.1я зарядного устройства по схеме рис. 76 при
Ua/Umax = 0,7. коэффициент формы равен 1,5, д.-:rя зарядного устрой
ства по схеме рис. 77 при U a/Umax =О, 7, а= 90° коэффициент формы
равен 3. Это означает, что вторич'ная обмотка трансформатора
до.1жна быть рассчитана на ток, втрое больший зарядного тока:
мощность
трансформатора также до.,'1жна
быть
втрое
бо.1ьше
мощности, потреб.-:rяемой аккумулятором.
Названное обстояте.1ьство яв_-:rяется существенным недостатком
зарядных устройств с регу.'1ятором тока тринистором.
Значите.1ьно снизить потери мощности в тринисторе и, с.'1едова
те.1ьно, повысить КПД зарядного устройства можно. ес.-:rи регули
рующий
э.1емент перенести из цепи вторичной обмотки транс
форматора в цепь первичной обыотки. Схема такого устройства
показана на рис
79
Регу.-:rирующий )Зе.1 ана.1огичен используемому в
пре;::~:ы;::~:ущем варианте устройства. Регу.'1Ирующий тринистор
VSl
VD 1-VD4. Поскольку
ток первичной об:-.ютки трансформатора примерно в 10 раз меньше
тока заряда. на дио;::~:ах VD1-VD4 и тринисторе VSl выделяется
вк;;rючен в диагона.'1Ь вьmр~ште.-:rьного моста
относите.1ьно небо.1ьшая теп.1овая мощность и они не требуют
) становки
на
ра;:~:иаторы
Кроме
того,
значительно
потери мощности на шунте амперметра (резисторе
уменьшены
за счет
вк.1ючения амперметра в цепь первичной обмотки трансформатора
Т 1 Кроме того. применение тринистора в цепи первичной обмотки
трансфор:-.1атора позво.'1и.10 неско.'1ько улучшить форму кривой
зарядного тока и снизить значение коэффиuиента формы кривой
Rl)
тока (что также приводит к повышению КПД зарядного устройства).
К недостатку этого устройства следует отнести гальваническую связь
с сетью элементов узла регу.;шрования, что необходимо учитывать
110
FUt
HU МН2б-О Т2
ТА
П/2 ТОА
"',2208
VП9
КС518А
Рве.
79. Зарядное
устройство с трm1истором в цепи первичной ~в
трансформатора
при разработке конструктивного испопнения (например, использо
вать переменный резистор
R6
с пластмассовой осью).
О деталях зарядных устройств. В первом варианте (рис.
качестве тринистора
.1юбыми
буквами,
VSl
77)
в
можно применить тринисторы КУ202 с
а также тринисторы 2Т122-25,
втором варианте зарядного устройства (рис.
79)
2Т132-50.
Во
можно использо
вать тринисторы типов КУ201 (К,Л); КУ202 (К-Н). Выпрямительные
диоды, работающие в цепи вторичной обмотки, помимо указанных
на схемах могут быть типов Д231-Д233 (без буквы или с буквой А).
VD1-VD4 в схеме на рис 79 могут быть типов Д231-Д234 1 '
Д245, Д247 (с любыми буквами), КД202 (с буквами К, М, Pj.'
Времязадающий конденсатор Cl должен иметь небо.1ьшой темпера
Диоды
турный коэффициент емкости во всем диапазоне рабочих темпера
тур, в противном с.1учае ток зарядки аккуму.1ятора будет си.1ьно
зависеть от температуры. Же;~ате.1ьно использовать конденсаторы
типов К73-17, К73-24. Трансформатор Т1 вьmо.1нен на магнитопро
воде ШЛ25 х
50. Обмотка 1 содержит 710 витков провода ПЭВ-2 0,8,
11 - 65 витков провода ПБД 2,64.
В зарядном устройстве по схеме рис. 77 диоды VD1-VD4
установ.1ены на радиаторах с поверхностью охлаждения 30 .. 40 см 2
обмотка
(если применены германиевые диоды типа Д305; дпя кремниевых
диодов площадь поверхности радиаторов следует увеличить в
2.. 3
111
Рис.
80.
раза). Тринистор
Зарядное устройство со стабп.(lпзатором тока
VSl
также установлен на радиаторе с охлаждающей
поверхностью не менее 30 см 2 . В зарядном устройстве по схеме рис.
79
на радиаторы установлены только диоды
К
обоим
зарядным
устройствам
VD5-VD8.
могут
аккумуляторные батареи с напряжением как
(например,
На рис.
6 В).
80 представлена
быть
12
подключены
В, так и меньше
еще одна схема зарядного устройства, в
котором осуществляется стабилизация тока заряда. Регулирующим
элементом является тринистор. Это устройство можно использовать
не только для зарядки аккумуляторов, но и во всех других случаях.
когда сопротивление нагрузки изменяется, а ток должен оставаться
неизменным (например, для электролиза, который радиолюбители
используют для травления печатных плат, для нанесения покрытий
на металлические детали).
Основные характеристики такого зарядного устройства
Максимальный ток нагрузки, А ..................................................
Максимальное напряжение на нагрузке, В ................................
7
16
Коэффициент стабилизации по току нагрузки
Кст= (ЛИвх/Ивх)/(Лiвых/Iвых), не менее ................................ 70
Коэффициент полезного действия,
%,
не менее ........................
70
Рассмотрим работу устройства по его принципиальной схеме и
временным диаграммам (рис.
81),
которые показаны для случая
нагрузки, не содержащей источников ЭДС.
На транзисторе
ния. Через резистор
112
VT2 собран генератор пилообразного напряже
R4 на базу транзистора VT2 подано открываю-
щее напряжение (рис.
81,
диа
грамма А), а через резистор
R2
с двухполупериодного вы
прямителя на диодах
VD 1-
поступает закрывающее
VD4
пульсирующее
(рис.
напряжение
диаграмма Б). Сум
81,
марное напряжение
транзистора
на
базе
показано
VT2
прерывистой линией Б.' Диод
VD 11
ду
ограничивает амплиту
закрывающего
напряже
ния. Сопротивление резисто-
ров R2 и R4 выбрано таким,
Рпс.
81.
Временные диаграммы работы
зарядного устройства
что транзистор большую часть времени закрыт. Конденсатор СЗ заряжается через резистор
R5.
Но в момент приближения сетевого напряжения к нулю транзистор
VT2
открывается, разряжая конденсатор СЗ. На коллекторе транзи
стора формируется напряжение, по форме близкое к пилообразному
(рис.
81,
диаграмма В), Через резистор Rб оно поступает на один из
входов дифференциального усилителя на транзисторах
на другой подается напряжение (рис.
операционного усилителя (ОУ)
движка резистора
DAl,
81,
VT4, VT5,
которое зависит от положения
Rl5.
Как только значения напряжения на базах транзисторов
VT5
сравняются, транзистор
VT4
открывающий тринистор
будет подано
трансформатора
Tl
VSl.
VT4
и
откроется. Вслед за ним откроется
транзистор VТЗ и сформирует импульс тока (рис.
нагрузку
а
диаграмма Г) с выхода
81,
диаграмма Д),
С этого момента полупериода на
выпрямленное напряжение с обмотки
11
81, диаграмма Е). Чем больше напряжение
VT5, тем позже будут возникать импульсы,
(рис.
на базе транзистора
открывающие тринистор, и тем меньше будет средний ток через
нагрузку.
Функцию стабилизатора тока
Датчиком
тока служит резистор
выполняет узел на
Rl 1;
напряжение,
ОУ
DAl.
снимаемое
с
этого резистора, пропорционально току нагрузки. Через резистор
RlЗ оно подведено к неинвертирующему входу ОУ.
Если по какой-либо причине ток через нагрузку увеличился, то
увеличивается и напряжение на неинвертирующем входе ОУ. Это
приводит к соответствующему увеличению напряжения на базе
транзистора VT5 и увеличению угла открывания тринистора VS 1 ток через нагрузку уменьшается. Таким образом, отрицательная
113
обратная связь по току нагрузки поддерживает его на заданном
уровне.
Конденсаторы
выходе.
С5,
Резисторы
С7
сглаживают пульсации напряжения
R12, R16
на
обеспечивают подачу небольшого
отрицательного напряжения на инвертирующий вход ОУ в нижнем
по схеме положении движка резистора Rl5. Это п'озволяет регули
ровать ток нагрузки практически от нуля. Конденсатор Сб повышает
устойчивость
работы
ОУ.
На
э:1ементы
устройства
напряжение питания от двух стабилизаторов
В устройстве
ОУ
К140УД1Б
можно
(VD9, VTl
заменить
поступает
и
VD12,
RЗ).
на К140УД5,
К140УД6, К140УД7, К153УД2 (с соответствующей цепью коррек
ции); транзистор КТ801Б
- на
КТ807, КТ815; КТ315В
на КТ312, КТ315. КТ316. КТ201: КТ814Б
-
любой из серий КТ603, КТ608. КТ801,
на КТ814, КТ208. Конденсаторы
С2, С4, С5, С7 устройства
Cl,
~
/
1
d
о
о
720
о}
о
'j_ С!
6+
t {' гfl7"~~"f
VЛ9 6+
ё
VЛ! - VJJ4
о
vm;,y, г
J
6
С6
'j 5
1?8 1?5 VTJ
}кRТS
К R!I,
!(
о~
7
R7u VSI
о
rJJ
Рис.
а
- расположение
114
82.
:\lо1Пажная п.1ата зарядного устроiiства:
печатных проводников. б
-
VSf
}ктrrЛJ
!JA 1
gо
1?9 /?,'7 4
К R7, R1t, VDS-Ylll;
Т!(Л}
ко;
6
'"~ , яю, "' '"
~
нн ~:,iVТr·п1н"о о~т~~~~,~'"
о
О
+
ОЧl-о С7
распо.1ожение деталей на плато
-
К50-6 или К50-35; СЗ, С6 - КМ-6 или К10-7в, КЛС. Резистор Rl 1
образован ;::~:вумя параллеrьно соединенными резисторами С5-16В
сопротив:~ением О, 1 Ом.
Диоды
VD5-VD8 -
типа Д305; их можоо заменить на любые из
серий Д242-Д248, но в этом случае возрастает рассеиваемая на
каждом диоде мощность, и размеры теплоотводов придется увели
чить. Амперметр
стрелки
типа М5-2 с током полного отклонения
PAl -
А.
10
Трансформатор
Tl выполнен на ленточном магнитопроводе
32. Обмотка I содержит 710 витков провода ПЭВ-2 0,8;
обмотка 11 - 105 витков провода ПЭВ-2 0,21 с отводом от середины;
обмотка 111 - 80 витков провода ПБД 2,64.
Диоды VD5-VD8 установлены на теплоотводах площадью 50 ... 60
С"1 2 каждый. Тринистор VSl установ.'Iен на теплоотводе площадью не
менее 200 см 2 .
ШЛ25 х
Бо.'!ьшая часть элементов устройства смонтирована на печатной
плате
(рис.
82).
Для
налаживания
устройства
к
его
подключают проволочный резистор сопротивлением
мощностью не менее
проволоку диаметром
R15
устанавливают
резистора
7 А.
Rl4
выходу
1".2
Ом
и
100 Вт (можно использовать нихромовую
0,5".1 мм}. Движок переменного резистора
в верхнее по схеме положение и подборкой
добиваются, чтобы ток через нагрузку бьш равным
При вращении ручки переменного резистора ток должен плавно
уменьшаться до нуля.
В заключение отметим, что применяемый тип тринистора
данные трансформатора
указаны для испо.'!Ьзования в
зарядки аккумуляторов током до
7
VSl
и
режиме
А. Как уже отмечалось, запас
по мощности тринистора и трансформатора необходим в связи с
большим значением коэффициента формы зарядного тока. Если же
ус,тройство будет работать на нагрузку, не имеющую собственной
ЭДС (например, гальваническую ванну), то мощность трансформа
тора
может быть значительно
снижена.
При указанных данных
устройство может отдавать в нагрузку ток до 12".15 А, однако
придется подобрать сопротивление резистора Rl4.
На рис.
83
обеспечивает
представлена схема зарядного устройства, которое
автоматическую
зарядку
аккуму.'!яторных
батарей
напряжением 6."12 В и током до 6 А. Устройство автоматически
уменьшает зарядный ток в 1,5".2 раза примерно через 8 ч после
начала
зарядки.
а
через
11
ч
зарядка
прекращается
совсем.
Уменьшение зарядного тока в конце зарядки положительно сказы
вается на протекании электрохимических процессов в аккумуляторе.
Рассмотрим работу зарядного устройства. Допустим, что акку
муляторная батарея подключена к mездам
XSl
в соответствии с
115
-
;
Y.lll
KJ /к
к !мf !о .ll.ll!,.ll.Dl
г-f;э>/--{s;J.,----f"~~--t~~-т--:+~~11
J'f1/" fi'J'('K ~
~
~
rп,
~
>л
YT.f
KШU'Jff
~
z
:::::1 ,
4
~ К tfмf tf
~
.frf/
!'А!
,У UKKjlll
ttJA
П/2
)-
83.
017/!Т17,Р&'&'
ША
сЗ-"
Рве.
А'!10'11и
~.rrи
t'!
cctJl'fl(X/of1
Т/ r--+-~-.--~r----,
~
Jl.ll2
1t~cJ~:IJ~
YJ'I, YJ'L l(Y2t72E
Y.ll/ Y.lll;, У.DЬ, Y.lll 1(/1.jl/Ь
FI/! 2А
.ll.ll! K/70'/IEl.2
11
( +
Автоматическое зарядное устройство
.ll.llf, ZIZIZ
указанной
полярностью,
а контакты выключателя питания
Ql
замкнуты
Напряжение с выводов обмотки
трансформатора
11
Tl
подается
на двухполупериодный управляемый выпрямитель, выполненный на
тринисторах
VSl, VS2,
а затем
- на зажимы аккумуляторной батареи
Напряжение на управляющие электроды тринисторов поступает
через диоды
от
VD 1, VD2
узла формирования
импульсов, выполненного на транзисторах
ния
тринисторов
а
VSI, VS2,
VTl-VTS
следовательно,
управляющих
Угол открыва
среднее
значение
зарядного тока задаются положением движка переменного резисто
ра
R7
(более подробно об этом можно прочитать в описании работы
зарядного
устройства,
схема которого
приведена на
рис
77)
Аналогичным образом в этом зарядном устройстве обеспечивается
защита от переполюсовки выводов аккумуляторной батареи
Импульсьt, сформированные однопереходным транзистором
усиливаются по току транзистором VТЗ и через диоды
VT2,
VD 1, VD2
подаются на управляющие электроды тринисторов При положите
льных полуволнах напряжения вторичной обмотки работает один
тринИстор, а при отрицательных
-
другой, импульсы же управления
формируются в каждом полупериоде и подаются на управляющий
электрод тринистора
диод
VD2
зарядного
VS 1 через
диод
Полевые транзисторы
тока
аккумулятора
в
конце
VD 1, а тринистора VS2 - через
VT4, VТS обеспечивают изменение
зарядки,
а
затем
полное
отключение
Для формирования соответствующих
временньiх
интервалов используются микросхеl\Iы
На счетный вход
микросхемы
Cl
DDI, DD2
DDl Kl 76ИЕ12
(работа этой
микросхемы подробно рассматривалась выше) подаются прямоуго
льные импульсы с частотой,
напряжения, т е
100
равной удвоенной частоте сетевого
Гц Эти импульсы формируются из двухполу
периодного выпрямленного напряжения, снимаемого с диодов VDЗ,
VD4
и поданного через резистор
R4
на базу транзистора
VT6
Благодаря работе транзистора в ключевом режиме с его коллектора
снимаются импульсы прямоугольной формы
С выхода
микро
S2
схемы DDl снимаются импульсы, имеющие частоту в 214 = 16 384 раз
меньшую, чем на входе
Cl,
эти импульсы подаются на вход второго
счетчика С2, который делит частоту импульсов еще на
образом,
на выводе
частотой около
10
микросхемы
DDl
Гц, что соответствует периоду в
0,0001
Таким
60
имеются импульсы
2,7
ч
импульсы поступают на вход СР счетчика-дешифратора
(работа этой микросхемы
микросхемы
DD2
появляется
которое через резистор
R12
DD2
также подробно рассматривалась на
предыдущих страницах книги) Через время
7
с
Эти
2,7 х 3 = 8,1
напряжение
ч на выводе
высокого
уровня,
подается на затвор полевого транзи-
117
С'ГОра VТ5 и закрывает его. В результате сопротивление цemI зарядки
конденсатора С2 увеличивается на значение сопротив.1ения резистора
RlO
и зарядный ток уменьшается в 1,5".2 раза.
2, 7 ч напряжение высокого уровня появ.1яется на
Еще через
выводе
10
микросхемы
VT4.
транзистора
DD2,
Цепь
что приводит к закрыванию по.1евого
зарядки
конденсатора
С2
оказывается
обесточенной, формирование импульсов управ.1ения прекращается
и
зарядный
ток
аккумулятора
появившееся на выводе
13
(вхо;1
падает до
CN)
нуля.
микросхемы
Одновременно
DD2
напряжение
высокого уровня запрещает да.1ьнейшую работу счетчика микро
схемы
DD2.
В
таком
состоянии
зарядное
устройство
может
находиться до тех пор, пока вновь не будет нажата кнопка
SB 1
"Пуск". Нажатие этой кнопки устанав.1ивает счетчики микросхем
DD1, DD2
в нулевое состояние, и с этого момента начинается отсчет
интервалов времени.
Микросхемы DDl, DD2 и формирователь импульсов на транзи
VT6 питаются от параметрического стаби,1.изатора R3VD8,
сторе
кот~рый, в свою очередь, питается от двухполупериодного выпря
мителя VDЗVD4.
Диод
VD7
обеспечивает развязку
импульсов
переменно~ о напряжения, подаваемого на формирователь VТ6, от
постоянного
управляющих
напряжения
импульсов
на
конденсаторе
питается
через
Cl.
Формирователь
диоды
VDl
и
VD2
и
управляющие электроды тринисторов.
В автоматическом зарядном устройстве могут быть использова
ны детали следующих типов. Тринисторы
VSl, VS2 -
типа КУ202 с
буквами Е, И, Л, Н (тринисторы до,1жны допускать подачу как
прямого, так и обратного напряжения не менее
из серий
TlO, Tl 12,
100 В),
а также любые
Т132. Диоды КД521Б могут быть заменены на
КД521А (В), Д223А (Б), КД102А(Б), КД106А, КД105Б. Транзистор
VТl может быть типа КТ502 (с любыми буквами), КТ361 (А, В-Е),
КТ209 (Г-М); VТ3 - КТ815, КТ817 с любыми буквами: VT4, VТ5 КП103 с любыми буквами; VT6 КТ315, КТ503 с любыми буквами.
Конденсатор Cl - типа К50-24 или К50-16; С2-К73-17, К73-24.
Переменный резистор R7 - СП3-4аМ, СП-04, СП3-9а. Кнопка SBl П2К юш KMl-1; вык.1ючатель питания Ql - ТВ2-1. МТ-1, Tl.
Тринисторы установлены на общем радиаторе без применения
изолирующих
шайб.
Радиатором может
с.1ужить
мета.'L1.Ический
корпус прибора.
Трансформатор Tl намотан на магнитопроводе ШЛ25 х 50.
Обмотка 1 содержит 710 витков провода ПЭВ-2 0,8, обмотка 11 125 витков провода ПЭБ-2 1,32 с отводом от середины.
Настройку зарядного
устройства
осуществляют следующим
образом. Правые по схеме выводы резисторов
118
Rll, R12
отсоеди-
няют от выходов микросхемы
транзистора
открыты.
VT6,
К гнездам
напряжением
12
и подсоединяют к эмиттеру
DD2
при этом оба полевых транзистора должны быть
подключают аккумуляторную батарею
XSl
В и подают напряжение питания выключателем
Движок переменного рузистора
R7
положение. Подборкой сопротивления резистора
максимальный зарядный ток
резистора
R12
6
Ql.
устанавливают в нижнее по схеме
R9
устанавливают
А. Затем правый по схеме вывод
соединяют с плюсовым выводом конденсатора
Cl
(при этом транзистор VТ5 закрывается) и подборкой сопротивления
резистора
RlO
устанавливают ток через аккумулятор
этого правые по схеме выводы резисторов
Rl 1, R12
А. После
3.. .4
подк.1ючают в
соответствии с принципиальной схемой. Настройка на этом закон
чена.
Последовате,1ьность действий при работе с данным зарядным
устройством
такова:
батарею к гнездам
подключают
обмотку трансформатора
времени начался.
заряжаемую
аккумуляторную
подают напряжение сети на первичную
XSl,
Tl,
Примерно
затем нажимают кнопку
через
SBl -
ч аккумулятор
11
отсчет
полностью
обесточится.
У стррйство для автоматической зарядки
и разрядки автомобильных аккумуляторов
В процессе д.1ительного (несколько месяцев) хранения автомоби
льных аккумуляторных батарей происходит их саморазряд, в связи с
чем
рекомендуется
подзарйдку
не
реже
аккумуляторов.
одного
раза
Однако
в
месяц
обычная
производить
подзарядка не
в
состоянии предотвратить сульфатацию пластин, приводящую к
уменьшению емкости аккумулятора и снижению срока его службы.
Для того чтобы исключить эти нежелательные явления, рекомен
дуется
время
от
времени
производить
тренировку
разрядку его током, в амперах чис.'Iенно равным
емкости,
выраженной
в
сильно
цикл
номинальной
ампер-часах, до напряжения
последующую зарядку до напряжения
разрядный
аккумулятора:
1/20
можно
засу.'Iьфатирована
повторять
14,2 ... 14,5
неоднократно,
или длительное
10,5
В,
и
В. Такой зарядно
время
если
батарея
находилась
в
полуразряженном состоянии.
Описываемое ниже зарядно-разрядное устройство предназначено
для работы совместно с зарядным устройством, обеспечивающим
необходимый зарядный ток. Устройство позволяет:
производить разрядку аккумулятора до напряжения
10,5
В;
автоматически начинать зарядку по окончании разрядки;
вести зарядку асимметричным током при соотношении зарядной
и разрядной составляющих равном
1О;
119
прекратить зарядку аккумулятора при достижении напряжением
на зажимах аккумулятора значения
В, что соответствует
14,2 .. .14,5
сообщению аккумулятору его полной номинальной емкости;
контроль напряжения происходит в момент, когда зарядный ток
через аккумулятор не протекает;
прекратить
разрядку
аккумулятора
при
циклы
разрядки-зарядки
пропадании
сетевого
напряжения;
производить
однократно
или
много
кратно.
Рассмотрим работу устройства по его принципиальной схеме,
приведенной на рис.
84.
Зарядно-разрядное устройство состоит из собственно зарядного
устройства
(ЗУ),
электронного
обозначенного
узла управления.
на
схеме
прямоугольником,
и
Питание узла управления осуще
ствляется от аккумуляторной батареи.
В качестве порогового элемента (компаратора), вырабатываю
щего сигнал при достижении напряжением на аккумуляторе значения
свыше
14,2".14,5
В и при снижении до
интегральный таймер КР1006ВИ1
кратко,
как
работает
эта
микросхема.
В,
10,5
(микросхема
используется
DAl).
Таймер
Напомним
содержит два
основных входа: вход запуска (вывод
6).
2) и пороговый вход (вывод
На этих входах происходит сравнение внешних напряжений с
эталонными
значениями,
составляющими
для
указанных
входов
соответственно 1/3 Uпит и 2/3 Uпит• где Uпит - напряжение питания
таймера, поданное на вывод 8 относительно общего вывода 1. Если
на выводе
6
действует напряжение меньше
напряжения на выводе
2
установке таймера
состояние,
в
Uпит• то уменьшение
2/3
до значения, меньшего
когда на
1/3
Uпит• приведет к
выходе
Q
(вывод
3)
действует напряжение высокого уровня. При последующем повыше
нии напряжений на входах соответственно больше
таймер
переключится
в
другое устойчивое
1/3
Uпит и
состояние,
2/3
Uпит
которому
соответствует напряжение низкого уровня на выходе таймера.
Вывод
5
таймера служит для контроля значения образцового
напряжения,
а
также
для
возможного
изменения
его
значения
с
помощью внешних элементов. В данном случае образцовое напря
жение
стабилизировано
стабилитроном
VD3.
Это
сделано
для
повышения устойчивости работы компаратора при отслеживании
медленно
изменяющихся
напряжений.
Этой
же
цели
служит
и
стабилизация напряжения питания таймера параметрическим ста
билизатором
VD2R8.
Нижний и
верхний пороги срабатывания
компаратора можно изменять подстроечными резисторами
и
R9.
120
RlO
XTI
~]
1
,
~zzoбl устро11стбо
зapяiJ!me
хтz
UJ
TOl25-IO
!( бЫб !'f DШ
R8
+
150
VT'f
o.:i
!Шl25Г ~
""
е;,
~
~
ХТJ
~
[LJ >::
fZ8,J08m
5
XT't
U!, U2
АОТ/105
CJ
0,0! Mf(
.._____.._ _ _ _ _ !<.
быб
7 DDt
'
RZ Zf!
~
N
~
Рис.
84.
Х5б!ЛА7
Устройство для автоматической зарядки и разрядки автомобильных аккумуляторов.
Допустим, что
аккумуляторная батарея и ЗУ подключены к
устройству и в сети присутствует напряжение
220
В. Напряжение не
слишком сильно разряженного 12-вольтового аккуму.1ятора обычно
составляет
12".12,6
состояние,
соответствующее
В. При этом интегра.1ьный таймер установится в
выходе, и транзистор
HLl,
напряжению
высокого
уровня
на
его
будет открыт. Будет светиться светодиод
VTl
индицирующий режим заряда. Однако, как правило, степень
разряженности
подключенного
аккумулятора
неизвестна,
началом зарядки его следует разрядить до напряжения
и
10,5
перед
В. Д.1я
включения режима разрядки кратковременно нажимают кнопку
SBl
SBl.1 на вывод 6 таймера подается
"Пуск". При этом через контакты
напряжение,
переключающее его
HLl гаснет.
DDl. lDDl.2
в
противоположное
светодиод
Одновременно контакты
триггер
сигнал,
состояние,
и
SBl.2 подают на RS-
устанавливающий
его
в
состояние
напряжения высокого уровня на выходе .1огического э.1емента
DDl.1
При показанном на схеме положении контактов перек.1ючате.1я
SAl
на выходах логических элементов
DD 1.3, DD 1.4,
включенных
инверторами, действует напряжение низкого уровня. Ес.1.И транзи
стор оптопары
U2 открыт, то через базу транзистора VT4, резистор
R22, транзистор оптопары и выходы логических элементов DDl.3 и
DD 1.4 протекает ток, достаточный для насыщения составного
транзистора VT4. При этом через лампу накаливания ELl, под
ключенную к зажимам ХТ3, ХТ4. начинает протекать разрядный ток
аккумулятора. Разрядный ток в данном с.1учае составит око.10
2,5
А,
что соответствует режиму 20-часового разряда аккумулятора 6СТ55.
При разрядке аккумулятора иной емкости с.1едует применять лампу
EL 1
другой мощности,
выбранной с учетом указанных
выше
соображений.
В
устройстве предусмотрено
пропадании
сетевого
отк.'Iючение цепи разрядки при
напряжения.
Для
этой
цели
испо.1ьзуется
транзисторная оптопара
U2. Напряжение сети через резистор Rl
подается на диодный мост VD 1, выпрямляется им и подается на
последовательно соединенные светодиоды оптопар Ul и U2.
Конденсатор Cl и резистор R2 образуют фильтр, который сглажи
вает пульсации тока, протекающего через светодиод оптопары U2.
Пока в сети имеется напряжение, через светодиод оптопары U2
протекает ток, фототранзистор открыт и выходной ток логических
элементов
DDl.3
и
DDl.4
протекает через базу транзистора VТ4,
открывая последний. Идет разрядка аккумулятора на лампу
ELl.
При пропадании сетевого напряжения фототранзистор оптопары
закрывается,
это
приводит
к
закрыванию
прекращению разрядки аккумулятора.
122
транзистора
VT4
и
По мере
разрядки
аккумулятора напряжение на его
уыеньшае1ся. Когда оно достигнет
10,5
зажимах
В, интегральный таймер
DAl
перек.1ючится в противоположное предыдущему состояние, которо
му соответствует напряжение высокого уровня на выходе
При
Q.
этом откроются транзисторы VTl и VT2. Открывание транзистора
VTl вызовет подачу напряжения на светодиод оптопары UЗ,
зажигание свето,::шода
DDl lDDl.2,
HLl "Зарядка", переключение RS-триггера
VT3. Переключение
а также открывание транзистора
RS-триггера приведет к появ.1ению напряжения высокого уровня на
выходах погических э.1ементов
погаснет,
транзистор
VT4
DDl.3, DDl.4. Светодиод ·HL2
закроется
и
разрядка
аккумулятора
прекратится. Одновременно через открывшийся фототиристор опто
пары UЗ напряжение с выхода зарядного устройства ЗУ будет подано
на выводы аккумуляторной батареи, и начнется ее зарядка.
Ток зарядки устанав.1ивают в соответствии с инструкцией по
эксп.1Уатации аккуму.1яторной батареи, т.е. равным
1/10
или
1/20
емкости батареи. Еспи зарядка идет без контроля оператора, следует
обеспечить ограничение ко.1ебаний зарядного тока при возможных
колебаниях сетевого напряжения. Самый простой способ стабилиза
ции
-
тока
вк.1ючение
двух-трех
моби.1ьных .1а~ш мощностью
проводов
пара..1.1е.rrьно
40 ... 50 Вт в
зарядного устройства.
авто
Такой же эффект может быть
достигнут вк.1ючением лампы напряжением
200 ... 300
соединенных
разрыв одного из выходных
220
В и мощностью
Вт в разрыв одного из входных (сетевых) проводов ЗУ.
Сопротив.1ение во.1ьфрамовой нити ламп накаливания возрастает с
уве.1ичением температуры, т.е .1ампа обладает свойствами стабили
затора тока.
Зарядный ток
содержит
дозированную разрядную
составляю
щую, что б.1аготворно сказывается на протекании электрохимиче
ских процессов в батарее. Разрядная составляющая тока протекает
через резистор
Rl9
и транзистор VТ3 и равна примерно
0,5
А.
В процессе зарядки напряжение на полюсных выводах аккумуля
тора п.1авно увеличивается. Известно, что напряжение полностью
заряженной батареи
напряжения
поскольку
следует
ю.шульсы
состав.1яет
14,2 ... 14,5
производить
зарядного
в
В.
Измерение
отсутствие
тока
в
зарядного
зависимости
от
этого
тока,
степени
разряженности аккумуляторной батареи увеличивают мгновенное
значение
напряжения на ее зажимах на
1... 3
В по сравнению с
режимом, когда ток зарядки не протекает. Для обеспечения такого
режима измерения в устройстве использованы элементы
В режиме зарядки транзистор
VT2
эпюры напряжений и токов, поясняющие работу
U2.Напряжение сети
(эпюра
1)
Ul, R4, VТ2.
85 показаны
оптопар Ul и
открыт. На рис.
выпрямляется диодным мостом
123
Рис.
(эпюра
2)
85.
Эпюры напряжений и токов устройства
и подается на светодиоды оптронов
Ul
транзистор оптрона
светодиод этого
оптрона
(эпюра
3)
фототранзистора. При этом резистор
резистор
DAl
часть
R9,
Ul
и
U2.
Фото
открывается в моменты, когда ток через
превышает ток
R4
открывания
шунтирует подстроечный
и верхний порог срабатывания интегрального таймера
значительно увеличивается Фототранзистор открыт большую
периода
сетевого
напряжения,
и лишь
в
моменты
перехода
сетевого напряжения через нуль фототранзистор закрывается,
порог срабатывания таймера уменьшается до
14,2 . .14,5
и
В. Именно
в это время через аккумулятор не протекает ток зарядки. Такое
измерение
производится
в каждом полупериоде,
секунду. Длительность измерения составляет
1... 3
т.е.
100
раз
в
мс. Как только
напряжение на аккумуляторе достигнет в отсутствие тока зарядки
14,2 .. 14,5
В, таймер
DAl
переключится в противоположное состоя
ние, и зарядка прекратится. Однако разрядка не начнется, поскольку
RS-триггер не изменит своего состояния. Закончился один цикл
работы устройства В таком состоянии устройство может находиться
несколько суток, поскольку потребляемый им от аккумулятора ток
достаточно мал
(20 ... 30
мА) и не может вызвать его существенной
разрядки.
Если необходима многократная тренировка батареи разрядно
зарядными циклами,
контакты
переключателя
SAl
переводят
в
нижнее по схеме положение. В этом случае RS-триггер не будет
задействован, и режимы зарядки и разрядки будут чередоваться до
тех пор, пока не будет выключено сетевое напряжение либо не будет
отключен заряжаемый аккумулятор.
124
Конденсаторы С2, С3 повышают помехоустойчивость работы
таймера
Резисторы
транзисторов
R18, R21 обеспечивают надежное удержание
VT3, VT4 закрытыми в отсутствие тока базы.
В устройстве вместо КТ608Б можно применять любые транзи
сторы из серий КТ603, КТ608, КТ3117, КТ815, вместо КТ503Б
КТ315, КТ501, КТ503, КТ3117 с любыми буквами; вместо КТ814Б любой из серий КТ814, КТ816, КТ818, КТ837 и вместо КТ825Г любой из этой серии. Оптопары Ul,U2 годятся любые из серий
АОТ101, AOTllO, АОТ123, АОТ128, может лишь потребоваться
уточнение сопротивления резисторов
R3
и
R23
по надежному
открыванию фототранзисторов. В качестве оптопары U3 можно
использовать оптронные тиристоры ТО2-10, ТО2-40, ТСО-10.
Диодный мост
VD 1
может быть также типов КЦ402, КЦ405
с
VD2
желательно использовать с небольшим темпе
буквами А-В
Стабилитрон
ратурным коэффициентом напряжения, например, Д818 с другими
буквами. Оксидный конденсатор Cl - К50-16, К50-35, К50-29; С2, С3 КМ-6б,
Kl0-23,
К73-17. Подстроечные резисторы
R9, RlO -
любые
многооборотные, например, СП5-2. Резистор R19 - типа ПЭВ
мощностью 10 или 15 Вт. Остальные - МЛТ, ОМЛТ, С2-23. Кнопка
SBl,
переключатель
SAl -
любого типа, например, КМ2-1 и
MTl.
Зарядное устройство ЗУ, являющееся источником зарядного тока,
обязательно должно иметь на выходе пульсирующее напряжение
это необходимо для нормальной работы узла на оптопаре
-
Ul.
Большая часть элементов устройства установлена на печатной
U3 и транзистор VT4 установлены на радиаторах с
плате. Оптопара
поверхностью охлаждения 100 ..150 см 2 . Плата установлена в любом
корпусе подходящих размеров (например,
единения,
по
которым
260 х 100 х 70
протекает ток зарядки
мм). Со
и разрядки,
должны
2
быть выполнены проводами сечением не менее 2 мм . Провода,
соединяющие устройство с аккумуляторной батареей, желательно
выбрать гибкими.
Для налаживания устройства потребуются источник постоянного
напряжения, регулируемого в пределах
0,6
9.. .15
В и током не менее
А, и вольтметр.
Зарядное устройство
и лампу
ELl
временно
отключают
от
устройства, а вместо аккумулятора подключают источник постоян
ного напряжения. Установив по вольтметру напряжение
подстроечным резистором
RlO
тывания компаратора, а затем, установив напряжение
подстроечным резистором
R9
10,5
В,
устанавливают нижний порог сраба
14,2 .. 14,5
В,
устанавливают верхний порог.
О
срабатывании компараторов таймера судят по зажиганию светодио
дов
HLl
и
HL2.
125
Если имеется осциллограф, его вход подк:1ючают парал:1е:1ьно
резистору
R9,
и при подключенном аккумуляторе и при поданном
напряжении сети наблюдают кратковременное периодическое уве:ш
6
чение напряжения на выводе
микросхемы
DA 1,
соответствующее
моменту прохождения сетевого напряжения через ну:1ь. При отсут
ствии осциллографа можно обойтись во;1ьтметро~1, который также
подключают к резистору
R9.
На нем замеряют напряжение, когда
сетевое напряжение подано на мост
VDl
через резистор
напряжение сети отключают. Напряжение на резисторе
несколько
увеличиться.
исправность оптопары
В
противном
Rl,
R9
с:1учае следует
а затем
до.!Жно
проверить
Ul.
На этом настройку можно считать законченной.
Регуляторы для холодильников
Подавляющее большинство бытовых холодильников оснащены
датчиком
температуры.
Пока температура среды,
окружающей
датчик, выше требуемой\ контактьi датчика замкнуты и компрессор
холодильника работает, нагнетая хладагент в камеру охлаждения.
При понижении температуры контакты датчика размыкаются и
отключают электродвигатель
компрессора.
Затем цикл
работы
повторяется. Таким образом температура в холоди.~.ьнике поддер
живается на постоянном уровне, определяемом настройкой датчика.
Когда датчик
выходит
из
строя,
возникает
необходимость
ремонта холодильника. Холодильник можно сделать вновь работо
способным, если собрать
регулировать
периоды
несложное устройство, которое будет
включенного
и
вык:1юченного
состояний
компрессора холодильника и, следовательно, температуру хо:юди
льного шкафа. Правда, такая система регулирования работает без
обратной связи,
показал,
что
оно
но
опыт
эксплуатации
обеспеч»Вает неплохую
подобного
точность
устройства
поддержания
температуры.
Принципиальная схема регулятора представлена на рис.
Генератор прямоугольных
импульсов и
86.
15-разрядный делитель
частоты вьшолнены на микросхеме К176ИЕ5. Элементы времяза~·
дающей цепи генератора
(Rl
и
Cl)
подключены к выводам
9
и
1I:
микросхемы, а выходные импульсы снимаются с выхода последнего•
разряда делителя (вывод
5 микросхемы): Входы установки исходного
S постоянно соединены с обIЦИм проводом •.
Прямоугольные импульсы с периодом следования около 1,5 мин
поступают на вход CN микросхемы DD2 (на второй счетный вход СРС
состояния триггеров
R
и
этой микросхемы подано напряжение высокого уровня, разрешаю.·;
щее счетный режим по входу
126
CN).
Микросхема
Kl 76ИЕ8
содержит
R2 20к
C2 IOOO
VOJ
КД52'/5
ll
VSI КУ208Г
-
О'
R7 300
О,!5А
fU/
:J1
10
Tt
Рис.
11
•98
VOI
К ВЬ.11. 1q ,DJJf, JJIJJ;llnt
+
JООюо
cs
С//
х/68
*
12
ТПП218
86.
+cJ
+98
1оошх
0,J/.f/(
х/08
!( 8ыd.
7IJPt,PIJJ; 8JJIJZ
V!JI КЦ//О ?А
Схема регу.1ятора для холодильника (без обратной связи)
двоично-десятичный счетчик, совмещенный с дешифратора°м двоич
но-десятичного кода в позиционный код. При поступлении счетных
импульсов напряжение высокого уровня появляется последовательно
на выходах О,
1, ... , 9.
На логических элементах DDЗ.3 и DDЗ.4 выполнен RS-триггер,
управляющий
исполнительной
цепью.
Допустим,
что
питание
подано на элементы устройства, а RS-триггер DDЗ.ЗDDЗ.4 находит
ся
в
состоянии,
при
котором на выводе
10
микросхемы DDЗ
присутствует напряжение высокого уровня. Через делитель
оно
поступает на
базу
Электромагнитное реле
транзистора
Kl
открывая
VTl,
срабатывает, и контакты
ток на управляющий электрод симистора
VS 1.
R4R5
последний.
Kl.l
подают
Симистор находится в
проводящем состоянии, и, поскольку он включен в цепь питания реле
компрессора холодильника, охлаждающий агрегат работает. Допу
стим,
что
выходом
подвижный
7
напряжения
контакт переключателя
микросхемы
высокого
DD2.
уровня
При
на
SAl
появлении на
выходе
соединен с
этом
логического
выходе
элемента
DDЗ.2 возникнет напряжение низкого уровня, которое переключит
триггер DDЗ.ЗDDЗ.4 в противоположное состояние. Транзистор
и; симистор
VSl
VTI
закроются, и компрессор холодильника выключится.
127
При появлении напряжения высокого уровня на выходах
и
8
9
триггер не изменит своего состояния. Когда напряжение высокого
уровня появится на выходе О микросхемы
выхода элемента DDЗ.l
переключит
симистор
триггер
в
состояние,
вновь
VSI
DD2,
спад импульса с
через дифференцирующую цепь C2R2RЗ
противоположное
предыдущему;
откроется и включит холодильник.
образом, длительности
включенного и выключенного
холодильника
определяются
переключателя
SAl:
положением
Таким
состояний
подвижного
контакта
чем ниже (по схеме) находится этот контакт,
тем больше длительность включенного состояния холодильника, тем
ниже температура в холодильном шкафу.
Элементы регулятора питаются от простейшего параметрическо
го стабилизатора с фильтром CЗR7VD2C4.
Микросхемы
ствующими
Kl 76ИЕ8
аналогами
и
Kl 76ЛА7
из
можно заменить соответ
серии К561;
микросхема
Kl 76ИЕ5
VTI
аналогов в других сериях не имеет. В качестве транзистора
можно использовать КТЗ 15, КТ503, КТЗ 117 с любыми буквенными
индексами.
Трансформатор
напряжение на
50
мА.
Реле
Kl -
любого
Tl -
вторичной
обмотке
РЭС-64.
9.. .12
типа,
В
обеспечивающий
при токе не менее
паспорт РС4.569.724
(725, 726).
При
отсутствии симистора КУ208Г можно использовать тиристор; при
этом контакты реле
Kl.1
включают между анодом и управляющим
электродом. Понадобится также выпрямительный мост, который
"плюсом" подключают к аноду тиристора, а "минусом"
выводы
переменного
напряжения
от моста
-
подключают
к катоду;
в
разрыв
цепи питания реле компрессора.
Регулятор, собранный из исправных деталей и без ошибок. в
налаживании не нуждается. В случае необходимости период следо
вания импульсов генератора можно изменить подбором элементов
Rl
и
Cl.
На рис.
87
представлена схема терморегулятора для холодиль
ника, в котором имеется обратная связь по температуре (первый
вариант). Датчиком температуры в холодильнике является термо
резистор
RЗ.
Когда
температура
в
холодильном
шкафу
ниже
заданной, сопротивление терморезистора велико, и на вход триггера
Шмитта, выполненного на логических элементах
DDI.l, DDl.2,
с
делителя RIR2RЗ подается напряжение, при котором на выходе
триггера
действует
выходах элементов
увеличения
напряжение
выходного
Через открытый диод
тока,
VD 1
уровня.
При этом
на
соединенных параллельно для
имеется
напряжение
низкого
уровня.
это напряжение приложено к эмиттеру
однопереходного транзистора
128
высокого
DDI.3, DDI.4,
VTI,
на котором выполнен генератор
CSOJJмкxf/008
VlJ2 K/f405A
-2208
CJO,!MK
VlJI
ДВ14Д
JJlJ! lr'561/IA 7
!( /Jы/J
7 IJIJI
Рис .• 87. Схема регулятора для холоди.'Iъника
с обратной связью (первый вариант)
управляющих импульсов для симистора. Конденсатор С4 не может
заряжаться,
и
генератор
трансформатора
заторможен,
импульсы
отсутствуют, симистор
Tl
VSI
на
обмотке
П
выключен, компре
ссор холодильника не работает. За счет проникновения в холодиль
ную
камеру
повышается,
тепла
что
окружающей
приводит
к
среды
температура
в
камере
уменьшению .сопротивления
термо
резистора. При определенном значении температуры триггер пере
ключится
в
микросхемы
состояние,
DDl)
при
инвертируется элементами
закрывая
его.
котором
на
его
выходе
(вывод
4
установится напряжение низкого уровня. Оно
Теперь
DDl.3
и
DDl.4
конденсатор
С4
и подается на диод
может
заряжаться
VDl,
через
резистор Rб. Этот процесс зарядки-разрядки происходит периоди
чески,
и на вторичной
обмотке трансформатора
импульсы частотой около
1".2
Tl
появляются
кГц, которые открывают симистор.
На холодильник подается напряжение, и компрессор включается.
Такой процесс периодически повторяется, в результате температура
воздуха в холодильной камере поддерживается на заданном уровне с
точностью не хуже
Источник
±0,5
питания
град.
терморегулятора
--
бестрансформаторный.
Конденсаторы С5 гасит избыточное напряжение, а выпрямительный
мост выпрямляет его. Напряжение стабилизируется стабилитроном
VDl,
пульсации сглаживаются конденсатором
фильтрует
помехи,
Cl.
Конденсатор С2
поступающие из сети и способные вызвать
.'Iожные срабатывания триггера Шмитта. Для этого используют и
конденсатор СЗ.
Датчик
температуры
RЗ
помещают на
10."15 см ниже дна
Rl в холодильной
холодильной камеры. Переменным резистором
129
камере устанав;швают же:шемую
температуру.
Ее
удобно
конт
ро:шровать по термометру, помещенному в хо:ю;:щ:1ьную камеру.
Типономина:1ы испо:1ьзованных дета:1ей указаны на схеме;
возможные замены, ;:(умается,
;шшь,
что кон;:хенсатор
CS -
их
не вызовут затруднений. Заметим
типа К73-17, а терморезистор RЗ
-
КМТ-1, КМТ-4, КМТ-12, ММТ-6.
На рис.
88
представ.1ена схема второго варианта терморегу.1Ятора
д.1я хо.1оди.1ьника с обратной связью. От.1ичие от схемы первого
варианта (см. рис.
применено
87)
состоит в том, что д.1Я управ.1ения симистором
э.1ектромагнитное
ре.1е К 1, контакты К 1.1
которого
сое;:хиняют управ.1яющий э.1ектрод симистора с его анодом, откры
вая
симистор.
транзистора
Резистор
при
VTl
Rб
обеспечивает
напряжении
надежное закрывание
высокого
уровня
на
выходе
.1огического э.1е~1ента
DD 1.4 (когда ток базы этого транзистора
равен ну.1ю). Дио;:х VDl гасит импу.1ьсы ЭДС самоиндукции,
возникающие на обмотке ре.1е К 1 в момент его выключения, и тем
самым предохраняет от пробоя транзистор VTl. д,1Я повышения
помехоустойчивости датчик температуры с.1едует соединять с термо
регу.1ятором экранированным прово;:(ОМ.
Какому
:герморегу.1ятору
отдать
пре;:(почтение
-
с
обратной
связью или без нее? С одной стороны, обратная связь позво.1яет
бо.1ее точно поддерживать за;:ханную температуру в хо.1оди.1ьном
шкафу.
С
другой
нечувствите.1ьности
стороны,
де.1ает
наличие
триггера
тер~юрегу.1ятор
с
узкой
чувствите.1ьным
зоной
к
раз
.1ичным помехам, поступающим по сетевым проводам. Кроме того,
при высокой температуре окружающей среды может оказаться, что
хо.1оди.1ьный агрегат не в состояний обеспечить за;:ханную низкую
!( 5ыJ
14 IJ!l'
VIJI
-2208
J. 8/11}.
+
)51
~
~
~
~
~----+~~~~ ~
.~ 8ы5
""
7 JJJJ:
Рис.
88.
Схема реrу.1ятора для хо:10ди.1ъника
с обратной связью (второй вариант)
130
'Температуру, в результате чего компрессор будет все время работать.
И хотя в холодильниках имеется защитное тепловое реле мотора
компрессора, такой режим нежелателен.
У автора уже на протяжении восьми лет эксплуатируется термо
регулятор без обратной связи (рис.
86),
и он показал хорошие
результаты. Температура контролируется по термометру. С насту
плением теплого времени года подвижный контакт переключателя
SAl
нужно перемещать
вниз
по схеме,
обеспечивая большую
относительную длительность включенного состояния компрессора.
Автоматы лестничного освещения
Известно,
· тратится
что на ночное освещение подъездов жилых домов
огромное количество электроэнергии, причем большую
часть времени свет горит впустую. Чтобы избежать ненужных затрат
энергии,
необходимо
включающими
на
оснастить
подъезды
непродолжительное
домов
время
свет
автоматами,
только
тогда,
когда в этом есть необходимость. Ниже приведены схемы двух
вариантов автоматов лестничного освещения.
Схема первого из них представлена на рис.
питание
подано
на
устройство,
а
Стабилитрон
VD2
закрыты;
базу транзистора VТЗ
на
89.
конденсатор
и составной транзистор
через
Допустим, что
С2
VTI VT2
разряжен.
в это время
резистор RЗ
подается
положительное напряжение, открывающее этот транзистор. В цепи
управляющего
электрода
тринистора
VSI
течет ток,
тринистор
открыт и на этажах горят осветительные лампы (на схеме они
обозначены
R2
ELI).
По мере зарядки конденсатора С2 через резистор
напряжение на его обкладках увеличивается. Когда оно достигает
напряжения стабилизации стабилитрона
VD2,
последний открывает
ся. затем открываются транзисторы VТI, VТ2, а транзистор VТЗ
закрывается. Тринистор
VSI
также закрывается, и осветительные
Rlf tOOff
""
G:j
ТОА
КС212Ж
'~
<:::;
FU!
VD!
~
+
VS!
!fY202H
!l5
Rt
ток
Рис.
89.
/ тоо
Схема автомата лестиичиоrо освещения (первый вариант)
131
.1ампы
ELl
гаснут.
В
таком
состоянии
устройство
находится
б6.1ьшую часть времени, потребляя от сети ток око:ю
включения освещения необходимо нажать кнопку
мА. Для
2
SB 1.
Все элементы устройства, в том числе и осветительные лампы,
питаются
моста
выпрямленным
напряжением,
снимаемым
с
диодного
Напряжение, необходимое для работы транзистор
VD3-VD6.
ного к.1юча и для зарядки конденсатора С2 (около
12 В), по.1учается
VD1R4. Конденсатор Cl
сг.1аживает пульсации напряжения. Резистор Rl ограничивает ток
разрядки конденсатора С2 при нажатии кнопки SBl. Кроме того,
на выходе параметрического стаби.1изатора
наличие этого резистора повышает э.1ектробезопасность при поль
зовании устройством в случае нарушения изоляции кнопки
SB 1.
VSl
Подача напряжения на управляющий электрод тринистора
его анода (через открытый транзистор
VT3)
с
обеспечивает протекание
тока в цепи управ.1яющего электро_:ха .1ишь до момента включения
тринистора, т. е. в течение долей миллисекунды в начале каждого
полупериода. В резу.1ьтате этого на транзисторе
VT3
рассеивается
очень незначите.1ьная мощность.
Неоновую .1ампу
ее
можно
бы.10
устанавливают
HLl
.1егко
на
устанавливают рядом с кнопкой
отыскать
.1естничных
в
темноте.
к.1етках
этажей
Такие
и.
SBl,
же
чтобы
кнопки
соединяют
их
пара.1лельно. Соответствующие им неоновые лампы подк:почают к
сети через резисторы
200
:кОм (на схеме
-
Rб).
Максима.1ьная суммарная мощность осветительных ламп, кото
рыми может управлять автомат лестничного освещения, составляет
2
кВт.
Тринистор
VSl
до.1жен быть установлен на радиаторе с
поверхностью охлаждения око.10 300 см 2 , диоды VD3-VD6 - на
четырех радиаторах площадью по 70 см 2 каждый. Если мощность
нагрузки не превышает
300
Вт, тринистор и диоды устанавливать на
радиаторы не обязательно.
На рис.
ного
90
приведена схема второго варианта автомата лестнич
освещения,
в
котором
испо,1ьзуется микросхема
Kl 76ЛА 7.
Напряжение с конденсатора С2 поступает на входы логического
э.1емента
жения
DD 1.1.
порога
Пока напряжение на конденсаторе меньше напря
переключения
этого
элемента,
на
его
При этом открывается тринистор
VTl.
выходе
напряжение высокого уровня, которое открывает транзистор
VSl и подается,..напряжение на
ELl. При дальнейшей зарядке конденсатора
С2 .1огический элемент DD 1.1 перек.1ючается, на его выходе
появ.1яется напряжение низкого уровня, транзистор VTl и трини
стор VSl закрываются и .1ампы гаснут.
осветительные лампы
132
-2208
!( §ы§
Рис.
90.
7!lll! lJ!l! !( 175/JA 7
Схема автомата .1естничноrо освещения на мm;росхеме (второй вар11ант)
На логических э.1ементах
DDl.2
и
DDl.3
этой же микросхемы
собран генератор, формирующий импульсы с частотой око.10
такой частотой мигает неоновая лампа
кнопки
HL 1,
1 Гц.
С
установленная око.10
SBl.
Транзисторы КТ315Б можно заменить .1юбыми из этой серии, а
также испо.1ьзовать транзисторы КТ312, КТ316, КТ317, КТ201 с
:тюбыми буквами; КТ605Б можно заменить на КТ605А. КТ604,
КТ904 с любыми буквами. Тринистор КУ202Н можно заменить
КУ202М (К, Л), а если мощность ламп не будет превышать
400 Вт,
то
:vюжно применять тринисторы КУ201К, КУ201Л. Диоды КД202К
можно заменить на КД202 с буквами М, Н, Р, а также на любые из
серий Д246, Д247, Д248. Стаби.:штрон КС212Ж можно заменить на
Д814Г, Д814Д, КС213Ж, КС215Ж, КС168А
- на КС168В, КС162А.
- на Д814Б, КС182А, КС191А. Оксидные
конденсаторы - типов KS0-6, KS0-16, KS0-20 и.1и К53-1, конденсатор
С3 (см. рис. 90) - типов КМ-6, Kl0-17 юи МБМ. Все резисторы МЛТ. Кнопка SBl - типов КПl, К3, KMl-1, КМДl-1 юи звонкового
КС156А, Д814А; КС182Ж
типа.
На.1аживание устройства
резистора
R2
сво;:щтся к подбору
сопротивления
для по.1учения нужной длите.1ьности свечения .1амп.
При обозначенном на схемах номина.1е резистора
R2
горения .1амп состав.1яет
котором собран
2. "3
мин.
Корпус,
в
д.1ительность
автомат .1естничного освещения, устанавливают на одно:v1 из этажей
здания. Кнопки
SBl
с неоновыми .1ампами
HLl
подк.1ючают к
устройству проводами .1юбого сечения. Осветительные .1ампы
ELl
должны быть подк.1ючены проводами достаточного сечения; так, при
суммарной мощности ламп
1,5".2 м~i.
При
изготов.1ении
и
2
кВт сечение проводов до:1жно быть
установке
устройства
с.1едует
особое
внимание обратить на надежность изолирующих частей кнопок
SBl.
1 't't
Автомат уличного освещения
Схема автомата, позволяющего автоматически включать вечером
и выключать утром уличное освещение, представлена на рис.
91.
Датчиком
он
освещенности
является
фоторезистор
Когда
R4.
затемнен, его сопротивление велико (несколько мегаом), на входах
DDl.l - напряжение высокого уровня, такое же
DDl.2. Транзистор VTl и тринистор
VSl открыты, и уличные осветители ELl включены.
При наступлении рассвета сопротивление фотодатчика R4 умень
шается, логические элементы DDl.l и DDl.2 переключаются в
противоположные состояния, транзистор VTl и тринистор VSl
логического элемента
напряжение на выходе элемента
закрываются и фонари на улице гаснут.
На логических элементах
DDl.l, DDl.2
и резисторах
R2,
RЗ
выполнен триггер Шмитта. Это устройство, как и обычный (счетный)
триггер, обладает двумя устойчивыми состояниями. Но в отличие от
счетного
триггера,
состояние
которого
изменяется
после
прихода
очередного импульса на вход, триггер Шмитта переключается при
изменении уровня входного
резисторы
и
R2
RЗ,
что
напряжения.
Можно так подобрать
пороги переключения при увеличении
входного напряжения и при его уменьшении не будут равны между
собой. Например, для нашего триггера при увеличении входного
напряжения
уменьшении
называют
порог переключения
напряжения
гистерезисом
2
В.
может составлять
Разность
триггера.
порогов
3
В,
а
при
переключения
Гистерезис тем
больше,
чем
больше отношение R2/RЗ.
Если в автомате не использовать триггер Шмитта (т. е. резистор
RЗ
исключить,
а
R2
замкнуть
накоротко),
то
при изменении
освещенности может наблюдаться мерцание осветительных ламп,
при этом на выходе элемента
между
напряжениями
DDl.2
низкого
и
будет напряжение, находящееся
высокого
уровней.
В
триггере
Шмитта такого быть не может, поскольку обратная связь через
К #ь1#.
Рис.
134
91.
7 ZIZ!!
Схема автомата уличного освещения
резистор RЗ с выхо;щ э:1емента
DD 1.2
на вхо_:х э:1е:-.1ента
DD 1.1
)СКорит процесс перек.1ючения, с_:хе.1ает его .1авинообразным. Такую
обратную связь называют по.1ожите.1ьной. Работа триггера Шмитта
) же
расс:-.ш трива.1ась
мощности
(с:-.1.
рис.
при
52
и
описании
72)
ре.1е
вре:-.1ени
и
регу.1ятора
;::ря формирования прямоуго.1ьных
и:-.шу.1ьсов из синусоида.1ьного сигна.1а.
В
качестве
датчика
освещенности можно
испо.1ьзовать
фото
резисторы ФС-К (с .1юбыми цифрами), а также фото;:щоды ФД-1,
ФД-2, ФД-3 (подк.1ючают катодом к резисторам
Rl, R2).
Фото_:хатчик с.1е_:хует распо.1агать в таком месте, ку_:ха не попадает
прямой свет фонарей
ELl,
во.
~южно
Резистором
Rl
иначе авто:-.~ат будет работать неустойчи
изменять
уровень
освещенности,
при
которой вк.1ючаются и вык.1ючаются осветите.1и. Разницу в порогах
вк.1ючения
и
вык.1ючения
подбором резистора
Максима.1ьная
мощность
типами тринистора
составляет
2
осветите.1ьных
.1амп
можно
изменять
R2.
VSl
осветительных
и диодов
.1амп
опреде.1яется
В данном с.1учае она
VD2-VD5.
кВт. Тринистор и диоды устанав.1ивают на радиаторы.
Pery .~:яторы
Регу:uпоры
температуры,
температуры
и.~и,
как
их еще называют,
тер:-.10-
регу.1яторы, предназначены д:тя поmержания заданной температуры
жидкости
(например,
фотораствора.
воды
в
аквариуме,
воды
в
системе э.1ектрического водяного отопления), воз_:хуха в теп.1ице, в
жи.1ом по:-.1ещении и пр.
Принцип работы .1юбого терморег: .!Ятора состоит в п.1авном и.1и
скачкообразном изменении мощности нагревате.1ьного э.1е:-.1ента в
соответствии с температурой датчика.
В терморегу.1яторе со скачкообразным из:-.rенением мощности в
нагрузке нагревате.1ьный э.1емент отк.1ючается, как то.1ько темпера
тура датчика _:хостигает опреде.1енного значения, и вык.1ючается при
понижении температуры до ее за;щнного значения. Нагревате.1ьный
э.1емент при этом находится в одном из двух состояний: вк.1ючен и.1и
вык;почен,
поэтому
регу.1ятор
с
таким
законом
управ.1ения
часто
называют ре.1ейньL'\1.
Рассмотрим работу регу.1ятора по его принципиа.1ьной схе:-.1е
(рис.
92).
Основой терморегу.1ятора яв.1яется _триггер
выполненный на .1огических э.1ементах
R4, RS.
DD 1.1, DD 1.2
Шмитта,
и резисторах
На вход т_ритгера поступает напряжеюrе с де.1ите.1я
R1R2R3.
Датчиком температуры с.1ужит терморезистор RЗ. При увеличении
температуры
его
сопротивление
уменьшается,
и
поданное
на
вход
триггеров напряжение также уменьшается, что приводит к переклю-
135
li'l
/()()!(
-z.?tJB
Рис.
92.
Схема терморегулятора с релейным изменением мощности
чению триггера. При этом на его выходе (вывод
устанавливается напряжение низкого
тринистор
XSl,
уровня,
4
микросхемы)
транзистор
VT 1
и
закрываются, нагреватель, подключенный к 'гнезду
VSl
обесточивается. Температура воздуха или жидкости начинает
уменьшаться, и при некотором ее значении триггер вновь переклю
чается, включается нагреватель. В процессе работы такие включения
и выключения периодически повторяются.
Мощность
мощность
VSl
и
нагревателя не должна превышать
необходимо
соответственно
мощности наrревателя
диоды Д246
(4
200
Вт.
Если
увеличить,
следует подобрать тринистор
мощность
выпрямителя
2000
VD2.
Так,
для
Вт потребуются тринистор КУ202М и
шт.), которые включают по схеме выпрямительного
моста. Тринистор и диоды следует устанавливать на радиаторах с
поверхностью охлаждения 300 см 2 (для тринистора) и 70 см 2 (для
каждого диода).
Терморезистор
R3
может быть любого типа, например КМТ-1,
КМТ-4, КМТ-12, ММТ-6 и др.
Печатная,плата терморегулятора показана на рис.
93.
Температуру, при которой происходит переключение триггера,
устанавливают переменным резистором
Rl.
Точность поддержания
температуры отчасти определяется разницей между напряжениями
срабатывания триггера, т.е. его гистерезисом, и может подстраива
ться резистором
R4.
Использовать резистор сопротивлением менее
кОм не следует, так как излишне малый гистерезис триггера
Шмитта может привести к неустойчивой работе терморегулятора.
10
Однако точность регулирования температуры определяется не
только
гистерезисом
триггера
Шмитта:
на
точность
в
большой
степени влияют также масса нагревателя и среды (воды и пр.), т.е.
инерционность системы. После выключения нагревателя температу
ра окружающей среды некоторое время продолжает увеличиваться
благодаря отдаче тепла от нагревателя в окружающую среду. Точно
так же и при включении нагревателя температура среды
136
начинает
о
о
VD!
о
о
f).i
!' 1,f&°W'1'1,!
VТf
о-о
RB
f/C R2
'Ь
R4 &DD '/
7000~1
JJD!
}кRt !f'i V
R7
~~-
1%
}кRJ up..vrv
($)
lr'XS!
(_
!(
fUL
!(
XS!
Q!
к
~
о
55
Ь)
а)
Рис.
а
- расположение
93.
Монтажная плата терморегулятора:
печатных проводников; б
-
расположение деталей на плате
повышаться не сразу, а с некоторой задержкой. Таким образом,
возникает погрешность регулирования температуры, которая может
.достигать нескольких градусов.
можно
применением
Избавиться от этого недостатка
терморегулятора
•
с
плавным
регулированием
мощности нагревательного элемента.
Схема такого терморегулятора представлена на рис. 94. Датчиком
R 11, имеющий отриuательный
температуры является терморезистор
температурный коэффициент сопротивления (другими словами, его
сопротивление уменьшается с повышением температуры). Термо
резистор является одним из плеч делителя напряжения Rl 1Rl4,
сигнал
с
выхода
которого
поступает
через
резистор
RlЗ
на
,неинвертирующий вход операционного усилителя (ОУ) (вывод
микросхемы DАЗ). На инвертирующий вход ОУ (вывод
схемы DАЗ) через резистор
движка
Rl2
переменного резистора
поданные
на
ее входы
4
5
микро
подается задающее напряжение с
R9.
сигналы,
Микросхема DАЗ усиливает
причем коэффициент усиления
определяется сопротивлениями резисторов
Rl2, RlЗ, Rl5, Rlб; если
Rl3/R15=Rl2/Rl6, то коэффициент усиле
ния К определяется соотношением K=Rl6/Rl2.
С выхода микросхемы DАЗ (вывод 1О) усиленный сигнал
соблюдается пропорция
поступает через резистор Rб на неинвертирующий вход компарато
ра (микросхема
DA2).
Компаратором
сравнения
двух
наз,ывается
аналоговых
устройство,
сигналов,
предназначенное
поданных
на
.его
для
входы.
Компаратор представляет собой усилитель с высоким (десятки и
сотни тысяч раз) коэффициентом усиления.
137
XS!
ПJJ
KД.ftl.9A
FtJ!
!А
Р11с.
Схема тер,юреrу.1ятора с п.1авным юме11еН11ем мощност11
94.
(траюисторы
YTl,
УТ2
-
КТ503Б)
Выхо;щые каскады уси:ште:1я выпо:шены таким образом, что
напряжение на выходе компаратора :\Южет принимать одно из дВ)Х
значений:
высокого и:ш низкого уровня,
т.
е.
ко:\шаратор ш.1еет
цифровой выход.
Интегра:1ьный ко:\шаратор
К554САЗ.
испо:1ьзуемый в
тер:\ю
рег) :1яторе. и:--1еет открытый ко:1:1екторный выход, рассчитанный на
подк:1ючение
открыт
(т.
е.
нагр) зки
на
токо:--1
до
выходе при
:--1А.
50
Выходной
подк:1юченной
транзистор
нагр)ЗКе
действ)ет
напряжение низкого )ровня). ес:ш напряжение на выводе
напряжения на выводе
3
микросхемы
DA2.
4
60:1ьше
При противопо:южном
соотношении напряжений на выходе компаратора будет напряжение
высокого уровня.
На
инвертир) ющий
вход
компаратора
(вывод
4)
подается
пи.1ообразное напряжение. которое синхронизировано напряжением
сети и имеет частоту
100
Гц. Генератор пи.1ообразного напряжения
вьшо.1нен на транзисторах
ного моста
VT 1.
VDl
(рис.
95.
VТ2. Напряжение с выпрямите.1ь
VTl,
эпюра
пост)1тает на базу транзистора
1)
Б6.1ьш) ю часть времени транзистор открыт. а в моменты, когда
синусоида.1ьное вьшрям.1енное напряжение приб.1ижается к ну:по,
транзистор закрывается. На его ко.1.1екторе формируются короткие
пря:--10уго.1ьные импу.1ьсы (рис.
95.
эпюра
2).
которые подаются на
базу транзистора VТ2. Пока напряжение на базе равно ну.1ю, на
ко.1.1екторе
транзистора
формируется
нарастающее
(конденсатор СЗ заряжается через резистор
по.1ожитепьного
138
импу.1ьса
на
базе
R4).
напряжение
В момент появ.1ения
транзистора
VT2
пос.1едний
XSf
/
Рис.
открывается,
95.
и
/
---
1
..... - -
1 /'
Временные диаграммы работы терморегулятора
напряжение
на
коллекторе
уменьшается
нуля (точнее, до напряжения прямого падения на диоде
95
(эпюра
почти
VD4).
до
На рис.
это напряжение показано штриховой линией.
3)
На компараторе
напряжения
и
DA2
происходит сравнение пилообразного
положительного
напряжения,
снимаемого
с
выхода
микросхемы DАЗ. На выходе компаратора формируются прямоуго
льные
импульсы
являются резистор
(рис.
R5
95,
эпюра
и обмотка
I
5).
Нагрузкой
компаратора
трансформатора Т2. Диод VDЗ
защищает выход компаратора от всплесков напряжения, возникаю
щих на обмотке
I при
переключении компаратора. Сигнал с обмотки
П трансформатора Т2 подается на управляющий переход симистора
VSl,
в цепь которого включается нагрузка
После
включения устройства
цмпературы
Rl 1
-
нагреватель.
в сеть сопротивление датчика
максимально, поскольку температура среды,
в
которую помещен датчик, минимальна. Следовательно, на неинвер
тирующий вход микросхемы DАЗ подано меньшее напряжение, чем
на
инвертирующий
вход.
На
выходе операционного
усилителя
напряжение близко к нулю (поскольку это напряжение не может
быть равно нулю, в цепь генератора пилообразного напряжения
включен компенсирующий диод
симистор
VSl
VD4;
это
позволяет открывать
в самом начале полупериода).
Таким образом, в начале каждого полупериода симистор будет
открываться, подавая энергию в нагрузку. Мощность ее при этом
максимальна. По мере повышения температуры среды сопротивле
ние терморезистора
Rl 1
уменьшается, а напряжение на неинверти
рующем входе операционного усилителя DАЗ увеличивается. Как
только это напряжение превысит напряжение на выводе
4
микро
схемы DАЗ, начнет увеличиваться выходное напряжение ОУ. При
139
этом изменяется скважность выходных импульсов компаратора DA2
(рис. 95, эпюра 5) и уменьшается мощность нагрузки. В установив
шемся режиме средняя ~ющность нагревате.1я будет достаточной д.1я
поддержания требуемой температуры, заданной положением движка
переменного резистора
R9.
Поскольку в отличие от описанного выше устройства здесь не
происходит
полное
отключение
нагрузки,
точность
поддержания
температуры терморегу.1ятором выше.
Микросхему КР142ЕН8Б
собранным
по
любой
(DAl) можно заменить стаби:тизатором,
из
известных
схем
и
сrбеспечивающим
напряжение
10".12 В при токе не менее 150 мА. Ко~шаратор
К554СА3 (DA2) можно заменить на К521СА3; операционный
уси.1итель К553УД2 (DA3) - на К153УД2, К140УД7. Транзисторы
VTl, VT2- .1юбые из серий КТ312, КТ315, КТ503, КТ3117.
Выпрямите.1ьный мост VDl - .1юбой из серий КЦ402, КЦ405,
КЦ407, диоды VD2-VD4 - КД509, КД510, Д220, Д223 с .1юбыми
буквами. Конденсатор Cl - типа К50-16, К50-6. С2, С3 - КМ-6, КЛС,
Kl0-23, С5 - КТ-1, КТ-2, К10-7В. Терморезистор Rll - КМТ, ММТ,
CTl, остальные резисторы - МЛТ. Тринистор КУ208Г можно
заменить
- так,
двумя тиристорами.
включенными
встречно-пара.1.1е.1ьно
как это сде.1ано, например, в регу.1яторе мощности (см. рис.
68).
Трансфор::">штор МИТ-4 (Т2) можно заменить на МИТ-10, МИТ-12.
Данные самодельного трансформатора: ко.1ьцевой магнитопровод
М2000НМ,
типоразмер К20 х
выпо.1нены
проводом ПЭВ-2
10 х 6;
0,31 и
все обмотки (две и:ти
содержат по
40-50
три)
витков.
Нача.1а обмоток на схеме обозначены точками.
Устройство. собранное из исправных дета.1ей, начинает работать
сразу. Для изменения преде.1ов регу.1ирования температуры с.rrедует
подобрать сопротив.1ения резисторов
мости
можно
попробовать
RS, RlO, R14.
увеличить
точность
При необходи
регу.1ирования
увеличением коэффициента уси.1ения усилителя. Д.1я этого сопроти
вления резисторов
R15, R16
можно уве.1ичить до
75".100
кОм.
Ес.1и не требуется высокая точность поддержания температуры,
то уси.1ите.1ь на базе ОУ
резистор
RS
за~1еняют
DA3
можно иск.:~ючить. В этом с.tучае
терморезистором.
а
сигна.1
с
движка
переменного резистора подают на .1евый (по схеме) вывод
стора
рези
R6. Э.1ементы Rll-R16. С5, DA3 при этом не потребуются.
Стабилизатор сетевого напряжения
Д.1я
стаби.1изации
напряжения
питающей
сети
в
бытовых
условиях используют в основном феррорезонансные стабилизато
ры.
140
К чис.rrу их недостатков с.1едует отнести искажение формы
кривой выходного напряжения, невозможность работы без нагрузки.
Кроме
того.
выпускаемые
промыш.1енностью
феррорезонансные
стабилизаторы бытового назначения имеют небо.1ьшую мощность
(300".400
Вт), которой нередко оказывается недостаточно, например,
на садовом участке.
От указанных недостатков свободен стаби.1изатор напряжения.
выполненный на базе регу.1ируемого (лабораторного) автотрансфор
матора. Такой стаби.1изатор представ.1яет собой систему автомати
ческого
регу.1ирования,
в
которой
часть
выходного
напряжения
сравнивается с установ.1енным образuовым напряжением. В зависи
мости
от
знака
разности
этих
напряжений
подвижный контакт
автотрансформатора с помощью э.1ектродвигателя перемещаете.я
так, что выходное напряжение приб.1ижается к образцовому.
1
Принципиальная схема стабилизатора напряжения представлена
на
рис.
В
96.
качестве
автотрансформатора
использован
Tl
вьщускаемый промышленностью автотрансформатор типа АОСН-
20-220- 75У 4.
Его обмотки рассчитаны на ток до
20
А, а максималь
ное напряжение, снимаемое с подвижных контактов,
В.
240
Трансформатор выполнен на стержневом (П-образном) магнито
проводе. Обмотка состоит из двух частей. по каждой из которых
скользит графитовый по.1зунок (В2 и ВЗ). Входное напряжение
220
В
подается на контакты-отводы А2 и АЗ.
Пока контакты выключате.1я
SAl
замкнуты, выходное напряже
ние с контактов В2 и ВЗ через резистор
мост
VDl.
Rl
поступает на диодный
Пу.1ьсации выпрям.1енного напряжения сглаживаются
конденсатором Cl и с ползунка подстроечного резистора R2
подаются на входы микросхем-компараторов
DAl, DA2.
На вторые
входы компараторов подано образцовое напряжение, снимаемое с
параметрического стаби.1изатора напряжения
VD2R3 и с регу.1ируе
R4R5. Выходные напряжения компара
торов через перек.1ючате.1ь SA2 и светодиоды HLl, HL2 подаются на
светодиоды оптронов Ul, U2. Динисторы оптронов включены в
диагона.1и диодных мостов VD4. VDS. которые управ.1яют подачей
напряжения на обмотки ~ютора Ml - асинхронного реверсивного
мого де.1ите.1я напряжения
э.1ектродвигате.1я с редуктором типа РД-09. Ес.1и открыт динистор
оптрона
Ul,
ва.1 двигате.1я вращается в о;::щу сторону; если же открыт
динистор оптрона
U2,
то ва.1 двигателя вращается в друг:ую сторону.
Обмотки э.1ектродвигате.tя питаются напряжением
снимается с выводов
Конденсатор
С4
4
и
10
127
В, которое
первичной обмотки трансформатора Т2.
обеспечивает
необходимый сдвиг
фаз
между
напряжениями на обмотках электродвигателя.
Источником питания компараторов
DAl, DA2,
параметрического
141
~zzoв
.DAI, .DAZ
Т/
/<.55'1САЗ
AZ
б
L
-
С!
!00Ml(XZ58
VD/, VDJ-VJJ5 liЦ'l01A
U/, UZ
ltL/, lllZ
TZ
АО!/!035
AЛJOlliM
ТППZJВ
11 SA 1Z
!IL!
'l
2
!ILZ
Sf!
'l
г--..---., 1 , - - - + - - <
J
Рис.
стабилизатора
Стабилизатор сетевого напряжения
96.
VD2R3
и делителя напряжения
R4R5
служит инте
гральный стабилизатор, выполненный на микросхеме DАЗ.
Устройство
работает следующим
напряжение трансформатора
Tl
ние на движке подстроечного резистора
ния на выводе
3 компаратора DAl,
4 компаратора DA2, а выходной
нулю.
образом.
Если
выходное
соответствует норме, то напряже
R2
будет меньше напряже
но больше напряжения на выводе
ток обоих компараторов равен
При этом динисторы обоих оптронов закрыты, ток через
обмотки электродвигателя не протекает, и ползунки автотрансфор
матора
Tl
неподвижны.
В случае повышения сетевого напряжения значения напряжения на
контактах
142
В2
и
ВЗ
трансформатора и на резисторе
R2
также
увешчатся. В результате напряжение на выводе
превысит напряжение на выводе
потечет ток. Откроется динистор оптрона
тора
DA2
4 компаратора DAl
и через вывод
3,
9
компаратора
Состояние ко~шара
U2.
при этом не изменится. Через диодный мост
об~ютки э:1ектро;:щигате:1я
М 1 начнет
протекать
ток.
и
VDS
застав.1яя
вращаться ва.1. По:тзунки будут перемещаться по виткам об~юток
трансформатора Tl в направ:тениИ уменьшения выходного напряже
ния. Через некоторое время напряжение достигнет нормы, ко~шара
тор
DAl
перек_1ючится в исходное состояние, и э_1ектродвигате_1ь
остановится.
При
понижении
сетевого
окажутся компаратор
DA2
напряжения
и оптрон
в
Ul,
активном
состоянии
и ва.1 двигате:тя будет
пере~1ещать по_1зунки В2 и ВЗ в направ_1ении уве.1ичения выходного
напряжения. Таким образом оно будет по;:~держиваться на заданно~1
уровне.
Диапазон
возможных
значений
выходного
напряжения
(т.е.
точность стаби.'IИзаuии) опреде_1яется разниuей в уровнях напряже
ния на выводе
микросхемы
3
DAl
и выводе
устанав.1ивается подстроечньш резистором
Конденсатор
Cl
микросхемы
4
R4.
DA2
и
не то_1ько сг.1аживает пу.1ьсации выпрям.1енного
напряжения, но и фильтрует помехи. возникающие при кратковре
менных изменениях сетевого напряжения. Ес_1и продо.1жите.1ьность
действия
помехи
не
превышает
с,
1,5".2
устройство
на
нее
не
реагирует. Резистор Rб ограничивает ток через динисторы оптронов.
Вык_1ючате_1ь
управ.1ения
SAl,
кнопки
э_1ектродвигате.1ем
ный узе.1 устройства отк.1ючен,
вык.1ючате.1ей.
Когда
SB 1
в
и
режиме,
SF 1 и SF2 -
по.1зунки
В2
предназначены
SB2
ручном
и
когда
д-'IЯ
э.1ектрон
это контакты конечных
ВЗ
трансформатора
Tl
оказываются в крайних по_1ожениях (верхнем и_1и нижнем). контак
ты конечных вык_1ючателей размыкаются и отк.1ючают двигатель.
пск_1ючая повреждение механических частей стаби_1изатора. Такое
может
с.1учиться,
напряжения,
ес.1и
установ.1ению
на
например.
при
перемещение
выходе
Перек.1ючате_1ь
SA2
ва_1а двигате_1я.
Такая
значите.1ьном
по.1зунков
номина.1ьного
позво.1яет
изменять
снижении
уже
не
значения
сетевого
приведет
к
напряжения.
направ_1енпе
вращения
необхо;::щмость может возникать в с.<учае
пного, чем на схеме, подк.1ючения выводов обмоток трансфор~штора
Tl
.1ибо в с.1учае применения трансформатора
Tl
другого типа (об
этом будет сказано ниже).
Светодиоды
HLl, HL2
позво_1яют
визуа_1ьно
контро.1ировать
направ_1ение вращения ва.1а э.1ектродвпгате_1я.
В стаби.1изаторе напряжения можно применить дета.1и с.1едую
щих типов.
В качестве
компараторов могут работать также
и
143
микросхемы типов К521САЗ, К521СА5, К521СА6. Последний тип
микросхемы содержит два компаратора в одном корпусе. Оптроны
Ul
и
U2 могут быть
AOYl 15Б (В).
также
любыми из серии АОУ103, кроме АОУlОЗА, а
Диодные мосты могут быть, кроме указанных
на схеме, типов КЦ402, КЦ405 с буквами А-В, Ж, И. Стабилитрон
VD2
желательно использовать с малым значением температурного
коэффициента напряжения, например, Д818 с любыми буквами. Но
если к температурной стабильности регулируемого напряжения не
предъявляются высокие требования, то возможно использование
стабилитронов других типов с напряжением стабилизации
например, КС168А, KCl 75А, КС191А, Д814А (Б, В).
В,
6".10
Конденсаторы
Cl, С2 - оксидные К50-16. К50-6 или К50-29: СЗ - К73-17. Все постоянные резисторы - типов МЛТ,
С2-23,
подстроечные R2 и R4 - СП5-2, СПЗ-19, СПЗ-38.
Конечные выключатели SFl, SF2 и кнопки SBl, SB2 - KMl-1, КМ2-1;
переключатели SAl, SA2 - тумблеры ТЗ, П2Т-1-1, МТЗ.
Электродвигатель Ml - типа РД-09 с редуктором, число оборотов
выходного вала - 5".20 об/мин (коэффициент редукции 60" .240).
КМ-6,
Kl0-17;
Cl-12;
С4
Такие двигатели применяются в самопишущих потенциометрах.
В качестве трансформатора Т2 может быть использован
ТПП238-127/220-50 или .'Iюбой другой мощностью не менее 10 Вт,
имеющий отвод в первичной обмотке на
на напряжение
18".22
В и ток не менее
127 В,
100 мА.
вторичную обмотку
Для преобразования вращательного движения вала электродви
гателя в поступательное движение ползунков трансформатора
использована винтовая пара с резьбой М12 х
1,75.
Tl
С ее винтом вал
двигателя соединен через переходную втулку. При частоте вращения
вала
0,5
15 об/мин выходное напряжение изменяется со
скоростью около
В/с.
Настройка устройства заключается в установке величины номи
нального
выходного
напряжения
резистором
R2 и
R4.
точности регулирования напряжения резистором
экземпляре стабилизатора при
в
установке
В авторском
номинальном напряжении
точность регулирования состав,'Iяла
±3%.
220
В
Теоретически стабилиза
тор способен обеспечить точность регулирования в пределах десятых
долей процента
тора
Но
Cl.
-
для этого надо лишь увеличить емкость конденса
тогда
он
будет
реагировать
и на
незначительные
колебания сетевого напряжения, вызванные случайными причинами
(например,
подключением и
отключением электроприборов);
это
может привести к преждевременному износу механических подвиж
ных частей устройства.
В процессе настройки следует выбрать такое положение контак
тов переключателя
144
SA2,
чтобы при отклонении напряжения на
нагрузке от нормы вал двигателя вращался в направлении, обес
печивающем стабилизацию этого напряжения.
Данный стабилизатор был изготовлен для поддержания номина
льного напряжения
220
В в дачном домике в условиях знаЧительного
снижения напряжения питающей сети. При максимальной нагрузке
(4,4
кВт) минимальное входное напряжение, при котором стабили
затор
выполнял
дальнейшем
свою
функцию,
понижении
выключатель,
и
режим
ползунки находились
составляло
около
180
В.
При
напряжения сети срабатывал концевой
стабилизации
прекращался,
в крайнем нижнем (по
поскольку
схеме) положении.
Чтобы избежать такой ситуации, можно рекомендовать поменять
местами выводы обмоток трансформатора А2АЗ и В2ВЗ и одно
временно изменить положение контактов переключателя
SA2.
При
этом сетевое напряжение будет подаваться на скользящие контакты
В2В3. а нагрузка будет подключена к выводам обмоток А2АЗ.
Теперь стабилизация будет обеспечиваться при сколь угодно
глубоком понижении напряжения сети (даже до 50 ... 60 В), однако
следует помнить, что поскольку в любом случае ток через отводы
В2ВЗ
не может превышать
20
А, максимальный выходной ток
должен быть во столько раз меньше этого значения, во сколько раз
выходное напряжение больше входного. Это следует иЗ условия
равенства мощностей входной и выходной цепей.
Но такой способ включения частей обмотки имеет недостаток:
при
резком
увеличении
входного
напряжения
к
электросети
через
ползунки В2ВЗ окажется подключенным несоразмерно малое число
витков обмотки трансформатора, и пока система автоматического
регулирования будет
контакты
В2ВЗ
будет
отрабатывать входное
протекать
чрезмерно
воздействие,
большой ток,
через
а
на
нагрузке будет действовать недопустимо большое напряжение. Для
частичного
предотвращения
этого
недостатка
можно
ограничить
перемещение ползунков автотрансформатора соответствующей ус
тановкой концевого выключателя, который бы срабатывал при
снижении входного напряжения до 150 ... 160 В, и дальнейшее
перемещение
ползунков
в
сторону
уменьшения
числа
витков
обмоток, подключаемых к сети, прекращалось.
Устройство пригодно для стабилизации выходного напряжения в
диапазоне от единиц вольт до 220 В. Для обеспечения выходного
напряжения меньше 70 ... 80 В первичную обмотку трансформатора
220 В и, кроме того,
47 ... 56 кОм. Для выходного
напряжения менее 1О В стабилитрон VD2 придется заменить другим,
напряжение стабилизации которого должно быть на 1... 2 В меньше,
Т2 следует питать непосредственно от сети
уменьшить величину резистора
Rl
до
чем стабилизируемое.
145
В
качестве
Tl
трансформатора
можно
также
испо;~ьзовать
тороида.1ьные автотрансформаторы типов ЛАТР-2. ЛАТР-9, однако
в этом с:тучае допустимая мощность нагрузки уменьшится; придется
также применить двигате.1ь Р Д-09 с меньшим чис.1ом оборотов
(1".2
об/мин) и подобрать соответствующее по.1ожение контактов пере
к.1ючате.1я
SA2.
) стройство ) добно
Данное
пспо.1ьзовать
в
шко.1е
на
уроках
физики, а также в радиокружке при настройке ;стройств.
Д.1я обеспечения надежной ЗВ) коизо.1яцпи с.1ед) ет автотрансфор
матор
установить
резиновые
на жестком
прок.1адки,
основании
которые
через
об.1адают
войлочные
хорошими
п.1п
звукопог.10-
щающими свойствами.
КНИГИ СИМВОЛА·Р
РАДИОСПЕЦИАЛИСТАМ И РАДИОЛЮБИТЕЛЯМ ДЛЯ ЧТЕНИЯ С ПАЯЛЬНИКОМ
Новые н стар1:о1е книги Снмвола·Р
81Ано·радов Ю А 'Э1ек-ронная охрана' (эле1,1енты
охран~ых Сr1с~ем автомобипя дачи
Ельяш1<евич С А
1<sартирь. офиса
!<'ЫХ
Симвоп-Р 1996
уЗJlЫ для сборки
r1
6
1
)
L.ена
1997/1998 гг
7500 р /7р 50к
1
1
Симвоп-Р 1996
Теr~евизоры 5-го и 6-го 1011олен11я Ру611н
Пескr'ч А Е
s nечаф
r1o1c-ax
06ъе\.1
н известtiыl нздательсn России, Белоруссии н Украины
26
17000 р /17р ООк
6
2300 р /2р ЗОк
Горюонт Элек~ро"'
Во"цеховск11!' Д
1
в
Пескин
Е
А
Л~о611те'lьск11е
аудио-
и
Симвоп-Р
видео-
1995
1
1
устроиства д,1Я цветнь.х те1евизоров'
Справочник 'Новые 6игоnяDные и rолевые транзисторы''
11
М
1993
Симвоп-Р 1992
1986-1990 rr
1утеводите1ь по журна.:~у Радио
Петухов В
Симвоп-Р
Полу1роводнr-коеые "ри6оры Транзисторы" 2-е допо1н
1995
Нефедов А В
Кочдемсаторы Резис-о~ы'
1
Аксенов А И
Элементы схем 6ытовои радиоаппаратуры
1995
МРБ
1995
hO~ аrпаратуоы "2-е "сп и доп изд
и
Сr~равочное
7000 р /7р 00 к
1
11
"Перспективные r~зделия
'Интеrрапьные мr~кросхемы"
0
вып
1
Мr~кросхемы для аr-алого-ц"фрово·о
rрео6оазова1-<~ " среде-в мультимедиа '
1
1
6000 р /6р ООк
1
1
1
Додэка 1996
1
4
додэка
1
28
1996
1
2000 р /2р ООк
95
Роэ6удова
Запорож
..-1нтегра,1ьнь.е микросхемы
16
1
'Системы дис-а1он.ионноrо управления"
rосо6ие
1
1
500 р /50 к
300 р /30 к
1
1
МРБ
1
1
Ште11ер- Л А 'Входные и вь.ходнь.е rараметры 6ытоао~ радиоэлектрон·
нес-еренко и
1
Раида и связь
ИЗ/1
5
8
18
!
'
5000 р /5р ООк
6000 р /6р ООк
27000 р 127 р 00 к
1
..-1н-еграnьмые 1.1икросхемы Mriкpocxevы д..1я те1ефонии
11
вып
1994
Додэка 1995
..-1н-еграпьные микросхемы Микросхемы д,1я те11ев"',qе--ния и вr~део.,.ех-
ники
11
А Кr~злюк
1
1
Додэка
1
1
'
16
19
1
'
1
7000 р j7p ООк
20000 р '20р ООк
С,...равочнr<к
ro
ус-ро"ству и ремонту телефонов зapy6exrJo·o
Б>-16лиан
1997
Хохлов В Н
Ремонт комбинированных "1ри6оооа
Колесниченко О
В
18000 р /18р ООк
1997
1994
14
450014р 50к
Лань
1995
1996
5
17
6000 р /6р ООк
Лань
1'997
17
18000 р /18р ООк
МРБ
1
МРБ
Стоочнь.е трансформаторы для зарубежных
телевизоров и монитооов
1
1
С мr'кросхема'-!и
2300,'2р зак
1
Евсеев А Э1ек""РОн1-.ь.е конструк-;~ для ....1колы 11 дома
Бирюков С
13р ООк
1
Пр'1стаак11 ПАЛ в серииных ~ветных телевизорах
1
1
26
Корона
Принт
1
р
1
Лань
Куз"ч А И и Куз"1-.а О В
13000
13
и отечественного производс-аа" 2-е испо и дополн издание
1
r.a Tb1I" (Цифровые измер"те11ьмые
Симвоп-Р
Симвоп-Р
1997
1998
13
12
1
13000 р /1 Зр ООк
12000 р /12р ООк
устро~ства .-сточн"ки '"итан~ автома""ика)
Симвоr-Р вь.полняет оптовые поставки
Заказы направпять по •дРесу 125015 Москва Б Новодмитровская 2Зд
146
1
1
1
Ten /факс.: 285-18-41
1
УСТРОЙСТВА ДЛЯ ШКОЛЬНОЙ
ЛАБОРАТОРИИ РАДИОЛЮБИТЕЛЯ
В этом разделе рассказывается о некоторых устройствах, которые
могут оказаться полезными радиолюбителям при конструировании и
налаживании различной аппаратуры, а также приведены описания
отдельных узлов устройств.
Регуляторы мощности электропаяльника
Поддержание жала электропаяльника в надлежащем состоянии
-
одно из важнейших условий качественного монтажа радиодеталей.
Жало паяльника должно быть ровным, без впадин и заусениц. Оно не
должно быть перегретым, иначе припой будет окисляться и пайка
окажется
недостаточно
прочной.
Оптимальной
считают
такую
температуру жала, при которой канифоль не испаряется сразу, а
держится на жале в виде расплавленных блесток.
На рис.
широких
Его
97
представлена схема регулятора,
пределах
схема
во
изменять
многом
показанной на рис.
68.
подводимую
к
аналогична схеме
позволяющего
паяльнику
в
мощность.
регулятора мощности,
Разница лишь в том, что для регулирования
здесь использован один тринистор и нагрузка питается постоянным
напряжением. Резистор RЗ имеет сопротивление около
2
кОм и
подбирается при настройке.
Тринистор
Диодный мост
детали
VSI может быть типов КУ201, КУ202 с буквами К-Н.
VDI - типов КЦ402, КЦ405 с буквами А-В. Остальные
- те же, что и
в мощном тиристорном регуляторе. Аналогично
проводится и настройка регулятора мощности паяльника.
~22ов
VJJ2, VJJJ Д8!//б
Рве.
97.
Т!
Схема регулятора мощности электропаяльника
147
70
Рис.
98.
Печатная п.1ата реrу.1ятора ~ющности и размещение деталей на ней
Детали регу.1ятора мощности паяпьника можно смонтировать на
печатной п:ште из фо.1ьгированного стек.1отексто.1ита (рис.
98).
Ее
по:-.1ещают в корпус подставки паяльника. изготов.1енный из фанеры.
На верхней крышке корпуса укреппяют ванночки д.1я припоя и флюса
(;:ря
них
удобно испо.1ьзовать
жестяные крышки от
баночек
с
горчицей), гнезда д.1я подк.1ючения пая.1ьника, две пары гнезд для
подк.1ючения к сети на.1аживаемых конструкций, переменный рези
стор
R2.
Мощность пая.1ьника, подк.1ючаемого к регулятору, может
состав.1ять
40 ... 90
Вт.
Д.1я регу.1ированпя температуры пая.1ьника напряжением
36 В
99.
можно испо.1ьзовать регулятор. схема которого показана на рис.
Напряжение сетп понижается трансформатором
мостовым выпрямите.1ем
VDl.
Tl
и выпрям.1яется
Пу.1ьсаuии сг.1аживаются конденса
тором С 1. На четырех .1огических э.1ементах микросхемы DD 1
собран генератор импу.1ьсов с регу.1ируемой скважностью: частота
пыпу.1ьсов
VTl VT2
состав.1яет
примерно
100
Гц.
Составной
транзистор
уси.1ивает импу:rьсы генератора по напряжению и току.
Регу.1ируя скважность импу.1ьсов. изменяют среднее значение тока
через пая.1ьник и температуру его жала.
В
качестве
микросхемы
К155ЛА3, К155ЛЕ1
DD 1
можно
использовать
и их аналоги из серий К133, К158,
К555. Транзистор
также
КР1531,
VTl - КТ608 (А, Б), КТЗ 117 (А); VT2 - К Т819 (Б, В),
Cl - типа К50-29, С2 - К50-16, СЗ - КМ-6.
Трансформатор Т1 имеет магнитопровод ШЛ20х20. Обмотка I
содержит 2000 витков провода ПЭВ-2 0,31. обыотка П - 365 витков
провода ПЭВ-2 0.67.
КТ817 (Б-Г). Конденсатор
148
VJJ 1Щ
!(
Рис.
99.
Vfl~,C,§5
811,J 7 Illll
Схема транзисторного регулятора мощности паяльника
Достоинством данного
регулятора перед аналогичным тринн
сторным регулятором яв.1яется возможность регу.1ирования мощно-
сти паяльника при питании его от источника постоянного напряже
ния (например, от аккумуляторов в полевых
условиях).
В
этом
случае
бность в трансформаторе
отпадает
Tl,
/100011оя чость
надо
пpodO!IOXU
выпрямителе
1
VDl.
2
J
Приспособление дJIЯ удаления изоляции
с монтажных проводов
Монтажные провода
в
пластмассовой
':cL-J..--+-t"- 5
изо.1яции радиолюбите.1и зачищают обыч
.....,.-t---t-t-- б
но с помощью ножа, ножниц и.1и бокорезов.
При
этом,
как
правило,
повреждается
и
мета.'Iлическая жила провода, Кроме того,
ше.1ковую
оплетку,
ес.1и
она есть,
'1
уда.1ить
таким способом весьма трудно. Пред.1агае
мое несложное устройство позво.1яет
стро
и
качественно
уда.1ять
бы
изо.1яцию
с
концов монтажных проводов типа МГШВ,
8
МГТФ и др. При этом металлические жилы
проводов совершенно не повреждаются.
Приспособление для удаления изоляции с
монтажных проводов (рис.
100)
представля
ет собой нихромовую проволоку
п.1енную на двух держателях
винтов
на
3.
Держате.1и
текстолитовой
2
укреплены
пластине
4
1,
закре
с помощью
винтами
толщиной
~58 5А
7
Рис.
100.
IIрвспособление
дли удаления изоляции
с монтажных проводов
149
6.. .1 О
мм. Здесь же установлена кнопка
Токоподводящие провода
Для
7 закреплены
питания приспособления
с помощью винтов
5
жестяным хомутиком
используется
трансформатор,
вторичная обмотка которого рассчитана на напряжение
токе
4... 5 А.
6.
8.
4... 5
В при
Можно применять трансформатор ТВК-1 lОЛ-1, удалив с
него все вторичные обмотки и намотав новую вторичную обмотку,
содержащую
45
витков провода ПЭВ-1
1,2.
Первичная обмотка
трансформатора во время выполнения работ все время включена в
сеть, а нихромовую проволоку (ее диаметр
0,7 ... 0,9
мм) с помощью
кнопки кратковременно подключают к вторичной обмотке транс
форматора.
Приспособление держат в правой руке, нажимают на
и,
вставив
конец провода
внутрь
проволоки поворачивают провод на
рабочей
1-1,5
2... 3 с кнопку
части
нихромовой
оборота.
После этого
изоляция легко снимается с помощью пинцета.
Источники питания
Устройства, собранные на полупроводниковых приборах (тран
зисторы,
тринисторы,
микросхемы)
и
электромагнитных реле,
питаются от источников постоянного напряжения.
отклонения
напряжения
от
номинального
Как правило,
значения
не
должны
выходить за границы определенных допусков (например, для микро
схем серии К155 питающее напряжение должно составлять 5В±5%).
Поэтому источник питания
устройств
кроме трансформатора и
выпрямителя должен содержать еще и стабилизатор напряжения.
Основой стабилизатора напряжения чаще всего служит кремние
вый стабилитрон, включенный в обратном направлении (катодом к
-
положительному полюсу источника питания, анодом
льному).
При
таком
включении
напряжение
на
к
огрицате
стабилитроне
(напряжение стабилизации Uст) мало зависит от тока через стаби
литоон (тока стабилизации Iст)· Эти две величины и являются
основными параметрами стабилитронов. Так, для стабилитрона
КС156А напряжение стабилизации (номинальное) составляет
(пrи номинальном токе стабилизации
может быть в пределах
3... 50 мА.
10
5,6
В
мА), а ток стабилизации
Если нагрузка потребляет больший
ток, применяют усилитель тока. В простейшем случае это может
быть
транзистор,
включенный по схеме с
общим коллектором
(эмиттерный повторитель).
Схема такого источника питания показана на рис.
101.
Напря
жение сети, пониженное трансформатором Tl до 8... 10 В, выпря
мляется диодным мостом
напряжения,
150
в
котором
VD 1
и
транзистор
подается
VTl
на
стабилизатор
включен
эмиттерным
vтr дВJ5В
Р11с.
101.
повторите.1ем
Схема стаби.1изированноrо источника питания
Напряжение на выхо;::1е стаби.1изатора на
меньше напряжения на стаби.wтроне
0,5 ... 1
В
По ана.1огичной схеме
VD2.
:о.южно строить стаби.1изаторы и на ;::1ругие значения питающих
напряжений, с1е;::1ует .~ишь д.~я каждого с.1учая подобрать соответ
ствующие стаби.1итрон и сопротив.1ение резистора
Rl.
Максималь
ный выходной ток стаби.1изатора Iвыхmах зависит от используемого
стаби.1итрона и статического коэффициента передачи тока транзи
стора
и может быть найден по форму.r~е
h213
lвых max = h 21 эlст max ·
Стаби.1изатор напряжения,
собранный
по
схеме на рис.
101,
об.1адает сравните.:Iьно невысокими эксп.~уатационными характери
стиками, но тем не менее может успешно применяться для питания
многих радиотехнических устройств (см" например, схемы на рис.
20, 39
На рис.
ния.
17,
и др.).
но
102
с
приведена схема еще одного стабилизатора напряже
испо.1ьзованием
ОУ.
Такие
уси.1ители
имеют
очень
бо.1ьшой коэффициент усиления (несколько сотен и даже тысяч) и
два входа
-
инвертирующий (на графическом изображении ОУ
обозначают кружком) и неинвертирующий. Сигналы, поданные на
эти
входы,
суммируются
с
учетом
их
знака
и
многократно
VT! 1(78755
+
......__
+
RI
150
~
[>"""
се J
5В
§
~
,_
~
""
;:::
~
~
:-::;
Рис.
~
102.
7
tU
·U 1
С!
O,OJJM!(
+с2
50Mt0
)(08
Схема стаби.1изатора напряжения с яспо.11>зованием
операционного усилвте.'lя
151
усиливаются. Характерная особенность стабилизатора напряжения с
применением ОУ заключается в том, что в нем выходное напряжение
сравнивается с образцовым (опорным) и таким образом поддержи
вается на заданном) уровне.
Рассмотрим по схеме более подробно работу такого стабилиза
тора напряжения. Выходное напряжение с делителя
подается
R2R3
на инвертирующий вход ОУ, а образцовое напряжение, снимаемое со
стабилитрона
VDl, -
на неинвертирующий вход. При небольшом
изменении напряжения на выходе стабилизатора на инвертирующем
входе
(вывод
появляется
9)
сигнал
рассогласования,
который
многократно усиливается и изменяет напряжение на регулирующем
транзисторе
таким
VTl
образом,
что
напряжение
стабилизатора практически не изменяется.
на
выходе
Этот процесс длится
всего несколько микросекунд.
Напряжение на выходе стабилизатора можно
определить по
упрощенной формуле
Uвых = Ucт(R2 + R3)/R3.
Изменяя в небольших пределах сопротивления резисторов
R2
и
можно изменять выходное напряжение стабилизатора. При этом,
R3.
как видно из формулы, выходное напряжение не может быть меньше
напряжения стабилизации стабилитрона.
Резистор
R4
ограничивает выходной ток ОУ, конденсатор
Cl
предотвращает возбуждение устройства. Коэффициент стабилизации
этого
источника
сопротивление
-
напряжения
составляет
а
200 .. .400,
выходное
несколько миллиом. Максимальный выходной ток
равен произведению предельно допустимого выходного тока ОУ на
коэффициент
h213
транзистора
VTI
и д.1я данной схемы составляет
мА. Если же для питания устройства требуется больший
500 ... 600
ток, чем может обеспечить один регулирующий транзистор, следует
применять составной транзистор (например, типов КТ972, КТ825,
КТ827). При отсутствии составного транзистора в одном корпусе его
можно выполнить из двух обычных транзисторов одной или разных
структур.
На рис. 103,а показана схема составного транзистора, образован
ного
транзисторами одной структуры (п-р-п).
образованного транзисторами разных структур
п-р-п). Резистор
при
высоких
нагрузки.
Rl
на рис.
(VTl -
103, д VT2 -
р-п-р,
обеспечивает нормальную работу стабилизатора
температурах
окружающей
Ток, протекающий через
среды
и
малых
этот резистор, должен
токах
быть
значительно больше обратного тока коллекторного перехода тран
зистора
VTl
при наибольшей рабочей температуре. Если ток через
регулирующий транзистор
152
VTl
превышает
70 ... 100
мА. транзистор
VT2
КТ8175
VT2
КТ8175
+
VT/
VTI
1(!8155
КТ811/Б
U&
5)
а)
Рис.
103.
Составной транзистор нз транзисторов структуры п-р-п (а)
и из транзисторов разных структур (б)
следует устанавливать
на радиатор.
Площадь радиатора можно
приближенно определить по формуле (для температуры окружающ
его воздуха около 20°С)
S = 25Uкэ Iнагр'
где S - площадь поверхности охлаждения радиатора, см 2 ; Uкэ напряжение
между
коллектором
и
эмиттером
регулирующего
транзистора, В; Iнагр - ток нагрузки стабилизатора, А.
На рис.
104
приведена схема еще одного варианта стабилизатора
напряжения. В нем применена интегральная микросхема К142ЕН1Б,
представляющая собой стабилизатор напряжения. Вот ее основные
параметры:
диапазон изменения входного
пределы установки выходного напряжения
ток нагрузки
0,15
напряжения
3... 12
9... 20
В;
В; максимальный
А; минимальное падение напряжения на регули-
RJ 05
+
Rб
*
7,21(
+с2
200М!(Х
хюв
R7
1,61(
R5 2,7к
58
Сигнаа
dЫ!((JI01/8HUЯ
Рис.
104.
Схема источника питания с использованием
микросхемы
-
стабилизатора напряжения
153
рующем элементе
В.
4
В микросхеме предусмотрена защита от
перегрузок по току и коротких замыканий.
Д.1я указанных на схеме рис.
104
транзисторов и номина.1ов
резисторов выходное напряжение составляет
защитного
нагрузку
устройства
устройство
1
около
А
автоматически
(при
5 В,
а ток срабатывания
уменьшении
принимает
тока
исходное
через
состоя
ние). При необходимости ток ограничения Iогр может быть изменен
подбором
резистора
Его
R3.
сопротивление
рассчитывают
по
формуле
R3=0,5/Iorp•
где R3 - в омах;
Iогр
в амперах.
-
Выходное напряжение устанавливают подбором резистора
R6.
В микросхеме предусмотрен вход выключения стаби.1изатора.
При подаче на вывод
9
через
резистор
R5
напряжения
2".3
В
напряжение на выходе становится равным ну.1ю. Удобно управ.1ять
включением и выключением стабилизатора с помощью цифровых
микросхем, имеющих питание
5
В.
В настоящее время промышленность вьmускает интегра.1ьные
стабилизаторы с фиксированным напряжением, содержащие в одном
IJAT
корпусе регу.~ирующий тран-
КРf/12ЕН5А
о
t-J----+
ХРЕН5А
о
87 10
с2
58, 2А
серий
К 142,
КР142). Схема стаби.1Изатора
на на рис.
1 2 J
105.
(микросхемы
напряжением
О,!511к
Рве.
зистор и узлы управ.1ения им
Схема стабилизатора
с фиксированным напряжением
5 В представле
105. Микросхема
КР142ЕН5А
содержит
защиты
перегрузки
току.
от
Максимальное
узел
по
значе
ние тока д.1я этой микросхе
мы составляет около
3 А.
На микросхеме К142ЕН3А можно вьmолнить стабилизированный
источник напряжения, регулируемого в пределах от
токе нагрузки до
1
А. Схема представлена на рис.
3 до 30 В при
106. Выходное
напряжение регулируется резистором
R4 и может быть вычислено по
U вых = 2,6(R4 + R5)/R5, В. Суммарное сопротивление рези
сторов R4 и R5 не должно превышать 20 кОм. Ток ограничения I 0 rp
устанавливают резистором R3, сопротивление которого может быть
вычислено по приближенной формуле R3 = О,6/I 0 гр' где сопротив.1е
ние берут в омах, а ток - в амперах. В стаби.1изаторе предусмотрена
формуле
13озможность отключения внешним сигналом. Д.1я этого на резистор
Rl подают положительное напряжение, которое доджно обеспечи
вать ток через резистор Rl не более 3мА. В стабилизаторе
154
Рис.
Рис. 106. Схема регулируемого источника
напряжения на базе янтегрального
Схема усилителя
выходного тока
стабилизатора напряжения
стабилизатора К142ЕНЗА
предусмотрена также
107.
тепловая защита (при
нагревании корпуса
микросхемы до определенной температуры выходное напряжение
уменьшается до
нуля).
Температура
сопротивлением резистора
Микросхема
DAl
отключения
определяется
R2.
должна быть установлена на радиаторе, обес
печивающем требуемую рассеиваемую молодость. Она не должна
превышать
6
Вт. Для обеспечения этого условия во всем диапазоне
регулируемого выходного напряжения следует применять ступенча
тое регулирование выходного напряжения.
Если требуется увеличить допустимый выходной ток, можно
применить усилитель тока на транзисторе.
Фрагмент схемы приведен на рис.
исходя
из
требуемого
тока
Резистор
107.
ограничения
(он
Rl
подбирают
выполняет
ту
же
функцию, что и резистор RЗ в предыдущей схеме). Ток на~;рузки
может достигать
5... 10
А.
Иногда возникает необхсдимость получить двуполярное напря
жение от однополярного источника (например, для питания опера.:..
ционных усилителей).
В этом случае
можно
приставкой, схема которой представлена на рис.
воспользоваться
108.
+
">
+ивьи
N2
~ /!(
~
оощиu
и
-и "
+с2
2омкх
х/58
-t!вьи
Рис.
108.
Схема приставки для получения двуполярного напряжения нз
однополярного
155
Устройство
представ:тяет
выполненный на
VTl,
собой уси:штель
операционном усилителе
постоянного
DAl
тока,
и транзисторах
VТ2, включенных по схеме эмиттерного повторителя. Работает
устройство следующим образом. Задающее напряжение подается на
неинвертирующий
резистор
R4.
На
вход
ОУ
(вывод
инвертирующий
с
3)
вход
делителя
ОУ
(вывод
Rl-R3 через
2) подается
сигна:т с выхода эмиттерного повторителя (сигна.1 отрицате.1ьной
обратной связи). Допустим, что по какой-.wбо причине напряжение
на выходе эмиттерного повторителя стало больше, чем напряжение
на движке переменного резистора
R2.
Тогда на входах ОУ будет
действовать результирующий отрицательный сигна.1. Напряжение на
выходе
ОУ при этом
транзистора
VT2
уменьшится,
что
вызовет приоткрывание
и призакрывание транзистора
VTl.
В результате
напряжение на выходе снизится. Поскольку коэффициент уси.1ения
ОУ составляет несколько десятков тысяч (для данного типа более
30 ООО),
то в процессе работы напряжения на входах ОУ будут равны,
с.1едовательно,
напряжение
на
выходе
эмиттерного
повторите.1я
полностью определяется положением движка переменного резисто
ра
R2.
Операционный усилитель К140УД7 можно заменить на К140УД8,
К140УД14, К140УД20, К140УД9.
Выбор транзисторов VТl,
VT2
определяется максимальным током, который необходимо по.'Iучить
от источника. Заметим, что через эти транзисторы протекает ток,
равный разности токов нагрузок, подключенных к по.'Iожите.1ьному
и отрицательному выходам. Исходя из этого следует выбирать и
радиаторы для транзисторов. Кроме того, ток через транзисторы не
может быть бо,1ьше максима.1ьного выходного тока ОУ, умножен
ного на статический коэффициент передачи тока транзисторов
В данном случае он может достигать
200
получения больших токов следует
применять
h 213 .
мА. При необхо;:~;и..1\1ости
составные тран
зисторы.
Двуполярные блоки mпания
Для питания
многих
радиотехнических устройств
требуется
стабилизированный источник постоянного напряжения. Ниже будут
приведены описания двух вариантов такого блока питания.
Схема первого варианта двуполярного блока питания показана на
рис.
109.
Напряжения на обоих его п.1ечах регулируются независимо
в пределах
равен
менее
0".12 В. Максима.'Iьный выходной ток блока питания
1 А. Коэффициент стабилизации по выходному напряжению не
2000, выходное сопротивление не более 0,01 Ом.
Принцип действия этого стаби:шзатора напряжения аналогичен
рассмотренному выше, но имеется и существенное от:IИчие.
156
Оно
+J 128
,~А.
~11!2·
V!J5
Д8145
CJ
700ЧК>
х/58
001.,,щi
+
Сб
/ООмкх/58
-о
128
IA
+
I
сч '-------'--"---"-'-''-'-"--&.---с:::::н
/J00Ч<•2SB
Рис.
Схема двупо.'Iярного б.1ока питания (первый вариант)
109.
состоит в том, что оба ОУ питаются двуполярным напряжением,
снимаемым
с
VD4VD5Rl0.
К1агодаря такому вк.1ючению ОУ напряжение на его
выходе
параметрических
может
изменяться
от
стаби.1изаторов
максима.1ьного
VD2VD3Rl
отрицате.1ьного
и
до
максима.1ьного по.1ожительного значения. Это позво.1и.10 обеспе
чить
регулирование выходного напряжения
обеих по.1ярностей,
начиная от О В. При питании ОУ однопо.1ярным напряжением, как
это сделано в предыдущей схеме, минима.1ьное значение выходного
напряжения составит
2. "4
В, а это ограничит возможности стаби.1и
затора при наладке раз.1ичных устройств.
Неинвертирующие входы обоих ОУ (выводы
резисторы
входах
и
Rl 1 соединены
ОУ- нулевой
потенциал
(выводы
сторы
R4
4
R2
потенциа.1.
поддерживается
и
В
на
процессе
работы
инвертирующих
через
такой
входах
же
ОУ
микросхемы); напряжение на них подается через рези
и
RlЗ
с
делите.1ей
напряжения
Изменением сопротивлений резисторов
выходное
5 микросхем)
с общим проводом, поэтому на этих
напряжение
от
R7
минима.1ьного
и
RЗR7
R18
и
R12Rl8.
можно изменять
(движки
резисторов
в
крайнем .1евом по схеме положении) до максимального (движки
резисторов в крайнем правом по схеме по.1ожении).
157
Элементы
VT3, R8, R9
и
VT6, R16, Rl 7 образуют
систему защиты
стабилизаторов от перегрузок по току. Рассмотрим работу системы
защиты
на
примере
верхнего
(по
схеме) плеча
стабилизатора.
Выходной ток стабилизатора, протекая через резистор
R9,
создает
на нем падение напряжения. В зависимости от положения движка
подстроечного резистора
R8
при определенном значении выходного
тока начинает открываться транзистор
между
ОУ
выходным
DAl.
При
плюсовым
этом
проводом
составной
VT3,
и
уменьшая напряжение
инвертирующим
транзистор
входом
начинает
VT1VT2
закрываться, ограничивая тем самым выходной ток стабилизатора
на определенном уровне.
При
налаживании различных устройств,
питаемых
от
такого
блока, можно устанавливать различные токи ограничения.
Блок питания не боится и коротких.-замыканий, т. к. выходной ток
каждого плеча также ограничивается системами защиты. Однако при
длительном (несколько минут) коротком замыкании из-за перегрева
могут выйти из строя регулирующие транзисторы
Транзисторы
VT2
и
VT5
устанавливают
VT2
и
VT5.
на теплоотводящих
·
радиаторах с охлаждающей поверхностью не менее 200 см 2 .
Помимо обозначенных на схеме транзисторов можно применять
транзисторы типов КТ815, КТ817, КТ819, КТ803, КТ808, КТ903 с
любыми буквенными индексами; в качестве
VT4
можно рекомендо
вать КТ814, КТ816, КТ502, МП25, МП26 с любыми буквами; в
качестве
VTl - КТ608, КТ602, КТ630, КТ503 с любыми буквами; VT3 VT6 - любого типа на допустимое напряжение между коллектором
и эмиттером не менее 25 В соответствующей структуры. Оксидные
конденсаторы Cl, С3, С4, С6 - KS0-16; С2, С5 - типов КТ-2а, К10-7в;
подстроечные резисторы R8 и Rl 7-типов СП5-2, переменные R 7 и
R18 - проволочные - типа ППБ-2А (можно применять и обычные
и
углеродистые типов СП-1, СП-2, но срок их службы будет меньше).
Номинальное значение сопротивления переменных резисторов мож
ет
составлять
1... 1О кОм, надо лишь помнить, что номиналы
и R7, R12 и R18 должны быть одинаковыми.
Постоянные резисторы - типа МЛТ. Трансформатор Tl намотан на
ленточном магнитопроводе ШЛ16 х 32. Обмотка I содержит 1320
витков провода ПЭВ-1 0,23, обмотка П - 210 витков провода ПЭВ-1
0,62 с отводом от середины.
Двуполярный блок питания собран на печатной плате (рис. 110).
резисторов
R3
Налаживание двуполярного блока питания состоит в подборе
резисторов
схеме)
R3
и
R12
таким образом, чтобы при крайнем правом (по
положении движков
переменных
резисторов
R7
и
R18
напряжения на выходах обоих плеч были бы максимальными и
158
110
а)
с
к Тf(Л}
".
0--~-l(R?
о
о
о)
Рнс.
а
-
110.
1\>lонтажная п:шта б::юка питания:
расположение печатных проводников, б
составляли
-
расположение ;~ета.1ей на плате
12 ... 13 В. Подстроечными резисторами RS и R 17
устанавливают необходимый ток ограничения.
Второй вариант двупо.1ярного б.1ока питания (рис.
111)
отличает
ся от рассмотренного выше бо:rее широким диапазоном выходных
напряжений и токов нагрузки, а также 66.1ьшим КПД.
159
.....
~~
..... ~"'
...,
~ <:::.
+
~
)<:
!'...
с;:;
~
"' ""
"::.'
""
~
~~
~
~
1 ""'
+
~~
•
~
)<:
+
"'::::"':.
"""'
~
~
...,
~
1~
'i"
•~
""
~
~"'
L("'
""Е3
lt\
)~
L---------------,,....---~)' !
160,
VТ/11
КТ/!"55
t'/3
/( 1!1111! /{< .D.D/
llllltrк•
l.fB
---~к l!ы.! 7 .D.DI, н
.UZJL,.D.DJ
('//j
?llllнк•
?5В
/( lllJlll 7 llll2, .D.DJ
/( lllJIX 2
к"- ··с10
К.+"(73
К 1!111х
1
lr'.lo
3/llк
Yll/J
Ylllll
.як
.o.и1-.D.DJ К.701./1112
Л'/1.7/l!А
УТ!J-УТ!! Л'TJ/.J.17
Yll/l!-m/.f
-О\
Рис.
111.
Схема двуполярцоrо блока питания (второй вариант). Транзисторы
VT16 - VT18
типа КТ502Б
Напряжение каждого плеча регулируется в пределах
нагрузки может достигать
3
А.
входному напряжению не менее
более
Ом.
0,005
2000,
по
выходное сопротивление не
Амплитуда пульсаций
нагрузки не превышает
В. Ток
0... 35
Коэффициент стабилизации
при максимальном токе
5 мВ.
Принцип действия этого стабилизатора аналогичен рассмотрен
ному
выше,
усилителей
получить
чем
но
имеются
и
напряжения на
отличия.
выходное напряжение
допустимое
выходное
К553УД2 (оно составляет
Во-первых,
транзисторах
и
VTl
использование
позволило
VT5
источника значительно
напряжение
операционного
большее,
усилителя
В). Во-вторых, благодаря переключе
10
нию выводов вторичных обмоток трансформатора в зависимости от
значения выходного напряжения удалось уменьшить потери мощно
сти на регулирующих транзисторах
повысить
КПД устройства.
источника
питания.
стабилизаторы тока.
тока значением
10
На
VT2,
VТ6, снизить их нагрев и
Рассмотрим некоторые
транзисторах
VT4
и
особенности
VTS
выполнены
Они обеспечивают протекание неизменного
мА через регулирующие транзисторы
и
VT2
VT6
при отсутствии внешней нагрузки; этот ток не зависит от выходного
напряжения. Постоянная нагрузка на выходе стабилизатора пред
отвращает его возбуждение на высоких частотах.
На микросхемах
задающие
DD1-DD3
выполнены шесть триггеров Шмитта,
пороги срабатывания
электромагнитных реле
Кl-Кб.
Рассмотрим работу узла переключения обмоток на примере верх
него (по схеме) плеча источника питания. Основой узла являются три
триггера Шмитта, выполненные на логических элементах микро
схемы
DDl.
Порог срабатывания каждого собственно триггера при
повышении напряжения составляет около
1... 1,5
В. Если напряжение на выходе
срабатывания триггера,
то
1
7
В, а гистерезис
около
-
источника превышает порог
срабатывают электромагнитные
реле
Kl срабатывает при повышении выходного напряжения
К2 - 18 В, К3 - 27 В. Пороги срабатывания триггеров Шмитта
подстраиваются с помощью делителей R23R24, R28R29, R33R34.
Контакты реле Kl.1-K3.l подключают к мостовому выпрямителю
VDl большую или меньшую часть обмотки П трансформатора Tl.
При этом падение напряжения на регулирующем транзисторе VT2 не
превышает 14 В, а мощность - 40 Вт. Нетрудно подсчитать, что при
Kl-K3.
до 9 В,
Реле
отсутствии такого узла переключения выводов обмотки максималь
ное напряжение на регулирующем транзисторе достигало бы
В при мощности до
тепловые
потери
на
120
35 .. .40
Вт. Таким образом, значительно снижены
регулирующих
транзисторах,
что
улучшило
тепловой режим источника. При необходимости эти потери можно
162
l Т2 КТ879Г
;~
78
!l
Рис.
J5 иdш,В
27
112. Регрировочная характеристика
Рис.
источника IШтания
САема ана::юга состав
113.
ного транзистора п-р-п типа
снизить еще, уве:шчив чис:ю триггеров Шмитта в каждом плече
стабилизатора до
5-7.
Зависимость падения напряжения на регу.1ирующем транзисторе
Uрт от выходного напряжения Uвых (регу.1ировочная характеристика)
показана на рис.
112.
Регу.1ирующий узел нижнего (по схеме) плеча источника работает
ана.1огично,
то.1ько
д.1я
управления
реле
К4-К6
испо,1ьзованы
транзисторы проводимости р-п-р типа.
Напряжение питания операционных усюrите.1ей, ре.1е
Kl-K6
и
цепей эта.1онного напряжения снимают с ма.1омощного двупо.1ярно
го стабилизированного .вьшрямите.1я, вьшо.1ненного на транзисто
рах
VTlO
и
VT12.
Поско.1ьку характеристики этого стабилизатора (в
частности. уровень пу.1ьсаций) во многом определяют параметры
источника питания в це.1ом, стаби.1Iпроны
VD8. VD9
питаются от
стабилизаторов тока, выполненных на по.1евых транзисторах
VT9
п
VTl 1.
Составные транзисторы
можно заменить
VT2, VT6
транзисторов соответствующей проводимости. На рис.
схема ана.1ога составного транзистора
составной транзистор
VT2.
113
парами
показана
Ана.1огично заменяют и
но испо.1ьзуют транзисторы р-п-р типа
VT6,
(например, КТ816Г и КТ818Г). Конденсатор
Cl
может оказаться
необходимым д.1я устранения высокочастотного самовозбуждения.
Оксидные конденсаторы - типа К50-16 или KS0-6, оста.1ьные КМ-6, Kl0-23. К10-7В. Подстроечные резисторы R9, R19 - СП5-2,
резисторы
R8. R20 -
С5-16МВ.
Ре.1е
К1-К6
-
РЭС-10
(паспорт
РС4.524.302) или РЭС-34 (паспорт РС4.524.372). Трансформатор
намотан на магнитопроводе ШЛМ40 х
Вт). Обмотка
I
содержит
525
50
(типовая мощность
витков провода ПЭВ-2
0,85;
Tl
270
обмотки П
и IП - по 95 витков провода ПЭВ-2 1.32, отводы сделаны от 31, 54, 75го витков, считая от верхних (по схеме) выводов обмоток; обмотка
IV
содержит
82
витка провода ПЭВ-2
Транзисторы VТ2 и
VT6
0,31
с отводом от середины.
установлены на радиаторы с охлаждаю
щей поверхностью не менее 1ООО см 2 каждый.
163
Налаживание
протекающего
источника
через
составлять около
Rl 1, R22,
Затем
1О
питания
светодиоды
начинают
с
установки тока,
который
HLl, HL2,
должен
мА. Этого добиваются подборкой резисторов
при этом выходное напряжение может составлять
производят
настройку
порогов
Шмитта. Переменным резистором
срабатывания
5."35
В.
триггеров
устанавливают выход
Rl (Rl 5)
ное напряжение равным нулю, а затем его плавно увеличивают. Реле
Kl-K3 должны срабатывать при напряжениях на выходе 1 источника
9, 18 и 27 В соответственно. Добиваются этого подборкой резисторов
R23, R28 и R33. Затем аналогично настраивают пороги срабатыв
ания триггеров в другом плече источника. После этого, установив
движки переменных резисторов
положение, резисторами
R3
и
Rl
R14
и
R15
в верхнее (по схеме)
устанавливают максимальное
напряжение обоих плеч 35 В.
Желательно с помощью осциллографа проверить, не возбужда
ется ли источник питания на высокой частоте. При наличии такого
возбуждения следует подобрать конденсаторы С2, С3, С9,
ClO.
Поскольку выходное напряжение изменяют переменными рези
сторами,
при установке напряжения к выходным зажимам следует
подключать вольтметр. Если вместо переменных резисторов
применить магазин
постоянных резисторов
и
Rl, R15
переключатели типа
ППlО, имеющие оцифров-
XfB
RT(R15) х ТОВ
~-
ку,
выходное
напряжение
можно устанавливать пере
ключателями без использо
1
1
1
1
!
1
!R~~RJ i
1
1
вания вольтметра.
При использовании трех
переключателей шаг уста
1
1
1
1
1
1
новки напряжения составит
0,1
В, что вполне достаточ
но для радиолюбительских
целей.
рис.
Схема показана на
114.
Общее
сопроти
вление резисторов
1
1
1
1
1
1
1
1
входящих в декады
Rl-R9,
Al-A3,
должно соответствовать со
противлению
резисторов
:
1
.J
L.
Рис.
114.
1
"g"
1
~~-;~Jo~_J
Схема узла дискретного изменения
выходного напряжения
164
данном
мерно
Rl
случае
1О
в
декаде
кОм,
ц
Al
в
R15
равно
ком.
сопротивления
3
переменных
и в
при
Поэтому
резисторов
составляют
декаде
А2
-
ЗОО Ом, в декаде АЗ - ЗО Ом. При этом следует иметь в виду, что в
Al используют только три резистора Rl-RЗ, в декадах А2 и
АЗ - все девять резисторов.
декаде
Зарядное устройство для гальванических элементов
Рассмотрим возможность многократного использования гальва
нических элементов и батарей. Как известно, наибольший эффект
дает зарядка асимметричным током при соотношении зарядного и
разрядного токов
10 : 1.
Схема зарядного устройства представлена на рис.
115.
Генератор
импульсов с регулируемой скважностью выполнен на логических
элементах DDl.1-DDl.З.
100
Гц. На транзисторах
Частота следования импульсов
около
и VТ2 собран ключ, усиливающий
VTl
импульсы генератора по току. Если на выходе логического элемента
DDl.З напряжение низкого уровня, транзисторы VTl, VT2 открыты,
и через батарею, подключенную к гнездам XSl, протекает зарядный
ток. При напряжении высокого уровня на выходе элемента DDl.З
оба транзистора закрыты и батарея
R7.
Переменным резистором
соотношение
транзистора
длительностей
VT2,
Rl
GBl
разряжается через резистор
изменяют в небольших пределах
открытого
и
закрытого
состояний
т. е. скважность импульсов асимметричного тока.
Микросхему К561ЛН2 можно заменить на К561ЛА7, К176ЛА7;
транзистор VTl - любой из серий КТ20З, КТЗ61, КТ501,
из серий КТ815, КТ817, КТЗ117, КТ608. Диоды VDl,
VT2 - любой
VD2 - ДЗll,
КД50З, КД509, Д22З с любыми буквами.
Налаживание устройства состоит в подборке резисторов
R6
и
R7
по требуемым значениям зарядного и разрядного токов. Напряжение
питания выбирают в пределах
напряжением
исходя из
заряжаемых
(6 ... 10)-часового
VJJ!Д95
VIJ2Д95
6... 15
В в соответствии с общим
элементов.
Зарядный
ток
выбирают
режима заряда. Скважность импульсов
к /Jы!J
74 IlllТ
+б".158
R7"
470
_г
XS!
К БВI
К !Jы/J
Рис.
115.
+
7lJDT
Схема зарвдвоrо устройства для гальванических элементов
165
тока
подбирают
эксперимента:1ьно
в
-
зависимости
от
типа
заряжаемых элементов.
Генераторы импульсов
Генераторы импульсов испо:1ьзуют во многих радиотехнических
:устройствах (электронных счетчиках, ре.'1е времени), применяют при
настройке цифровой техники. Диапазон частот таких генераторов
может быть от единиц герц до многих мегагерц.
На рис.
116
приведена схема генератора, который формирует·
одиночные импульсы прямоугольной формы при нажатии кнопки
SBl.
На .'1огических э.'1ементах
и
DDl.1
DDl.2
предотвращающий проникновение импу.1ьсов
собран RS-триггер,
дребезга
контактов.
кнопки на пересчетное устройство. В по.1ожении контактов кнопки
SBl,
показанном на схе:-.1е, на выходе
уровня, на выходе
кнопке
2 -
наоборот.
-
1
будет напряжение высокого
напряжение низкого уровня; при нажатой
Этот
генератор
удобно
использовать
при
проверке работоспособности раз.1ичных счетчиков.
На рис.
117 показана
э.1ектромагнитном
заряжается
схема простейшего генератора импульсов на
ре.1е.
через
При
резистор
подаче
Rl
и
питания
ре.'1е
конденсатор
срабатывает,
Cl
отк.1ючая
источник питания контактами К 1.1. Но реле отпускает не сразу,
поско.'1ьку некоторое время через его обмотку будет протекать ток за
счет энергии, накоп.'1енной конденсатором
опять
замкнутся,
снова
начнет
Cl.
Когда контакты
заряжаться
конденсатор
-
Kl.1
цик.'1
повторяется.
Частота переключений э.'Jектромагнитного реле зависит от его
параметров, а также номиналов конденсатора
При испо.'1ьзовании
pe.'Je РЭС-15
Cl
и резистора
Rl.
(паспорт РС4.591.004) переключение
происходит примерно один раз в секунду.
Такой генератор можно испо.'1ьзовать, например, для коммутации
гир.'1янд
на
новогодней
1Jь1х
е.'1ке,
!
для
получения
других
световых
+
+
!(/
~
lJыxi
JJJJ! i
88!
JJJJ!
~
~
~
JЙ}/'f/{X/,f}J
lr'!NЛAJ
Рнс.116. Схема формн
Рнс.117. Схема гене-
ровате.1я ОДИНОЧНЫХ
ратора на электромаг-
импульсов на транзисторах
~шульсов
ннтном ре.1е
и электромагнитном ре.1е
166
P11c.l18. Cxe\ta
генератора
эффектов. Его недостаток
-
необходимость использования конденса
тора значительной емкости.
На рис.
приведена схема еще одного генератора на электро
118
магнитном реле, принцип работы которого аналогичен предыдуще
му генератору, но обеспечивает частоту импульсов
конденсатора в
10 раз
1 Гц при емкости
меньшей. При подаче питания конденсатор Cl
заряжается через резистор
стабилитрон
VDl
и
разряжаться через резистор
транзистора
VT1VT2.
Спустя некоторое время откроется
Rl.
сработает
R2
реле
Конденсатор
Kl.
начнет
и входное сопротивление составного
Вскоре реле отпустит и начнется новый цикл
работы генератора. Включение транзисторов
VTl
и
по схеме
VT2
составного транзистора повышает входное сопротивление каскада.
Реле К 1 может быть таким же, как и в предыдущем устройстве. Но
можно использовать РЭС-9 (паспорт РС4.524.201) или любое другое
реле, срабатывающее при напряжении
15 ... 17
В и токе
20 ... 50
мА.
В генераторе импульсов, схема которого приведена на рис.
использованы логические элементы микросхемы
транзистор
VTl.
119,
и полевой
DDl
При изменении номиналов конденсатора
и
Cl
резисторов R2 и RЗ генерируются импульсы частотой от О, 1 Гц до
1 МГц. Такой широкий диапазон получен благодаря использованию
полевого транзистора, что позволило применить резисторы
R2
и RЗ
сопротивлением в несколько мегаом. С помощью этих резисторов
можно изменять скважность импульсов: резистор
льность
напряжения
резистор RЗ
-
высокого
уровня
R2
выходе
задает длите
генератора,
а
длительность напряжения низкого уровня. Максима
льная емкость конденсатора
Cl
зависит от его собственного тока
утечки. В данном случае она составляет
резисторов
на
R2,
RЗ
- 10 .. .15
1... 2
мкФ. Сопротивления
МОм. Транзистор VТl может быть
любым из серий КП302, КПЗОЗ.
CI IMI<
SAI
fDDI 2
DDI 3
1/
5
R2 IM
IJDt
Рис. 119.Схема широкодиапазОШIОГО
генератора импульсов
Рис.
120.
К5б1ЛН2
Схема генератора
импульсов на микросхеме КМОП
167
VO! Д95
Рис.
121.
V.D2 jl,95
Схема генератора импульсов с регулируемой скважностью
При наличии микросхемы КМОП (серия К176, К561) можно
собрать широкодиапазонный генератор импульсов без применения
полевого транзистора.
Схема приведена на рис.
емкость
конденсатора
переключателем
составляет
На рис.
SAl.
120.
дJJя удобства установки частоты
времязадающей
цепи изменяют галетным
Диапазон частот, формируемых генератором,
1" .1 О ООО Гц.
121 представлена
схема генератора импульсов с регули
руемой скважностью. Скважность, т. е. отношение периода следова
ния
импульсов
к
длительности
выходе логического элемента
ться от
1 до
напряжения
DDl.3,
высокого
резистором
Rl
уровня
на
может изменя
нескольких тысяч. При этом частота импульсов также
незначительно изменяется. Транзистор
VTl,
работающий в ключе
вом режиме, усиливает импульсы по мощности.
Генератор, схема которого приведена на рис.
вырабатывает
122,
импульсы как прямоугольной, так и пилообразной формы. Задаю
щий генератор выполнен на логических элементах
конденсаторе С2 и резисторе
R2
DDl.1-DDl.3.
благодаря которой на выходе логического элемента
DDl"5
К8ы811f
форми-
DDt
CJ'
Т О.tмк
_r---i( 8ы8 7 DDf
RllM
~---------------8ыхоо2
J"LГL
Рис.
168
122.
На
собрана дифференцирующая цепь,
Схема генератора пилообразных импульсов
руются короткие положительные импульсы (длительностью около
1 мкс).
На полевом транзисторе
и переменном резисторе
VT2
выполнен регулируемый стабилизатор
тока.
R4
Этот ток заряжает
конденсатор СЗ, и напряжение на нем линейно возрастает. В момент
поступления на базу транзистора
импульса транзистор
На
его
обкладках
короткого положительного
VTl
открывается, разряжая конденсатор С3.
VTl
таким
образом
формируется
пилообразное
напряжение.
Резистором
тельно,
R4
крутизну
регулируют ток зарядки конденсатора и, следова
нарастания
амплитуду. Конденсаторы
Cl
пилообразного
напряжения
и
его
и С3 подбирают исходя из требуемой
частоты импульсов.
Иногда
который
возникает
необходимость
формирует число
в
импульсов,
построении
генератора,
соответствующее
номеру
нажатой кнопки.
Принципиальная схема устройства (первый вариант), реализующ
его такую возможность, приведена на рис.
Функционально оно
123.
включает генератор импульсов, счетчик и дешифратор. Генератор
прямоугольных импульсов собран на логических элементах
Частота следования импульсов
DDl.4.
генератора
счетчика,
импульсы
поступают
выполненного
на
При
подаче
контактах
4
входа и
питающего
вход
10
DD2.
микросхемы DD3,
16 выходов.
напряжения
всех пятнадцати кнопок
Гц.
DDl.3
и
С выхода
двоично-десятичного
микросхеме
счетчика соединены со входами
собой дешифратор на
на
около
на
SB1-SB15
Четыре
выхода
представляющей
nравых
будет
(по
схеме)
напряжение
низкого уровня, обеспечиваемое наличием низкоомного резистора
R5.
Это напряжение подается на вход ждущего мультивибратора,
выполненного на элементах
Ct 2ом1обВ
DDl.l, DDl.2
и конденсаторе
Cl,
и
dыxorJ
IJDt
К7ПЛАJ
Рис.
123.
Схема числоимпульсиого генератора (первый вариант)
169
гасящего импульсы дребезга контактов кнопок. На выходе ждущего
мультивибратора
-
напряжение низкого уровня, поэтому генератор
импульсов не работает. При нажатии одной из кнопок конденсатор
СЗ мгновенно заряжается через диод
уровня, в результате чего на выводах
VDl до напряжения высокого
2 и 3 счетчика DD2 появляется
напряжение низкого уровня, устанавливающее его в рабочее состоя
ние.
Одновременно
через
замкнутый контакт
нажатой
кнопки
напряжение высокого уровня подается на вход ждущего мультиви
братора, и импульсы генератора поступают на вход счетчика. При
этом на выходах дешифратора последовательно появляется напря
жение
низкого
уровня.
Как
только
оно
появится
на
выходе,
с
которым соединен контакт нажатой кнопки, подача импульсов на
вход счетчика прекратится. С вывода
11
элемента
будет снято
DD 1.4
число импульсов, соответствующее номеру нажатой кнопки. Если
продолжать удерживать кнопку нажатой, то через некоторое время
конденсатор
установится в
СЗ
разрядится через
резистор
R2,
счетчик
DD2
нулевое состояние и генератор выдаст новую серию
импульсов. До окончания серии импульсов кнопку отпускать нельзя.
В
устройстве
конденсаторы
-
использованы
резисторы МЛТ-0,25;
К50-6. Транзисторы VТl,
КТ312, КТ315, КТ503, КТ201, диод
SB1-SB15 -
типов П2К,
KMl-1
VT2
оксидные
могут быть серий
VDl - серий Д7,
Д9, ДЗl
1.
Кнопки
и др.
Настройка числоимпульсного генератора заключается в установ
ке подбором резистора
Rl
и конденсатора С2 требуемой частоты
следования импульсов генератора, которая может быть в пределах
от единиц герц до десятков килогерц. При частоте выше
100
выдачи полной серии импульсов требуется время не более
поэтому кнопку можно не удерживать пальцем
-
Гц для
0,15
с,
короткого нажатия
ее вполне достаточно для формирования пачки импульсов.
На рис.
124
представлена схема еще одного числоимпульсного
генератора (второй вариант), по принципу работы аналогичного
описанному выше. Благодаря применению микросхем серии
схема генератора упростилась.
Генератор
формирует
от
1
Kl 76
до 9
импульсов.
В двух описанных выше вариантах числоимпульсных генераторов
необходимо
импульсов,
удерживать
кнопку
нажатой до
импульсов. Это является недостатком. На рис.
третьего
окончания
серии
в противном случае на. выход поступит неполная пачка
125
варианта числоимпульсного генератора,
приведена схема
в
котором импу
льсы начинают вырабатываться после отпускания кнопки.
На микросхемах
DDl, DD2 и диодах
преобразующий десятичное
число
выходов шифратора подаются на входы
170
VDl-VDЗ собран шифратор,
в двоичный код.
Dl, D2, D4, D8
Сигналы с
микросхемы
lr' Jмf. !f llll!, .Illll', !6' llll.J
1(
.8'7!Х.
С! О, !ttx
!ь1! 7 lllltllll1'. 8 llд.
+
!i'J
.9,8
/ !tltJX
-~'-~'---+-----..;....
1
2
J
!<
5
ь
7
/,f
lf
"'.9
JJЩ ll.Il2 !(/7оЛА1
Рис.
· DD4
124.
Схема чис.~о~щ~.1ьсного генератора (второй вариант)
(реверсивный счетчик) и на входы логического э.1емента 4ИЛИ
НЕ (DDЗ.l)
Рассмотрим работу генератора при нажатии кнопки SВЗ Когда
кнопка нажата, на выходах логических э.1ем:ентов DDl.l и DDl.2
установится напряжение высокого уровня. а на выходах DD2.1,
DD2.2
сохранится напряжение низкого уровня. На выходе .1огиче
ского элемента DDЗ.l появится напряжение низкого уровня, которое
через дифференцирующую цепь
ного счетчика
DD4
ClRl 1 поступит
на вход С реверсив
и установит его в состояние
1100.
При этом на
выходе логического элемента DDЗ.2 установится напряжение низко
го уровня, которое инвертируется .1огическим элементом
DD5.1 и
DD5.2-
подготав.1ивает к работе генератор на логических элементах
DD5.4.
Пос.1е ОТП)СКания кнопки SВЗ на выходе элемента DDЗ.1
появится напряжение высокого уровня, которое будет подано на
выход
его
12
микросхемы
выхода (вывод
DD5, начнет работать генератор.
11 микросхемы DD5) поступают
реверсивного счетчика.
1, 2, 4, 8
-1
счетчика последова
те:тьно появляются комбинации логических уровней
При установке счетчика в состояние
DDЗ.2
на вход
При этом происходит уменьшение чис1а,
записанного в счетчпке. и на выходах
э.1ем:ента
Импульсы с
установится
0000
0100. 1000. 0000.
на выходе логического
напряжение
высокого
уровня,
и
генератор остановится. На выход поступит три импульса.
Частота импу.1ьсов генератора определяется э.1ементами С2 и
R12
и может изменяться в широких пределах (от единип герц до
сотен килогерц).
171
....
ШJ.J.I
t:J
.llll!,.IШZ
llllJ
Kl.JoЛEJ
К/.5-ОЛА/
l..
u
J'Bl,J*
./Jlll/
9
1
t'/
т {l,//fl(
li'll
К!.5ШЕ7
1 111~/о~
//lк
[S)-
!117.7
Kl.JoЛAJ
.Il.IIJ.Z
l'~Гt"
2 2
/()
9
12
Q
К!Z*
IJ
YD/-l'IJJ /1.111
7UO;fA к О'м1. N lЛJt-.IJllo
L-~~~~~~~~~~~~~~~----6~-+-+,Jg
f----- К .!ы# 7 ШJl-.IJ.IJ.J
Рис.
125. Схема числоимпульсного генератора (третий вариаJП)
---
l/ltJ
В описанных здесь генераторах импульсов можно использовать
резисторы
МЛТ-0,25,
конденсаторы
KS0-6,
КМ-6.
Транзисторы
КТ315Б можно заменить транзисторами из серий КТ312, КТ315,
КТ316, КТ503. Диоды-любые из серий Д7, Д9, ДЗl 1. Кнопки - типов
П2К, KMl и др. Микросхемы могут быть серий КlЗЗ, К134, К136,
К158, КР531, К555 для первого и третьего вариантов; К561 - для
второго варианта.
Лабораторный трансформатор
При разработке различных устройств возникает необходимость
регулирования переменного сетевого напряжения.
Если при этом
допускается искажение синусоидальной формы напряжения, можно
применять
тринисторные
регуляторы,
о
которых
рассказывалось
выше. Если же требуется синусоидальное напряжение, необходимо
применять трансформатор. Удобным является лабораторный авто
трансформатор
(например,
типа ЛАТР-2М),
обмотка
которого
намотана на тороидальном магнитопроводе, а подвижный контакт
скользит по торцевой поверхности обмотки (предварительно очищ
енной от изоляции).
Однако такие трансформаторы весьма дефицитны. Кроме того.
надежность подвижного контакта со временем ухудшается. ГальваFU2 IOA
XS!
1 3478
J"
.,t" 1 . 7278
.2'' 93 . . 2208
"3" 220". Jl/78
~2208
HL!
Рис.
МН!J,5-0, 15
Схема лабораторного
трансформатора
126.
173
ническая
связь
выходных
с
сетью
зажимов
также
не всегда допустима.
Устройство,
торого
рис.
нять
схема
синусоидальное
преде:1ах
на
от
1
до
1".127
1
347
В
в
В
В, при
по:щиапазоне
менен и я
на
нагрузке
ступенями через
на
на
позво:1яет изме
126,
пряжение
э1 ом
ко
представлена
из
напряжений
га:1ьваническая
связь с сетью отсутствует.
Допустимый выходной ток
Р11с.
127.
опреде.1яется наименьшим
В11еnпшй в~ц .1аборатор11ого
сечением провода обмотки
тра11сформатора
из всех обмоток, участвую
щих в образовании требуемого напряжения, при этом максимальная
мощность не до.1жна превышать
170
Вт.
Регулирование напряжения осуществ.1яется в трех под;::щапазонах,
тот или иной диапазон выбирается переключате.1ем
SAS.
В первом
поддиапазоне в формировании выходного напряжения участвуют
обмотки
II-VIII
трансформатора
Tl.
Напряжения обмоток имеют
значения, равные степеням числа 2:2°. 2 1"".2 6 . Таким образом, путем
последовательного соединения требуемых обмоток можно по.1у.чить
.1юбое напряжение от
1
до
127
В ступенями через
обмоток производится переключателями
SA1-SA7.
1
В. Соединение
В показанном на
схеме по.1оженпи перек:1ючате.1ей все об~ютки вык:1ючены.
В положении
форматора
"2"
перек.1ючате.1я
SAS вторичные обмотки транс
вк.1ючаются пос.1едовате.1ьно-встречно
с первичной
обмоткой, и их напряжения вычитаются. С:1е:Iовательно, резу.1ьти
рующее выходное напряжение может изменятся от
В)
,
93 В (220 В - 127
когда все вторичные обмотки выключены.
В по:10жении "3" перек.1ючате:1я SAS вторичные обмотки транс
соединяются пос:Iедовательно согласно с первичной
обмоткой, так что их напряжение, когда вторичные обмотки
форматора
вк.1ючены, состав.1яет
напряжение,
составляет
когда
347
В
(220
Трансформатор
220
В
(220
В±О В): максимальное
в работу включены
В+
Tl
127
все вторичные
выходное
обмотки,
В).
выпо.1нен на магнитофоне ШЛ25 х
40.
На
моточl!ыс данные всех обмоток и максимальные токи представ.1ены
в таб.1.
174
4.
Начала обмоток на принципиа.1ьной схеме обозначены
Таблица
Номер
Напряжение
Число
Диаметр
обмотки
обмотки, В
витков
провода, мм
А
I
220
846
0,68
2,44
0,8
2,44
10
4,6
Ток обмотки,
п
1
4,5
ш
2
9
IV
4
17
1,6
8
16
34
1,5
4
68
1,5
v
VI
1
10
vп
32
136
0,8
4
1,1
VIII
64
272
0,6
0,6
точками. Тип обмоточного провода
ПБД (обмотки
ПЭВ-2 (обмотки
-
I, IV-VIII),
II-III).
Первой наматывают обмотку I, затем VIII, VII, .. " П.
В качестве выключателя питания Ql, переключателей
можно
4
использовать тумблеры
Галетный переключатель
SA8 -
типа
TBl-4,
ТВ2-1
SA1-SA7
или ТПl-2.
ПГК-ЗПбН, причем для повышения
надежности контакты объединены
в два
переключателя по
три
группы контактов в каждом. Внешний вид лабораторного транс
форматора представлен на рис.
127.
КНИГИ СИМВОЛА·Р
РАДИОСПЕЦИАЛИСТАМ И РАДИОЛЮБИТЕЛЯМ
ДЛЯ ЧТЕНИЯ С ПАЯЛЬНИКОМ
"Радиобиблиотека "Отцы и дети"
Объем а nечат·
ных листах
Евсеев А Электронные конструкции для школы и дома
Бирюков С "С микросхемами на
!
TbJI" (Цифровые измерите-
Символ-Р
1997
Символ-Р 1998
13
12
Цена
13000
12000
1997/1998 rr
р /13р.00к.
р./12р.00к.
льные устройства, источники питания, автоматика)
Символ-Р выполняет оптовые поставки.
Заказы направлять по адресу:
125015, Москва, Б.
285-18-41.
Новодмитровская, 23А.
Тел ./факс.:
175
ОТДЕЛЬНЪIЕ УЗЛЫ
ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВ
Счетные декады
В этом разделе приведены описания различных узлов электрон
ных устройств, которые могут быть использованы при разработке
разнообразных конструкций.
Применение
таких
узлов
позволит
упростить разработку приборов и сократить требующееся на это
время.
На рис.
128
показаны схемы трех декад с использованием в них
вакуумных люминесцентных индикаторов ИВ-3.
ИВ-4,
ИВ-6.
В
декаде по схеме рис. 128,а работают десятичный дешифратор
К155ИД1 и дешифратор, выполненный на диодах VD1-VD2. В
декаде по схеме рис.
128,б,в использована микросхема
Kl 76ИЕ4,
представляющая собой двоичный счетчик, и дешифратор двоичного
кода
в
код
Kl 76ИЕ4
семисегментного
индикатора.
Триггеры
микросхем
декад устанавливают в нулевое состояние подачей напря
жения высокого уровня на вход
R,
а переключаются триггеры спадом
положительных импульсов на входе С. На выходах
a-g
микросхемы
формируются сигналы управления семисегментным индикатором.
При подаче напряжения низкого уровня на вход
определяется
напряжением
поступлении же на вход
5
высокого
уровня
S состояние декады
выходах a-g; при
на
напряжения высокого уровня состояние
декады определяется напряжением низкого уровня. Такое переклю
чение полярности сигналов расширяет область применения микро
схем.
В декадах по рис. 128,б и в используются транзисторы разной
структуры. В первой из них могут работать транзисторы КТ315 (Г-Е,
И), КТ503, КТ608 (с любыми буквенными индексами), во второй
-
КТ208 (кроме букв А-В), КТ209Г (Д-Ж, И-М), КТЗ107А (Б-Д, И, К).
Аноды люминесцентного индикатора можно подключать непос
редственно к выходам микросхемы
117 ,г,
подключения
люминесцентного
К514ИД1 показан на рис.
. анодах
Kl 76ИЕ4,
как показано на рис.
однако при этом яркость их свечения ухудшится.
индикатора
к
128,д. При этом напряжение
индикатора получается
Способ
дешифратору
10
В на
в результате соединения одного из
выходов накала (он одновременно служит и катодом) с источником
питания
176
-5
В.
На рис.
128,е приведен
пример использования
в
качестве высоковольтных ключей инверторов микросхемы
рассчитанных на переключение напряжений до
На рис.
30
Kl 55ЛН3,
В.
показаны схемы вариантов счетчиков с индикацией
Дешифратор К514ИД1
(рис. 129,а) предназначен для работы с индикаторами, имеющими
общий катод; дешифратор К514ИД2 (рис. 129,б) управляет индика
129
состояния светодиодными индикаторами.
торами с общим анодом. В первом случае максимально допустимый
выходной ток микросхемы равен
7,5
мА, во втором
Варианты использования микросхемы
Kl 76ИЕ4
- 22
мА.
для совместной
работы со светодиодными индикаторами показаны на рис.
выходам микросхемы
Kl 76ИЕ4
счетчика по схеме рис.
129, в-д. К
129, д можно
подключить индикаторы с током потребления на каждый сегмент не
более
2... 3 мА.
Счетчик импульсов с динамической индикацией
Цифровые счетчики импульсов получили широкое распростране
ние
при
конструировании
цифровых измерительных приборов,
дисплеев. электронных часов, электронных игр и т. д.
Предлагаемое устройство представляет собой 4-разрядный счет
чик импульсов, работающий по методу динамической индикации,
когда
один
и тот
же
дешифратор
с транзисторными ключами
используется для дешифрации состояний четырех декадных счетчи
ков и для управления четырьмя газоразрядными индикаторами.
Использование метода динамической индикации позволяет при
менять один и тот же узел счетчика (как правило
работы
в нескольких разрядах счетчика.
-
дешифратор) для
Это дает возможность
уменьшить число используемых элементов.
Метод динамической
индикации удобен и тогда, когда индикаторные ш;мпы должны
находиться на удалении от самого устройства: в этом случае за счет
использования динамической индикации сократится число жил в
соединительном кабеле. На рис.
счетчика, а на рис.
131 -
130 показана
принципиальная схема
схема включения индикаторов, входных
цепей и цепей питания.
На микросхемах
DD1-DD4
собраны декадные счетчики, соеди
ненные последовательно друг с другом. Напомним, что микросхема
Kl 55ИЕ2
состоит из триггера со счетным входом
коэффициентом пересчета
5
Cl
и счетчика с
со входом С2. Если выход триггера
соединить со
входом счетчика (т.
микросхемы),
получится
е.
соединить выводы
12
и
1
последовательный двоично-десятичный
счетчик, работающий в коде
1-2-4-8. Временнь'rе эпюры напряжений
132. Триггеры счетчиков устана
такого счетчика показаны на рис.
вливают в состояние О, одновременно подавая напряжение высокого
177
Vll!-l'll/2 1!'/l.Jll.9A
.___.__.....__._...__....____ _..._..__ +
/(fЬ/f. /2 lJlJ/ ~Е--1--Э'"'"2lВ
.JB
а)
А' #ь1#.
.J .llll! ..,,_____ _ _____,. +
1i'!
!llllк
~--_.+.9.8
f---- -
_r
А'
#ы.f. 6' .ll.lll
tl,oj'шt'1 tJeкиtlи1'?
tf}
R!
!/J/Jк
gg
RZ-!i'6'
VТ!- i'Т7
t7!к
/r'T.JllZA
О)
178
Шlо/!Еу
lJllf
s
СТ2
lJt'
а
6
с
d
с
е
!'
S'
;f
!8
г)
]}]}/
7
~
~
f
~
~
2
~
/(,)ffll!Дf
lJC
f
о
С'
2
13
12
ь
!lfl! 11.8-,f
f(
d ((}
е
~
g
;: 15
ь
S'
lf
R! 2ilil
~----- -,J.9
lr' t!мf if 17llf
Е
il)
1
JJ.172, lJllJ /((,5,5/l!IJ
llllf
7
~
~,,.
llfl!
11.в-о
2
~
"
:..;:
lJC
1
2 ~
ь
!ll
.f~ll._'ll_!_,
/( tf,;;t!...
__fy_,
17172, ZlZl.J
lr' t!мf. ro 17Zll,
({!
Рис.
128.
17172, Zlll.J
Схемы счетных декад, работающих на шомннесцентные 1шднкаторы:
а - с дешифраторо,1 на ми~..росхеме и диодах, б-г - с использованием ми~..росхе'1 К176ИЕ4,
д,е - с использование~1 микросхемм К514ИД1 и К514ИД2
179
JJJJ!
!r'он11111
7
llt'
!
~
/
z
~
::.;.
2
f1
~
::.::""
а
llfJ!
АЛС'.l!М (AЛt'.JJ.9A / AЛ:Jll9.9)
*-:
/J
о
12
(}
//
о'
(/}
1
1
'
е .9
т
~
15
1
/у
'
L___
а)
~
!
~
z
~
с
2
о'
::>
f/
//}
'1
""
~
tf)
DJJ!
/r'l7oJIП
,) t'ТZ
llt'
+
//Т!
;a.-~-l
(]'
ь
'
о'
li'!-,fl 6'2(}
е
1i'
f
ff
'
/171
1
_J
//Т!-JIТ7
d)
180
/1(}/
9t
IAЛJ!Nll
(}
с
1
r---4""=::::1--:-1~~...L--
t'T2
i
(]'
8 .Dt'
ь
t'
с
11п-m
о'
КТJ/.Jо
11/l!
AЛJll.JA
1--
1
1
+
9g
е
к
1
т
L__j
J'
г)
Шl! 1(/16'/IE~
г---µ-:
J
t1
ь
с
d
.
1
11/l/
AЛt'J3.9A
с
1
е
f
g
R
#
- ___J
il)
Рис. 129. Схемы счетных декад, работающих на светодиодные индикаторы:
а - с микросхемой К514ИД\, б - с микросхемой К514ИД2, в-д - с микросхемой К176ИЕ4
уровня на входы
&RO. Полярность входных счетных импульсов,
Cl и С2, положительная. Триггеры переклю
подаваемых на входы
чаются спадом входных импульсов. Максимальная частота импуль
сов, подаваемых на вход счетчика, составляет
1О
МГц. Выходное
сопротивление устройства, к которому может быть подключен вход
4-разрядного счетчика, должно быть не более
2
высокого уровня в импульсе должно быть не менее
О
-
не более
0,4
кОм. Напряжение
2,4 В,
логического
В. Импульсы должны иметь крутые фронты.
На микросхеме
DDlO
собран генератор тактовых импульсов,
частота следования которых составляет
2... 3
кГц. Эти импульсы
поступают на счетчик с коэффициентом пересчета 4, собранный на
двух D-триггерах микросхемы DDl.l. D-триггер работает следую
щим образом: после прихода синхронизирующего импульса на вход
С на выходе триггера устанавливается такой логический уровень,
который был на входе
D до прихода импульса. Если вход D
соединить с инверсным выходом этого же триггера, то состояние
триггера
будет
изменяться
на
противоположное
после
прихода
каждого очередного импульса на вход С, т. е. триггер будет
работать в счетном режиме. Соединив два таких счетных триггера
181
~ ёimi
DD!
J.L
{]
гЬ
JJD2
CiёiГi ,J..L
12
2 J_
ч а
-17
2.L
...1..wo
,...l_ Ri
8
_f R9
Е
'.f <9
2&
Б7
~~-
/!..,_
б'g
ч
8
~--
!!.
г--1z
JJJJJ
F:Fт?i J.L
it2
...l'f
JR~
57
2L
8
~~
lfk<>---в!!.
~ ~-!JJJ4
~; :? 1 д--
"
~т
,...1.~г
s-
2L
чL
.t--&
"'
~
"
8 ,
flf]5
9g/
7)
113 !
2-
Шll-flJJ!/
.....8
J &
Л1551!Е2
ч
5 т
б
JJлsg:::::.=
/[} ! 1
1JJ
!
2т
...8
J
f/
--r т
1
h
JJ!Jl g
1
=:::.
iO & 7
J.
/J'Т
zy
J
1Jll5 - JJJJ8
li155ЛPJ
.._____:(,. т
5
ь
JJJJB g ::;::::::::
..
& •
7; т
,.!.
zт
3
----s!/ т
5
-~
пос:щ.:~,овательно, получим счетчик с коэффиuиентом пересчета
4.
Дешифратор состояний этого счетчика выпо:шен на микросхемах
DD12, DD13.
Во время работы генератора тактовых и!vшу.1ьсов на
выхо;:~.ах .1огических э;1ементов
DD12.2, DD12.4, DD13.2.
DDlЗ.4
появ:1яется пос:1едовате:1ьно напряжение высокого уровня. Работа
генератора на микросхеме
D D 1О. счетчика
DD12, DD13
дешифратора на микросхемах
182
на микросхеме
поясняется рис.
D D 11
133.
и
ff Вы§ llf !J!J5 -Jl!J1J;
r:r
О,Оо8нк
JJDP
Ю55ЛАJ
-
ХР1
Рис.
Микросхемы
130.
Принципиальная схема счетчика
DD5-DD8 представляют собой логические элементы
2-2-2-ЗИ-4ИЛИ-НЕ. Это означает, что если напряжение высокого
уровня имеется на всех входах хотя бы одного из элементов И
(например, на выводах
9, 10),
то на выходе микросхемы будет
напряжение низкого уровня. Подключением к выходам микросхем
инверторов
микросхем
DD9.1-DD9.4 и объединением выводов 5, 6 в каждой из
DD5-DD8 логическая операция 2-2-2-2И-4ИЛИ-НЕ
183
XSI
..п..
1
r
,2
J
,lf
,
~
-G"
- 1
<J
2
f~-
HG1
+5В
7
8
9
г~5щиu
"-.!/
._w
·~ ~""/2
~2208
,5
"
ИН-14
..п.. !/ст "О"
r
r
HGt-HG4
Вхоа
н-
НБ2
б
"
'-7
8
,,7
9
'-.V
~В
"
,,9
l
10
~11
~72
~IJ
Li"
1
?
н-
6
7
8
-g
'-V
:11/
/15
-
~/б
r::-,
-'оО
<J 1
~18
'79
?
7
8
g
•
/
131.
HGI/
-н
~17
Рис.
HGJ
J
J
Схема включения индикаторов, входных цепей и цепей пнтанИя
сведена к операции 2-2-2-2И-4ИЛИ, т. е. если хотя бы на одной паре
входов одного из четырех элементов И есть напряжение высокого
уровня, то на выходах микросхемы
DD9
также будет напряжение
высокого уровня.
Выходы инверторов
схемы
DD14.
двоичный
DD9.1-DD9.4
подключены ко входам микро
Она представляет собой дешифратор, преобразующий
код
в
десятичный,
и
высоковольтные
транзисторные
ключи, управляющие зажиганием цифр газоразрядных индикаторов
HG1-HG4.
Выход
логического
элемента
DD12.2 соединен со входами
10) каждой из микросхем DD5DD8. Ко вторым входам этих логических элементов (выводы 9)
подключены выходы микросхемы DDl. Когда на выходе DD12.2
логических элементов И (выводы
имеется
напряжение
высокого
уровня,
уровни
напряжения
на
r
2
J
s
Lt
Botx,4'
L_
BыxJJ10J~
Bыxll/11~
8/J/Xllll 2 -,
L_
8ЫХ1l122~
8/JUll/21/~
8/J/1 ]]!J 2
г-~.__
8Ь!Х, 8"
г-t_
вь1х !JIJ 4 L_____г---i__
12345678910
С!
Sl..Г1.ЛSLГLГLГ
С2,8ьа,7'~
Вых,2'~
Рис.
132.
___
Рис.
Временные эпюры
Эпюры напряжений
133.
устройства
напряжений одпого
двоично десятичного счетчика
выходах
элементов
DD9.1, DD9.2, DD9.3, DD9.4 повторяют
1, 2, 4, 8 микросхемы DDl, т. е.
считывание информации, записанной в счетчике DDl.
соответственно уровни на выходах
происходит
Когда напряжение высокого уровня имеется на выходе элемента
DD12.4,
информация считывается из счетчика
образом,
импульсов
за
время
на
выработки
входы
DD2
генератором
и т. д. Таким
четырех
тактовых
дешифратора
информация о состоянии счетчиков
DD14 поочередно поступает
DDl, DD2, DDЗ, DD4.
Когда напряжение высокого уровня имеется на выходе логиче
ского элемента
DD12.2, то транзистор, подключенный к выводам 2,
DAl, закрыт, а остальные транзисторы открыты,
на анодах ламп HG2-HG4 напряжение низкого уровня и они не
светятся; светится только одна из цифр лампы HGl. При поступле
13, 14
нии
микросхемы
следующего
импульса
с
генератора
тактовых
импульсов
оказывается закрытым следующий транзистор микросхемы
поэтому под напряжением находится только лампа
HG2,
DAl,
и так далее
при поступлении следующих импульсов. Таким образом, лампа
индицирует состояние счетчика
DD4.
Так как
частота
DDl, HG2- DD2,
тактовых импульсов
НGЗ
- DDЗ
достаточно
и
HGl
HG4-
велика,
создается впечатленйе непрерывной работы каждой газоразрядной
лампы.
Устройство coбpaiw на плате из гетинакса размерами
112 х 95
мм.
Здесь расположены только те элементы, которые обозначены на рис.
130.
Все соединения выполнены проводами. Конденсаторы
Cl,
С2
-
типов КМ-6, КЛС, МБМ и др. В счетчике могут быть использованы
аналогичные микросхемы серии КlЗЗ, имеющие такую же нумера
цию всех выводов.
могут
Вместо микросхем
быть использованы также
имеющие
такую
же
нумераuию
DD5-DD10, DD12, DD13
аналоги из
выводов.
серий К131.
Вместо
К158,
микросборки
транзисторов
DAl можно применить транзисторы типа КТ605А
или КТ940А. В качестве ламп HG1-HG4 можно использовать
индикаторы ИН-1, ИН-8, ИН-12Б и ИН-18.
185
Если все детали исправны и монтаж выполнен без ошибок,
устройство начинает работать сразу. В этом случае настройка его
сводится к подбору резисторов
через анод каждой из ламп
R4-R7 таким образом,
составлял 1... 1,5 мА.
чтобы ток
Для надежной работы необходимо, чтобы длина проводника,
через который поступают импульсы на вход счетчика, не превышала
0,2 ... 0,3
м.
Электронный пускатель
Как известно, электромеханические пускатели широко применяют
в электроаппаратуре для исключения повторного включения устрой
ства
после пропадания напряжения
в
сети.
В
таких пускателях
коммутация нагрузки производится контактами реле. Значительно
уменьшить
обгорание
контактов
реле
можно
использованием
тринисторов или симисторов, в этом случае контакты реле исполь
зуются для управления слаботочной цепью тринистора.
Схема электронного пускателя представлена на рис.
вичная обмотка трансформатора питания
VJ'/
Рис.
134.
134.
Пер
подключена к питаю-
!Шl08Г
При~щипиальная схема электронного пускателя
щей сети через симистор
Kl
Tl
VS 1.
Нормально замкнутые контакты реле
шунтируют катод и управляющий электрод симистора, что
обеспечивает закрытое состояние последнего. При нажатии кнопки
SBl "Пуск'' через ее замыкающие контакты напряжение поступает на
обмотку I трансформатора. Срабатывает реле Kl и своими
контактами
анодом.
соединяет
При
этом
управляющий
симистор
электрод
открывается
в
симистора
начале
с
его
каждого
полупериода, подавая напряжение на трансформатор и в нагрузку и
после отпускания кнопки.
Данные трансформатора
конденсатора
Cl
Tl,
диодного моста
определяются
параметрами
VDl,
реле
нагрузки.
Kl
и
Такой
электронный пускатель можно использовать, например, в зарядном
устройстве (см. рис.
186
76).
Узел выключения прибора
Применение этого уз:та в раз:шчных э:1ектронных приборах с
батарейным питанием позволяет избавиться от вык:1ючате.1я пита
ния, за!v!енив его пусковой кнопкой. Вык.1ючате.1ь питания неудобен
тем, что по окончании пользования прибором его необходимо
выключать. Если же забыть это сделать, то батарея питания будет
разряжаться.
которыми
Особенно
по.1ьзуются
это
;:~,ети.
прибор нажатием кнопки,
относится
Данный
к
узе.1
э.1ектронным
позволяет
играм,
включать
вык.1ючение его осуществ.1яется
авто
матически.
Схема уз.1а вык.1ючения прибора представ.1ена на рис.
{IJlh:bl
§IJIK/JIOЦeHUЯ
/(/
k
цепям питания
!l!J/ и пршfо;ю
r·-
/!(
Рис.
135.
Схема узла вык.1ючеиня прибора
При замыкании контактов кнопки
G В 1 поступает
конденсатор
Cl
DDl
SBl
"Пуск" питание от батареи
к цепям питания прибора и микросхемы
логических э.1ементах
схемы
135.
D D 1,
которой выпо.1нен RS-триггер.
в первый момент разряжен, на выводе
действует
напряжение
низкого
уровня,
на двух
Поскольку
5
и
микро
триггер
устанавливается в состояние, соответствующее напряжению низкого
уровня
на
транзистор
кнопки
выходе
VTl
.1огического
элемента
DD 1.1.
Открывается
и в этом состоянии остается и после отпускания
SBl.
Вык.1ючение прибора осуществ.1яется подачей напряжения низко
го уровня на вывод
вре!v!ени
1 микросхемы D D 1.
и.1и сигна.1
с какого-либо
Это может быть сигна.1 реле
счетчика,
используемого
в
приборе.
Ес.1и питание прибора осуществ.1яется от батареи напряжением
В, то в качестве микросхе:.1ы DD 1 целесообразно использовать
мик5осхемы серий Kl 76, К561 (например, Kl 76ЛА7).
9
187
НОВЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ
Цифровой измеритель заряда
Одним из наиболее распространенных способов определения
момента окончания зарядки аккумулятора является истечение за
ранее известного времени зарядки неизменным током (так назы
ваемая
зарядка
по
временИ).
При
зарядке
по
времени
предполагается, что ток в процессе зарядки не изменяется. Одна
ко в действительности в процессе зарядки ток изменяется из-за
влияния различных дестабилизирующих воздействий: нестабиль
ности питающего напряжения, увеличения напряжения на зажи
мах батареи и других внешних факторов. Поскольку внутреннее
сопротивление аккумуляторов весьма невелико, далее небольшое
изменение напряжения питающей сети может вызвать значитель
ное изменение зарядного тока. Для поддержания зарядного тока
на неизменном уровне можно использовать стабилизатор тока, од
нако это значительно усложняет конструкцию зарядного устрой
ства и снижает его коэффициент полезного действия. Зарядные
устройства промышленного изготовления для автомобильных ак
кумуляторов не обеспечивают стабилизацию величины зарядного
тока.
Известно, что для полной зарядки аккумулятора ему необходи
мо сообщить определенный электрический заряд (количество эле
ктричества), равный произведению времени зарядки на средний
за все время зарядки ток. В таком случае момент окончания заряд
ки можно определять не истечением определенного времени, а ве
личиной сообщенного аккумулятору заряда. При этом изменения
тока в процессе зарядки не повлияют на величину сообщенного
заряда, а лишь приведут к увеличению или уменьшению времени
зарядки.
Необходимость измерения заряда возникает и в других случа
ях. Так, проводя тренировочную разрядку аккумуляторов, полезно
знать емкость, которая будет ими отдана при разрядке до мини
мально допустимого напряжения. При проведении различных эле-
188
ктрохимических процессов (например, гальванопластики) также
возникает необходимость измерения заряда, прошедшего через
раствор.
Для реализации указанных целей (т.е. для измерения заряда,
прошедшего через измерительную цепь в условиях нестабильно
го тока) и было создано описываемое ниже устройство.
Принципиальная схема устройства приведена на рис.
136.
Ос
новой устройства является преобразователь напряжения в частоту
(ПНЧ), выполненный на микросхеме
DAl.
Напряжение на вход
ПНЧ поступает с токоизмерительных резисторов
симости от выбранного тумблером
SAl
Rl, R2
(в зави
предела измерения), по
этому напряжение на входе ПНЧ пропорционально току зарядки.
Поскольку функция преобразования ПНЧ линейная, частота на
выходе ПНЧ прямо пропорциональна току зарядки.
На работе интегрального преобразователя
KPl 108ПП1
остано
вимся подробнее. Эта микросхема представляет собой преобразо
ватель напряжения в частоту интегрирующего типа. Он может
преобразовывать положительные и отрицательные уровни напря
жения величиною до
стота
следования
10
В в импульсы прямоугольной формы, ча
которых
прямо
пропорциональна
входному
напряжению и определяется номиналами конденсаторов С 1, С3 и
резисторов
R4, R5.
Расчет требуемого коэфффициента преобразо
вания будет приведен ниже.
Импульсы напряжения с выхода ПНЧ поступают на вход
кросхемы
DDl.
Как известно, микросхема
ет собой генератор частотой
32768
Kl 76ИЕ12
Z
ми
представля
Гц (при подключении внешних
времязадающих цепей), а также счетчики с коэффициентом деле
ния
2 15=32768
(выходные импульсы снимаютсJ( с вывода
эффициентом деления
вывода
1О).
60
4)
и с ко
(выходные импульсы снимаются
не используется, а импульсы с выхода ПНЧ, поданные на вход
(вывод
12
с
В примененном здесь схемном включении генератор
микросхемы
DDl),
Z
поступают на первый триггер дели
теля. Частота импульсов, снимаемых с выхода последнего тригге
ра делителя
(вывод
10
микросхемы
DDl),
меньше
частоты
входных импульсов в 32768х60=1966080 раз. Коэффициент пре
образования ПНЧ выбран таким, что при напряжении на входе
ПНЧ
0,1
1В
импульсы на выходе счетчика М следуют с интервалом
часа, или
360
с. В зависимости от того, включены в измери-
189
!'""'
DD1
К17ВИЕ12
СТ2
м1
г--~,;
10
1
1
·•
.,_.
СТ2
IHI
j
•
.,,
1 :. •
1'
1•1.
1 1
1
1 1·~ 1Ч..J спо
15.R
SА2"Т1ус<"
г------+---~
D
FU1
О.25А
Рис.
136.
При1щипиалы1ая схема измери1еля заряда
тельную цепь оба резистора
Rl, R2
или только резистор
R2,
один
импульс на выходе счетчика соответствует прошедшему через из
мерительную цепь электрическому заряду соответственно О, 1 А
час
или
1
А-час.
Несложный
расчет
позволяет определить
требуемый коэффициент преобразования ПНЧ
1966080/360=5461
50 раз, пре
(Гц). Поскольку эта частота значительно, а именно в
вышает
частоту двухполупериодного
пряжения,
выпрямителя
погрешность преобразования
сетевого
на
ПНЧ при измерении
заряда, переносимого пульсирующим током, будет незначитель
ной (что, кстати, было подтверждено экспериментально).
Для подсчета числа ампер-часов или десятых долей ампер-ча
сов использован двухразрядный двоично-десятичный счетчик, вы
полненный на микросхемах
DD2 и цифровых семисегментных
HG 1. Счетчик первого разряда ус
люминесцентных индикаторах
ловно на схеме обозначен
кросхема
Kl 76ИЕ4
Cl, а счетчик второго разряда- С2.
Ми
представляет собой двоично-десятичный
счетчик, совмещенный с дешифратором для преобразования кода
счетчика в код семисегментного индикатора. Изменение состояния
счетчика происходит по спадам входных импульсов, а установка в
исходное состояние производится подачей напряжения высокого
уровня на вход R. Сигнал переноса снимается с выхода Р.
Для задания момента отключения источника зарядного тока
после протекания требуемого заряда использованы микросхемы
DDЗ и галетные переключатели SАЗ, имеющиеся в обоих счетчи
ках
Cl
и С2. Микросхема К176ИЕ8 представляет собой преобра
зователь числа импульсов в позиционный десятичный код (т.е.
счетчик-дешифратор). Ее первый счетный вход
входом микросхемы
DD2,
CN
соединен с
изменение состояню1 триггеров проис
ходит по спаду входных импульсов. На второй счетный вход СР
для обеспечения требуемого режима работы подано напряжение
высокого уровня. Установка в исходное состояние производится
подачей напряжения высокого уровня на вход
чика-дешифратора DDЗ
ключателя
SАЗ,
R.
К выходам счет
подключены контакты галетного пере
а подвижный контакт
этого
переключателя
соединен с одним из входов логического элемента 2И-НЕ
DD4. l;
на второй вход этого элемента поступает сигнал с подвижного
контакта галетного переключателя, работающего во втором разря
де счетчика С2
191
-220В
c:Ji:j
.....--~+
-
ит
-GB1+
б)
а)
Рис.
а
137.
Схема включения устройства для измерения заряда:
в режиме зарядки аккумулятора; б
-
в режиме разрядки аккумулятора
-
Для обеспечения режима измерения заряда необходимо с помо
щью галетных переключателей SАЗ установить требуемое значе
ние величины заряда, тумблером
SAl
Xl
разряда счетчика, контакты разъема
нагрузки
рис.
137,
в
соответствии
со
выбрать цену младшего
включить в разрыв цепи
схемами,
представленными
на
подать напряжение сети на контакты разъема Х2 и замк
нуть контакты тумблера
тель заряда, ИТ
-
SA2
"Пуск". (На рис.
137
ИЗ
измери
-
источник тока или зарядное устройство). На
схеме рис. 137,а показано включение устройства для измерения
количества электричества в режиме зарядки аккумулятора или в
режиме
осуществления
рис. 137,б
-
электрохимического
процесса,
а
на
включение устройства для измерения количества
электричества в режиме разрядки аккумулятора. При этом, если
через контакты разъема
Xl
потечет ток, на входе ПНЧ появится
напряжение в диапазоне от О до
1 В,
а на выходе ПНЧ
-
прямо
угольные импульсы, частота следования которых прямо пропор
циональна току через нагрузку.
Через некоторое время на выходах счетчиков DDЗ, соответст
вующих числу, заданному положением подвижных контактов га
летных
переключателей
SАЗ,
появится
уровня, на выходе логического элемента
напряжение
DD4.2 -
высокого
также напряже
ние высокого уровня. Начнет работать генератор, выполненный на
логических элементах
ставляет около
2
DD4.3, DD4.4
(генерируемая им частота со
кГц); звуковой излучатель
BFl
подаст сигнал,
указывающий на окончание протекания в цепи нагрузки требуе-
192
~юго ко;шчества э.1ектр11чества. О.:rновре~1енно откроется транзи
стор
VT 1
II сработает э.1ектро~~агн11тное ре.1е К 1. контакты К 1.
которого разо.:-.1кнутся
1
обесточат цепь нагрузкн. В тако:--1 состоя
11
юш устройство бу.:rет нахо.:rиться до тех пор. пока его не отключат
от сети.
Из:-.1еритель заря.:rа питается от двуполярного стаби.1нзатора на
пряжения. выпо.1ненного на :-.шкросхе:-.~ах
DA2. DA3.
Выхо.:rное
стабнлнзированное напряжение каж.:rой из этих микросхе:--1 состав
.~яет
9
В. Для понижения сетевого напряжения испо.1ьзован унифи
цированный
трансформатор
(серни
ТПП).
разработанный
специально для шпания аппаратуры на полупроводниках. Конден
саторы Сб
-
С 1О защищают :-.шкросхемы устройства от помех н ус
танавлнваются по о.:rно:-.1у около каж.:rой нз микросхем
Электрод, символнзирующий точку индикатора
С 1. соединен с выходом
на этом выходе в
120
S2
~шкросхе~1ы
DD 1.
Частота юшульсов
раз больше частоты импульсов на выходе М
этой микросхемы; при напряжении на входе ПНЧ
катора зажигается с периодо~1 примерно
ние
тока
через
DDl - DD3.
HG 1 счетчика
цепь
нагрузки.
Чем
3
1В
точка инди
с, ин;:щцируя протека
больше
ток.
тем
чаще
зажигается индикаторная точка.
Нити накала лю~шнесцентных индикаторов питаются от источ
ника отрицательного напряжения
-9
В (а не от источника
+9
В).
Это сделано для увеличения разностн напряжений между анодами
и катодоы индикатора. что приводит к увеличению яркости инди
катора. В .:rанном устройстве люминесцентные индикаторы пита
ются поннженным напряжением (паспортное напряжение для них
/
составляет
можно
20."30
В), о.:rнако б.1агодаря этому аноды индикаторов
подключать
Kl 76ИЕ4
непосредственно
к
выходам
счетчиков
без дополнительных транзисторных ключей.
О деталях устройства. Используемые мнкросхемы аналогов в
других сериях не имеют, за исключением
Kl 76ЛА7.
которую мож
но заменить на К561ЛА7. Цифровые индикаторы ИВ-ЗА можно
заменить на ИВ-6, однако последние имеют большие габаритные
размеры и ток нити накала, поэтому придется подобрать резистор
R 7.
Транзистор
ры
n-p-n.
VT 1 -
.1юбой кремниевый маломощный структу
например, серий КТЗ
ные мосты
VD1,VD2
12,
КТЗ
15,
КТ503. КТЗ
могут быть из серий КЦ402
любыми буквенными индексами. Диод
VD3 -
-
117.
Диод
КЦ405 с
.1юбой с током не
193
менее
30
мА и любым обратным напряжением (например, КД503,
КД509, КД510, КД513, КД521, КД522 с любыми буквенными ин
дексами). Конденсаторы С4, С 11
оксидные тищ К50-16 или
-
К50-35; С3 - К73-17, К73-24 (этот конденсатор должен иметь не
большой температурный коэффициент емкости, поскольку от него
зависит стабильность коэффициента преобразования ПНЧ); ос
тальные конденсаторы
КIО-23 и др.). Резистор
- любых типов (КМ-5, КМ-6, Kl0-17,
R2 - С5-16В мощностью 10 Вт (его мож
но также изготовить самостоятельно, намотав провод высокого
сопротивления на корпусе резистора типа ПЭВ, С5-1 бВ любого
номинала; подстроечный резистор
СП5-2; остальные резисторы
стор
Rl
R4 -
многооборотный типа
МЛТ, С2-23, С2-33, причем рези
-
составлен из двух резисторов, соединенных параллельно
(например, номиналами 1 Ом и 1О Ом). Реле Kl - импортное, ти
па Bestar BS902CS (его обмотка имеет сопротивление 500 Ом,
контакты могут коммутировать постоянный и переменный токи
до
1О А при напряжении 220 В. Отечественные реле, обладающие
(15 х 15 х 20 мм) габаритах такими же параметрами,
при малых
автору неизвестны. Трансформатор ТПП232 может быть заменен
на любой из ряда ТПП231
ТПП235, при этом следует соеди
-
нить вторичные обмотки таким образом, чтобы на диодные мосты
VD 1 и VD2 подавалось напряжение 12" .15 В. Самодельный
трансформатор выполняют на ленточном магнитопроводе
ШЛ16х20. Обмотка 1 содержит 2400 витков провода ПЭВ-1 0,08,
обмотки 11 и Ш- по 140 витков провода ПЭВ-1 0,25. Звуковой из
лучатель
BFl -
пьезоэлектрический типа ЗП с любыми букве~н
ными индексами. Тумблеры
SAl
и
SA2-
типов ПIТ, МП или
любые другие, рассчитанные на ток не менее
ключатели
SA3 -
5 А, галетные пере
Xl - типа РД-1.
пластмассовом корпусе (рис. 138)
типа МПН-1. Гнездо разъема
Измеритель заряда собран в
размером 200хб5хl 80 мм, известном под названием "Конструкция
радиолюбителя" (когда-то он был описан в журнале "Радио"). На
передней панели корпуса, изготовленной из дюралюминия, уста
новлены цифровые индикаторы, тумблеры и галетные переключа
тели; на задней стенке корпуса
предохранителя
FU 1,
-
гнездо разъема
Xl,
держатель
а также вывод сетевого провода. Монтаж
выполнен на двух платах из текстолита проводами. Размеры плат:
первой
194
-
165х45 мм, она крепится с помощью втулок и винтов к
Рис.
138.
Внешний вид измерителя заряда
передней панели; второй
-
l 90xl 30
мм, она крепится к днищу
корпуса. На второй плате установлены элементы, относящиеся к
блоку питания (Тl,
же элементы
FUI ),
VDI, VD2, DA2, DA3, С4, С5, Cll, С12), а так
Rl, R2, Kl, BFI. Все остальные элементы (кроме Xl,
включая цифровые индикаторы, тумблеры и галетные пере
ключатели, установлены на первой плате. Микросхемы стабили
заторов напряжения
охлаждающей
(DAI, DA2) установлены на
поверхностью по 30" .40 см каждый.
радиаторах с
2
Настраивают устройство следующим образом. Контакты разъ
ема
Xl
включают в разрыв цепи нагрузки и устанавливают ток
равным
1 А.
Контакты тумблера
SA 1 при
этом должны находить
ся в указанном на схеме положении, а контакты тумблера
замкнуты. Подстраивая переменный резистор
период следования импульсов на выводе
ным
360
1О
R4,
SA2 -
устанавливают
микросхемы
DD 1 рав
с. На этом настройку можно считать законченной.
Максимальный постоянный ток, который может протекать че
рез контакты разъема
SAI ),
Xl
(при замкнутых к()нтактах тумблера
не должен превышать
1О
А. Если измеряемый ток имеет
форму импульсов (например, при зарядке аккумулятора), то сред
нее значение тока не должно превышать
случае резистор
R2
6 ... 7
А
-
в противном
может перегреться. Это объясняется тем, что
отношение действующего значения тока (характеризующего теп
ловое действие тока) к среднему значению (характеризующему
переносимый током заряд) для импульсных (прерывистых) токов
больше, чем для постоянного тока или синусоидального. При ра
зомкнутых контактах тумблера
вышать
SAI
значение тока не должно пре
1 А.
195
Ес;ш в источнике постоянного тока отсутствует аыпер:-.1етр, его
ыожно ввести в шыернте:1ь заряда, подк:1ючив :-.1агннтоэ:Jектриче
ский прибор между общим проводоы и правьш по схеые контак
том разъема Х 1 и подобрав к прибору последовательный шунт.
При необходимости шмерять токи больше
1О
А следует ис
пользовать стандартные шунты. выпускаеыые промышленностью.
В этом еrучае надобность в резисторах
Kl .1
1О
отпадает, контакты
R 1, R2
также нельзя использовать при коммутации токов больше
А; клеымы выносного шунта еrедует соединить с левым по
схеме выводо:-.1 резистора
R3
бодившиеся контакты реле
ния
мощным
и общим проводом устройства. Осво
Kl
контактором,
можно использовать для управле
управляющим
источником
тока
по
цепи его сетевого питания :шбо по вторичной стороне.
Стабилизатор сетевого напряжения
Он предназначен для поддержания сетевого напряжения в за
данных пределах и по своим функциям аналогичен устройству,
схема которого была приведена на рис.
96.
Данный стабилизатор,
подобно вышеописанному и в отличие от феррорезонансных ста
билизаторов, также не искажает форму напряжения и способен
работать без нагрузки. Точность его несколько ниже, но зато он
содержит силовой трансформатор меньших размеров, а подвиж
ные элементы в конструкции отсутствуют. По сравнению с ферро
резонансными
стабилизаторами
данное
устройство
имеет
значительно меньшие массогабаритные показате:ш.
Схема стабилизатора представлена на рис.
139.
Принцип дей
ствия устройства основан на включении последовательно с на
грузкой
одной,
двух
или
трех
дополнительных
обмоток
трансформатора при отклонении сетевого напряжения от нормы.
Если сетевое напряжение ниже необходимого, то дополнительные
обмотки включаются синфазно с сетью. и напряжение на нагруз
ке становится больше сетевого; если же напряжение сети стано
вится выше нормы, то обмотки включаются в противофазе с
сетевым напряжением, приводя к уменьшению напряжения на на
грузке. Роль такого трансформатора выполняет Т 1, а дополнитель
ных обмоток
-
обмотки
IV, V, VI.
На интегральных микросхемах
DA3 -
DA8
выполнены компа
раторы напряжения, которые срабатывают при отклонении сете-
196
DA1
DАЗ
Рис.
139.
ОА2 кo1.i2E~bli
Dд8
К5&4.САЗ
Стабн.1изатор сетевого напряжения
вого напряжения от нормы. На инвертирующ:tе входы компарато
ров по.:rаны эта.1онные напряжения, снш.1ае\1ые со стабилитрона
VD3
и с резисторов
R5 -
RlO· .:rе.1ителя
напряжения На неинвер
тирующие влоды компараторов через резисторы
Rl 1 -
Rl 6
по
ступает напряжение, по вет1чине пропорциона.1ьное сетевому и
снимаемое с движка подстроечного резистора
пряжения сети является об:-.ютка
ние на которой (примерно
сетевому
1О
III
R2.
Датчиком на
трансформатора Т 1, напряже
В) изменяется пропорциона.1ьно
Оно выпря:-.1.1яется дпо.:rным мосто:-.1
сг.1аживаются
П-образньш
RС-фильтром
времени фильтра выбрана равной
1".2
VD2. пульсации
C4R1C5. Постоянная
с, что исключает срабаты-
197
вание компараторов от действия кратковременных всплесков на
пряжения.
Компараторы DАЗ
ней сетевого
DA8 настроены на срабатывание от уров
напряжения 250 В, 240 В, 230 В, 21 О В, 200 В и 190 В
соответственно.
-
Если
напряжение
уровни, то на выходах (вывод
сети
превышает указанные
тех компараторов, для которых
9)
выполняется указанное условие, действует напряжение высокого
логического уровня (уровня логической
1) -
около
12
В. Таким
образом, разница уровней срабатывания компараторов составляет
1О
В, или примерно
ния компараторов
5%
DA5
сетевого напряжения. Уровни срабатыва
и
DA6 отличаются на 20
220 В±5%. Следует
ветствует зоне регулирования
В. Это соот
заметить, что
государственными стандартами установлено допустимое сетевое
напряжение
220
В
(от
+10%-15%
187
В до
242
В). Данный же ста
билизатор, как видно, обеспечивает более высокую точность под
держания величины сетевого напряжения.
Все компараторы охвачены положительной обратной связью
через резисторы
Rl 7 -
Это сделано для обеспечения не
R22.
большого гистерезиса (разницы между напряжениями срабатыва
ния каждого компаратора при увеличении и уменьшении сетевого
напряжения). Величина гистерезиса определяется соотношением
номиналов резисторов
Rl 7
и
Rl 1
для микросхемы DАЗ и анало
гичных пар резисторов для других компараторов. Эти резисторы
подобраны таким образом, чтобы разница между напряжениями
срабатывания и отпускания компараторов составляла
1,5 ... 2 В.
Ес
ли исключить положительную обратную связь, т.е. сделать нуле
вой гистерезис, то небольшие колебания сетевого напряжения
(вызванные, например, включением и отключением бытовых при
боров, а также иными помехами), будут приводить к частому сра
батыванию
компараторов
и,
соответственно,
повышенному
износу контактов электромагнитных реле, а также к дополнитель
ным помехам в сети.
Таким образом, точность поддержания напряжения на нагрузке
определяется разницей напряжения срабатывания разных компа
раторов и величиной гистерезиса и составляет около
12
В.
Работа компараторов и электромагнитных реле при различных
значениях напряжения сети иллюстрируется таблицей
198
4.
Таблица
aJ
:s:
5 i:Q
~
170
180
189
191
201
211
221
231
241
251
260
270
(1 О-
компараторов
~ ~
§' 8
Состояния реле
Логические уровни на выходах
DA3 DA4 DA5 DA6 DA7 DA8
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
aJ
..:!
•
~ =~
~~~
выключено)
К1
К2
К3
1
1
1
о
о
1
1
1
1
1
о
о
1
1
1
1
о
о
о
о
о
о
о
о
о
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
i:Q
1
включено,
4
К4,К5
о
о
о
о
::i:::
=~
=
200
210
219
211
211
211
221
221
221
221
230
240
Из таблицы видно, что при изменении сетевого напряжения от
170 В до 270 В, т.е. на 23%, напряжение
200 В до 240 В, т:е. всего лишь на 9%.
на нагрузке изменяется от
Несколько слов о других схемных решениях стабилизатора.
Эталонное напряжение на инвертирующие входы компараторов
подается с параметрического стабилизатора
который, в
R4VD3,
свою очередь, питается от интегрального стабилизатора напряже
ния, выполненного на микросхеме
+12 В).
DA2
(выходное напряжение
Стабилитроны серии Д818 обладают в1сьма малым темпе
ратурным коэффициентом напряжения, что обеспечивает высо
кую
точность
поддержания
эталонного
напряжения
в
широком
диапазоне температур. Этому же способствует и питание параме
трического стабилизатора от стабилизированного источника на
пряжения. Питание обмоток реле К 1
интегрального стабилизатора
+12 В
-
К5 осуществляется от
(микросхема
DAl).
Необходи
мость в отдельном стабилизаторе для питания реле вызвана тем,
что следует максимально исключить взаимное влияние цепей пи
тания компараторов, источника эталонного напряжения и цепей
питания реле; в противном случае срабатывание реле и вызванное
199
этим из:мененпе тока :может привести к ложным срабатывания:ч
компараторов.
Напряжение. пропорциональное сетевому, снимается с от;:rель
ной обмотки трансформатора Т 1 (обмотка Пl). хотя его можно было
бы снимать с об~ютки П трансформатора. Необходимость использо
вания отдельной обмотки объясняется желанием исключить влия
ние изменений тока. вызванных срабатыванием
pe:re,
на ве:шчину
напряжения. которое с обмотки трансформатора посте выпрямле
ния поступает на непнвертирующпе вхо;:rы ко~шараторов.
Логика работы компараторов
ментов микросхем
реле
Kl -
DA3 -
и логических эле
DA8
а также работы электро~rагнитных
DD 1. DD2,
К5 видна ю таблицы
4
и потому в допо;~:нительных
разъяснениях не нуждается.
В устройстве ~южно в качестве компараторов испо;~:ьзовать. по
мимо указанных на схеме. :микросхемы К1401СА1 (каждая из них
содержит четыре компаратора напряжения); интегральные стаби
лизаторы КР142ЕН8Б можно заменить 15-вольтовы~ш (с индексом
"В"). В качестве диодных мостов
VDl. VD2
зовать приборы типов КЦ402
КЦ405. КЦ409, КЦ410, КЦ412 с
-
любыми буквенньши индексами. Диоды
:можно также исполь
VD4 -
VD7.
шунтирую
щие обмотки реле. могут быть любого пша с допустимым обрат
ным напряжением более
Оксидные кон;:rенсаторы
ные
15
В и прямым током бо;~:ее
100
мА.
К50-16, К50-29 или К50-35; осталь
-
КМ-6. КlО-17. К73-17. Все постоянные резисторы МЛТ,
-
С2-23.
Cl-12;
по;:rстроечные
и.·ш СП5-14. Резисторы
R2 и RlO R9 ;:rолжны
R5 -
:многооборотные СП5-2
иметь допустимое откло
нение сопротивлений от номинальных не хуже
1~/о;
если же нет
возможности найти резисторы с таким классом точности. их сле
дует
подобрать ю
группы
резисторов указанного
номинала.
используя цифровой омметр. Реле
ку
Kl - К5 - зарубежного произ
Bestar BS-902CS. Реле этого типономинала имеют обмот
сопротивлением 150 Ом. рассчитанную на рабочее напряжение
12
В. и контактную группу переключающего типа. рассчитанную
водства
на коммутацию напряжения
-
240
В при токе
единены параллельно. Трансформатор
проводе ШЛ50х40. Обмотка
содержит
200
15
А. Выключатель
Q1
тумблер типа ТВ 1-4, у которого все четыре пары контактов со
300
витков; обмотка
Tl
выполнен на магнито
I намотана проводом ПЭВ-2 0,9 и
II - 21 виток провода ПЭВ-2 0.45;
06:-ютка Ш
- 14 витков провода ПЭВ-2 0,45: обмотки IV, У. VI со
14 витков провода ПБД 2.64. У..Jобно испо.1ьзовать стан
:Jартный трансформатор типа OCMl-0.63. у которого все обмотки,
кроме первичной (она содержит 300 витков). удалены. а вторичные
..Jержат по
обмотки намотаны в соответствии с приведенными выше данны
ми. При изготовлении трансформатора одноименные выводы об
моток
I. IV,
У.
VI
следует пометить (на схеме обозначены точками).
Номинальная мощность такого трансформатора составляет
630
Вт.
Все элементы стабилизатора напряжения, кроме трансформа
тора Т 1 и тумблера
Q1, смонтированы
на плате из стеклотекстоли
та. В авторском экземпляре монтаж выполнен проводами, хотя
можно разработать и печатную плату. Микросхемы
DA 1 и DA2 ус
100 см
2
тановлены на радиаторах площадью соответственно около
и
30
см:.
Настройка стабилизатора с9стоит в установлении величины
номинального напряжения на нагрузке, равного
ке порогов срабатывания компараторов DАЗ
250
В.
240
В.
230
В.
21 О
В,
200
В и
190
220 В, и
- DA8
в подбор
равными
В соответственно. Для на
стройки понадобятся два вольтметра, измеряющих переменное
напряжение в диапазоне
300
В, и лабораторный автотрансформа
тор, напряжение на выходе которого можно изменять от
270
170
В до
В. Для индикации состояний компараторов желательно к каж
дому из них по:Jключить последовательно соединенные резистор
сопротивлением
10."15
кОм и светодиод серии АЛ307 так, чтобы
аноды диодов были соединены с выводами
торов. а свободные выводы резисторов
-
9
микросхем компара
с общим проводом (т.е.
так. как это сделано в простейшем логическом пробнике на рис.
8
этой книги). Разумеется. можно обойтись и вщ1ьтметром постоян
ного тока. с помощью которого измерять напряжения на выходах
компараторов, но это менее удобно. К выходу лабораторного авто
трансформатора подключают стабилизатор напряжения и первый
вольтметр; к гнездам "Нагрузка" стабилизатора подключают вто
рой вол~тметр. Движки подстроечных резистора
R2
и
RlO
уста
навливают в крайнее правое по схеме положение. а на выходе
автотрансформатора устанавливают напряжение
190
В. При этом
на выходах всех компараторов должен быть низкий логический
уровень (светодиоды не светятся, а при определении уровня на
пряжения вольтметром постоянного тока он должен показывать не
201
более
1 В.
Перемещая движок подстроечного резистора
ваются срабатывания компаратора
навливается напряжение
R2,
доби
на выходе которого уста
DA8,
высокого логического
уровня (около
10 .. .12 В). Затем, плавно увеличивая напряжение автотрансформа
тором до 250 В, добиваются срабатывания компаратора DАЗ, при
этом наблюдают по загоранию светодиодов последовательное сра
батывание компараторов
DA7, DA6, DA5, DA4.
димости порог срабатывания
регулировкой
подстроечного
этого
резистора
пределов срабатывания компараторов
роги
В случае необхо
компаратора подбирают
Rl О. После установки
DA8 и DАЗ проверяют по
срабатывания остальных компараторов,
которые должны
быть равны указанным выше значениям. При необходимости всю
настройку можно повторить.
К стабилизатору напряжения может быть подключена нагрузка
мощностью до
3
к~т. Если точность поддержания выходного на
пряжения может быть ниже указанной, число вторичных обмоток
трансформатора Т2 можно снизить до двух, а их напряжения уве
личить с
1О
В до
15
В. При этом, соответственно, число компара
торов также уменьшится,
а пороги их срабатывания следует
установить соответственно напряжениям вторичных обмоток Т2.
Нельзя не сказать о возможности применения полупроводнико
вых ключей для коммутации вторичных обмоток трансформатора
Tl
взамен контактов электромагнитных реле
Kl -
К5. Действи
тельно, контакты электромагнитных реле имеют ограниченный
срок службы, вызванный их износом, который тем больше, чем
больше число срабатываний и чем больше коммутируемые токи.
В этом смысле применение полупроводниковых элементов пред
почтительнее. В данном случае можно применить симисторы. Од
нако
следует
заметить,
что
одна
группа
переключающих
контактов реле может быть заменена двумя симисторами, т.е. в
данном устройстве потребуется применить
1О
симисторов. Кроме
того, необходимо будет принять специальные меры, чтобы симис
торы одной группы контактов не оказались одновременно в от
крытом
состоянии
-
при
этом
будет замыкание
вторичной
обмотки трансформатора Т2 и выход из строя симисторов. Такая
ситуация объясняется тем, что симистор после снятия напряжения
с управляющего электрода не может закрыться раньше окончания
полупериода сетевого напряжения, который составляет
202
1О
мс. В
то же ~ремя другой симистор из этой пары откроется практически
сразу после подачи на управляющий электрод управляющего на
пряжения, что может произойти в любой момент полупериода.
Чтобы исключить одновременное открытое состояние двух сими
сторов, следует принять специальные меры
-
например, произво
дить подачу и снятие напряжений с управляющих электродов
симисторов только в начале полупериода. Это существенно ус
ложнит схему управления. Кроме того, такой алгоритм коммута
ции не устранит полностью сквозные токи, поскольку симисторы
коммутируют индуктивную нагрузку (трансформатор), способ
ную накапливать электромагнитную энергию. Следовательно, для
полного устранения сквозных токов алгоритм управления симис
торами должен быть еще более сложным. Скорее всего, форма се
тевого напряжения при этом будет значительно искажаться в
моменты переключения ключей.
С учетом вышесказанного конструктору следует принять реше
ние о предпочтительности использования электромагнитных реле
или симисторов. Авторский экземпляр стабилизатора, выполнен
ный по приведенной выше схеме, надежно работает уже более
1 года
и питает нагрузку мощностью до
3
кВт.
Охранное устройство на базе имитатора
В последние годы значительно увеличилось число наших со
граждан, желающих поживиться чужим имуществом. Особенно
широко воровство распространилось в дачных кооперативах, где
относительная простота попасть в чужой домик и непостоянное
проживание в нем хозяев создают благоприятную почву для осу
ществления
замыслов
воришек.
В литератуnе
весьма
широко
представлены описания охранных устройств, рассказано о них и в
данной книге. Все эти устройства объединяет то, что они срабаты
вают при проникновении или попытке проникновения злоумыш
ленников на охраняемый объект. В то же время можно попытаться
сделать дачный домик обитаемым в отсутствие хозяев и тем са
мым отбить охоту у похитителей и хулиганов позариться на чу
жую собственность. Автор в своем дачном домике прорлему
имитации присутствия решил путем периодического включения
освещения и радиоприемника (магнитофона, телевизора). Вряд ли
кто-то попытается проникнуть в чужое помещение, не убедив-
203
шись в отсутствии хозяев. А если в доме горит свет. слышны го
лоса. звучит музыка. вряд ли стоит испытывать судьбу и нары
ваться на неприятности.
Данный имитатор жизнедеятельности
целесообразно применять совместно с другим охранным устрой
ством. реагирующим на проникновение на охраняемый объект.
Схема охранного устройства показана на рис.
140.
Поскольку
большинство несанкционированных проникновений в дачных ко
оперативах совершаются в темное время суток, устройство управ
ляет включением нагрузок именно в это время. На микросхеме
001 выполнен генератор импульсов с частотой следования
30 мин. Для этого использованы элементы собственно генератора
микросхемы (выводы 12 -14) и счетчики-делители (выводы 5. 6. 7.
9. 1О). На микросхемах 002, 003 выпо.1нены два декадных счет
чика. На микросхеме 004 и фоторезисторе R3 собрано фотореле.
Диоды V03 VO 10 совместно с логическими элементами
005.3. 005.4 позволяют программировать вре~~я включения и
выключения нагрузок, подключаемых к гнездам XS 1, XS2. На
грузки подключаются к сети с помощью сшшсторов VS 1 и VS2,
управляемых контактами электромагнитных реле Kl и К2. Источ
ник питания микросхем и реле собран по традиционной схеме с
гашением излишнего напряжения конденсатороы, в нем задейст
вованы элементы С4.
Rl 1. VOl, V02.
С5.
Допустим. что устройство подключено к сети и фоторезистор
R3
освещен. При этом его сопротив.'!ение относительно невелико,
и в точке соединения резисторов
R3
и Rб действует напряжение,
большее порога переключения триггера Шмптта (логические эле
менты
004.1. 004.2). На выходе э.:rемента 004.2 - напряжение
1. и счетчики-делители микросхемы 001. а также ми
кросхе~1 002. 003 заторможены подачей этого уровня на входы
R. На выходах О (выводы 3) микросхе~1 002. 003 - напряжение
логической 1. а на всех контактах разъе~1а XS3 - напряжение ло
логической
гического О.
При наступлеюш темного времени суток на выходе триггера
Шмитта появляется напряжение лоп1ческого О. начинают рабо
тать генератор и счетчики-делители микросхе~~ы
микросхемы
ческой
диоды
204
002. 003.
Через каждые
30
001.
а также
~шнут напряжение логи
1 появляется на очередно~1 контакте разъе~~а XS3. Через
V03 - VOlO. которые с помощью гибких проводников и
jзоммнl
14
VD4
VDS
VОЗ
VD12
КД510А
VD6
VD7
VD6
VD11
VD12
г---+-----i.--+-----+----- К выв 16 001 DDЗ,
14 004005
~
к выв
'----+--0-~_._----·
8 001·003,
7 DD4,DD5
С2СЗ О,068мкх4008
N
=
UI
Рис.
140.
Охра1111ое устройсrво 11а баJе имиrа·1ора
вилок ХР 1
ХР8 соединены с гнездами-контактами разъема
-
ХSЗ, напряжение логической
1
поступает на входы логических
элементов DDS.3 и DDS.4. При этом срабатывают электромагнит
ные реле
Kl и К2, своими контактами включая соответствующий
симистор (VS 1 или VS2), которые подключают к сети нагрузку -
осветительные приборы и аудиовизуальные приборы. Программа
включения этих приборов задается вставкой вилок
XPl -
ХР8 в
соответствующие гнезда разъема ХSЗ.
Элементы
R9, RlO,
С2, СЗ предназначены для уменьшения об
горания контактов реле. Диоды
торы
от
индукционных
VD 11, VD 12
всплесков
защищают транзис
напряжения,
возникающих
в
моменты выключения реле.
В устройстве применены радиодетали следующих типов. Мик
росхемы
DD2 - DDS могут быть также из серии К561. Транзис
VT2 - любые из серий КТ203, КТ208, КТ209, КТ361,
КТ502. Диодный мост VDl - любой на напряжение больше 10 В
и ток больше 50 мА. Стабилитрон может быть и другого типа, рас
считанный на напряжение стабилизации 9 В (например, КС191А).
Диоды VDЗ VD12 могут быть практически любыми - Д9,
торы VТl,
КД102, КД103, КД509, КД510 с любыми буквенными индексами.
Конденсаторы С2 - С4 - типа К73-17, CS - KS0-24, KS0-29 или
KS-16, С6 - КМ-6, Kl 0-17 или любого другого типа. Конденсатор
С 1 определяет стабильность временных интервалов, формируе
мых генератором, поэтому желательно использовать такие типы,
которые имеют небольшой температурный коэффициент емкости
· (ТКЕ).
Можно использовать керамические конденсаторы типов
КТ, КД, КЛС, КМ,
Kl0-17
со следующими подгруппами по ТКЕ:
ПlОО, ПЗЗ, МПО, МЗЗ, М47, М75, а также пленочные конденсато
ры типов К73, К74, К77. Все постоянные резисторы
С2-23,
подстроечный
Cl-12;
СПS-14. Реле
Kl,
R7 -
гичные. Вилки
МЛТ,
многооборотный СПS-2 или
К2-типа РЭС49, паспорт РС4.569.424 (сопро
тивление обмотки постоянному току
типа РДl-1, ХSЗ
-
XPl
800
Ом). Гнезда
XSl, XS2 -
гнездо разъема МРН44, ГРПМ45 или анало
-ХР8 изготовлены из проволоки подходяще
го диаметра (должна обеспечиваться плотная вставка в гнездовую
часть разъема). К анодам диодов VDЗ
-
VDlO
вилки подключа
ются с помощью гибких проводников (например, из проводов
марки МГТФ, МГШВ).
206
Монтаж устройства произвольный. Фоторезистор располагают
таким образом, чтобы на него падал естественный свет с улицы и
не попадал бы свет от фонарей. Настройка устройства состоит в
подборке порога срабатывания триггера Шмитта с помощью рези
стора
R7 при
уменьшении уровня освещенности до определенно
го предела. Следует также установить вилки в соответствующие
гнезда разъема. Чтобы включение и выключение обеих нагрузок
могло происходить независимо, следует попарно о'бъединить кон
такты гнезда разъема, тогда две вилки, управляющие разными на
грузками,
можно
будет "привязывать" к одному временному
интервалу. При необходимости увеличить число интервалов вре
мени количество вилок может быть увеличено.
Два переключателя елочных гирлянд
Схема первого переключателя представлена на рис.
Это
141.
устройство управляет двумя гирляндами, состоящими из малога
баритных светодиодов красного и зеленого цветов, и предназначе
но для украшения небольшой новогодней елки.
На транзисторах
VTI, VT2
собран симметричный мультив~бра
тор, частота переключения которого определяется номиналами ре
зисторов
Rl
R4
и конденсаторов
Cl,
С2. Для указанных на
.... 1
1
С4
1
1
VDЗ
1
1
1
1
R5330x
1
О,47мкх
х400В
R6
1
С3
1
1
10мкх
1
1
1
200
VD4
638
1
+
VТ1 ,VТ2
С1,С2
1
1
VD1,VD2
VD3,VD4
1
1
1
1
1
1
1
1
КТ209К
22мкх25В
КД522Б
КД102Б
1
1
1
1
: -2206
1
1
1
1
1
1
1
:____________________ _!i~~~~-~2~~~~~7~~~-~30.7~ ___________ J
Рис.
141.
Переключатель гирлянд для малогабаритной елки
207
схеме номин&1ов этих элементов частота составляет около
1 Гц
В
'коллекторные цепи транзисторов включены две гирлянды из све
тодиодов
HLl -
HL32.
Диоды
VDl, VD2
н резисторы
Rl, R4
не
обходимы для обеспечения перезарядки конденсаторов С 1 и С2.
Источник питания переключателя гирлянд вьцюлнен по схеме од
нополупериодного выпрямителя на диоде VDЗ с использованием
балластного конденсатора С4 для гашения напряжения. Дио;:~.
VD4
необходим для перезарядки конденсатора при положительной воЛ
не (относительно нижнего по схеме провода сети) напряжения, ре
зистор Rб ограничивает импульс тока при включении устройства в
сеть, когда конденсатор разряжен. Через резистор
R5
конденсатор
С4 разряжается после выключения устройства из сети. Пульсации
выпрямленного напряжения сглаживаются конденсатором СЗ. Ста
билитрон в блоке питания отсутствует, а напряжение на элементах
мультивибратора ограничивается напряжением на включенной
гирлянде светодиодов, т.е. светодиоды выполняют функцию стаби
литронов. Поскольку в любой момент времени обязательно вклю
чена одна из двух гирлянд, напряжение на конденсаторе СЗ не
может превысить напряжение на светящейся гирлянде.
В устройстве можно использовать любые р-n-р-транзисторы с
допустимым напряжением между эмиттером и коллектором не ме
нее
40
В. Подойдут транзисторы КТ208 (Ж, И, К, Л,' М), КТ209
(Ж, И, К, Л, М), КТЗбl (В, Д), КТ501(Ж, И, К, Л, М), КТ502 (с лю
быми буквами). Светодиоды могут быть из серии АЛЗО7 с любы
ми буквами; поскольку прямое падение напряжения на диоде
зависит от типа, количество их в гирлянде должно быть таким,
чтобы напряжение одной гирлянды не превысило допустимое на
пряжение транзисторов.
Конденсаторы
С1
-
К50-16, К50-35; С4- К73-17. В качестве диодов
СЗ К50-24,
VDl, VD2 мож
но применить, помимо указанных на схеме, КД509, КД510, КД513
(с любыми буквами), а также КД521 (А. Б. В). Диоды VDЗ,
должны быть рассчитаны на обратное напряжение не менее
VD4
350 В.
Подойдут диоды КД105 (Б, В, Г), КД226 (В, Г, Д).
Переключатель гирлянд смонтирован в небольшом пластмас
совQМ корпусе (рис.
142)
на плате из фольгированного стеклотек
столита. На плате установлены все элементы, кроме светодиодов
HL2 -
НLЗ 1. Эти светодиоды соединены между собой отрезками
провода длиной
208
10".15
см, а с корпусом
-
проводами длиной
Рис.
1,5 ... 2
142.
Внешний вид переключателя гирлянд
м. Для декоративного оформления светодиодов использова
ны разноцветные пластмассовые пуговицы, у которых расстояние
между отверстиями составляет
тодиода
вставляют
в
2,5
отверстия
мм. При монтаже выводы све
пуговицы,
припаивают
отрезки
провода и изолируют место пайки отрезками поливинилхлорид
ной трубки диаметром
1... 1,5 мм и длиной 15 ... 20 мм. На задней
2 вилки, с помощью которых устрой
стенке корпуса установлены
ство непосредственно вставляется в розетку электросети. Пра
вильно собранное устройство в налаживании не нуждается.
На рис.
143
приведена схема еще одного устройства управле
ния елочной гирляндой, которое позволяет плавно управлять яр
костью свечения ламп. Основная часть схемы аналогична схеме
терморегулятора, приведенной на рис.
94
данной книги; на рис.
95
приведены временные диаграммы работы.
Рассмотрим особенности работы этого устройства. На инвер
тирующий вход компаратора
пульсы
с
частотой,
DA2
равной
поступают пилообразные им
двойной
частоте
сети.
На
неинвертирующий вход компаратора поступают треугольные им
пульсы инфранизкой частоты, которые формирует генератор, со
бранный на логических элементах микросхемы
Dl.1, DDl.2
и резисторы
DDl.
RlO, Rl 1 образуют триггер
Элементы
Шмитта, вхо
дящий в состав генератора. Допустим, на выходе логического эле
мента
DD 1.3
действует
напряжение
высокого
конденсатор С4 разряжен. В этом случае через диод
тор
Rl 1
уровня,
VD5
а
и резис
конденсатор С4 будет заряжаться, а напряжение на нем
будет увеличиваться. Когда оно достигнет верхнего порога пере
ключения триггера Шмитта, последний переключится в противо
положное состояние, и на выходе элемента
DD 1.3
установится
напряжение низкого уровня. Теперь конденсатор С4 будет разря-
209
N
....
=
XS1
R10
100к
~
~
1
Н1.'
Т1 ТПП232
2
-
DD1
-22ов
9
Рис.
143.
Устройство плавноrо управления яркостью гирлянды
К561ЛА7
жаться через открывшийся диод
шении
напряжения
до
VD4
нижнего
и резистор
порога
RlO.
При1умень
переключения
триггер
Шмитта вновь переключится в противоположное состояние, и
процесс формирования импульса повторится. В результате на кон
денсаторе С4 форма напряжения будет близка к треугольной. Воз
действие
этого
напряжения
на
неинвертирующий
вход
компаратора приводит к формированию на выходе компаратора
импульсов тока изменяющейся скважности; эти импульсы тока,
протекая через цепь управляющего электрода симистора
VS 1,
из
меняют яркость ламп гирлянды (они подключены к гнездам "На
грузка") от минимальной до максимальной и наоборот.
Стабилитрон VDЗ необходим для того, чтобы "приподнять"
пилообразное напряжение до уровня, соответствующего нижнему
порогу переключения триггера Шмитта.
В качестве микросхемы
DA2
можно использовать, помимо ука
занной на схеме, компараторы типа К521САЗ. При использовании
компараторов других типов придется применить усилитель тока
выходного каскада. Транзисторы
структуры
n-p-n.
VT 1, VT2
могут быть любыми
Замена остальных радиодеталей, думается, не
вызовет затруднений.
Настройка устройства состоит в регулировании подстроечны
ми резисторами
RlO
и
Rl 1
скоростей зажигания и гашения ламп
гирлянды.
Мощный терморегулятор
Такой терморегулятор может использоваться для поддержания
температуры воздуха в помещении, в ящике для хранения продук
тов на балконе, температуры воды в аквариуме и т.п.
Рассмотрим работу терморегулятора по его принципиальной
схеме, приведенной на рис.
DD 1.2
144.
На логических элементах
DD 1.1,
выполнен триггер Шмитта с небольшим гистерезисом, а на
элементах
DD 1.3 -
DD 1.6 -
генератор прямоугольных импуль
сов, скважность которых близка к
1
(это означает, что большую
часть времени в течение периода на выходе генератора имеется
напряжение высокого уровня). Импульсы усиливаются по току
транзистором
симистора
VT 1 и поступают в цепь управляющего электрода
VS 1. Источник питания терморегулятора выполнен по
схеме однополупериодного выпрямителя на диоде VDЗ с исполь-
211
N
....
N
Квые
14001
VD4
КС168А
.
!!
1
~
u
001
К581ЛН2
КД522Б
VD1-VD3
VDЗ
кв"1001
Рис.
144.
Принципиальная схема мощного терморегулятора
R13
ЗОО.
-2208
зованием балластного конденсатора С3 для гашения напряжения.
Стабилитрон
помимо стабилизации напряжения, выполняет
VD4,
и другую функцию: через него протекает ток перезарядки конден
сатора С3 в течение действия полуволны сетевого напряжения,
когда диод
VD3
закрыт. Резистор
R14
ограничивает импульс тока
при включении устройства в сеть, когда конденсатор С3 разряжен.
Через резистор
R 13
конденсатор С3 разряжается после выключе
ния устройства из сети. Пульсации выпрямленного напряжения
сглаживаются конденсатором С 1. Кроме того, этот конденсатор,
накапливая энергию, обеспечивает формирование коротких, но
довольно мощных импульсов тока, управляющих симистором.
Если температура среды выше нормы, то сопротивление термо
резистора RКl ниже нормы, напряжение в точке соединения рези
сторов RКl и
R2
выше нормы, и триггер
находится в
DDl.lDDl.2
DD 1.1
DDl.3 - DDl.6
состоянии, при котором на выходе логического элемента
действует напряжение низкого уровня. Генератор
заторможен, на его выходе напряжение высокого уровня, и тран
зистор
VTl
закрыт, закрыт и симистор
ступает.
При
снижении
значения
триггер
VSl,
температуры
переключается
в
ток в нагрузку не по
ниже
установленного
противоположное
состояние,
начинает работать генератор, и короткие импульсы подаются на
управляющий электрод симистора. Поскольку частота импульсов
генератора (около
1000
Гц) много больше частоты сети, открыва
ние симистора происходит практически в начале каждого полупе
риода
сетевого
напряжения,
и
симистор
остается
открытым
до
окончания очередного полупериода. Следовательно, при наличии
импульсов на выходе генератора на нагрузку подается полное на
пряжение сети (за вычетом падения напряжения на открытых пе
реходах симистора
-
не более
2 В).
В терморегуляторе можно в качестве микросхемы
DDl
исполь
зовать также К561ЛН1 или двухвходовые логические элементы
инверторов, у которых входы соединяют вместе. Правда, при этом
потребуется два корпуса микросхем. Остающиеся свободными ло
гические
элементы
следует
соединять
параллельно
и
использо
вать в выходном каскаде генератора. Транзистор
VT 1 может быть
KTSOl, КТ502 с любыми буквенными ин
дексами. Стабилитрон VD4 может быть любым другим с напряже
нием стабилизации 6 ... 10 В и током стабилизации не менее 30 мА.
из серий КТ208, КТ209,
213
Рис.
145.
Внешний вид мощного терморегулятора
Оксидный конденсатор
Kl0-7, Kl0-23,
К50-24, К50-29, К50-35; С2
Cl -
КМ-5, КМ-6; С3
ры- типа МЛТ,
-
-
К73-17. Постоянные резисто
С2-23; подстроечный резистор
Cl-12,
КЛС,
СП5-2 или СП3-38; переменный резистор
R3 -
R2 -
ППБ, СП-1,
СП-0,4, СП3-30.
Терморегулятор смонтирован в пластмассовом корпусе разме
рами 155х110х45 мм (рис.
ненной
из
145).
дюралюминия
установлены светодиоды
На его верхней крыщке, выпол
и
окрашенной
нитроэмалью,
HLl, HL2 с надписями "Включено" и
R3 "Установка температуры". Аб
"Нагрев", переменный резистор
бревиатура на крышке корпуса "ЭБУ" означает "Электронный
блок управления". На боковой стенке корпуса установлен разъем
гнездо
XSl
типа РДl-1.
Большая часть элементов устройства смонтирована на печат
ной плате. Терморезистор
RKl
соединен с печатной платой витой
парой проводов и помещен в небольшой пластмассовый корпус с
отверстиями. Симистор установлен на охлаждающем радиаторе с
поверхностью охлаждения
200
см 2 • В корпусе рядом с радиатором
просверлены отверстия для свободной циркуляции воздуха.
Правильно собранный и из исправных радиодеталей терморе
гулятор начинает работать сразу. Следует лишь подстроечным ре
зистором
R2
установить диапазон регулирования температуры.
Максимальная мощность нагрузки, которая подключается к тер
морегулятору, не должна превышать
214
1100
Вт.
Авторский экземпляр терморегулятора эксплуатируется уже
более трех лет для поддержания температуры воздуха в жилом по
мещении и работает надежно.
Устройство аварийного электропитания
В последнее время в связи с неудовлетворительной экономиче
ской ситуацией в стране участились отключения электроэнергии.
В дачных же кооперативах и в лучшие времена аварийные отклю
чения происходили нередко. Преобразователь напряжения, описа
ние
которого
приведено
ниже,
позволяет
осуществлять
электроприборов от аккумулятора напряжением
12
питание
В. Продолжи
тельность питания в аварийном режиме определяется емкостью
аккумуляторной батареи
и может достигать нескольких часов.
Суммарная мощность потребителей не должна превышать
Форма напряжения
-
прямоугольные импульсы, частота
-
200 Вт.
50 Гц.
Рассмотрим работу устройства аварийного электропитания,
или преобразователя напряжения, по его принципиальной схеме,
представленной на рис.
D D 1. 3
146. На логических элементах DDl.1 D D 1 выполнен генератор, вырабатывающий
импульсы частотой 100 Гц. Через буферный эле
микросхемы
прямоугольные
мент
DDl.4
DD2.
Для обеспечения счетного режима работы на информацион-
импульсы поступают на счетный вход С JК-триггера
T2Wlxs1
1
'
АЛЗО7КМ
С1
Рис.
2208
КД510д
О ЗЗмк
146.
Принципиальная схема устройства аварийного электропитания
215
ные входы
J
и К триггера подано напряжение логической
установочные входы
и
R
1,
а на
напряжение логического О. На пря
S-
мом и инверсном выходах триггера импульсы следуют с частотой
50 Гц, причем фазы импульсов противоположны (отличаются
180°). Необходимость использования триггера вызвана тем, что
на
на
его выходах импульсы имеют форму идеального меандра, т.е. аб
солютно симметричны (скважность равна
2).
С выходов триггера импульсы поступают на буферные логиче
ские элементы
DDl .5, DDl .6,
которые усиливают импульсы по то
ку, и затем подаются через резисторы RЗ, Rб на базы транзисторов
VTl, VT2.
В коллекторные цепи указанных транзисторов включе
ны половины обмотки
трансформатора
I
Tl.
С обмоток П,
III
трансформатора Т 1 прямоугольные импульсы поступают на базы
транзисторов VТЗ,
вом
режиме,
VT4.
Эти транзисторы, работающие в ключе
поочередно
половины обмотки
I
подают
трансформатора
питающее
Tl.
напряжение
на
Полуобмотки трансфор
матора включены в эмиттерные цепи транзисторов, а не в коллек
торные; это сделано для того, чтобы транзисторы VТЗ,
VT4
типа
П21 ОШ, у которых с корпусом соединен коллектор, можно было
бы установить на одном радиаторе без электрической изоляции
корпусов транзисторов. Следует заметить, что в данном случае
полуобмотки трансформатора Т 1 с равным успехом (с точки зре
ния схемотехники) могли бы быть включены и в коллекторные це
пи
транзисторов.
напряжение
220
С
обмотки
В частотой
50
П
трансформатора Т2
снимают
Гц, которое используют для пита
ния электроприборов. Отличие формы напряжения от синусои
дальной
практически
не
влияет на работу электроприборов.
Коэффициент трансформации трансформатора Т2 (отношение чи
сел витков обмотки Пи половины обмотки
Светодиод
HL 1
I)
равен
220/12 =18,3.
индицирует наличие высокого напряжения на
вторичной обмотке трансформатора Т2. Диод
VD2
предохраняет
светодиод от воздействия на него обратного напряжения. Микро
схемы питаются от параметрического стабилизатора напряжения,
выполненного на стабилитроне
ция
VD 1
и резисторе
напряжения необходима для того, чтобы
изменность
частоты
генератора
при
R 7.
Стабилиза
обеспечить не
изменении
напряжения
аккумулятора. Конденсатор СЗ сглаживает пульсации напряжения
216
частотой
50
Гц. Конденсатор С2 шунтирует высокочастотные слу
чайные помехи.
О деталях устройства. Вместо микросхем серии К561 можно
применить микросхемы серий
564, КР1561. Транзисторы VTl,
VT2 могут быть любыми из серий КТ815, КТ817, КТ630; VТЗ,
VT4 - П210 с любыми буквами, а также 1Т806, ГТ806, 1Т813 с
любыми буквенными индексами. Применение в качестве VТЗ,
VT4
кремниевых транзисторов нежелательно, поскольку они ха
рактеризуются большим, чем у германиевых, падением напряже
ния
на
переходах
в
состоянии
насыщения,
что
приводит
к
значительным тепловым потерям и снижает коэффициент полез
ного действия устройства. Стабилитрон
VDl
заменим на Д814Б,
однако температурная стабильность напряжения у него несколько
ниже. Диод
VD2
может быть абсолютно любым. Конденсатор С 1
должен обладать небольшим температурным коэффициент емкос
ти, поскольку от него зависит стабильность частоты генератора.
Этому
условию
удовлетворяют
К73-24. Конденсатор С2
сидный конденсатор СЗ
резистор
типов
К73-17,
типа КЛС, К10-7В, КМ-5, КМ-6. Ок
-
-
конденсаторы
К50-16, К50-24, К50-35. Подстроечный
типа СП5-2, СПЗ-14; остальные резисторы
R2 -
С2-23 или МЛТ. Выключатель
Ql -
тумблер типа
Cl-12,
TBl-4 с че
тырьмя группами замыкающих контактов; для увеличения комму
тируемого
Гнездо
тока
все
четыре
группы
соединены
параллельно.
Tl выполнен на ленточ
ном магнитопроводе ШЛ 12х20. Обмотка I содержит 500 витков
провода ПЭВ-2 0,21 с отводом от середины; обмотки II и Ш - по
30 витков провода ПЭВ-2 0,4. Одноименные выводы обмоток II и
III должны быть помечены (на схеме показаны точками). Транс
XSl -
типа РДl. Трансформатор
форматор Т2 выполнен на магнитопроводе ШЛ32х32. Его обмот
ка
I
содержит
96
середины; обмотка
витков
II -
920
провода ПЭВ-2
2,5
витков провода ПЭВ-2
В качестве аккумуляторной батареи
GBl
с
отводом
от
0,56.
может быть использо
вана стартерная автомобильная батарея напряжением
12
В, напри
мер, 6СТ60. От емкости этой батареи зависит время непрерывной
работы преобразователя на нагрузку.
Конструкция устройства произвольная. Транзисторы VТЗ,
VT4
должны быть установлены на теплоотводящий радиатор площа
дью около
200
см 2 • Цепи, соединяющие аккумуляторную батарею,
217
мошные транзисторы, трансформатор Т2, должны быть выполне
ны проводами сечением не менее
мм'.
4
Настройка устройства состоит в установлении с помощью под
строечного резистора
R2
частоты генератора
100
Гц.
Программатор интервалов времени
Это устройство предназначено для подачи звукового сигнала в
установленное время. В отличие от будильника, программатор
позволяет заранее установить несколько (в данном случае
че
-
тыре) временных интервала. Точность (дискретность) установки
временных интервалов
-
5
минут.
Рассмотрим работу программатора по его принципиальной
схеме, приведенной на рис.
147.
На микросхеме
генератор импульсов кварцованной частоты
DDl выполнен
32768 Гц, а также
счетчики импульсов. На их выходах имеются импульсы, период
следования которых или частота указаны на принципиальной
схеме.
Импульсы с периодом следования
вход
счетчика
CN
К561ИЕ1 О
-
DD2. l.
1
мин подаются на счетный
Работа микросхемы
этого типа
-
уже неоднократно была описана в этой книге, и нет
нужды повторяться. При появлении на выходах
1
и
4
данного
счетчика одновременно напряжений высокого логического уров
ня, или логической
1 (что
соответствует десятичному числу
выходе логического элемента
DD3.2
на
5),
(2И-НЕ) появляется напряже
ние логического О, которое поступает на один из входов логичес
кого элемента
DD3.l.
На выходе этого элемента в таком случае
появляется напряжение логической
счетчика
DD2. l
1,
которое подается на вход
R
и устанавливает триггеры счетчика в исходное со
стояние, при котором на их выходах присутствует напряжение ло
гического О. Таким образом, счетчик делит частоту поступающих
входных импульсов на два, и на вход следующего счетчика
с выхода логического элемента
риодом следования
Счетчик
DD2.2
5
мин х
218
12 = 60
DD2.2
поступают импульсы с пе
мин.
благодаря наличию обратных связей через ло
гические элементы
Следовательно,
5
DD3.2
DD3.3. DD3.4
заполнение
мин, т.е. через
имеет коэффициент счета
этого
1 час.
счетчика
12.
происходит через
С выхода элемента
DD3.4
ча-
совые импульсы поступают на вход счетчика
да
8-
на вход счетчика
DD4. l,
а с его выхо
DD4.2.
Работа этих двух счетчиков
приведенной ниже таблицей
Как
известно,
(DD4. l, DD4.2) иллюстрируется
истинности (табл. 5).
соединенные
последовательно пять
триггеров обеспечивают коэффициент деления
счетных
2 =32. Чтобы его
DD6. l, DD6.2.
5
уменьшить, использованы логические элементы
При появлении в двух последних разрядах счетчика одновремен
но напряжения логической
1 (это
происходит после прихода 24-го
счетного импульса) на выходе логического элемента
DD6.2
паяв-
Таблица
Вывод
Номера
11
DD4
входных
аз яд 2
им
о
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
S
4
)
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
1
1
1
о
о
о
о
1
1
о
о
о
1
о
о
о
1
1
1
о
1
1
1
1
1
1
1
1
о
о
о
о
о
о
о
219
DD4.1
DD9
10
СТ2
DC
CN
13
СР
R
DD10
10
DC
13
СТ2
1
11
11
12
11
DD11
10
13
DD2, DD4 К561ИЕ10
DD3,DD5,DD6.DD13,DD14 К561М7
DD7 • DD11 К561ИД1
DD12 К176ЛП12
220
12
11
DC
DA1
01
~
КР142ЕН8А
+9В
17
Т1
2
DD12-DD14,
16 DD2,DD4,
DD7-!JD11,DD1
15
+ ci;
147.
О,25А
9
2,2МК
х16В
116
17
FU1
Рис.
С7
1000...
-2208
Квыв.14
DDЗ,DD5,DD6,
mП214
К выв. 7
DDЗ,DD5,DD6,
16
DD12-DD14,
8 DD2,DD4
DD7-DD11,DD1
Принципиальная схема программатора интервалов времени
ляется напряжение логического О, а на выходе логического эле
мента
DD6. 1 - напряжение логической 1.
DD4.1, DD4.2 устанавливаются в исходное,
Триггеры счетчиков
нулевое, состояние,
после чего процесс счета начинается снова.
Для дешифрирования логических состояний счетчиков исполь
зованы микросхемы
щие
DD7 -
собой дешифратор
DDlO
типа К561ИД1, представляю
четырехразрядного
двоичного
кода в
десятичный позиционный код. Активное состояние выхода соот
ветствует уровню логической
ров
DD7, DD8
между
1.
Соединение входов дешифрато
собой и с
выходами
счетчика
DD2.2
обеспечивает 12-позиционный код 5-минутных интервалов, а вхо-
221
дов дешифраторов
DD9 - DDl l между собой и с выходами счет
DD4.1, DD4.2 - 24-позиционный код часовых интервалов.
Рассмотрим подробнее работу дешифраторов DD7, DD8. Вначале
чиков
необходимо ознакомиться с таблицей _истинности микросхемы
К561ИД1 (табл.
6).
Из таблицы, в частности, видно, что при подаче на входы де
шифратора двоичного кода, соответствующего числу
1О
и более,
на всех выходах дешифратора устанавливается уровень логичес
кого О.
Входы
4 дешифраторов DD7, DD8 соединены между со
8 дешифратора DD8 подается сигнал, инверсный
логическому уровню аналогичного входа дешифратора DD7. При
подаче на вход счетчика DD2.2 первых семи импульсов на входе
дешифратора DD8 действует напряжение логической 1. Как видно
из табл. 6, при таком входном сигнале на входе 8, независимо от
1, 2
и
бой, а на вход
логических уровней на других входах дешифратора, в активном
состоянии могут находиться только выходы 8 и 9 дешифратора;
Таблица
t:i
~
:s:
~
......
N
><
><
~
~
'<t
><
~
00
><
~
о
......
N
'<t
r-
~
~
~
~
~
~
~
'°~
~
~
~
:а
~
~
("f"\
~
~
V'\
~
00
~
О\
~
:а
~
~
о
о
о
о
о
1
о
о
о
о
о
о
о
о
о
1
2
3
1
о
о
о
о
1
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
1
о
о
о
о
о
о
о
1
1
1
о
о
о
о
о
1
о
о
о
о
о
о
4
о
о
о
о
о
о
1
о
о
о
о
о
1
о
о
о
о
о
о
о
1
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
1
о
о
о
1
1
1
1
1
1
1
о
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
о
о
о
о
о
о
о
о
1
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
1
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
1
о
1
1
1
1
1
1
1
1
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
.о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
222
1
о
'
1
1
1
о
о
.1
о
о
1
1
1
о
1
1
1
1
6
однако они не используются в данной схеме. Поэтому при поступ
лении первых семи импульсов дешифратор
DD8
фактически не
работает (ни один из обозначенных на схеме выходов не находит
ся в активном состоянии). С приходом восьмого импульса на вы
ходе
8 счетчика DD2.2 устанавливается напряжение логической 1,
а на входе 8 дешифратора DD8 - напряжение логического О. При
этом на всех выходах дешифратора DD7 (задействованных в дан
ном устройстве) действует напряжение логического О, и в работу
включается дешифратор
DD8.
Светодиоды
HL2 -
HL13
светятся,
когда на соответствующих выходах дешифраторов имеется напря
жение высокого уровня. Работа дешифраторов
иллюстрируется таблицей истинности (табл.
DD7, DD8 хорошо
7). Цифрой 1 показа
но светящееся состояние светодиодов.
Аналогично работают и дешифраторы
DD9 - DD 11, дешифри
рующие состояния 24-позиционного кода часовых интервалов. В
любой момент времени светится один из светодиодов
HL37,
HL14 -
индицируя значение текущего времени в часах.
Для установки нужного часа используется кнопка
SB 1
"Уста
новка часов". При нажатии этой кнопки устанавливаются в исход
ное состояние счетчик микросхемы
DDl,
с выхода М которого
снимаются минутные импульсы, а также счетчики
DD2. l, DD2.2.
Таблица
i:i
::g
:s:
~
N
....:)
..,..,
::r:
'°::r:
::r:
:r:
::r:
::r:
-::r: s- s
r--
00
О\
о
......
..,..,
N
......
::r:
::r:
3::r:
о
1
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
1
2
3
о
1
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
1
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
1
о
о
о
о
о
о
о
о
4
о
о
о
о
1
о
о
о
о
о
о
о
5
6
о
о
о
о
о
1
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
1
о
о
о
о
о
7
8
9
10
11
о
о
о
о
о
о
о
1
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
1
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
1
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
1
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
1
....:)
V')
....:)
....:)
....:)
....:)
....:)
....:)
7
....:)
223
На вход триггера
хода
S2
DD4. l через замыкающие контакты SB 1.2 с вы
DDl поступают импульсы с частотой 0,5 Гц.
микросхемы
При установке нужного часа, индицируемого загоранием одного
из светодиодов
HL14 -
HL37,
кнопку
SBl
отпускают. Установка
счетчика 5-минутных интервалов в требуемое положение не пре
дусмотрена,
дить
только
поэтому
в
установку
конце
каждого
программатора
часа,
когда
нужно
произво
передают
сигналы
точного времени.
Во время работы программатора попеременно загораются све
тодиоды
же
HL2 -
индицируя 5-минутные интервалы, а так
HL 13,
попеременно
загораются
светодиоды
HL14 -
HL37,
индицируя текущий час. Таким образом, одновременно в любой
момент времени светятся два светодиода. Светодиод
ется с частотой
1 Гц
HL 1
загора
и служит индикатором работы устройства.
Для установки нужного момента подачи звукового сигнала ис
пользованы четыре элемента совпадения
DD13.l -
DD13.4.
Вхо
ды каждого из этих логических элементов с помощью гибких
проводников и вилок
фраторов
Для установки
вилку
HL22,
XPl - ХР8 соединяются с выходами деши
DD 11, подключенными к гнездам XS 1 - XS36.
момента срабатывания, например, 8 час. 35 мин.,
DD7 -
XPl
вставляют
а вилку ХР2
в
гнездо,
соединенное
со
светодиодом
в гнездо, соединенное со светодиодом
-
HL9.
Аналогичным образом устанавливают при необходимости и дру
гие временные интервалы, используя для этого вилки ХР3
-
ХР8.
Максимально можно установить четыре различных временных
интервала.
При наступлении нужного времени на обоих входах одного из
логических элементов
жение логической
1,
DD13.1 -
DD13.4
устанавливается напря
а на выходе данного логического элемента
-
напряжение логического О. Это приводит к установлению на вы
ходе логического элемента
DD 12.3 напряжения логической 1, а на
выходе логического элемента DD 14.1 напряжения логическо
го О. Через дифференцирующую цепь C5Rl9 отрицательный пере
пад напряжения поступает на вход логического элемента DD14.3,
который вместе с логическим элементом DD14.2 образует RSтриггер.
Поступившим
отрицательным
перепадом напряжения
RS-триггер установится в состояние, при котором на выходе логи
ческого элемента
224
DD 14.3
появится напряжение высокого уровня.
Оно подается на вход (вывод
вывод
1О
11) логического
элемента
DD12.2. На
1028 Гц,
этого элемента поступают импульсы частотой
снимаемые с выхода
F микросхемы DD 1. На вывод 12 логическо
DD 12.2 подаются импульсы с выхода S2 микросхемы
DDl частотой 0,5 Гц. На вывод 9 логического элемента DD12.2
го элемента
поступают проинвертированные минутные импульсы с выхода М
микросхемы
DDl. Поскольку переключение первого триггера
счетчика DD2. l происходит спадом минутных импульсов, после
каждого такого спада на входе 9 логического элемента DD 12.2
действует напряжение логической 1. Таким образом, после пере
ключения RS-триггера DD14.2DD14.3 на выходе логического эле
мента DD12.2 будут импульсы частотой 1028 Гц, следующие с
периодом 0,5 с. Усиленные по току транзистором VTl, эти им
пульсы возбудят звуковой излучатель НА 1, и прерывистый звуко
вой сигнал возвестит о наступлении установленного времени.
Чтобы выключить звуковой сигнал, необходимо нажать кнопку
SB2.
Если этого не сделать, то через
пряжения на выходе М микросхемы
ложный, на выводе
9
логического
40 с логический уровень на
DD 1 изменится на противопо
элемента DD12.2 установится
напряжение логического О, и звук выключится.
Питаются все элементы программатора от стабилизатора, вы
полненного на микросхеме
но
9
DA 1.
Его выходное напряжение рав
в.
Несколько слов о назначении отдельных элементов программа
тора. Резисторы
R 1, R2
обеспечивают пQДачу напряжения высоко
го уровня на соответствующие выводы
R9- Rl6- подачу
микросхем,
а резисторы
напряжения низкого уровня на входы логиче
ских элементов микросхемы
DD13.
О деталях устройства. Микросхемы
DD 1, DD 12
аналогов в
других сериях не имеют; все остальные микросхемы могут быть
заменены соответствующими аналогами из серии
тор
VTl
Kl 76.
Транзис
-любой из серий КТ203, КТ361, КТ501, КТ502. Кварце
вый резонатор
Zl -
предназначенный
для
малогабаритный на частоту
использования
в
32768
электронных
Гц,
часах.
Конденсаторы
Cl, С3, С5 - типов КТ, КЛС, КМ, К10-7В, Kl0-23,
Kl0-23; оксидный конденсатор С6 - К50-24 или
К50-35. Подстроечные конденсаторы С2 и С4 типа КТ4 или
КПК-МП. Все резисторы МЛТ-0,25. Звуковой излучатель
С7
-
КМ-6Б,
225
HAl -
микрофонный
капсюль ДЭМШ-lА,
вызывной
прибор
типа ВП-1 или телефонный капсюль любого типа с сопротивлени
ем катушки постоянному току не менее
ТК-67). Кнопки
тания
Q1 -
65
Ом (например, ТК-47,
типа КМ или П2К; выключатель пи
SBl, SB2 -
переключатель типа П2К с фиксацией положения или
тумблер типа МТ 1, ТП 1-1. Трансформатор Т 1 может быть любого
другого типа; он должен обеспечивать на вторичной обмотке на
пряжение
12" .15
В при токе не менее
100
мА. Гнезда и вилки
-
любого типа, совместимые друг с другом.
Монтаж элементов устройства выполнен
способом на двух монтажных платах №
2
комбинированным
(рис.
книги). Свето
16
диоды расположены в две вертикальные линейки. На верхней
крышке устройства около светодиодов располагаются соответст
вующие им гнезда
XS 1 5
значающие время: О м,
XS36; рядом нанесены
1Ом,"., 55 м; О час, 1
м,
надписи, обо
час,".,
23
час.
Длина проводников, соединяющих входы логических элементов
микросхемы
DDl 3 с вилками XPl 15".20 см.
ХР8, зависит от конструкции
и может быть
Если монтаж устройства выполнен без ошибок, то устройство
начнет работать сразу. С помощью конденсаторов С2 и С4 осуще
ствляют соответственно грубую и точную установку частоты.
Сделать это можно по сигналам точного времени или по образцо
вому частотомеру.
После включения программатора необходимо кратковременно
нажать кнопку
SB2,
чтобы установить триггер
DD14.2DD14.3
в
исходное состояние.
Стабилизаторы напряжения
на микросхемах серии КР142
Выпускаемые отечественной промышленностью интегральные
стабилизаторы напряжения
серии КР142
позволяют простыми
схемными методами получить стабилизированные напряжения в
достаточно большом диапазоне
-
от единиц вольт до нескольких
десятков вольт. Рассмотрим некоторые схемные решения, которые
могут представить интерес для радиолюбителей.
Микросхема КР 142ЕН5А
-:--
это интегральный стабилизатор с
фиксированным выходным напряжением
+5
В.
Типовая схема
включения этой микросхемы уже была представлена в книге (см.
226
Dд1 КР142ЕН5д
;
5,6 ... 13В
С2
2,2мк
17 6 2
Рис.
рис.
Реrулируеммй стабилизатор напряжения на базе КР142ЕН5А
148.
105).
Однако, несколько изменив схему включения, можно на
базе этой микросхемы построить стабилизатор с регулируемым
выходным напряжением в диапазоне от
ставлена на рис.
5,6 В
до
13
В. Схема пред
148.
На вход интегрального стабилизатора (вывод 17 микросхемы
DAl) поступает нестабилизированное напряжение+ 16 В, а на вы
вод 8 сигнал с выхода стабилизатора, регулируемый перемен
ным резистором R2 и усиленный по току транзистором VTl.
Минимальное напряжение (5,6 В) складывается из напряжения
между коллектором и эмиттером полностью открытого транзисто
ра, которое равно около
0,6
В, и номинального выходного напря
жения интегрального стабилизатора в его типовом включении
(5
В). При этом движок переменного резистора
верхнем по схеме положении. Конденсатор
Cl
R2
находится в
сглаживает пульса
ции напряжения; конденсатор С2 устраняет возможное высокоча
стотное возбуждение микросхемы. Ток нагрузки стабилизатора
до
3А
-
(микросхема при этом должна быть размещена на теплоот
водящем радиаторе).
Микросхемы К 142ЕН6А (Б, В, Г) представляют собой интег
ральные двуполярные стабилизаторы напряжения с фиксирован
ным
выходным
напряжением
15
В.
входное напряжение каждого из плеч
ходной ток
-
200
При
40
этом
максимальное
В, а максимальный вы
мА. Однако на базе этого стабилизатора можно
построить двуполярный регулируемый источник стабилизирован
ного напряжения. Схема представлена на рис.
Изменяя напряжение на выводе
2
149.
интегрального стабилизато
ра, можно изменять выходное напряжение каждого плеча от
до
25
5
В
В. Пределы регулировки для обоих плеч устанавливают ре
зисторами
R2
и
R4.
Следует помнить, что максимальная рассеива-
227
Dд1 К142ЕН6А
+ЗОВ
-ЗОВ
.---<1>---------9
С1
1мк
Рис.
t""----------+5
1-"----_....,--+-_ _....,___ 5
..---+--------"-!
149.
С2
1мк
RЗ
С5
С6
О 047мк
О 047мк
25В
2~
10к
Регулируемый двуполярный стабилизатор на базе К142ЕН6А
емая мощность стабилизатора
-
5
Вт (разумеется, при наличии
теплоотвода).
Микросхемы КР142ЕН18А и КР142ЕН18Б представляют собой
регулируемые стабилизаторы напряжения с выходным напряже
нием
1,2."26,5
В и выходным током
1
А и
1,5
А соответственно.
Регулирующий элемент стабилизатора включен в минусовой про
вод источников питания. Корпус и цоколевка стабилизаторов это
го типа аналогичны микросхеме КР142ЕН5А.
Микросхемы оснащены системой защиты от перегрузки вы
ходным током и от перегрева. Входное напряжение должно нахо
диться
в
диапазоне
5 .. 30
В.
Мощность,
рассеиваемая
микросхемой с теплоотводом, не должна превышать
схема
рис.
включения
микросхем
КР 142ЕН 18А
(Б)
8 Вт.
Типовая
приведена
на
150.
При всех условиях эксплуатации емкость входного конденсато
ра С 1 не должна быть менее
2
мкФ. При наличии сглаживающего
фильтра выходного напряжения, если длина проводников, соеди
няющих его со стабилизатором, не превышает
1 м,
входным кон-
2
~
11
•
'Гсз
~
~
"'
Рис.
150.
R2
Типовая схема включения интегрального стабилизатора
КР142ЕН18А
228
f
"'
6
К нагрузке
-+
!вых
С1
1мк
R1
1
Рис.
151.
Схема включения
I
Рис.
RЗ
1•
152.
Стабилизатор тока
на базе КР142ЕН18А
защитных диодов в стабилизаторе
денсатором стабилизатора может служить выходной конденсатор
фильтра.
Выходное напряжение устанавливают выбором номиналов ре
зисторов
Rl
и
R2.
Они связаны соотношением:
Uвых=Uвых мин(l +R2/Rl ),
при этом ток, протекающий через эти резисторы, должен быть не
менее
2
5 мА.
Емкость конденсатора С2 выбирают обычно большей
мкФ.
В тех случаях, когда суммарная емкость на выходе стабилизато
ра превышает
20 мкФ,
случайное замыкание входной цепи стабили
затора может привести к выходу из строя микросхемы, поскольку к
ее элементам будет приложено напряжение конденсатора в обрат
ной полярности. Для защиты микросхемы от подобных перегрузок
необходимо включать защитный диод
VD 1
(рис.
151 ),
шунтирую
щий ее при аварийном замыкании входной цепи. Аналогично диод
VD2
защищает микросхему по выводу
17
в тех случаях, когда по
условиям эксплуатации емкость конденсатора С2 должна быть бо
лее
1О
мкФ при выходном напряжении более
25
В.
На базе интегрального стабилизатора напряжения можно вы
полнить и стабилизатор тока (рис.
152). Выходной ток стабилиза
B/Rl, где Rl выбирают в
ции ориентировочно равен lвых=l,5
пределах
1... 120 Ом.
С помощью переменного резистора RЗ можно
регулировать выходной ток.
Если обратиться к справочным характеристикам интегральных
стабилизаторов напряжения КР142ЕН12А (Б), то можно заметить
у них много общего с КР142ЕН18А (Б). Типовая схема включе
ния микросхемы
КР142ЕН12А
аналогична
схеме
включения
229
. ,", "'
сз
~
2
~
•
2к
Общ
Общ
t
~
RЗ
2к
~
. ,", "'
С6
DA2
153.
~
!:.
е-
"'
Рис.
~
R2
"'
~
КР142ЕН18А
Двуполяриый стабилизатор напряже1шя на базе КР142ЕВ12А и
КР142ЕН18А
КР142ЕН18А, только регулирующий элемент включен в плюсо
вой провод источника питания. На базе этих микросхем несложно
собрать двуполярный стабилизатор напряжения. Его схема пред
ставлена на рис.
153.
Каких-либо особых комментариев здесь не
требуется. Для одновременного изменения напряжения плеч ста
билизатора переменные резисторы
ним, сдвоенным.
230
R2
и RЗ можно заменить од
ВЫБОР И ВОЗМОЖНАЯ
ЗАМЕНА ЭЛЕМЕНТОВ
Приступая к изготовлению того или иного устройства. конструк
тор
прежде
всего
оценивает
свои
возможности
с
точки
зрения
наличия у него необходимых элементов и, если надо, приступает к
поискам
недостающих деталей.
Однако,
прежде чем
заняться
приобретением элеме~тов, целесообразно составить перечень всех
возможных замен и еще раз оценить свои возможности.
Не следует догматически подходить к использованию обязатель
но тех типов элементов, о которых говорится в описании конструк
ции. Обычно автор указывает те типы элементов. которые оказались
у
него
в
наличии
подавляющем
же
и
которые
большинстве
он
применил
случаев
в
можно
устройстве.
предложить
В
ряд
аналогов. которые в устройстве будут работать не хуже рекомендуе
мых.
При замене элементов следует руководствоваться соответствием
параметров
вновь
предлагаемых элементов
тем
требованиям,
которые предъявляют к ним. Обычно достаточно обеспечить такое
соответствие
элемента.
всего
При
лишь
поиске
для
двух-трех
возможных
замен
основных
следует
параметров
пользоваться
данными справочной литературы. список которой приведен в конце
книги.
Для резисторов
определяющими
являются
два
параметра:
номинальное сопротивление и рассеиваемая мощность. В устрой
ствах.
описанных
в
данной
книге.
во
всех
случаях
допускается
отклонение номинальных значений сопротивлений резисторов от
указанных
на
10 ... 20 %.
При этом следует помнить, что и у самого резистора
принципиальных
допускается некоторый
схемах
в
ту
или
иную
сторону
на
разброс сопротивления от номинального
значения.
Номинальную мощность резистора выбирают. исходя из рассеи
ваемой на нем мощности Р, которую можно подсчитать по формуле
Р = U 2 /R, где U - действующее значение напряжения на резисторе; R
-
сопротивление резистора. Мощность большей части резисторов,
использованных в
Вместо них во
мощностью
описанных конструкциях,
составляет
0,25
Вт.
всех случаях можно также применять резисторы
0,125
Вт. Однако в ряде случаев, главным образом в
цепях питания, желательно ставить резисторы большей мощности.
231
Вообще же должен быть некоторый запас по этому параметру, чтобы
не допускать нагревания корпуса резистора до высокой температуры,
что может вызвать деформацию пластмассового корпуса устройства.
При замене конденсаторов следует обращать внимание на их тип,
емкость и номинальное напряжение. Практически во всех устрой
ствах
связи
оксидные
полярные
обычными неполярными. но
размеры
и
массу.
При
конденсаторы
они,
выборе
можно
заменить
как правило. имеют большие
емкости
конденсатора
следует
исходить из тех функций, которые он в данном узле выполняет.
Так, емкость конденсаторов. работающих в фильтрах источников
питания, всегда может быть больше (по сравнению с указанной на
схеме) в несколько раз
-
вреда от этого не будет. Более внимательно
следует подходить к выбору емкости конденсаторов, работающих во
времязадающих цепях (генераторы. реле времени). Здесь следует
придерживаться
правила:
произведение
емкости
конденсатора
на
сопротивление резистора времязадающей цепи должно сохраняться
неизменным.
При выборе номинального напряжения конденсатора необходимо
руководствоваться значением
максимального напряжения,
которое
l\1ОЖет действовать в данном узле устройства.
Для полупроводниковых
являются
максимальное
диодов
определяющими параметрами
обратное
напряжение
и максимальный
прямой ток. Именно это следует учитывать при замене диодов,
работающих в выпрямителях. При замене диодов, работающих в
блоке питания с преобразованием частоты (см. рис.
помимо
двух
названных
параметров
67).
необходимо
и
предельную
учитывать
рабочую частоту диода. Для диодов, работающих, например. в
дешифраторе, определяющим параметром является прямое напря
жение
-
оно не должно превышать напряжение низкого уровня для
данной серии микросхем (для К155
-
не более
0,4
В).
При замене транзисторов учитывают такие их параметры, как
предельно допустимое напряжение между коллектором и эмиттером
Uкэшах, максимальный ток коллектора Iкшах• минимальное значение
статического коэффициента передачи тока базы
рассеиваемая мощность
h 213 ,
допустимая
Pmax.
Для электромагнитных реле, используемых в устройствах теле
фонной связи, определяющими параметрами являются сопротивле
ние обмотки и ток срабатывания, а также число контактных групп.
Произведение
первых двух
параметров
указывает
напряжение
срабатывания реле. Рабочее напряжение должно быть на
20 ... 30 %
больше напряжения срабатывания реле для обеспечения надежного
срабатывания и
232
удержания якоря реле
в условиях
возможных
вибраций. Ток через обмотку реле не должен превышать предельный
коллекторный ток коммутирующего транзистора. Для использова
ния в описанных устройствах можно рекомендовать следующие типы
электромагнитных реле:
1) с одной группой переключающих контактов - РЭС10 (паспорта
РС4.524.302, РС4.524.314, РС4.524.319), РЭС15 (паспорта РС4.591.004,
РС4.591.006. ХП4.591.010, ХП4.591.011, ХП4.591.013, ХП4.591.014).
РЭС34 (паспорта РС4.524.372, РС4.524.376),
РС4.569.ООО, РС4.569.423, РС4.569.424);
2)
РЭС49
с двумя группами переключающих контактов
РФО.452.103.
РФО.452.104),
РЭС9
(паспорта
- РЭС6
(паспорта
(паспорта
РС4.
524.200,
РС4.524.201. РС4.524.209, РС4.524.213), РЭС37 (паспорта
РФ4.510.064, РФ4.510.072), РЭС47 (паспорта РФ4.500.408,
РФ4.500.417), РЭС48 (паспорта РС4.590.201, РС4.590.207,
РС4.590.213, РС4.590.218), РЭС54 (паспорта ХП4.500.010,
ХП4.500.011), РЭС60 (паспорта РС4.569.436. РС4.569.437);
3)
с четырьмя группами переключающих контактов - РЭС22
РФ4.500.131, РФ4.50G.163, РФ4.500.225. РФ4.500.231).
(паспорта
РЭС32
(паспорта
РФ4.500.342.
РФ4.500.343,
РФ4.500.354,
РФ4.500.355).
Данные реле рассчитаны на напряжения срабатывания
12 ... 20
В;
возможно применение реле с меньшим напряжением срабатывания
-
тогда последовательно с обмоткой следует включить ограничиваю
щий резистор.
И наконец, о возможной замене микросхем. В устройствах, о
которых рассказывается в книге, использованы ТТЛ-микросхемы и
КМОП-микросхемы. Они отличаются всеми основными параметра
ми: потребляемой мощностью, уровнями напряжения, входными и
выходными токами. Поэтому непосредственная замена ТТЛ-микро
схем на КМОП-микросхемы и наоборот недопустима. Более просто
решается вопрос о замене микросхем ТТЛ их аналогами из микро
схем ТТЛ. Наиболее распространены микросхемы ТТЛ серий КlЗО,
К133. К155, К158, К530, КР531. К555. Для устройств. базирующихся
на
КМОП-микросхемах, можно использовать микросхемы
К164,
Kl 76,
К561,
К564.
При замене
серий
микросхем учитывают их
функциональное назначение, характер выходного каскада
(откры
тый или закрытый) и. конечно, цоколевку.
233
Список литературы
Аксенов А.И. и др. Элементы схем бытовой радиоаппаратуры. Диоды.
Транзисторы:
Справочник/А.И.Аксенов, А.В.Нефедов,
Радио и связь,
1993. - 224
А.М.Юшин.
Алексеев С. Применение микросхем структуры КМОП.
с.31.
Алексеев С. Применение микросхем ТТЛ.
12,
с.15
-
М.:
с.
-
Радио,
1993, 1,
- Радио, 1991, 12, с.66 - 68: 1993,
- 17.
Бирюков С. Генераторы и формирователи импульсов на микросхемах
КМОП. - Радио, 1995, 7, с.36, 37; 9, с.54, 55.
Бирюков С.А. Применение интегральных микросхем серий ТТЛ.
Патриот, МП "Символ-Р". "Радио'',
Бирюков
схемах.
-
С.А.
Цифровые
М.: Радио и связь,
1992. - 120
1985. - 440
М.:
устройства на МОП-интегральных микро
1990. - 128
Борисов В.Г. Юный радиолюбитель.
и связь,
-
с.
с.
- 7-е
изд., перераб. и доп.
- М.
Радио
с.
Борисов В.Г., Парт11н А.С. Практикум радиолюбителя по цифровой
технике. - М.: Патриот, МП "Символ-Р'', 1991. - 144 с.
Бродский М.А. Бытовая радиоэлектронная аппаратура.
1994. - 351
-
Мн.: Полымя,
с.
Верховцев А.Г" Лютов К.П. Практические советы мастеру-любителю:
Электроника.
Электротехника.
Материалы и их применение.
-
4-е изд.,
стереотипное. - Спб.: Энергоатомиздат. С.-Петербург. отд-ние, 1994. - 272 с.
Галкин В.И. и др. Полупроводниковые приборы: Справ. В.И.Галкин,
А.Л.Булычев и др.
-
Мн.: Беларусь,
1994. - 347
с.
Евсеев А.И. Радиолюбительские устройства телефонной связи.
Радио и связь.
1992. - 80
-
М.:
с.
Евсеев А.И. На базе телефонных аппаратов.
- В помощь радиолюбителю.
Вып.96. - с.30 - 49.
Резисторы. конденсаторы, трансформаторы, дроссели, коммутационные
устройства РЭА: Справочник/Н.Н.Акимов, Е.П.Ващуков, В.А. Прохоренко,
Ю.П.Ходоренок. - Мн.: Беларусь, 1994. - 592 с.
Сидоров И.И., Скорняков С.В. Трансформаторы бытовой радиоэлектрон
ной аппаратуры: Справочник. - М.: Радио и связь, 1994. - 320 с.
Справочная книга радиолюбителя-конструктора: В 2-х книгах. Под ред.
И.И.Чистякова. - 2-е изд., испран. - М.: Радио и связь, 1993.
Транзисторы: Справочник/0.П.Григорьев, В.Я.Замятин, Б.В. Кондрать
ев. С.Л.Пожидаев. - М.: Радио и связь, 1989. - 272 с.
Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник/
С.В.Якубовский, Л.И.Ниссельсон, В.И.Кулешова и др.; Под ред.
С.В.Якубовского. - М: Радио и связь, 1990. - 496 с.
Шило В.Л. Популярные микросхемы ТТЛ - М.: "Аргус", 1993. - 64 с.
Шило В.Л. Популярные микросхемы КМОП. Справочник. - М.: Изд-во
"Ягуар", 1993. - 64 с.
- 1987. -
234
ОБЗОР НЕКОТОРЫХ СТАТЕЙ,
ОПУБЛИКОВАННЫХ В ПОСЛЕДНЕЕ ВРЕМЯ
В ЖУРНАЛАХ "РАДИО" И
"РАДИОЛЮБИТЕЛЬ"
1.
Н. Казаков, А. Петров. Конденсаторный преобразова
тель напряжения с умножением тока (Радио,
с.
1999,
№1,
42-44).
В статье предложено весьма оригинальное решение построе
ния источника питания, понижающего напряжение сети, но не со
держащего
понижающего
трансформатора.
Принцип
работы
такого источника питания состоит в следующем. В течение дейст
вия одного полупериода сетевого напряжения к сети подключена
батарея последовательно соединенных конденсаторов, которые
заряжаются до амплитудного значения сетевого напряжения. По
скольку эти конденсаторы
имеют одинаковую емкость, напряже
ние на каждом из них равно общему напряжению, деленному на
количество конденсаторов в батарее. В следующий полупериод
сетевого
напряжения
конденсаторы
с
помощью
соединяются
коммутационных
параллельно
и
отдают
элементов
накопленную
энергию в нагрузку. При этом емкости всех конденсаторов сумми
руются, что увеличивает отдаваемый в нагрузку ток.
Данный принцип защищен авторским свидетельством на изоб
ретение.
Приведена принципиальная схема зарядного устройства для
автомобильных аккумуляторов, построенного в соответствии с
вышеприведенным методом. Его мощность составляет
масса не превышает
стигает
7 А.
Зарядный ток при напряжении
150 Вт, а
12 В до
Для накопления энергии использованы оксидные кон
денсаторы емкостью
12
1 кг.
2200
мкф напряжением
25
В в количестве
шт., а в качестве элементов коммутации используются диоды
КД209А в
количестве
38
шт.,
а также тиристорный
оптрон
ТО325~ 12,5-4.
235
2.
А. Частов. Источник бесперебойного питания (Радио
любитель,
1999, № 2,
с.
20).
Данное устройство преобразует постоянное напряжение
переменное
220
В частотой
50
12 В
в
Гц в случае пропадания напряже
ния в питающей сети. При наличии напряжения в сети устройст
во его понижает, выпрямляет и оно используется для подзарядки
аккумулятора. Конструкция интересна тем, что трансформатор
использован в реверсивном включении, т.е. работает и как пони
жающий, и как повышающий. Выпрямительные диоды
также выполняют две функции: при работе в режиме
работают как выпрямители, а в режиме
12/220
(2 шт.)
220/12 они
используются для
защиты транзисторов преобразователя от всплесков напряжения.
Задающий генератор выполнен по схеме симметричного муль
тивибратора. В качестве ключевых элементов используются со
ставные транзисторы типа КТ827 А. Мощность преобразователя
составляет
3.
220
Вт.
В. Банников. Светорегулятор со ступенчатым регули
рованием. (Радио,
1998, № 9,
с.
43 - 43).
Это устройство позволяет ступенчато изменять мощность в на
грузке нажатием кнопки. При этом изменяется ток зарядки кон
денсатора, подключенного к базе однопереходного транзистора, и,
следовательно, фаза открывания тиристора. Основное достоинст
во
регулятора
мощности
-
отсутствие
переменного
резистора,
который используется для регулирования мощности в большинст
ве подобных устройств и быстро изнашивается.
Разумеется, такое устройство может быть использовано для ре
гулирования мощности не только ламп накаливания, но и других
электроприборов. В описанном варианте регулятора мощность
нагрузки не должна превышать
220
Вт, но она может быть легко
увеличена путем применения выпрямительного моста большей
мощности.
В устройстве использованы микросхемы К561ЛА7, К561ИЕ8,
однопереходный транзистор КТ 117 А, тиристор КУ202М.
236
4.
Ф. Дубинин. Реле защитного отключения (Радио,
№
1,
с.
1999,
40).
В статье описано устройство, предотвращающее возможность
поражения электрическим током при случайном прикосновении к
токоведущим частям. Действие устройства основано на возникно
вении разности токов в нулевом и фазном проводах при возникно
вении тока утечки через тело человека (т.е. втекающий в нагрузку
ток становится не равным вытекающему). Датчиком тока являет
ся дифференциальный трансформатор, сигнал с выхода которого
усиливается операционным усилителем. Если дифференциальный
ток превышает установленный порог (в данном случае
7
мА), то
срабатывает электромагнитное реле, которое отключает цепь пи
тания нагрузки.
В
устройстве
используются два
операционных
усилителя
КР140УД1208, транзистор КТ315Б, тиристор КУ201К, реле РП21.
Максимальный ток нагрузки
5.
-
1О
А.
А. Зеленин. Защита РЭА от бросков напряжения (Ра
диолюбитель,
1998, № 12, с. 28).
Это устройство отключает радиоэлектронную аппаратуру, если
напряжение питающей сети становится менее
шает
250
160
В или превы
В. При восстановлении нормального напряжения пита
ющей сети устройство не включается повторно; требуется нажать
кнопку. Это необходимо, когда аппаратура находится во включен
ном состоянии без присмотра, а питающая сеть в это время начи
нает многократно "скакать" или отключаться. Быстродействие
устройства составляет несколько десятков миллисекунд.
В устройстве использованы оптрон АОД 1О1, тиристор КУ 112,
реле РЭНЗЗ.
6.
Устройство защиты радиоаппаратуры от превышения
сетевого напряжения (Радио,
1997, № 6,
с.
44- 45).
В отличие от вышеназванного, описанное в данной статье уст
ройство отличается высоким быстродействием
-
оно срабатыва
ет в течение одной полуволны сетевого напряжения, т.е. в течение
не более
1О
мс. Это снижает вероятность выхода из строя радио
аппаратуры от воздействия на нее бросков напряжения.
237
В устройстве использованы микросхемы серии К561
(3
шт.),
транзисторы КТбЗОА, КТ315Б, симистор КУ208Г.
7.
Ю. Андреев. Стабилизаторы температуры в бытовых
устройствах (Радио,
1998, № 6,
с.
4-
47).
Эта статья посвящена выбору и практике реализации электрон
ных автоматов, предназначенных для поддержания необходимой
температуры в различных бытовых устройствах. Дан обзор
12
публикаций по этой тематике, приведено описание терморегуля
тора, приведены формулы для расчета мощности нагревателя. Все
упомянутые в статье устройства работают по принципу "нагрева
тель включен
-
нагреватель отключен", что не позволяет обеспе
чить высокую точность поддержания температуры. Приведенные
в статье сведения о поддержании температуры такими устройст
вами с точностью
0,1
град вызывают сомнения. Действительно
высокую точность позволяют обеспечить терморегуляторы не с
релейным, а с плавным изменением мощности нагревательного
элемента. Схема такого регулятора приведена на рис.
книги.
238
94
данной
СОДЕРЖАНИЕ
От издателя
...................................... .3
.......... .4
Интегральные микросхемы и работа с ними
О мерах безопасности
при изготовлении и наладке устройств
Электронные игры
........... . 18
.............................. .20
Электронный кубик
................................ 20
"Кто выше?" ..................................... 22
Игровое устройство "Рулетка" ....................... 25
Генератор случайных чисел ......................... 28
Термометр ....................................... 30
"Кто быстрее?" ................................... 33
Логический прибор "Версия" ........................ 38
Рефлексометр ................................... .44
Электронный светофор ............................ .49
Устройства бытового назначения
.................. .53
Сторожевые устройства
............................. 53
..................... 59
Реле выдержки времени ............................ 70
Карманный электронный секундомер .................. 90
Преобразователь напряжения для электробритвы ......... 93
Тринисторные регуляторы мощности .................. 94
Зарядные устройства для аккумуляторов .............. 104
Переключатели елочных гирлянд
Устройство для автоматической
зарядки·и разрядки автомобильных аккумуляторов
.... 119
...................... 126
Автоматы лестничного освещения ................... 131
Автомат уличного освещения ....................... 134
Регуляторы температуры ........................... 13 5
Стабилизатор сетевого напряжения .................. 140
Регуляторы для холодильников
Устройства для школьной лаборатории радиолюб11теля
Регуляторы мощности электропаяльника
.147
.............. 14 7
Приспособление для удаления
изоляции с монтажных проводов
.................. 149
239
Источюrки питания
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 О
........................ 15 6
Зарядное устройство для гальванических элементов ..... 165
Генераторы импульсов ............................. 166
Лабораторный трансформатор ....................... 173
ДвуполЯ:рные блоки питания
Отдельные узлы электронных устройств
...., ........ 176
Счетные декады
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .176
Счетчик импульсов с динамической индикацией ........ 177
Электронный пускатель ............................ 186
Узел выключения прибора .......................... 187
Новые технические решения
...................... 188
Цифровой измеритель заряда
....................... 188
Стабилизатор сетевого напряжения .................. 196
Охранное устройство на базе имитатора ............... 203
Два переключателя елочных гирлянд ................. 207
Мощный терморегулятор ........................... 211
Устройство аварийного электропитания ............... 215
Программатор интервалов времени ................... 218
Стабилизаторы напряжения на микросхемах серии КР142 .226
Выбор и возможная замена элементов
Список литературы
.............. 231
.............................. 234
Обзор некоторых статей, опубликованных в последнее
время в журналах "Радио" и "Радиолюбитель"
Содержание
.... 235
..................................... 239
ООО Издательство "Солон-Р"
ЛР №
от
066584
Москва, ул Тверская, д
Формат 60х88/16 Объем
14 05 99
10, стр 1, ком 522
15 п л Тираж
ООО "Пандора-1"
Москва, Открытое ш
Заказ №
240
, д 28