/
Автор: Флинд Э.
Теги: электротехника электроника электронные схемы пожарная безопасность бытовая электроника
Год: 1984
Текст
• • •
Электронные
устройства
для дома
ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ
Э. Флинд
Электронные
устройства
для дома
Перевод
с английского
Москва
Энергоатомиздат
1984
ББК 32.85
Ф72
УДК 621.382.64
Рецензент Ю. А. Евсеев
FUND А.
MORE ELECTRONIC PROJECTS
IN THE HOME
Butterworths а-nd Co., London, 1981
240300Q000—088
051 (01)-84
243-84
© Butterworths and Co., 1981
© Перевод на русский язык, Энергоатомиздат, 1984
Содержание
От редактора перевода 4
Предисловие 6
1. Сенсорный переключатель 7
2. Звуковой переключатель 12
3. Радиомикрофон 16
4. Таймерный переключатель 20
5. Таймер-сигнализатор 25
6. Электронная сирена 30
7. Электронный сторож 34
8, Электронный термометр 40
9. Термостат 43
10. Регулятор освещения 47
11. Электронная няня 51
12. Селекторное устройство 54
13, Индикатор влажности почвы 59
14. Автоматическое зарядное устройство
кадмий-никелевых аккумуляторов 63
15. Электронный металлоискатель 68
От редактора перевода
В книге приводится 15 достаточно простых и уме-
ренно сложных любительских конструкций различных узлов
и устройств бытовой радиоаппаратуры с использованием в основ-
ном стандартных изделий электронной техники, таких как
звуковой выключатель освещения; электронная сирена и элек-
тронный сторож (для охранных устройств); электронный
термометр для фотолюбителей; регулятор освещения, позво-
ляющий управлять яркостью ламп; электронная няня; двусто-
роннее переговорное устройство; индикатор влажности почвы
для цветоводов-любителей и ряд других.
Эти устройства кроме интереса сервисного характера пред-
ставляют и практический интерес, так как их применение позво-
лит экономить не только время, но и электроэнергию.
Для приведенных устройств дается качественное описание
принципа действия, особенностей работы и настройки с по-
мощью простых измерительных приборов, приводятся электри-
ческая и монтажная схемы, рекомендации по изготовлению
нестандартных деталей, полезные советы по технике безопас-
ности, которую необходимо соблюдать в процессе испытаний,
проверки и эксплуатации устройств. Для каждого из устройств
приводится перечень используемых полупроводниковых при-
боров, интегральных микросхем (ИМС), радиодеталей и радио-
компонентов.
Для воспроизведения устройств на основе отечественной эле-
ментной базы для зарубежных типов диодов, светоизлучающих
диодов, транзисторов, тиристоров, аналоговых и цифровых ИМС
специально подобраны и указываются в скобках отечественные
аналоги (приближенные или функциональные).
Ввиду того что отечественные аналоги могут несколько
отличаться по некоторым параметрам от зарубежных полу-
проводниковых приборов и ИМС, может потребоваться кор-
ректировка номинальных значений пассивных элементов уст-
ройств.
4
Следует отметить, что монтаж элементов в описываемых
устройствах проводится на плате из диэлектрического матери-
ала, имеющей по всей площади сетку отверстий с шагом 2,5 мм
(шаг выводов ИМС). На одной из сторон платы по всей длине
нанесены параллельные металлизированные (медные) полоски,
соответствующие по количеству рядам отверстий. Эти полоски
выполняют роль монтажных проводов.
Чтобы монтажная схема соответствовала принципиальной
электрической схеме, медные полоски в некоторых местах
должны быть полностью разрезаны на две или более электриче-
ски изолированные части путем высверливания сквозных отвер-
стий. Места разрезов показаны на рисунках печатных плат.
Читатели могут самостоятельно изготовить указанные печатные
платы с металлизированными полосками либо, руководствуясь
электрической схемой, использовать для разводки проводников
монтажные провода.
Узлы и устройства, приведенные в книге, — это новые свиде-
тельства обширности применения изделий электронной техники.
Книга рассчитана на подготовленного читателя, знакомого
с основами радиотехники и электроники.
Перевод выполнен Е. Т. Шабаровым.
А. Нефедов
Предисловие
Предлагаемая книга преследует две цели: первая —
представить наиболее интересные, недорогие схемы полезных
для дома устройств и вторая — побудить любителей-конструк-
торов к экспериментированию, поскольку ряд устройств данной
книги представляет собой готовые узлы, которые можно встра-
ивать в различные конструкции. Ряд технических замыслов,
приводимых в книге, может быть также использован при кон-
струировании других устройств.
В книге представлены устройства, в которых нашли широкое
применение интегральные микросхемы, тем не менее большин-
ство из них вполне доступно любителям. Для испытания и про-
верки работоспособности схем используется обычный электро-
измерительный прибор или тестер с входным сопротивлением
не менее 20 кОм/В.
В ряде устройств используются триаки для управления сете-
выми источниками переменного тока, поэтому предполагается,
что любители-конструкторы знакомы с основными мерами
предосторожности при испытании и проверке таких приборов.
Также подчеркиваются необходимые меры предосторожности
при обращении с КМОП-приборами.
1. Сенсорный переключатель
В последнее время использование сенсорных пере-
ключателей в электрических цепях становится все более попу-
лярным и начинает находить широкое применение в различных
радиоэлектронных устройствах. Действие электронных сенсор-
ных переключателей производит большое впечатление. Устрой-
ство, которое начинает функционировать от простого прикосно-
вения пальца к панели управления, вызывает чувство удивления
у людей, которые привыкли пользоваться традиционными
механическими переключателями. Сенсорные переключатели
легко собираются, они не изнашиваются и в конечном итоге
по мере появления специализированных переключательных
микросхем,по всей вероятности, станут более дешевыми цо срав-
нению со своими предшественниками.
В схеме сенсорного переключателя, приведенной на рис. 1.1,
используется одна КМОП интегральная микросхема (ИМС). Она
обеспечивает включение или выключение во время прикоснове-
ния к контактной пластине и не потребляет тока в статическом
режиме, поэтому такие переключатели могут быть использованы
вместо обычных в небольших устройствах с питанием от бата-
Рис. 1.1 Схема сенсорного переключателя. Интегральная микро-
схема D.1 выделена красным цветом
7
реек. Размеры и стоимость переключателя могут быть впол-
не сопоставимы со многими переключателями обычного
типа.
Для того чтобы понять принцип действия приведенной схемы,
прежде всего необходимо познакомиться с работой логического
КМОП-элемента И-НЕ. Микросхема состоит из четырех отдель-
ных элементов И-НЕ, каждый из которых имеет два входа и один
выход. Выход элемента обычно находится в состоянии логиче-
ской 1 и переходит в состояние логического 0 лишь тогда, когда
оба входа находятся в состоянии логической 1. Звучит как будто
просто, но следует учесть, что в микросхеме имеется четыре
таких логических элемента, которые практически не потребляют
энергии за исключением тех случаев, когда происходит измене-
ние уровней напряжения и когда сигнал на выходе изменяется
скачкообразно при достижении соответствующего порога сра-
батывания на входе. Логические элементы имеют достаточно
большое входное сопротивление, благодаря чему они являются
очень полезными элементами в схемах. Они будут использо-
ваться и в других электронных устройствах, приведенных в этой
книге.
В схеме переключателя на рис. 1.1 один из входов элемента С
соединен с выходом элемента D, а один из входов элемента D —
с выходом элемента С, образуя так называемый А^-триггер.
Два свободных входа триггера обычно находятся в состоянии
логической 1. Если выход элемента D находится в состоянии
логического 0, соответственно и вход элемента С, связанный
с выходом элемента Д также находится в состоянии логического
О, тогда выход элемента С находится в состоянии логической 1
и поэтому оба входа элемента D будут находиться в состоянии
логической 1, поддерживая на своем выходе состояние логи-
ческого 0. Если вход элемента D принимает состояние логиче-
ского 0, тогда на выходе этого элемента будем иметь состояние
логической 1, в результате чего оба входа элемента С будут
находиться в состоянии логической 1, а его выход перейдет
в состояние логического 0, сохраняя, таким образом, высокий
логический уровень на выходе элемента D. Последующее возвра-
щение свободного входа элемента D в состояние логической 1
не меняет его логического состояния на выходе, т. е. он остается
в состоянии логической 1. Это состояние будет сохраняться
до тех пор, пока свободный вход элемента С не перейдет в состо-
яние логического 0. Таким образом, один вход устанавливает
/^-триггер в состояние логической 1, а другой — в состояние
логического 0.
8
Теперь рассмотрим работу сенсорного переключателя
и проанализируем схему, представленную на рис. 1.1, когда
выход элемента D находится в состоянии логического 0. Когда
Вы не касаетесь контактных пластин, резисторы R1 и R2 обеспе-
чивают низкий уровень на входах элементов А и В, что соответ-
ствует состоянию высокого уровня (логической 1) на их вы-
ходах, а это значит, что оба входа триггера также находятся
в состоянии логической 1. В то же время любой накопленный
заряд на конденсаторе С2 будет стекать через резистор R3,
устанавливая, таким образом, на втором входе элемента В состо-
яние логического 0. Второй вход элемента Л находится в состоя-
нии логической 1, поскольку он связан с выходом элемента В,
находящегося в состоянии логической 1. Касание пальцем
контактных пластин приводит к возникновению между ними
сопротивления порядка 10—100 кОм, при этом оба входа эле-
ментов А и В, связанные с местом касания, устанавливаются
в состояние логической 1. Поскольку теперь уже оба входа
элемента А находятся в состоянии логической 1, его выход
переходит в состояние логического 0, а триггер изменяет свое
состояние на обратное. Если Вы убрали палец с контактных
пластин, выход элемента А снова устанавливается в состояние
логической 1, однако триггер остается в новом состоянии, а кон-
денсатор С2, заряжаясь через резистор R3, в течение примерно
0,5 с устанавливает на входе элемента В состояние логической 1.
При следующем касании пальцем контактных пластин на втором
входе элемента В устанавливается высокий уровень, а на вы-
ходе — состояние логического 0, тем самым сохраняется состо-
яние логической 1 на выходе элемента А, при этом триггер
возвращается в исходное состояние.
Объяснение принципа действия переключателя выглядит
гораздо сложнее, чем его функционирование. Есть, конечно,
в этой схеме один нюанс: если удерживать палец на контактных
пластинах относительно долго, то напряжение на конденсаторе
С2 примерно через 0,5 с достигнет порогового значения напря-
жения на входах микросхемы и могут возникнуть высоко-
частотные колебания. Для того чтобы этого не произошло, палец
следует удерживать на контактных пластинах не более' одной
секунды! В этом случае будет обеспечена надежная работа
микросхемы. Поскольку значение тока на выходе КМОП-микро-
схемы составляет не более .0,5 мА, для его усиления в данном
варианте сенсорного переключателя используется транзистор,
который обеспечивает усиление тока примерно до 50 мА, что
является достаточным для работы ряда небольших электронных
9
устройств. При необходимости можно обеспечить дополнитель-
ное усиление по току в соответствии со схемой, приведенной
на рис. 1.2.
Конструкция сенсорного переключателя собирается на обыч-
ной плате, на одной стороне которой имеется 10 медных поло-
сок с 24 отверстиями в каждой с шагом 2,5 мм. Прежде всего
в полосках необходимо сделать 15 разрезов в местах, отмечен-
ных красным цветом на рис. 1.3. Мельчайшие заусенцы, которые
образуются на краях разрезов, следует удалить. Для выявления
почти невидимых глазом заусенцев можно воспользоваться
увеличительным стеклом. Реальные участки полосок, формиру-
ющих схему, показаны красным цветом на рис. 1.4, на котором
дано расположение элементов сенсорного переключателя. Эле-
менты схемы монтируются в любом порядке. Однако для облег-
оооооооооооо
оооооооооооо
оооооооооооо
оооооооооооо
°®0*00*0 00 ° °
000*00000000
оооооооооооо
0000000000*0
оооооооооооо
оооооооооооо
Рис. 1.2. Схема дополнительно-
го усиления выходного сигнала
оооооооооооо
оооооооооооо
о о о о о офо о о о о
*00000*0000 о
ОООООООООООО
оОфоооОооооо
ОООфОООООО о о
000*00*000 о о
0*0000*0000 о
оооооооооооо
Рис. 1.3. Фольгированная сторона платы
Рис. 1.4. Расположение элементов
10
чения сборки схемы лучше начинать с монтажа перемычек
(в данной схеме их И). Затем следует монтаж самых нижних
элементов, поскольку их удобнее удерживать при пайке. Сле-
дует помнить, что КМОП-микросхема при несоблюдении мер
предосторожности может выйти из строя в результате воздей-
ствия статического электричества, поэтому ее монтаж целесооб-
разнее проводить в последнюю очередь. Лучше пользоваться
панелью с 14 выводами, расположенными в два ряда, так как
использование такой панели облегчает установку или замену
микросхем при выходе ее из строя. Как правило, КМОП-микро-
схемы поставляются в упаковке из проводящего материала.
Это может быть фольга или проводящая пластмасса. Использо-
вание контактных штырей для межплатных соединений необяза-
тельно, однако это облегчает сборку устройства в целом.
Контактные пластины могут быть изготовлены практически
из любого проводящего материала. Это могут быть, например,
две металлические пластины, расположенные на определенном
расстоянии друг от друга, или две головки винтов и т. п. Надеж-
ные контактные пластины можно изготовить из кусочка мате-
риала платы с параллельными медными полосками. При этом
следует помнить, что для надежной работы схемы сопротивление
промежутка между двумя контактами должно быть не ниже
20 МОм. Интервал рабочих напряжений 3—15 В.
Элементы сенсорного переключателя
Резисторы: Конденсаторы:
R2 1 МОм С1 1000 пФ
R1,R3 10 МОм С2 0,1 мкФ
Транзисторы:
VT BFY51
VT1 BC184L
Микросхема:
DI CD4011B, КМОП-типа (К561ЛА7) ♦
(КТ630Д)*
(КТ3102Д)
П ла т а: 10 полосок с 24 отверстиями, шаг 2,5 мм; панель на 14 вы-
водов, двухрядное расположение; штыри; неизолированный луже-
ный медный провод для изготовления перемычек.
* Здесь и далее в скобках приведены отечественные аналоги
полупроводниковых приборов и ИМС. {Прим, ред.)
2. Звуковой переключатель
Электронные переключатели приводятся в действие
не только вручную, они могут управляться и электрическим
сигналом. Хорошим примером тому является звуковой пере-
ключатель, схема которого сравнительно проста, но тем не менее
довольно эффектна, особенно при использовании ее в управле-
нии сетевыми устройствами, например выключателем освеще-
ния. Резкий хлопок ладоней включает устройство, еще один
резкий хлопок — и устройство выключается, что, вероятно,
удивит Ваших друзей, далеких от электронной техники.
Прежде чем познакомиться с принципом действия звукового
переключателя, необходимо помнить, что если данная схема
используется с тиристором для управления напряжением пита-
ния сети, то
ВСЕ ЭЛЕМЕНТЫ СХЕМЫ, ПОДКЛЮЧЕННОЙ К СЕТИ,
МОГУТ НАХОДИТЬСЯ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ. ЗАПРЕЩА-
ЕТСЯ КАСАТЬСЯ СХЕМЫ РУКАМИ ИЛИ ИНСТРУМЕНТОМ
С НЕИЗОЛИРУЮЩЕЙ РУКОЯТКОЙ ДО ТЕХ ПОР, ПОКА
ОНА НЕ БУДЕТ ОТКЛЮЧЕНА ОТ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ.
Теперь обратимся к схеме звукового переключателя, приве-
денной на рис. 2.1- Звуковые сигналы принимаются микрофо-
ном, в качестве которого может служить любой кристалличе-
ский микрофонный капсюль. Звук хлопка ладоней обычно
громче, чем любой другой звук, который может возникнуть
в жилом помещении, и такой звук обычно имеет более широкий
спектр колебаний. Транзистор VT1 усиливает сигналы микро-
фона, уровень которых составляет несколько милливольт.
Рис- 2.1. Схема звукового переключателя
12
Емкости конденсаторов Cl и С2 выбираются относительно
небольшими, чтобы не допустить усиления на более низких
частотах. Большинство резисторов, используемых в этом каска-
де, обладают большим сопротивлением, чем резисторы, которые
обычно применяются для схем такого типа. Это повышает
входное сопротивление устройства, что обеспечивает согласова-
ние входных цепей усилительного каскада с микрофоном.
При этом повышается и выходное сопротивление каскада,
однако это не имеет существенного значения, так как КМОП-
микросхема, управляемая выходным сигналом этого каскада,
имеет более высокое входное сопротивление. Выходной сигнал
усилительного каскада, значение которого при резком хлопке
составляет от 1 до 3 В, через конденсатор СЗ поступает на входы
КМОП-микросхемы. Кроме этого сигнала на входы микросхемы
через переменный резистор RP1, используемый для регулировки
чувствительности схемы, подается постоянное напряжение.
Переменный резистор можно настроить <таким образом, что
уровни сигналов на входах микросхемы будут близки к поро-
говому напряжению срабатывания. Таким образом, входной
сигнал КМОП-микросхемы состоит из постоянной составляющей
и наложенной на нее переменной составляющей сигнала, посту-
пающего с коллектора транзистора VT1. Если амплитуда поло-
жительного сигнала превышает входное пороговое напряжение
микросхемы, переключатель срабатывает.
Постоянный (рабочий) ток микросхемы сравнительно неболь-
шой (около 0,3 мА при напряжении питания 9 В), и поэтому
данную схему можно использовать в устройствах с питанием
от батареек. Однако для создания источника питания от сети
переменного тока в схеме дополнительно используются два
диода VD1 и VD2, предназначенные для выпрямления перемен-
ного напряжения, снимаемого с выхода небольшого трансфор-
матора с выводом от средней точки. Тиристор, на управляющий
электрод которого подается сигнал с эмиттера транзистора VT2,
через ограничительный резистор подключает и отключает элек-
трическую сеть.
Конструкция переключателя собирается на плате, размеры
которой немного больше предыдущей, с 24 полосками по 37
отверстий в каждой с шагом 2,5 мм. В полосках необходимо
сделать 20 разрезов, места расположения которых отмечены
красным цветом на рис. 2.2. Расположение элементов переклю-
чателя и перемычек, которых в схеме 15, показано на рис. 2.3.
При использовании в устройстве питания от батареек диоды
VD1 и VD2 можно не включать в схему, а резистор А 7 заменить
13
SI
•иомхиомЛс! иэптетЛйииоБи о xhowXJxohh чхеяоечиопэи
оьчийохдоон ndoxoHesd oxoiniawadau ияиосЬэвн вий ох ‘ихоэ иомэ
-эыкЦяэие ионкаьсимхйоп ибн KOXBttoaodn BtcaxBiiOiirxodsn i?>isod
-HicAjad иенчиэхвыюяо имэд ’-)И^ вп кнвевмоп яхзиойюЛ хтая
-also ииноьошжкЬп ийй иинонийооо галгахо НВШ1ИИИХ “Birendoxm
олоныиомшге ими вювгпюнэп ей XsfticiDrodn eodoh ээЛЫоя я ими
9>wed я иэхипэйя нофоймига иийЫдия иинэьошяэи ипй* 'эхвмц
иончкэйхо пи чхвяикяшехэХ омийохдоэн ‘ганэжгмйген олол
-ОЭ1Ч0 име0Х5И(м!1эЛ HUHouffeduX имй' шчиюАечмопои Мохэи$их
Хиохеои 'ЖИНЭЖХКШИН оломеин иинвхип яоминьохэи хо xoBxogsd
KiraxwHirxadan moxo охь ‘чхинигоп хаЛйэиэ -чхиходЫ xaWXg
но woaionodxoA ишявл о ‘олох хо -эм ‘BKHOHOPwdu oxonxad^
-НОЯ ОЛ0 ХО 1ИЭИ8ГВЕ MlfOXBhOHTOad©!! BMdoQO HBHOTaXPAHOMQ
EXBXOTjtod ОЛОНЧИ0Х
-юкокон чэ010чдой кчд edoxoHesd олонномэйэн nxhXd кинэжоиоп
ojowiniHedn югэиоп олончпахижпойогёпэн анэоц -XHawndgnoxe
gxndoxaon омийохдоая 'ховкнхвдЕЙэ эн Xeedo «шэхгышхж^ц
иной -ипахЕыипяМ©!! отинеягагеоЫэ я шоэниаи ножной ион
-Otten ЛОПОИХ HMMEOJ -КИНЕХИП ВЯИНЬОХЭИ (НИНЭЖ^ПЕЯ Лиюшгои
ИМИ ОШЛн HH4H8fBd ЮХИЯОНЕХЭ 0ЙОХНЯ ЕН МВНЛИЭ HHHOItSEdnHH
WOHXEdgo я К1!Н0<ПЕс1н ОЛОННЭПЙОРЧ 00 W0XZn 9И1ЖОХЭОЭ ЭОНЧИЕЬ
-EHoadon s pdoxoHead oxoHHawsdan H>mXd HUHaUiEdaEOH эиэоц
• (g g‘f) КИНЕХИЦ влиньохэи KMiaxcBdireH онияопоп OHdonindn
HioHssd сиин0Жис1цен иЛп xHftoxoHodn oxg -иинвдэиом иинвя
-odHdoHOX WHXtod я хийохя ewoxo олоь oxsxqirXeod я ‘iqwoxoodMBW
OHHOMCKdirBH ooaoxodon иэхэшихэой вйох олэ ихЛп онияоноп ш
ОХ-0ЙЛ И еЧХЭОНЧМ0ХИЯХ0ЯХь 00 Х0ШНЧЯОН oomodxo ИОЯОЭИ1 он
tfoaodu
MHHHesodMHedME — 9 f (g ^-д-б) dOAewdcdriHedx — g .'BMeAdjBH
— p ^isoodi^aife — £ ^Wcdxxaire иитогвиаедиЛ — fxendx — /
:cn4j.<x)odL>3dife э
aioged ndu ыиэхеьсниз^эи оговохЛэе ьтнэмиихв eiAiaxj ‘fr-g onj
VI
EdoiOHead олоннэмэсЬп иЖ1Лс! эинэШМд Vdb7 sdoionssd одой
-нэиэсЬп oiqhiowon о кэхэиняхээШЛэо гшэхоойяии! июончиэхияхэ
-яЛь ЕяясхГинЛлэд •нофосЫим юхэиьопсчйоп OHHawada гшэхэ
Хйохя я в Mogndii игшчкэхийэигеи вэхэвьошяя иижхип юяишюхэи
ионит иончпэхйш1хо и гочэхэ мойохгш Лйжэи! ‘д 5 тинэж
-BdxrsH шятехип жптохэи мэхэгаотнмйоп эигэхо м :по£ж1до ишйкн
-ЛЙэю KOxaBdssodn вхвнп мвннродоз -шшэьошма хи иоиэхэ оэ
ииахохэяхооо а юхогеяииявнетэА 1чйоий в ‘хд [ ээнэм эн чхмд
инжиой /у BdoxoHsad чхэонйюм кшчкгештон охь ‘ХЙия я чхэии
хэХЙэю HioKodxoX хгаяэхээ хо иинехип эж эвьЛиэ g -иоммчиэйэи
эа1нэюаиг€ эпмажсигоиэе^ onj
MimduiuoLuafis!
-Ч1ГОИЭП П1ГЗЭ
‘4irndiunaH
3-
ndoujnwdo$
-onndui WQ
Zff/I
г T
----------------©-e-A-l-
о о о о о о о о
i-da о о офо
Hndug
Ho$od>tni/\i
S-Q-ЭО л j
0000 Ad
O©O OOOOOOOOOOOOOOOООО ooooooooooОООoffio
S'd
i4ieuu swdoio ыеннеыМпгчиоф -onj
OOOOOOoOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO
o®oo OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO офо
ooooooooooooooooooooooooooooooooooooo
ooooooooooooooooooooooooooooooooooooo
0000000000000000000000000000000000000
0000000000000000000000000000000000000
ooooooooooooooooooooooooooooooooooooo
OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO oooooooo®ooooo
ooooooooooooooooooooooooooooooooooooo
0000000000000000000000000000000000000
ooooooooooooooooooooooooooooooooooooo
OOOOOOOOoOO o®o oooooooootooooooooooooo
0000000000000000000000000000000000000
OOOOOOOOOOfOOOOOfООООООООООООфООООООО
OOOOOOOOOOOOOOOO^OOOtOOOfOOOOOOOOOOOO
0000000000000000000000000000000000000
OOOOOOOOOOOOOOO Офо ooooooooooooooooooo
OOOOOOOOOOOOOOOO0OOOOOOOOOOOOOOOOOOOO
OOOOOOOOOOOOOOOOfOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO
OOOOOOOOOOO 0*0оофоооооооооооооооооооо
OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO
ОООфОООООООООООООООООООфООООООфООфООО
офофоооооооOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO Ofo®o
ОЙООООООООООООООООООООООООООООООООООО
Элементы звукового переключателя
Резисторы: Конденсаторы:
RP1 1 мОм (мини- С1 0,01 мкй
атюрный с го- С2, СЗ, С4 0,1 мкФ
ризонтальным С5 470 мкФ, 25 В
расположением) (электролитический)
R1,R3 1 МОм Транзисторы:
R2 4,7 МОм
R4 39 кОм VT1, VT2 BC184L (КТ3102Д)
R5 10 кОм Диоды:
R6 R7 10 МОм 150 Ом, 1 Вт VD1, VD2 1N4007 (КД223, (КД220Г)
Микросхема: D1 CD4011B (К561ЛА7)
Триак VD - 400 В, 5 A TIC206D (КУ601Г, КУ208Г)
Плата: 24 полоски с 37 отверстиями, шаг 2,5 мм; панель на 14 вы-
водов, двухрядное расположение; плата для крепления триака;
кристаллический микрофонный капсюль; миниатюрный трансфор-
матор (9-0-9В).
3. Радиомикрофон
Как известно, широкое применение нашли усилители
общего назначения, которыми пользуются экспериментаторы,
усилители для музыкальных инструментов, различные усили-
тельные устройства, используемые на митингах, торжественных
собраниях.
Если у Вас имеется радиоприемник, значит,у Вас фактически
есть и усилитель. Однако не все радиоприемники в настоящее
время имеют микрофонный вход. И не всегда хочется вносить
изменения в схему своего радиоприемника, чтобы иметь такой
вход.
Обычный способ связи сигнала с радиоприемником — его
преобразование в радиосигнал, который поступает на вход
радиоприемника. Здесь мы рассмотрим радиоэлектронное
устройство, дальность передачи сигнала которого составляет
не более 3 м.
Большинство любительских схем использует собранный
на одном транзисторе генератор колебаний, модуляция которых
осуществляется входным сигналом через базу транзистора.
16
Такой способ приводит к наложению амплитудной и частотной
модуляций, и результат, как правило, оказывается неудовлетво-
рительным. Мы же рассмотрим устройство, в котором исполь-
зуется более сложный генератор колебаний, но при этом точ-
ность воспроизведения электрического сигнала выше, чем
у большинства радиоприемников.
Схема устройства приведена на рис. 3.1. Входной сигнал через
регулятор уровня RP1 поступает на вход полевого транзистора
VT1 с достаточно большим входным сопротивлением, что позво-
ляет осуществлять непосредственную связь усилительного
каскада с кристаллическими микрофонами, керамическими
головками звукоснимателей и т. д. Полевой транзистор обеспе-
чивает достаточное усиление по напряжению, необходимое для
непосредственного функционирования схемы от маломощных
источников сигнала, таких как микрофоны и другие устройства.
Выходной сигнал этого каскада управляет транзистором VT2,
который служит источником тока для высокочастотного генера-
тора, собранного на двух транзисторах VT3 и VT4. Такой гене-
ратор имеет два преимущества: он не требует никаких допол-
нительных отводов от дросселя, что обеспечивает простоту
конструкции, и, кроме того, его выходной сигнал может легко
изменяться по амплитуде. Регулировка тока эмиттеров приводит
к линейному изменению амплитуды сигнала.
Конструкция собирается на плате, имеющей 24 медных
полоски по 37 отверстий в каждой с шагом 2,5 мм. В полосках
Рис. 3.7. Схема радиомикрофона. Усилительный каскад на поле-
вом транзисторе показан красным цветом
17
формируются 19 разрезов (рис. 3.2), после чего в плате высвер-
ливается отверстие для крепления конденсатора настройки
СР1, а затем монтируются перемычки и все элементы схемы
(рис. 3.3). Электролитические конденсаторы С2, СЗ и С6 уста-
навливаются в соответствии с их полярностью. Для соединения
конденсатора настройки СР1 с соответствующими точками на
плате используются два коротких отрезка монтажного провода.
00000000000000000000000000000000000*0 0
0$000000000000000ф0000$000000000000ф0
0000000000000000000000000000000000000
OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOQOOOOOOOOOOOOOO
ООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
ООООООООООООООООООО'ОООООООООООООООООО
ОО ОООО otooooo О ОООООООООООО ООООООООО ОО
OOOOOOOJOOOOOOOOOgOOOOOOOOOOOQOOOOOOO
ОО ОООООООООООО ООО ОООООООООООООООООО ОО
ОООООООООООООООООфООООООООООООООООООО
ООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
ООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
ooooooooooooOoooooooooooooooooooooooo
ООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
ООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
OOOOOOOOOOOOOOfOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO
ООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
ООООООООООООООООфОООфОООООООООООООООО
0000000000000000*00000000900000000000
oooooooooooooooogooogoooooooooooooooo
ООООООООООООООООООООфОООООООООООООООО
oooooooooooooooogooogoooooooooooooooo
офоооооооо ОО ООООООООО О ОООООООООО О ОО®О
ООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
Вход
Земля
Рис. 3.2. Фольгированная сторона платы
Рис. 3.3. Расположение элементов
18
Дроссель L1 состоит из 40 витков эмалированного медного
провода диаметром 0,27 мм, плотно намотанного на ферритовый
стержень длиной 50 и диаметром 6,3 мм. Изготовить феррито-
вый стержень необходимой длины несложно, так как разрезать
его можно таким же способом, как и стеклянную трубку или
стержень. Для этого мелким напильником в месте предполага-
емого разреза делается неглубокая канавка, после чего фер-
ритовый стержень легко разламывается на две части. Если нет
под рукой ферритового стержня диаметром 6,3 мм, можно
использовать стержень диаметром 9,5 мм, однако при этом
число витков катушки уменьшается до 33. Контур настраивается
подстроечным конденсатором СР1 на средневолновый диапазон
200 400 м. Дроссель крепится к плате нейлоновой или другой
прочной нитью. Нс рекомендуется использовать металлический
провод, так как он образует короткозамкнутый виток, что
может отрицательно сказаться па работе схемы. Выводы дрос-
селя после тщательной зачистки припаивают к выводам кон-
денсаторов настройки.
Регулировку устройства начинают с включения средневолно-
вого диапазона радиоприемника, настраивая его в диапазоне
волн 200—400 м. Подав напряжение на устройство, его разме-
щают рядом с радиоприемником. Далее регулятор громкости
радиоприемника устанавливают в положение максимальной
громкости, так чтобы прослушивались шумы и слабые сигналы
радиостанций, после чего осуществляется настройка подстроеч-
ного конденсатора. Когда будет найдено правильное положение,’
посторонние сигналы будут подавляться, так как более интенсив-
ные сигналы устройства воздействуют на схему автоматической
регулировки усиления радиоприемника. Прикосновение пальца
к входу устройства должно вызвать громкое жужжание, об-
условленное наводками электросети. Корпус устройства изго-
тавливается из пластмассы, поскольку металлический корпус
из-за экранирующего эффекта будет препятствовать прохожде-
нию сигналов. Потребление тока незначительное, менее 5 мА,
что обеспечивает работу устройства с гальваническими бата-
реями в течение многих часов. Связь с радиоприемником осу-
ществляется следующим образом: радиомикрофон располага-
ется рядом с радиоприемником, регулятор громкости радио-
приемника устанавливается в нормальное положение, затем
настраивается радиомикрофон, а регулятор уровня входного
сигнала устанавливается в нормальное положение, затем настра-
ивается радиомикрофон, а регулятор уровня входного сигнала
устанавливается в положение, обеспечивающее нормальное
19
звучание радиоприемника. Схема рассчитана на диапазон вход-
ного сигнала от 0,01 до 10 В. Так как входное сопротивление
устройства достаточно велико - 1 МОм, микрофоны и звуко-
сниматели подключаются непосредственно к его входу.
Элементы радиомикрофона
Резисторы:
R1 2,2 МОм R5 8,2 кОм
R2,R3 2,7 кОм R6 18 кОм
R4 39 кОм R7,R9 15 кОм
R8 3,3 кОм RP1 1 МОм (переменный)
Конденсаторы:
СР1 100-500 пФ
(подстроечный)
С1 0,01 мкФ
С2 100 мкФ, 10 В
(электролитический)
СЗ 10 мкФ, 10 В
(электролитический)
С4 0,1 мкФ
С5 100 пФ
С6 47 мкФ, 10 В
(эле ктро литический)
Транзисторы:
VT1 2N3819 (КП302Б,КП303Г)5ГТ2, VT3, VT4 BC184L (КТ3102Д)
Плата: 24 медные полоски с 37 отверстиями, шаг 2,5 мм; ферри-
товый стержень диаметром 6,3 или 9,5 мм; обмоточный медный
провод диаметром 0,27 мм.
4. Таймерный переключатель
Существует много разнообразных областей приме-
нения, где требуются временные переключатели (таймеры)
с периодом переключения от нескольких секунд до нескольких
минут. Наиболее интересными являются устройства, в которых
переключатель не потребляет тока в режиме ожидания, т. е.
в периоды времени от момента автоматического выключения
до момента следующего включения. Типичным примером явля-
ется осветительное устройство, установленное на даче или в гара-
же. Фонарь, включенный с помощью такого переключателя, оста-
ется в рабочем состоянии достаточно продолжительное время,
необходимое для того, чтобы добраться до дома или автомо-
биля. Преимущество батарейных источников питания по сравне-
нию с сетевым также очевидно, так как батарейные источники
20
питания позволяют использовать более дешевые элементы
проводки и кнопочные устройства. Такие переключатели также
найдут применение для освещения на непродолжительное время
мест общественного пользования или для поддержания фар
автомобиля включенными в течение одной или нескольких
минут для освещения садовой дорожки, ведущей к дому.
Таймеры с периодом выключения до одной секунды пред-
ставляют собой несложные схемы, которые собираются с исполь-
зованием конденсатора, резистора и подходящей триггерной
схемы. Для построения цифровых устройств с периодом пере-
ключения до десяти и более минут требуются уже генераторы
и многокаскадные делители. Кроме этих двух типов устройств
имеется большая группа разнообразных таймеров, представ-
ляющих собой как простые схемы, использующие АС-цепочки
на электролитических конденсаторах, так и более сложные
и точные, использующие цифровые элементы. Однако элементы
задержки времени на электролитических конденсаторах не
совсем оправдывают себя по двум причинам. Во-первых, такие
конденсаторы имеют токи утечки, которые меняются в процессе
длительной эксплуатации и могут существенно влиять на общий
зарядный или разрядный ток таймерной схемы. Во-вторЫх,
емкость таких конденсаторов может отклоняться на —5СН-+100%
от номинального значения. С появлением интегральных микро-
схем на КМОП-структурах, обладающих чрезвычайно высоким
входным сопротивлением, стало возможным применение не-
электролитических конденсаторов и резисторов с более высо-
ким сопротивлением. Наиболее подходящими являются пленоч-
ные конденсаторы или конденсаторы с органическим диэлектри-
ком (например, полистирольные, поликарбонатные) емкостью
около 1 мкФ. Следует отметить, что поликарбонатные конден-
саторы имеют меньшие размеры, поэтому они и были выбраны
для данного устройства. Поскольку в нашем устройстве ско-
рость заряда конденсатора должна изменяться, а переменные
резисторы, используемые для этой цели, в настоящее время
обладают сопротивлением не более 2,2 МОм (что явно недоста-
точно), целесообразно заряжать конденсатор постепенно, сту-
пенчато, с помощью генератора, который генерирует короткие
импульсы с частотой примерно два импульса в секунду. При
изменении длительности выходных импульсов меняется общая
скорость заряда конденсатора, таким образом, изменяется
период переключения таймерного устройства. Построенный
на таком принципе таймер надежен в работе и обладает точными
и воспроизводимыми характеристиками. Несколько таких схем
21
используется и в . работе других устройств, рассмотренных
в этой книге.
На рис. 4.1 показана схема таймера. Элементы А и В КМОП-
микросхемы соединены между собой по схеме генератора авто-
колебаний с рабочей частотой примерно 2 Гц. Предположим,
что конденсатор С2 только что разрядился, в этом случае входы
элемента С будут находиться в состоянии логического 0, а его
выход — в состоянии логической 1. При этом на входе элемента
Л устанавливается высокий уровень (логической 1) и генератор
возбуждается. Пока выход элемента Л в состоянии логической 1,
диод VD1 находится в проводящем состоянии, а переменный
резистор RB1 управляет током, заряжающим конденсатор С].
Когда выход элемента А в состоянии логического 0, ток про-
ходит только через резистор R3. Таким образом, выходной
сигнал представляет собой последовательность коротких поло-
жительных импульсов, длительность которых регулируется
переменными резистором RP1. Резистор R1 генератора авто-
колебаний препятствует прохождению тока от конденсатора С/,
ограничивая входной ток элемента А. Диод VDI выполняет роль
развязывающего элемента входной и выходной цепей этого
элемента. Положительные импульсы через резистор R6 и диод
VD2 заряжают конденсатор С2 до тех пор, пока не будет достиг-
нуто пороговое значение напряжения срабатывания на входе
элемента С. При достижении порога срабатывания элемент С
Рис. 4.1. Схема таймерного переключателя. Цепь заряда конден-
сатора показана красным цветом
22
ооооооооооооооооооо
офоotooоооооооооооо
о о о о #о о оооооооооооо
oto оооооооооооооооо
OOOOOOOOOOOOOOQOOOO
ооооооооооооооооооо
ооооооооооооооооооо
oooootooootoooooooo
ooooooooofooooootoo
ооооовооовооооооооо
ooooooooo®oooooofoo
ооо oootootooooooooo
ООО О ООО оофооовооооо
оФо О О О О О о< о о о о о о о
оооооо оооФооооооооо
ооооооооооооооооооо
ооооооооооооооооооо
ооооооооооооооооооо
ооооооооооооооооооо
ооооооооооооооооооо
ооооооооооооооооооо
оооовоооооооооооооо
офо о®оо ооооо оо ооово
ООООООООООО О О О О О ООО
оооооооооооооооооо
ооооооо оооо оо#о офо
ооооооооооооофоооо
оооооооооооооооооо
оооооооооооооооооо
оооооооооооооооооо
оооооооооооооооооо
ооооооо оооОооооооо
оооооооооооооооооо
оооооОоооооооооооо
оооооооооооооооооо
ооооооооооооо ооооо
оооооооооооооооооо
оФ О О О О О О О О О О О О О О О о о о
оооооооооооооооооо
оооооооооооооооооо
оооооооооооооооооо
оооооооооооооооооо
ООООООООООООО ооооо
оооооооооооооооооо
оооооооооооооооооо
оооооооооооооооооо
оооооооооооооОоофо
оооооооооооооооооо
Рис. 4.2. Фольгированная сторона платы
изменяет свое состояние. Его выход переходит в состояние
логического 0, а выход элемента А продолжает оставаться
в состоянии логической 1, при этом зарядка конденсатора С2
быстро завершается. Элемент D1 инвертирует и усиливает сигнал,
который затем поступает на вход составных транзисторов VT2
и VT3, обеспечивающих достаточное усиление по мощности
для срабатывания реле К. Диод VD3, конденсатор СЗ и резистор
R7 предназначены для устранения дребезжания реле, возника-
ющего в момент прохождения через него рабочего тока. Тран-
зистор VT1, включенный между конденсатором С2 и кнопкой
Цуск предназначен для разряда этого конденсатора, он устраняет
нежелательные явления, которые могут быть вызваны про-
хождением токов утечки через длинные проводники.
Конструкция схемы, представленной на рис. 4.2, довольно
простая. В ней 29 разрезов и 15 перемычек. На плате, с 24 медны-
ми полосками по 37 отверстий в каждой все элементы схемы
располагаются ближе к одной стороне, на свободном месте
размещается реле. В схеме может быть использовано любое реле
с рабочим напряжением 6 В. Если реле не умещается, то исполь-
зуется дополнительная плата, имеющая 24 полоски с 50 отвер-
стиями. Переменный резистор RP1 включается в схему таким
образом, чтобы при вращении его ручки по часовой стрелке его
сопротивление уменьшалось, а время переключения увеличи-
валось. Схема обеспечивает задержку по времени от 20 с до
2 мин. Изменяя сопротивление резистора R6, можно изменять
23
Рис. 4.3. Расположение элементов
и задержку по времени. Расположение элементов показано
на рис. 4.3.
Следует помнить, что при использовании схемы для переклю-
чения электрической сети 127/220 В
НЕЛЬЗЯ ПРИКАСАТЬСЯ К КОНТАКТАМ РЕЛЕ, ПОКА ОНИ
НАХОДЯТСЯ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ!
Элементы таймерного переключателя
Резисторы: Диоды:
RP1 10 кОм VD1, VD2, VD3, VD4 1N914
(переменный, (КД521А)
линейный)
R1 10 МОм
R2 2,2 кОм Транзисторы: VT1
R3 330 кОм Vil BC184L (КТ3102Д)
R4,R5,R8,R9 10 кОм VT2 BC214L (КТ3107Б,
R6 1 МОм КТ3107И)
R7 4,7 МОм VT3 BFX29 (КТ933Б, КТ644А)
Микросхема:
Конденсаторы: DI CD4011B (К561ЛА7)
С1,С2,СЗ 1 мкФ
С4 470 мкФ, 10 В
(электролити-
ческий)
Плата: 24 медные полоски с 37 или 50 отверстиями, шаг 2,5 мм;
реле любого типа с рабочим напряжением 6 В; простой однополюс-
ный кнопочный переключатель; панель на 14 выводов, двухрядное
расположение.
24
5. Таймер-сигнализатор
Первоначально предполагалось, что это устройство
будет одним из наиболее простых среди рассматриваемых в этой
книге. Но это оказалось не так. Фактически именно для этого
устройства была разработана импульсная таймерная схема,
рассмотренная ранее. Данное устройство использовалось авто-
ром этой книги, в частности, для сигнализации о готовности яиц,
сваренных всмятку или вкрутую. Его отличие от сложных
электронных устройств, имеющих большое количество раз-
личных ручек и циферблатов, заключается в том, что оно имеет
только два органа управления: ручку для установки времени
и кнопку для включения таймера. Отсутствует даже двухпози-
ционный переключатель. Кроме основного таймера это электрон-
ное устройство имеет на выходе схемы генератор звуковых
частот, предназначенный для сигнализации о завершении вре-
мени работы таймера, а также второй таймер, необходимый
для отсчета времени работы устройства.
Использованные в данном устройстве КМОП-микросхемы
в режиме ожидания не потребляют тока. В схеме, представлен-
ной на рис. 5.1, элементы 1А1, 1В1 и 1С1 первой ИМС DI обра-
зуют таймер. При нажатии на кнопку SJ конденсатор С2 раз-
ряжается и запускается таймер таким же образом, как описано
в предыдущем разделе. Переменный резистор RP1 устанавливает
Рис. 5.1. Схема таймера-сигнализатора
25
ООООООООО ООООООООО
офо о О О О О О ООООООООО
ООООООООО ООООООООО
ОООООООООООООООООО
ООООООООО ООООООООО
ооооооооо<оооооооо
ООООООООО ООООООООО
ООООООО<О ООООООООО
OOOOOOOOOOOOOOQOOO
oo<ooooooooooooooo
оооооооооооооооооо
ООО ОООООО О О О О О О <<о
оооооооооооооооооо
oofoooofo о оооооооо
оооооооооооооооооо
оооооооооооооооооо
ООО OOOOOOO<<<<<<<O
ОООООООООООООООООО
оооо<ооо<ооооооооо
оооооооооооооооооо
ОООООООООООООООООО
ОООООООООООООООООО
оооо<ооооооооооооо
ОООООООООО ОООООООО
оооооооооооооооооо
оооооооооооооооооо
оооооооооооооооооо
оооо оооооооооооооо
ОООООООООО оооооооо
ОООООООООО •••• О<<< о•О О о
ооооооооооооооооооооооо
OOOOOOOOOOOOOOO оооооооо
ООО 0000<000<0000<000 ООО
ООООООООООООООООООООООО
ОООООООООО ОО ОООООООООО о
ооооооооооооооооооооооо
оооо 00000000<00<0<00000
ооооооооооооооооооооооо
ОООООООООООО OOOOOOOOOOO
О < О OO<<OO<I<O ОООООООООО о
ооооооооооооооооооооооо
ООО О О ОО ОО О O<<<<<<<OOOO о
ОООООО
оооо г о
ОООООО
ОООООО
ОООООО
ОООООО
оооо о о
ОООООО
ОООООО
ОООООО
ОООООО
ОООООО
ОООООО
ОООООО
ОООООО
ОООООО
ОООООО
ОООООО
ОООООО
ОООООО
ОООООО
ОООООО
ОООООО
ОООООО
ОООООО
ОООООО
ОООООО
ОООООО
ОООООО
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
о
ОООООООООООО
ОООООООООООО
ОООООООООООО
ОООООООООООО
ОООООООООООО
ОООООООООООО
ОООООООООО г о
ОООООООООООО
ОООООО<ОО ООО
ОООООООООООО
ОООООООООООО
ОООООООООООО
о<ооооооооо<
ООО ОООООО ООО
о е ОООООООООО
ООООООООО ООО
Рис. 5.2. Фольгированная сторона платы
частоту генератора и используется при калибровке диапазона
частот. Когда таймер завершает свою работу, выход элемента
1С1 первой ИМС переходит в состояние логического 0. Соответ-
ственно вход элемента 1D1 этой же схемы через конденсатор СЗ
принимает аналогичное состояние, а его выход переходит в со-
стояние логической 1 и остается в этом состоянии в течение
примерно 5 с, до тех пор пока конденсатор СЗ не зарядится
через резистор R5. Затем выход этого элемента снова переходит
в состояние логического 0. Пока выход элемента 1D1 первой
ИМС находится в состоянии логической 1, генератор, состоящий
из элементов 2С2 и 2D2 второй ИМС D2 вырабатывает звуковой
сигнал. Два других ее элемента 2А2 и 2В2 образуют второй
генератор автоколебаний с частотой примерно 2 Гц. Элементы
этого генератора находятся в открытом состоянии, пока функ-
ционирует таймер. Выходные сигналы этих двух генераторов
автоколебаний через объединенный выход поступают на выход-
ной каскад, вырабатывающий тикающий звук, переходящий
в момент достижения установленного времени в сигнал, напо-
минающий сигнал искусственного спутника Земли, продолжи-
тельностью 5 с. Выходной сигнал благодаря использованию
диодов VD3 и VD4 состоит из коротких импульсов прямоуголь-
ной формы, что существенно повышает экономичность работы
гальванических источников питания. Резистор/? 74 поддерживает
уровень звукового сигнала в необходимых пределах. Для боль-
шой кухни или при плохой слышимости его сопротивление
уменьшают.
Схема таймера-сигнализатора собирается на плате с 24 полос-
ками по 50 отверстий в каждой. На рис. 5.2 показана фольгиро-
ванная сторона платы, которая имеет 48 разрезов, а на рис. 5.3
дано расположение элементов схемы с 23 перемычками. Пере-
менный резистор RP1 включается в схему таким образом, чтобы
при вращении ручки по часовой стрелке его сопротивление
уменьшалось. Тогда при вращении ручки переменных резисто-
ров RP1 и RP2.TK) часовой стрелке будет увеличиваться период
таймерного устройства. Для настройки схемы нужно повернуть
ручку переменного резистора RP1 против часовой стрелки
до упора (это обеспечивает минимальный период функциониро-
вания таймера), а переменный резистор RP2 установить в такое
положение, при котором период будет составлять около 1 мин.
Затем нужно убедиться, что при максимальном повороте ручки
переменного резистора RP1 период функционирования таймера
будет свыше 6 мин. После этого методом подбора можно при-
ступить к градуировке органа управления таймера (ручки
27
Рис. 5.3. Расположение элементов
28
Рис. 5.4. Схема включения операци-
онного усилителя
установки времени) для интервалов времени от 1 до 6 мин.
Ток, потребляемый схемой, незначителен и даже при наличии
звукового сигнала составляет не более 5 мА, поэтому в качестве
источника питания можно с успехом использовать гальваниче-
ские элементы.
Если таймерная схема после ее включения не функционирует
по какой-либо причине, то прежде всего необходимо убедиться
в наличии напряжения на конденсаторе С2, а затем проверить,
растет ли оно в тех случаях, когда это должно происходить.
Однако измерение напряжения с помощью обычного измери-
тельного прибора вызывает определенные трудности, так как
использование большинства таких измерительных приборов
приводит к быстрому разряду конденсатора (из-за небольшого
входного сопротивления). Чтобы избавиться от этого недостатка,
Элементы таймера-сигнализатора
Резисторы.
RP1 10 кОм (переменный,
линейный)
RP2 1 МОм (переменный)
R1,R6 10 МОм
R2 2,2 кОм
R3 470 кОм
R4,R7 1 МОм
R5,R10 4,7 МОм
R8, R9 10 кОм
R11 220 кОм
R12 100 кОм
R13 33 кОм
R14 8,2 Ом
Конденсаторы:
С1,С2,СЗ 1 мкФ
С4 470 мкФ (электро
литический)
С5 0,1 мкФ
С6 0,01 мкФ
Диоды:
VD1, VD2, VD3, VD4 1N914
(КД521А)
Транзисторы:
VT1 BC184L (КТ31О2Д)
Микросхемы:
D1,D2 CD4011B (К561ЛА7)
D3 Операционный усилитель САЗ 140 (К1109УД1)
Плата: 24 полоски с 50 отверстиями, шаг 2,5 мм; простой одно-
полюсный кнопочный переключатель; две панели на 14 выводов,
двухрядное расположение; громкоговоритель: 8 Ом, диаметр
63,5 мм.
29
в схеме перед измерительным прибором включается операцион-
ный усилитель САЗ 140, имеющий на своем входе КМОП-струк-
туру. На рис. 5.4 представлена схема включения операционного
усилителя, выполняющего роль повторителя напряжения с еди-
ничным усилением. Как видно из рисунка, для измерения напря-
жения требуется только один операционный усилитель без
каких-либо дополнительных элементов. Питание усилителя
осуществляется непосредственно от схемы.
6. Электронная сирена
Данное устройство было сконструировано для созда-
ния большого шума и предназначено для отпугивания непрошен-
ных гостей. Звук, вырабатываемый устройством, напоминает
сигнал сирены машин скорой помощи.
Схема электронной сирены приведена на рис. 6.1, в которой
для генерации звука используются две интегральные микросхе-
мы таймеров, включенные по схеме генераторов автоколебаний.
Первая из них D1 имеет всего один внешний резистор и конден-
сатор и работает на частоте около 3 Гц. Генератор такого типа
вырабатывает выходные сигналы двух типов. Первый сигнал
прямоугольной формы снимается с вывода 3 ИМС, а второй
Рис. 6. 1. Схема электронной сирены
30
сигнал, практически треугольной формы (представляет собой
части экспоненциальных кривых заряда и разряда конденсатора),
снимается с точки соединения конденсатора с выводами 2 и 6.
Импульсы треугольной формы обеспечивают в данной схеме
частотную модуляцию звукового сигнала на выходе. Так как
необходимое напряжение на конденсаторе обеспечивается при
большом сопротивлении резистора, что особенно важно для
данной схемы, это позволяет использовать неэлектролитический
конденсатор. Поэтому в качестве согласующего каскада исполь-
зуются дополняющие составные транзисторы VT1 и VT2.
Для создания второго генератора на ИМС D2 используется
еще один резистор. Генератор вырабатывает звуковые сигналы
с частотой около 1 кГц. Выходной сигнал генератора пред-
ставляет собой последовательность импульсов длительностью
100 мкс, что обеспечивает наилучшее соотношение между уров-
нем звукового сигнала и потребляемой мощностью. Изменяя
напряжение, приложенное к выводу 5, можно изменять частоту
звукового сигнала, поэтому к этому выводу прикладывается
управляющее напряжение от первого генератора. При уменьше-
нии управляющего напряжения частота звуковых колебаний
увеличивается. Повышение напряжения приводит к более низ-
кому тону звучания. Конденсатор С1 подключен к положитель-
ной шине, а не к отрицательной, как это общепринято. При
включении схема начинает работать на низкой частоте.
Параметры звукового сигнала задаются резисторами R1,
R3 и R4: R1 управляет частотой модуляции, R3 — глубиной
модуляции, a R4 — общей высотой тона. Поскольку устройство
работает от источников питания с напряжением до 25 В, а макси-
мальное положительное напряжение интегральных микросхем
таймеров серии 555 составляет 15 В, в схеме для понижения
входного напряжения, значение которого превышает 9 В, до тре-
буемого напряжения 7,5 В используются транзистор VT4, диод
VD2 и резистор R9. Генератор на ИМС D2 вырабатывает отрица-
тельные импульсы, которые инвертируются транзистором VТЗ
и поступают на вход транзисторов VT5 и VT6, обеспечивающих
достаточное усиление по мощности, необходимое для работы
громкоговорителя при высоком уровне звукового сигнала.
Схема электронной сирены собирается на плате с 24 полоска-
ми по 50 отверстий в каждой. Плата - достаточно больших
размеров, так как много места на ней занимает развязывающий
конденсатор С4. На рис. 6.2 показана фольгированная сторона
платы с 18 разрезами в полосках. На рис. 6.3 представлено
расположение элементов схемы с 12 перемычками. Транзистор
31
С- О С С О О О С О С С С О С О О О С О О О О О О С О С О С О С О О С О С О О О С О С; У О О О О О О О
офо 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
ОООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
ООООООООООООООООООООООООООООООООСООООООООООООООООО
ОООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
ОООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
ООООООООООООООООООООООООООООООО ооооооооооооооооооо
ооооооооооооо офооооооооооооооооооооооооооооооооооо
OOOOOOOOOOOOOOCOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOC
ОСОООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООС
ОООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООС
ЭООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООС
О О о Оо о о оф о о о о оф О О О О О О Оф ООООООООООООООООООООООООООО
ООООООО оф ооооофоооооо оф ООООООО Оф ОООООООООООООООООО
ооооооо офо оооофоооооо оф о о о о о о о оф о о оо о оо о о о оо о о о о о С
ооооооо офо оооофоооооо оф ООООООО Оф оооооооооооооооооо
ооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооос
оооооооооооооосоооооооооооооооооооооооооооооооооо О
OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO оф оооооооооооооооооо
ОООООООООООООООООООООООООООООО оф ооооооооо оооооооо о
ооооооосоооооооооооооооооооооооооооооооооооооооооо
оооооооооооооооооооооооооооооэооооооооооооооооооис
С®о О О О О О ио О О О О О О О ООО О ОО ООО О ОО О О О ОО оо о о оо о о о оо о о о® о
О О О О О О ОООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООС
Рис. 6.2. Фольгированная сторона платы
Рис. 6.3. Расположение элементов
VT6 устанавливается в схеме в соответствии с маркировкой
его выводов, для которых отверстия в плате расширяются.
Полная выходная мощность устройства составляет около
4 Вт, поэтому необходимо использовать громкоговоритель, рас-
считанный на такую нагрузку. Однако на практике, поскольку
устройство работает относительно короткое время, целесооб-
разно использовать громкоговоритель диаметром 63,5 мм,
так как небольшие громкоговорители при работе на фронтах
прямоугольных импульсов создают звук, который способен
оглушить на небольших расстояниях. Потребление тока зависит
от напряжения источника питания и составляет 140 мА при
32
напряжении 9 В и 250 мА при напряжении 18 В. Электронная
сирена в течение короткого времени может работать от одной
аккумуляторной батареи, либо ат двух батарей, соединенных
последовательно, что повышает уровень звукового сигнала.
Кроме применения в системах охраны жилых помещений
устройство, может быть использовано в противоугонных систе-
мах автомобиля, так как схема хорошо работает от источников
питания с напряжением 12 В. Не следует встраивать такую
сирену в различного рода детские игрушки и игрушечные авто-
мобили, если Вы хотите остаться в хороших отношениях со
своими соседями.
Если схема приводится в действие электрическим путем,
следует принимать во внимание, что при ее включении на кон-
денсаторах СЗ и С4 возникает перенапряжение, которое при
напряжении 18 В может иметь значение, достаточное чтобы
вывести транзистор BFX29 из строя. В этом случае необходимо
использовать реле или более мощный транзистор.
Элементы электронной сирены
Резисторы: Транзисторы:
R1 1 МОм VT1, VT4 BC184L (КТ3102Д)
R2 3,3 кОм VT2, VT3 BC214L (КТ3107Б)
R3,R8,R9,R10 1 2,2 кОм VT5 В1-У51 (КТ630Д)
R4 150 кОм VT6 TIP31A (КТ817В)
R5 R6 18 кОм 10 кОм Конденсаторы:
R7 680 Ом СТ 0,22 мкФ
Диоды: С2 0,01 мкФ
СЗ 470 мкФ, 25 В
VD1 1N4007 (электролитический)
(КД223, КД220Г) С4 1000 мкФ, 25 В
VD2 BZY88C8V2 (электролитический)
(стабилитрон) (Д814А, КС482А) Микросхемы:
D1,D2 Таймер типа RC555
(КР1006ВИ1)
корпус на 8 выводов,
двухрядное располо-
жение
Плата: 24 полоски с 50 отверстиями, шаг 2,5 мм; 2 панели с 8 вы-
водами, двухрядное расположение; громкоговоритель с сопротив-
лением катушки 8 Ом.
7. Электронный сторож
Электронный сторож представляет собой систему
сигнализации, которая состоит из электронного управляющего
блока и связанной с ним сигнальной цепи, по которой проходит
небольшой постоянный ток. Сигнальная цепь представляет собой
ряд переключателей, установленных в оконных рамах, дверях
и т. д. Пока по цепи течет ток, электронный сторож молчит.
Но как только один из переключателей будет разомкнут или
отсоединен от сигнальной цепи, включается сигнал тревоги.
При этом запускается управляющее устройство, которое оста-
ется во включенном состоянии даже после замыкания пере-
ключателя.
Управляющее устройство представляет собой несложную
триггерную схему с рядом дополнительных элементов, необхо-
димых для устранения ложных срабатываний, обусловленных
различными шумовыми сигналами. По сравнению со своими
предшественниками схема обладает рядом преимуществ. Во-пер-
вых, это короткая временная задержка после срабатывания
схемы, которая дает возможность владельцу системы сигнализа-
ции установить ее в исходное состояние до того, как она будет
приведена в действие, когда он войдет в помещение. Во-вторых,
что бывает полезно во многих случаях, сигнал тревоги раздается
не сразу, а через определенный промежуток времени после того,
как сигнальная цепь будет разомкнута. При этом людям, вторг-
шимся в Ваше жилище, чрезвычайно трудно обнаружить источник
включения сигнализации. Другое преимущество этой схемы
связано с управляющим устройством. Ни одна система не га-
рантирована на сто процентов от случайных, ложных срабатыва-
ний, но если это происходит, то продолжительный звук вклю-
ченной сирены в помещении доставляет массу неприятностей
соседям. Для устранения такого недостатка в схеме предусмот-
рен выходной таймер, обеспечивающий работу сигнальной
сирены в течение 3 мин после первоначальной временной за-
держки. После этого система автоматически устанавливается
в исходное положение вне зависимости от того, замкнута или
разомкнута сигнальная цепь. Поэтому управляющее устройство
состоит из двух таймеров. Первый таймер обеспечивает времен-
ную задержку в течение примерно 25 с, после этого второй
таймер обеспечивает работу выходного каскада в течение 3 мин.
Кнопка восстановления возвращает систему в исходное состо-
яние в любой момент рабочего цикла.
34
Рис. 7.1. Схема управляющего устройства электронного сторожа
Схема управляющего устройства представлена на рис. 7.1.
Оба таймера аналогичны таймеру, рассмотренному в схеме
таймерного переключателя. Схема работает следующим образом.
Если сигнальная цепь, состоящая из последовательно соединен-
ных переключателей, подключенных к точкам 1 и 2, не разор-
вана и таймеры не работают, то выход элемента 2С2 второй
интегральной микросхемы D2 будет находиться в состоянии
логической 1 (высокий уровень), оба входа элемента 1С1 первой
интегральной микросхемы D1 — также в состоянии логической 1
(высокий уровень). Когда цепь размыкается, один вход
элемента 1С1 через резистор R1 переходит в состояние логиче-
ского 0, а его выход — в состояние логической 1. Резистор R1
и конденсатор С1 предотвращают срабатывание таймера от сиг-
налов, возникающих в сигнальной цепи в результате наводок
от сетевой проводки. Когда выход элемента 1С1 переходит
в состояние логической 1, открывается транзистор VT1 на время,
устанавливаемое конденсатором С2 и резистором R5, в резуль-
тате чего конденсатор С4 разряжается и первый таймер приво-
дится в действие. Если сигнальная цепь многократно замыкается
и размыкается, то первый таймер также будет периодически
запускаться. При этом он может никогда не закончить уста-
новленный цикл и не приведет в действие второй таймер. Для
устранения такого явления второй вход элемента 1С1 первой
интегральной микросхемы D1 подключается к выходу элемента
2С2 второй интегральной микросхемы D2, который остается
35
в состоянии логического 0 до тех пор, пока работает таймер.
После того как первый таймер завершит свой цикл, выход
элемента 2С2 второй ИМС снова переходит в состояние логи-
ческой 1, при этом на короткое время открывается транзистор
VT2, конденсатор С7 заряжается и запускается второй таймер.
При нажатии кнопки восстановления 5 / мгновенно разряжаются
конденсаторы С4 и С7 через диоды VD3 и VD4 и оба таймера
устанавливаются в первоначальное состояние. Для нормальной
работы устройства вместе с электронной сиреной, рассмотрен-
ной ранее, необходимы источники питания с напряжением
до 25 В. Однако это слишком большое напряжение для КМОП-
микросхем, максимальное рабочее напряжение которых состав-
ляет 15—18 В. Поэтому для понижения напряжения питания
до требуемого значения 7,5 В в схеме используются транзистор
VT3, стабилитрон VD8 и резистор R15. Транзисторы VT4 и VT5
преобразовывают напряжение выходного сигнала второго
таймера с 7,5 В до значения напряжения источника питания,
а транзисторы 1’7’6 и VT7 обеспечивают усиление по мощности,
достаточное для срабатывания реле или других устройств.
Конструкция электронного сторожа собирается на плате
с 24 медными полосками по 50 отверстий в каждой. На рис. 7.2
показана фольгированная сторона платы с разрезами, а на
рис. 7.3 — расположение элементов схемы, в которой имеются
33 перемычки. Проверка работоспособности устройства не пред-
ставляет особой сложности. Если напряжение на конденсаторе
С8 отсутствует, необходимо проверить стабилитрон VD8.
ОООООООООоООООООООООООООООООООоООООООООООООООООООО
o®oSooooooooo>oooоофооооооооооОООООООООООО о О о офофо
ооофооооооооооооооооооооооофоооооооооооооооооофооо
оооооооооооооооооооооо О' ООООООООООООООООООООООООООО
ОООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
ОООООООООООООООООООфООООООООООООООООООООООфООООООО
ООООООООООООООООО О ОфО О О ООООООООООООООООООООООООООО
ооооооооооооооофооооооооооофооооофоооооооооооооооо
оооооооооорооооооооооооооооооооооооооооооофооооооо
ооооооооооооооооооофооооооооооооооооооооооофоооооо
ооо оооооОфооооООО о офо О О О О ООфО О ОООфОООО ОООООООООООО
ООО 000 ооофооооооо о офо О О О ОО о фо О ОООО ООООООООООоООООО
ООО ООООООфОООО ООО ООфОООООООфОО ООООООООО о ооофоооооо
ооооооооофооооооооофооооооофооооооооооооооофоооооо
ооооооооофооооооооофооооооофооооооооооооофоооооооо
ООО ООООООфООООООООООфОО ООООООООООООООООООООООООООО
ОООООООООфООООООфООООООООООфОООООООООООООфОООООООО
оооооооооооооооофоооооооооооооооооооооооофоооооооо
ООО ООООООООООООООООО оофооооооооооофоооооофоооооооо
ОООООООООО. ООООООООООООфОООООООООООфООООО О О ОООООООО
ОООООООООООООООООООООООООООООООООООООфОООфОООООООО
ОООфООООООООООООООООООООООООООООООООфООООООООООфОО
о®о фо о ооооооооооооооооооооооооооооо ОООООООООООфофо
ооофооооооооооООООООООО ооооооо оооооооо оо оооооофооо
Рис. 7.2. Фольгированная сторона платы
36
Рис. 7.3. Расположение элементов
37
Предполагалось, что управляющее устройство будет непосред-
ственно запускать электронную сирену, однако перенапряжения
на конденсаторе емкостью 1000 мкФ в схеме сирены не позво-
ляют сделать этого, так как могут вывести из строя транзистор
VT7. Поэтому для устранения этого недостатка между ними
включается реле. Вместе с сетевым источником питания можно
дополнительно включить батарею (как автономный источник
питания) на случай отключения первого. При этом питание
схемы от батареи осуществляется через диод. Пока сетевой
источник питания включен и его напряжение выше напряжения
батареи, диод работает в обратном направлении и батарея не под-
ключена. В случае неожиданного отключения сетевого напряже-
ния подключение батареи гарантирует постоянную работоспособ-
ность схемы, а также устраняет включение сигнала трёвоги при
восстановлении напряжения сети. На рис. 7.4 представлена схема
включения домашней системы сигнализации. Тип светоизлуча-
ющего диода в схеме выбирается произвольно, а если нет
необходимости в его использовании, то он заменяется пе-
ремычкой.
Рис. 7.4. Схема включения домашней системы сигнализации:
1 - петля; 2 — плата электронной сирены; 3 — переключатель
(кнопочный); 4 — плата управляющего устройства электронного
сторожа; 5 — светоизлучающий диод; 6 — реле; 7 — три диода
1N4007 (КД223, КД220Г); 8 — резервная батарея на 18 В
(два элемента по 9 В); 9 - сеть; 10 - трансформатор (15-0-15 В)
38
В качестве переключателей, образующих сигнальную цепь,
могут быть использованы микровыключатели, надежно скрытые
в оконных рамах и дверных коробках, а также полоски метал-
лической фольги для оконного стекла. Для образования замк-
нутой цепи все они соединяются между собой последовательно.
Следует отметить, что управляющее устройство способно рабо-
тать и от источников питания с напряжением 12 В, поэтому оно
может найти применение и в противоугонных системах авто-
мобилей.
Элементы управляющего устройства электронного сторожа
Резисторы: Конденсаторы:
R1 5,6 кОм С1 22 мкФ, 16 В
R2,R8 10 МОм С2, С5 0,1 мкФ
R3,R5,R9,R11,R16 10 кОм СЗ, С4, С6, С7 1 мкФ
R4 330 кОм С8 100 мкФ, 28 В
R6,R12,R14,R17 22 кОм (электролитический)
R7,R10 R13 1 МОм 2,2 МОм Диоды:
R15 2,2 кОм VD1, VD2, VD3,
R18 1,8 кОм VD4, VD5, VD6 1N914 (КД521А)
VI) 7 1N4007 (КД223, КД220Г) VD8 BZY88C8V2 (Д814А, КС482А) VD (свсто- TIL209 (АЛ307Б) излучающий) Транзисторы: VT1, VT2, VT3, VT4,VT6 BC184L (КТ31О2Д) VT5 BC214L (КТ3107Б, КТ3107И) VT7 BFX29 (КТ933Б, КТ644А) Микросхемы: D1,D2 CD4011B (К561ЛА7)
Плата: 24 медные полоски с 50 отверстиями, шаг 2,5 мм; панели
с 14 выводами, двухрядное расположение, 2 шт.; S1 — кнопочный
переключатель.
8. Электронный термометр
Если взять обыкновенный диод и пропустить через
него небольшой постоянный ток, то на нем можно обнаружить
падение напряжения. Если при этом диод немного нагреть, то это
напряжение слегка понижается. Такой же эффект возникает
в переходах между эмиттерной и базовой областями транзисто-
ров, что создает определенные трудности при конструировании
прецизионных усилителей постоянного тока. Изменение падения
прямого напряжения в зависимости от температуры носит
линейный характер, поэтому это явление можно использовать
для создания электронного термометра.
Электронные термометры имеют определенные преимущества
перед биметаллическими и ртутными. Они легко градуируются
на любой требуемый диапазон, поэтому на их основе можно
сконструировать чувствительный термометр для измерения
температуры фотографических растворов или индикатор ком-
натной температуры с расширенным диапазоном. Диод можно
встроить в зонд и использовать его для измерения температуры
жидкости или температуры внутри холодильников, печей,
духовок и т. д. При небольших размерах диод обладает малой
тепловой инерцией, что обеспечивает во многих случаях быстрое
снятие точных показаний. Выходной сигнал термометра можно
использовать для управления различными системами и устрой-
ствами, например системами отопления. Снятие показаний
температуры с помощью электронного термометра также не
представляет трудностей, так как его шкала так же понятна,
как и шкала любого измерительного прибора.
Для схемы термометра требуется точный источник опорного
напряжения, который строится, как правило, с применением опе-
рационных усилителей. При этом конструкция схемы при нали-
чии отдельного источника питания довольно проста. На рис. 8.1
представлена схема электронного термометра, в которой интег-
ральные микросхемы D1 и 1)2 непосредственно используются
для создания стабилизированного источника напряжения. Ста-
билитрон VD2 используется для создания опорного напряжения,
которое подается на интегральную микросхему D2, включенную
по схеме повторителя с единичным усилением, и обеспечивает
напряжение 5,6 В. Это напряжение является центральной (сред-
ней) точкой отсчета напряжения источника питания. Интеграль-
ная микросхема D1 с помощью резисторов R2 и R3 сравнивает
уменьшенное вдвое положительное напряжение с опорным
40
Рис. 8.1. Схема термометра. Цепь коррекции нуля показана
красным цветом
напряжением и управляет, таким образом, запуском транзистора
VT1. При этом вырабатываются стабилизированные напряжения
+5,6 и +11,2 В. Такая схема представляет собой отличный источ-
ник питания, который использовался автором во многих устрой-
ствах. Помимо своей простоты и точности эта схема может рабо-
тать с входными напряжениями, превышающими выходное
напряжение на 0,1 В (напряжение насыщения транзистора И77),
в то время как большинство промышленных стабилизаторов
требует разности в напряжениях не менее 2 В.
Диод VD1 в схеме на рис. 8.1 используется как термочувстви-
тельный элемент, который питается через резистор R5 неболь-
шим постоянным током. Переменный резистор RP1 служит
для смещения опорного напряжения примерно на 0,6 В, обеспе-
чивая коррекцию ’’нуля” схемы.' Интегральная микросхема
D3 включена как неинвертирующий усилитель постоянного
тока с усилением, регулируемым с помощью переменного
резистора RP2, и предназначена для регулировки диапазона.
Резистор R9 обеспечивает измерение напряжения в диапазоне
приблизительно 0—1 В.
Схема собирается на плате с 24 медными полосками по 37
отверстий в каждой. На рис. 8.2 показана фольгированная
сторона платы с 32 разрезами, а на рис. 8.3 дано расположение
элементов на плате, в которой имеется 20 перемычек. Местопо-
ложение диода VDI зависит от применения термометра. Если
д,..- '-’’морения температуры требуется зонд, то его можно
41
ООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
О®О ООООООООООООООООООООООООООООООО о® о
ooootoooooooooooooooooooо® oooooofoООО
ООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
ООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
ООООООООООООООО О ООООООООООООООООООООО
ОООООООООООООООООООООоООООООООООООООО
О ОО О О О О О О ОО О О О О О ОО О О О О О О О О О О О® О О О О О О О
• ООО О®ООО о® о о о о о о о
ОООО ООО о о о® о о о о о о о
оооо ооооо о®оо о®о оо
ОООО оооооооооооооо
оооооооооооооооооо
ОООООООООООООООООО
ОООООООООООООООООО
оооооооооооооо оооо
ОООООООООООООООООО
ОООООООООООООООООО
оооооооооооооооооо
оооооооооооооооооо
оооооооооооооооооо
оооооооооооооооооо
ОООО ОО о® о о ОО о о® о® о
оо оо оо оооооооо®ооо
ооооооооооооооооооо
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®
ООООООООООО®ОООООО®
О ОО о о о о о о о oto О О О оо®
ОО о о о о о о о о о® о о® о о о о
ооооооооооооооооо о®
ооооооооооооооооо о®
оооооооооооооо®ооо®
ооооооооооооооооо о®
ооооооооооооооооооо
ООООООООООООООООООО
ооооооооооооооооооо
ооооооооооооооооооо
о® о о®о ооооооо о ооооо
ооооооооооооооооооо
Рис. 8.2. Фольгированная сторона платы
Рис. 8.3. Расположение элементов
изготовить из шариковой ручки, в наконечнике которой с по-
мощью резинового клея укрепляется этот диод.
Настройка схемы представляет собой довольно интересный
процесс. Например, необходимо отградуировать шкалу в диапа-
зоне от 0 до 100 °C. Для этого требуется два сосуда с водой
известной температуры, скажем 20 и 80 °C. Затем в сосуд с во-
дой, температура которой 20 °C, помещается зонд, а переменный
резистор RP2 настраивается на показание шкалы, соответству-
ющее 80 °C. Этот процесс повторяется до тех пор, пока не будут
42
сняты правильные показания для каждой точки, после чего
градуировка заканчивается. Например, можно отградуировать
температурную шкалу с диапазоном от 16,5 до 30 °C для изме-
рения комнатной температуры. При этом погрешность шкалы
составляет 2%. Так как для питания микросхемы необходимы
источники: питания с напряжением от 12 до 25 В, то это дает
возможность использовать термометр в автомобиле. Можно
использовать и сетевые источники питания с трансформаторами
на 9—0—9 или 15—0—15 В. При питании от батареек напряжение
составляет 18 В. Ток, потребляемый схемой, составляет около
10 мА, поэтому для нормальной работы схемы достаточно
двух батареек на 9 В, соединенных последовательно.
Элементы термометра
Резисторы: Конденсаторы:
RP1 и RP2 1 кОм и 220 кОм С1,СЗ,С4 100 мкФ, 25 В
соответ- (переменный, (электролитический)
ственно миниатюрный С2 10. мкФ, 25 В
горизонтальной (электролитический)
R1 установки) 4,7 кОм Транзисторы:
R2,R3,R5 10 кОм VT1 BC214L (КТ3107Б,
R4 2,7 кОм КТ3107И)
R6,R8 2,2 кОм VT2 BC184L (КТ3102Д)
R7 3,3 кОм Диоды:
R9 820 кОм VD1 IN914 (КД521А)
VD2 (ста- BZY88C5V6
билитрон) (КС456А)
Микросхемы:
D1,D2,D3 UA741, корпус типа
DIP, 8 выводов
(К14ОУД7)
Плата: 24 медные полоски с 37 отверстиями, шаг 2,5 мм; панели
ИМС: 3 шт., на 8 выводов, двухрядное расположение.
9. Термостат
Предлагаемая схема работает вместе со схемой
электронного термометра, приведенной ранее. Термостат можно
отрегулировать на любой диапазон шкалы измерительного
прибора; при этом на выходе вырабатывается сигнал, соответ-
43
ствующий повышению или понижению температуры. Точность
поддержания температуры регулируется с помощью одного ре-
зистора. Включенное состояние фиксируется светоизлучающим
диодом VD. Для управления напряжением питания в схеме
термостата предусмотрен триак VD1, что позволяет использо-
вать эту схему для контроля и регулирования температуры
различных объектов.
Схема термостата представлена на рис. 9.1. Напряжение
питания и опорное напряжение, равное 5,6 В, подводятся от
термометра (см. электронный термометр), на плате которого
предусмотрены специальные выводы. Интегральная микросхема
D1 включена по схеме сравнения с погрешностью, которая
устанавливается резистором R3. На один вход микросхемы
через переменный резистор RP1 подается опорное напряжение,
а на другой — выходной сигнал термометра. Если напряжение
выходного сигнала термометра ниже опорного напряжения,
снимаемого с переменного резистора RP1 (чем больше показа-
ния по шкале, тем более отрицательным будет выходное напря-
жение), то на выходе микросхемы появляется отрицательный
сигнал. Этот сигнал закрывает транзистор VT1 и открывает
транзистор VT2. Транзистор VT2 в свою очередь открывает
транзисторы VT4 и VT5, в результате чего на выходе послед-
Рис. 9.7. Электронная схема термостата:
1 — перемычка для выбора режима повышения или понижения
температуры; 2 — к сети через нагрузку
44
ооооооооооооооооооо
О® ООО о о о о о о о о о о о о оо
ООООООООООООООООООО
ооооооооооооооооооо
ооооооооооооооооооо
ооооооооооооооооооо
ООООООООООООООООООО
ооооооооооооооооооо
ооооооооооооооооооо
ооооооооооооооооооо
о о о О О О О О®О ООООООООО
ООООООО ОООООООООООО
ОООООООО фоООООООООО
ООООООООООООООООООО
ООООООООООООООООООО
ООООООООООООООООООО
ООООООООООООООООООО
ООООООООООООООООООО
ООООООО ОООООООООООО
ооооооооооооооооооо
ООООООООООООООООООО
ООООООООООООООООООО
0®0 0000 ОООООООООООО
ООООООООООООООООООО
ооооооооооооооооо с.
OOOOOOOOOOOOOOO о®г>
ОООООООООООООООООО
ООООООООООООООООО:;
ОООООООООООООООООО
ОООООООООООООООООО
оооооооооооооооооо
оооооооооооооооооо
оооооооооооооооооо
о о о О О фоOOOOOOOOOOO
ОООООООООООООООООО
ОООООООООООООООООО
ОООООООООООООООООО
ОООООООООООООООООО
ОООООООООООООООООО
Оооооооооооооооооо
оооооооооооооооооо
оооооооооооооооооо
оооооооооооооооооо
оооооооооооооооооо
оооооооооооооооооо
оооооооооооооооооо
оооо ООООООООО ооо®о
оооооооооооооооооо
Рис. 9.2. Фольгированная сторона платы
него вырабатывается сигнал, свидетельствующий о повышении
температуры. Если напряжение выходного сигнала термометра
выше опорного напряжения, открываются транзисторы VT1
и VT3 и вырабатывается сигнал, свидетельствующий о пониже-
нии температуры. Для выбора необходимого режима работы
используется перемычка между выходами транзисторов VT3
и VT5 и цепью со светоизлучающим диодом (рели в нем нет
необходимости, он заменяется перемычкой). На обоих выходах
схемы вырабатываются достаточно мощные сигналы, которые
через токоограничивающий резистор RI1 поступают на управ-
ляющий электрод триака.
Конструкция схемы собирается на плате с 24 медными полос-
ками по 37 отверстий в каждой. Размеры платы аналогичны
размерам платы электронного термометра. Поэтому они уста-
навливаются одна над другой на винтах в виде стоек. При такой
сборке плата термометра находится над платой термостата,
что обеспечивает доступ к местам регулировки термометра.
На штате термостата имеется 11 разрезов (рис. 9.2) и 4 пере-
мычки (рис. 9.3). Номинальная мощность резистора Rl 1 1 Вт.
Точность поддержания температуры задается с помощью резис-
тора R3. При точности 1% шкалы требуется резистор сопротивле-
нием 330 кОм, 2% — 220 кОм, 5% — 120 кОм, 10% — 68 кОм.
Для шкалы от 16,5 до 30°C диапазон температур составит
13,5 °C, а точность поддержания температуры в 1% для этого
диапазона шкалы составит 0,13 °C. Это слишком высокая
точность для домашней системы отопления, так как устройство
45
Рис. 9.3. Расположение элементов:
1 — перемычки; 2 — светоизлучающий диод
Рис. 9.4. Схема включения системы термометр — термостат:
1 — плата термометра; 2 — плата термостата; 3 — индикатор;
4 — зонд; 5 — перемычка в режиме понижения температуры;
6 — нагрузка; 7 — сеть; 8 — управляющий электрод; 9 — транс-
форматор; 10 - два диода 1N4007 (КД223, КД220Г)
будет непрерывно включать и выключать ее из-за воздействия
сквозняков и по другим причинам. Точность поддержания
температуры в 10% будет вполне достаточна. Для заданного
диапазона шкалы (13,5 °C) она составит 1,35 °C. Точность
в один процент вполне пригодна для регуляторов температуры
растворов фотохимикатов.
46
Триак, если его применение необходимо, устанавливается
отдельно от основной платы. Способ включения триака показан
на рис. 9.4. Используя триак, следует помнить, что пока устрой-
ство подключено к сети переменного тока,
ВСЕ ЭЛЕМЕНТЫ СХЕМЫ МОГУТ НАХОДИТЬСЯ ПОД
НАПРЯЖЕНИЕМ! ЗАПРЕЩАЕТСЯ КАСАТЬСЯ СХЕМЫ
РУКАМИ ИЛИ ПРОВОДИТЬ РЕГУЛИРОВКУ ИНСТРУМЕН-
ТОМ С НЕИЗОЛИРУЮЩЕЙ РУКОЯТКОЙ. ВЫСТУПАЮЩИЕ
ЧАСТИ ЗОНДА ТЕРМОМЕТРА ТАКЖЕ МОГУТ НАХО-
ДИТЬСЯ ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ.
Элементы схемы термостата
Резисторы:
RP1 1 кОм (пере-
R1 менный, линейный) 1 кОм
R2 3,3 кОм
R3 см. по тексту
R4,R5,R8, R9,R10 10 кОм
R6,R7 5,6 кОм
Rll 270 Ом, 1 Вт
R12 1,8 кОм
Конденсаторы:
С1 0,01 мкФ
Светоизлуча-
ющий диод:
VD TIL209 (АЛ307)
Транзисторы:
VT1, VT4 BC184L
(КТ3102Д)
VT2, VT3, VT5 BC214L
(КТ3107Б,
КТ3107И)
Микросхема
DI UA741, корпус типа
DIP с 8 выводами
(К14ОУД7)
Триак VD1 400 В (КУ601Г,
КУ208Г)
Плата: 24 медные полоски с 37 отверстиями, шаг 2,5 мм; панель
ИМС типа DIP с 8 выводами.
10. Регулятор освещения
Сетевые регуляторы освещения, в которых двухпози-
ционный переключатель заменен ручкой управления яркостью
лампы, в последнее время получили широкое распространение.
Изготовить такой регулятор своими силами не представляет
особого труда. Это будет и дешевле по сравнению с промышлен-
ными регуляторами уровня освещения, а главное, в случае
47
выхода из строя его самостоятельно можно отремонтировать,
в то время как промышленные устройства такого типа обычно
полностью заменяются. Небольшие размеры и простая компо-
новка таких регуляторов позволяют встраивать их в самые
различные объекты, например в пульты управления дискотек
или в основания настольных ламп.
Основным элементом этой схемы,представленной на рис. 10.1,
является симметричный триодный тиристор VD2. Этот прибор
проводит ток в обоих направлениях, но не включается до тех
пор, пока не будет подан сигнал на управляющий электрод.
После включения триак будет запираться только тогда, когда
напряжение на нем снизится почти до нуля. Так как напряжение
сети меняет свою полярность 50 раз в секунду (рис. 10.2,а),
то через нуль синусоида напряжения проходит 100 раз в секунду.
Если триак включается только в точках максимального напря-
жения положительной и отрицательной полуволн периода и рабо-
тает через половину периода, как показано на рис. 10.2,6,
то выходная мощность снижается примерно в 2 раза. Такой
режим работы триака достигается благодаря применению не-
сложной схемы управления. В начале каждого положительного
или отрицательного полупериода начинает заряжаться через
Рис. 10.1. Схема регулятора освещения
1/S0c
Рис. 10.2. Форма сигнала:
а — сети переменного тока; б — триака
48
Рис. 1Q.3. Фольгированная
сторона платы
Соединения'-
Рис. 10.4. Расположение эле-
ментов
резистор R3 и переменный резистор RP1 конденсатор СЗ, ско-
рость заряда которого регулируется переменным резистором
RP1. Симметричный диодный тиристор (диак) VD1 представ-
ляет собой специальный прибор, находящийся в закрытом
состоянии до тех пор, пока напряжение на нем не достигнет
примерно 30 В, после чего он переходит в открытое состояние,
причем происходит это при любой полярности напряжения.
Когда напряжение на конденсаторе СЗ достигает достаточно
высокого уровня, диак VD1 открывается и конденсатор СЗ
разряжается через него на управляющий электрод триака и вклю-
чает его. Таким образом, режим включения триака VD2 можно
плавно регулировать с помощью переменного резистора RP1.
Однако данная схема имеет один недостаток — гистерезис. Если
ручку управления постепенно выводить из положения ’’выклю-
чено”, то свет появляется при некотором промежуточном значе-
нии. В действительности же наиболее низкий уровень освещения
устанавливается тогда, когда ручка управления возвращается
немного назад после включения лампы. Включение в схему
резисторов R1 и R2 и конденсатора С2 существенно снижает
этот эффект. Внезапное включение тока, повторяющееся сотни
раз в секунду, приводит к генерации высокочастотных помех.
Для устранения такого излучения через сетевую проводку
в схему включены дроссель L1 и конденсатор С1.
Схема регулятора освещения собирается на печатной плате
с минимальными размерами 50 X 50 мм. Плата готовится сле-
49
дующим образом: к рис. 10.3, на котором представлен чертеж
фольгированной стороны платы, прикладывается лист бумаги,
на котором отмечаются все необходимые отверстия. Затем эта
бумага прикладывается к фольгированной стороне платы,
после чего в ней высверливаются все отмеченные отверстия.
Затем бумага удаляется, медное покрытие очищается и наме-
чаются области защитного покрытия или области травления.
После этого плата помещается в раствор хлорного железа для
вытравливания ненужных областей. Когда процесс травления
закончен, плата промывается, удаляется кислотоупорный слой
с помощью наждачной бумаги, после чего плата готова к сборке
элементов схемы. Для данного устройства рекомендуется
использовать плату из стекловолокна.
Расположение элементов схемы показано на рис. 10.4. Диак
VD1 включается в схему без учета полярности напряжения.
Переменный резистор RP1 с объединенным переключателем S1
устанавливается в последнюю очередь, что облегчает монтаж
других элементов схемы. Дроссель L1 можно изготовить соб-
ственными силами. На ферритовый стержень диаметром 6,3
или 9,5 и длиной 50 мм наматываются в два слоя 100 витков
медного эмалированного провода диаметром 0,4 мм. Дроссель
крепится к плате прочной нитью, а для большей надежности
место его контакта с платой проклеивается. После монтажа
всех элементов плата припаивается к выводам переключателя.
Три вывода переменного резистора RPI соединяются с платой
небольшими отрезками провода.
Элементы регулятора освещения
Резисторы: Конденсаторы:
RP1 470 кОм (линейный, С] переменный) 0,047 мкФ, 300 В (по переменному
R1 220 кОм, 0,5 Вт току)
R2 47 кОм, 0,5 Вт С2, СЗ 0,1 мкФ
R3 4,1 кОм, 0,5 Вт г, Л , ’ Полупроводниковые приборы: Диак VD1 ST2* Триак VD2 Т1С226Д (КУ601Г:
КУ2О8Г)
Ферритовый стержень диаметром 6,3 или 9,5 мм; медный эмали-
рованный провод диаметром 0,4 мм; печатная плата размером
50 X 50 мм.
* Вместо диака можно использовать встречно-параллельное вклю-
чение однонаправленных диодов типа КН102Ж. (Прим, ред.)
50
Необходимо помнить, что
ВСЕ ЭЛЕМЕНТЫ УСТРОЙСТВА МОГУТ НАХОДИТЬСЯ
ПОД НАПРЯЖЕНИЕМ,ПОЭТОМУ ПРИКАСАТЬСЯ К ЛЮБЫМ
ЧАСТЯМ СХЕМЫ, ПОКА ОНА ПОДКЛЮЧЕНА К СЕТИ
ПЕРЕМЕННОГО ТОКА, ЗАПРЕЩАЕТСЯ.
Максимальная мощность нагрузки не должна превышать
250 Вт. Небольшие размеры платы не позволяют применять
винтовые соединители. Поэтому в качестве контактных пло-
щадок используются большие области фольгированной стороны
платы, к которым припаиваются провода. Регулятор освещения
может также использоваться в качестве настенного переклю-
чателя, вмонтированного в пластмассовую коробку.
11. Электронная няня
Электронная няня представляет собой сигнализиру-
ющее устройство, оповещающее родителей о том, что ребенок,
который спит в другой комнате, неожиданно проснулся и начи-
нает плакать.
Схема сигнализатора довольно проста и состоит из высоко-
чувствительного усилителя с регулятором усиления и микро-
фона. Микрофон устанавливается рядом с детской кроваткой,
а усилитель с его органами управления располагается в том
месте квартиры, где обычно находятся родители. При использо-
вании кристаллического микрофона необходим экранированный
провод для устранения наводок от электрической сети. Боль-
шинство схем такого типа имеют низкоомные входы и динамик
сопротивлением 8 Ом, применяемый в качестве микрофона,
что позволяет использовать неэкранированный, более дешевый
телефонный провод. Это обстоятельство учтено и при создании
данного сигнального устройства.
В схеме,приведенной на рис. 11.1, сигнал микрофона усили-
вается первой интегральной микросхемой D1, коэффициент
усиления по напряжению которой составляет 220 или около
47 дБ. Затем через переменный резистор RP1, выполняющий
функции регулятора громкости, сигнал поступает на вход
второй микросхемы усилителя D2, что обеспечивает дальней-
шее усиление сигнала в 50 раз, или на 34 дБ. При этом мощность
51
Рис. 11.1. Схема электронной няни
Рис. 11.2. Фольгированная сторона платы
выходного сигнала вполне достаточна для работы громкогово-
рителя. Для устранения нестабильной работы устройства, которая
может возникнуть из-за большого суммарного коэффициента
усиления, в схему включены конденсаторы С2, С6 и резистор R6.
Схема собирается на плате с 24 медными полосками по 50 от-
верстий в каждой с шагом 2,5 мм. Как видно из рис. 11.2, на
плате имеется 24 разреза. Расположение элементов схемы с 13
перемычками представлено на рис. 11.3. Следует обратить
52
Рис. 11.3. Расположение элементов
Рис. 11.4. Расположение выводов
корпуса ИМС СА3140 (вид сверху)
внимание на включение электролитического конденсатора С8.
Полярность его включения отличается от включения большин-
ства электрических конденсаторов, используемых в устройст-
вах, описанных в настоящей книге. Вместо пластмассового
корпуса с двухрядным расположением выводов можно исполь-
зовать микросхему D1 с круглым металлическим корпусом
(выводы микросхемы загибаются в соответствии с рис. 11.4).
Напряжение источника питания 18 В. В качестве источника
питания можно использовать две последовательно включенные
батареи напряжением 9 В. Можно использовать и сетевые источ-
ники питания в случае непрерывной работы схемы в течение
продолжительного времени. Размеры динамиков не имеют
особого значения, однако предпочтительнее иметь малогабарит-
ный динамик с сопротивлением катушки 8 Ом, поскольку он
обладает наилучшими характеристиками при использовании
его в качестве микрофона. Громкоговорители меньшего раз-
мера недостаточно чувствительны, а с большими размерами
имеют дополнительный частотный резонанс, приводящий иногда
к неразборчивому гудящему звучанию. Соединительным про-
водом может служить недорогой телефонный или микрофонный
провод.
53
Элементы электронной няни
Резисторы:
RP1 10 кОм (объединен-
ный с выключателем)
R1,R2 100 кОм
R3 10 кОм
R4 2,2 МОм
R5,R7 1,0 кОм
R6 22 кОм
Микросхемы:
D1 САЗ 140 (К1109УД1)
D2 LM380 (функциональный
аналог К174УН7)
Конденсаторы:
С1,С5 0,1 мкФ
С2 22 пФ
СЗ 1 мкФ, 6,3 В (электролитический)
С4 10 мкФ, 25 В (электролитический)
С6,С8 470 мкФ, 25 В (электролитический)
С7 4,7 мкФ, 63 В (электролитический)
С9 1000 пкФ
СЮ 1000 мкФ, 25 В
(электролитический)
П а н е л и: а) 14 выводов, двухрядное расположение; б) 8 выводов,
двухрядное расположение; два динамика с сопротивлением катушки
8 Ом; плата: 24 медные полоски с 50 отверстиями, шаг 2,5 мм.
12. Селекторное устройство
Предлагаемое устройство найдет широкое примене-
ние как дома, так и на работе. Оно может связать кухню с гара-
жом, начальника с секретарем, контору с цехом и т.д. Такое
устройство с успехом может использоваться для развлечения
детей. В простой селекторной системе динамики выполняют
функции и микрофонов. Задающий или основной приемно-
передающий пульт имеет селекторный ключ и перекидной
переключатель, определяющий режим работы селектора (’’пере-
дача” или ’’прием”). Управляемый пульт снабжен динамиком.
Электронная схема селектора состоит из усилителя с низкоом-
ным входом, обеспечивающего работу с микрофонами-громко-
говорителями. Кроме того, наличие низкоомного входа устра-
няет необходимость использования дорогого экранированного
кабеля для связи объектов.
На рис. 12.1 приведена электронная схема селектора. По-
скольку для данной схемы требуется более низкий коэффициент
усиления по сравнению со схемой, приведенной в предыдущем
разделе, предусилитель собран на дискретных элементах. Тран-
зистор VT3, выполняющий роль первого усилителя, работает
в схеме с общей базой, обеспечивая хорошее согласование
54
Рис. 12.1. Схема селекторного устройства
по низкоомному входу. Такой усилитель обеспечивает хорошее
усиление по напряжению, однако имеет высокоомный выход.
Поэтому в качестве согласующего каскада используется тран-
зистор VT4 с коэффициентом усиления 1. Переменный резистор
задает общее усиление, а микросхема D1, выполняющая роль
усилителя мощности, обеспечивает дальнейшее усиление сигнала
для нормальной работы динамиков. Перекидные переключатели
S2A и S2B обеспечивают режим работы селектора на передачу
или на прием.
Для связи с управляемым пультом необходимо перевести
переключатель S2 в положение ’’передача”. Для осуществления
обратной связи, т. е. связи управляемого пульта с основным,
требуется дополнительное схемное решение. В данной конструк-
ции на стороне управляемого пульта подключается батарея
с напряжением 1,5 В и перекидной ключ S1. При переводе
ключа S1 на эту батарею открывается транзистор VT1. Тран-
зистор VT1 в свою очередь открывает транзистор VT2, который
вместе с транзистором VT4 включает основной пульт даже
в том случае, если он отключен. Перекидной ключ S2 нажимного
типа, и поэтому когда он в нормальном состоянии, основной
пульт всегда находится в режиме ’’прием”. Таким образом,
основной пульт можно включать с-управляемого пульта дистан-
ционно. Резистор R4 предохраняет транзистор К72 от перенапря-
жения, возникающего на конденсаторе С9 в момент включения
схемы.
55
В данной конструкции ряд трудностей возникает из-за высо-
кочастотной нестабильности и обратной связи между каскадами
при высоком уровне усиления. Резисторы R5, RU и конденса-
торы С2 и С7 введены в схему для обеспечения настройки
высокочастотной передаточной характеристики и обеспечивают
стабильную работу схемы. В монтажной схеме устройства пре-
дусмотрены раздельные заземленные точки для основного
и управляемого пультов, что препятствует прохождению вход-
ного и выходного токов через одну и ту же медную шину.
Также следует отметить, что отрицательный вход микросхемы
усилителя D1 соединяется с шиной заземления отдельной связью
(см. рис. 12.3). Монтажная схема, собранная в соответствии
с рис. 12.3, обеспечивает бесперебойную и стабильную работу
всего устройства.
Устройство собирается на плате с 24 медными полосками по
50 отверстий в каждой с шагом 2,5 мм. Как видно из рис. 12.2,
в плате 37 разрезов. На рис. 12.3 показана монтажная схема
с расположением элементов, в которой установлено 18 перемы-
чек. Как видно из рис. 12.3, конденсатор СЮ включен в схему
обратной полярностью в отличие от обычной схемы включения
конденсаторов такого типа. На плате резистор R4 устанавлива-
ется вертикально. Собранная схема проверяется следующим
образом. Между выводом ’’выход” и любым выводом ’’земля”
включается динамик, а между выводами ”-F” и S3 — батарея.
Касание пальцем вывода ’’вход” приводит к появлению ’’жужжа-
ния” в динамике, вызванному наводками от электрической сети.
о оо о оо о оооооооооооо ооооооооооооооооооооооооооооооо
О®О ОООО ОООООООООООООфОО ООООООООООООООООООООООО Ф°®°
о О о О О О О ОООО О О О О О О О О О фО О О фО О О О О ООООООООООООООООфОСО
ООООООООООО ОООООООО ОООО ОООООООООООООООООО ООООООООО
ООООООООООО ОООООООООООО ООООООООООООООООООООООООООО
О О О О оо О ОООО О оо О О О ° ° ОоООООООО ©ООООООООООООООООООО
ООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООО фО о о о о о о о
О О фО О О О фО о О ОООООООООООО о ООООООООООООООООООООООО© оо
OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO
ООООООООООООООООО фО ОООО фО О О О О О фО ООООООООО фО о о о о о о о
ООООООООООООООО О О О о ОО о фО О О ОООО фо О фО ооооооооооооооо
ОООО фО ООООО ОООО ОООО ОООфО оооооооооооо оооооооооооооо
ООООООООООООООО фО ОООО фО о оооооо оо о о о о о оо о о оооо оо О О о
ООООООООООО ОООООООООО фо ООООООООО ОООООООООООООООООО
ООООоОООООфООООООООООООО ОООООО фО О фО ООООООООООООООО
ООО ООООООООООООООООООООООООООО фО ОООООООООООООООООО
ОООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
ООООООООООООООООООООООфООООООО ©ООООООООООООООООООО
OOOOOOOOOOOOOOOOOQOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO
ООО ОООООООО оооо ОООО ОООфО ОО ОфОО ОООООООООО ОООООООООО
ООООООООООО ОООО ООООООООО оооооо ООООО ООООООООООООООО
ООООООООООО О О О О О О О О О О О фО О О О О о о оо О ОО О О ОООООООО ОфООО
О® О ОООООООООООООООООООфООООООООООООООООООООООО фО®О
ООООООООООООООООООООООфОООООООООООоОООООООООООфООО
Рис. 12.2. Фольгированная сторона
56
Рис. 12.3. Расположение элементов
57
Рис. 12.4. Схема соединений селектора:
1 — динамик управляемого пульта; 2 — переключатель вызова
основного объекта S7; 3 — динамик основного пульта; 4 —
переключатель режима передача — прием S2; 5 — плата селек-
тора; 6 — S3.
Элементы селекторного устройства
Резисторы: Конденсаторы:
RP1 4,1 кОм (переменный, миниатюрный с гори- зонтальной установкой) С1,СЗ 10 мкФ, 25 В (электролитический) С2, С4, С6 0,1 мкФ
R1,R2 10 кОм R3 2,2 кОм С5 ЮО мкФ, 25 В (электролитический)
R4 33 Ом С7 1000 пФ
R5 100 Ом R6,R10 3,9 кОм С8 4,7 мкФ, 63 В (электролитический)
R7 33 кОм R8 68 кОм С9 1000 мкФ, 25 В (электролитический)
R9 6,8 кОм R11 1 кОм RJ2 22 кОм СЮ 470 мкФ, 15 В (электролитический)
Транзисторы:
VT1, VT3, VT4 BC184L
(КТ3102Д)
VT2 BFX29 (КТ933Б,
КТ644А)
Микросхема:
DI LM380 (функциональный
аналог К174УН7)
Панель с 14 выводами, двухрядное расположение; динамики —
2 шт., с сопротивлением катушки 8 Ом; плата; 24 медные полоски
с 50 отверстиями, шаг 2,5 мм; переключатели: 1 - однополюсный
на два направления (перекидной), нажимного действия; 2 — двух-
полюсный на два направления (перекидной), нажимного действия;
3 - простой однополюсный, двухпозиционный.
58
При изменении сопротивления переменного резистора RPi
громкость звучания динамика должна меняться. Включение
платы в селекторную систему показано на рис. 12.4. В системе
используются такие же динамики, как и в устройстве электрон
ной няни, поскольку они хорошо выполняют функции микро
фонов. Полярность проводов между пультами должна соответ
ствовать рис. 12.1, так как в противном случае управляемы!
пульт не сможет вызвать основной. Перекидные ключи S1 и S1
нажимного типа, т. е. при отпускании кнопки они под действиеь
пружины возвращаются в нормальное состояние. Переменны!
резистор RP1 обеспечивает регулировку громкости.
Мощность, потребляемая схемой, зависит от громкости
звучания и имеет небольшое значение, поэтому для питани*
устройства можно использовать две батареи напряжением 9 В
соединенные между собой последовательно. Батарея нал ряже
нием 1,5 В может быть любого типа, но обязательно небольшие
размеров.
13. Индикатор влажности почвы
Индикатор влажности почвы представляет собо!
несложное электронное устройство, предназначенное для кон
троля влажности почвы домашних растений.
Проводимость почвы существенно зависит от ее химической
состава, плотности и количества находящейся в ней влаги. Еслг
в почву, где посажено домашнее растение, поместить одношты
ревой двухпроводный штекер, то сопротивление, измеренное
между ее выводами, составит 15—ЗОкОм. Изменение сопротив
ления почвы указывает на изменение влагосодержания. Пр*
высыхании почвы ее сопротивление увеличивается, и наоборот
резкое уменьшение сопротивления говорит о чрезмерной влаж
ности. Как то, так и другое состояние почвы отрицательж
сказывается на жизнедеятельности растений.
Для обеспечения линейности шкалы измерительного прибор;
действие индикатора основано на неизменности тока, проходя
щего через зонд в почву с определенным сопротивлением
Разность потенциалов на зондовых контактах регистрируете*
прибором.
На рис. 13.1 показан базовый генератор стабильного тока
На транзистор VT1 через резистор R2 поступает ток смещения
5$
Рис.13.1. Схема базового гене-
ратора стабильного тока
Рис. 13.2. Схема индикатора
влажности почвы
который его открывает. По мере увеличения проходящего через
транзистор тока напряжение на резисторе R1 растет. Когда
напряжение на этом резисторе достигнет значения 0,6 В, откры-
вается транзистор V7'2. который пропускает избыточный ток
через резистор R2 на землю. Таким образом, на резисторе R1
поддерживается постоянное напряжение, равное падению напря-
жения база — эмиттер транзистора VT2, а через эмиттер тран-
зистора VTI и через резистор R1 проходит постоянный по
значению ток. Следовательно, через коллектор транзистора VT1
проходит неизменный ток независимо от значения приложен-
ного напряжения или нагрузки (в определенных пределах),
включенной в коллекторную цепь. Значение этого тока опреде-
ляется сопротивлением резистора R1 и напряжением база —
эмиттер транзистора VT2. Для большинства кремниевых тран-
зисторов значение тока составляет приблизительно 0,6/RI А.
Отвод постоянного тока осуществляется через любую шину
питания и зависит от типа применяемых транзисторов (р-п-р
или п-р-п). В схеме, приведенной на рис. 13.2, используются
р-п-р транзисторы VТ1 и V72, поэтому ток протекает через
положительную шину питания и зонд на землю. Токозада-
ющее сопротивление, состоящее из последовательно включенных
резисторов R2 и RP1, обеспечивает регулировку тока в преде-
лах от 0,08 до 0,2 мА. В средней точке настройки переменного
резистора RP1 значение тока составляет около 0,12 мА, поэтому
для зонда и почвы с сопротивлением от 5 до 55 кОм падение
напряжения составляет от 0,6 до 7,6 В. Напряжение, снимаемое
60
с зонда, усиливается транзистором VT3, включенным по схеме
повторителя напряжения. Напряжение эмиттера этого транзис-
тора приблизительно на 0,6 В ниже напряжения его базы, по-
этому напряжение на выходе будет иметь значение от 0 до 7 В
для сопротивления почвы от 5 до 55 кОм. Зависимость напря-
жения от сопротивления почвы носит линейный характер. Общее
сопротивление эмиттерной цепи вместе с сопротивлением изме-
рительного прибора должно составлять 7 кОм. В соответствии
с этим выбирается и сопротивление резистора R3. При этом
значение стабильного тока, проходящего через измерительный
прибор, в зависимости от напряжения изменяется в пределах
0—1 мА. В качестве измерительного прибора можно применять
миллиамперметры, рассчитанные на любой диапазон, однако
при этом необходимо изменять сопротивление резистора R3.
Схема собирается на небольшой плате с 10 медными полос-
ками по 24 отверстия в каждой. На рис. 13.3 представлена
фольгированная сторона платы, в полосках которой сделано
семь разрезов, а на рис. 13.4 — схема расположения элементов
с пятью перемычками. Собранное на плате устройство градуиру-
ется следующим образом: к плате подключаются измерительный
прибор и батарея, а между наконечниками зонда помещается
резистор с сопротивлением 30 кОм (можно и 33 кОм). Перемен-
ОООООООООООООООООООООООО
ООООООО ооооооооооооооооо
ОООООООООООО >ООООООООООО
ООООООО ООООО®ОООО®О#О ООО
ООООООООООООЦООО•ооо о о о о
оооооооооооооооооооооооо
ООООООО ОО ООО oooofООООООО
ОООООООООООО ОООООООООООО
ООООООО ооооо ooofoooooooo
ООООООО ОО ООО ОООООООООООО
Рис. 13.3. Фольгированная сторона
платы
Зонд
Рис. 13.4. Расположение элементов
61
Рис. 13.5. Индикатор влажности почвы
ный резистор RP1 устанавливается в положение, при котором
обеспечивается показание прибора в середине диапазона шкалы.
Резисторами с сопротивлением от 5 до 55 кОм должны обеспе-
чиваться соответствующие показания на шкале.
Корпус устройства вместе с батареей выбирается произвольно.
Используется двухпозиционный кнопочный переключатель на-
жимного действия, т. е. снятие показаний осуществляется только
при нажатии кнопки. Зонд представляет собой два металли-
ческих контакта, погруженных в почву. В качестве готового
зонда (рис. 13.5) можно использовать и одноштыревой двухпро-
водный штекер. Следует отметить, что контакты самодельного
зонда должны изготавливаться из однородного материала,
в противном случае в кислой почве может возникнуть дополни-
тельное падение напряжения между контактами и прибор будет
давать неточные показания. Модернизированная схема может
быть использована в устройстве автоматического полива
растений.
Элементы индикатора
Резисторы:
RP1 4,7 кОм (переменный,
миниатюрный с гори-
зонтальной установкой)
R1 68 кОм
R2 2,7 кОм
R3 5,6 кОм
Транзисторы:
VT1, VT2 BC214L (КТ3107Б,
КТ3107И)
VT3 BC184L (КТ3102Д)
Плата: 10 медных полосок с 24 отверстиями, шаг 2,5 мм; милли-
амперметр 0-1 мА.
62
14. Автоматическое зарядное устройство
кадмий-никелевых аккумуляторов
В данном разделе описывается недорогое зарядное
устройство, которое можно сконструировать в домашних
условиях.
На рис. 14.1 представлена несложная схема генератора ста-
бильного тока для заряда кадмий-никелевых аккумуляторных
элементов. Схема вырабатывает постоянный ток, значение
которого составляет примерно десятую часть емкости (в ампер-
часах) заряжаемых элементов. Так, например, для аккумуля-
торного элемента емкостью, эквивалентной 2А-ч, значение за-
рядного тока должно составлять 200 мА. В таблице на рис. 14.1
приводятся значения сопротивлений резистора R1 дня различных
значений тока зарядной схемы. Схема позволяет заряжать
любое количество последовательно соединенных элементов
до напряжения, отличающегося от напряжения источника пита-
ния всего на 2 В. Принцип работы схемы рассмотрен в предыду-
щем разделе, так как эта схема аналогична схеме генератора
стабильного тока для индикатора влажности почвы. Питание
зарядного устройства осуществляется от сетевого источника
питания, приведенного на рис. 14.2. Следует отметить, что для
трансформатора указываются действующие значения напряже-
ния. Если конденсатор заряжается по схеме, приведенной на
рис. 14.2, то напряжение на нем будет в 1,3 раза выше действу-
ющего значения. Поэтому при использовании трансформатора
на 15 В напряжение на выходе составит около 20 В. Такой же
результат можно получить при использовании трансформатора
без средней точки с мостовым выпрямителем.
Напряжение на заряжаемом элементе в процессе заряда
остается практически постоянным и составляет около 1,25 В;
Рис. 14.1. Базовая схема зарядного устройства
Ток, мА R1, Ом
50 12
100 5,6
200 3,3
500 1,2
63
+E,20Q
Выход
постоянного
тока
-Е
о-----------
Рис. 14.2. Питание схемы зарядного устрой-
ства: VD - 1N4007 (КД223, КД220Г); С —
4700 мкФ; ЗОВ
Рис. 14.3. Схема автоматического зарядного устройства. Гене-
ратор стабильного напряжения показан красным цветом
когда этот процесс почти заканчивается, напряжение быстро
возрастает до 1,4 В. Таким образом, для автоматического вы-
ключения зарядного устройства необходимо только зафиксиро-
вать момент повышения напряжения. Для этой цели и исполь-
зуется схема автоматического зарядного устройства, которая
приводится на рис. 14.3. Первая часть схемы, состоящая из
транзисторов VT1 и VT2 и переменного резистора RP1, выпол-
няет роль источника стабильного (опорного) напряжения.
Стабильность напряжения стабилитрона VD1 существенно зави-
сит от температурных изменений, а также от неизменности
проходящего через него тока. Температурная нестабильность
устраняется путем выбора соответствующего значения напря-
жения стабилитрона, которое составляет 5,6 В, а стабильность
64
тока обеспечивается генератором тока на транзисторах VT1
и VT2. Резисторы R4, RP1 и R5 понижают выходное напряжение
стабилитрона до номинального значения 2,5 В, регулируемое
с точностью +25%. Напряжение с выхода стабилитрона через
резисторы R4, RP1 и R5 подается на вход схемы сравнения
D1. Другой вход схемы сравнения подсоединен к делителю
напряжения RA и RB, включенному параллельно нагрузке.
Напряжение на выходе делителя при полностью заряженном
элементе составляет 2 В, что обеспечивается соответствующим
выбором сопротивлений резисторов, образующих делитель
напряжения. Если напряжение на выходе делителя меньше 2 В,
тогда на выходе схемы сравнения вырабатывается положитель-
ный сигнал, открывающий транзистор VT3, и ток смещения,
определяемый сопротивлением резистора R8, поступает на вход
второго генератора тока на транзисторах V Т4 и VT5, заряжа-
ющего аккумуляторный элемент. Когда заряд батареи заканчи-
вается, сигнал на выходе схемы сравнения уменьшается, а ток
смещения генератора резко снижается, что приводит к снижению
тока заряда. Сигнал о завершении процесса заряда батареи
подается с помощью светоизлучающего диода, яркость которого
зависит от тока смещения. Для устранения высокочастотной
нестабильности в схему включен конденсатор С4, обеспечива-
ющий отрицательную обратную связь по переменному току.
Зарядное устройство собирается на плате с 24 медными
полосками по 37 отверстий в каждой. На рис. 14.4 показана
фольгированная сторона платы с 16 разрезами. На рис. 14.5
представлено расположение элементов схемы с 11 перемыч-
ками. Корпус микросхемы D1 может быть пластмассовым
с восемью выводами и двухрядным расположением или круг-
лым металлическим (выводы которого загибаются в соответ-
ствии с рис. 11.4). Резисторы RA, RB и RC подсоединяются
к штырям с правой стороны платы. Резистор RC определяет
уровень зарядного тока. Значения сопротивлений резисторов
RA и RB выбираются из таблицы.
Таблица
Количество элементов Номинальное напряжение, В Полное заряд- ное напряжение В RA, кОм RB, кОм
2 3 2,8 15 33
4 6 5,6 27 15
6 9 8,4 39 12
8 12 11,2 56 12
65
Транзистор V Тб устанавливается отдельно *от основной
платы, так как для него требуется теплоотвод, размеры кото-
рого зависят от значения фактически рассеиваемой мощности.
Наихудший случай представляет заряд батарей напряжением
ООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
офо ООО ооооооо ОООО ОООО ООООООООО ОО ОО Офо
ООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
ООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
ООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
ООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
оооооосоооооооооооооооооооооооооооооо
oooooooooofoooФо ootoooooooooooooooooo
ОООООООООООООСООООООФоООООООООООООООО
ООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
ОО ОООООООООООООООООО фо о Фо оооооооооооо
оооооооооофоооооооооФо оооооооооФооооо
оооооооооофооооооооофо ООООООООООООООО
ОО О О ОО О О ооооо о о о о о Ф оФо ОфОООООООО ооооо
ООООООООООООООООООО О фо ООООООООООООООО
ОООООООООООООСОООООО Фо ООООООООООООООО
ООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
ООООООООООССООООООООООООООООООООООООО
ООООООООООООООООООООООООООООООООООООО
ОООСООООООООООООООООООООООООООООООООО
ооооооооооооооооооооооооооооооооооооо
ооооооооооооооооооооооооооооооооооооо
Офо ооооооооооооооооооооооооооооооо офо
ООООООООООООООООООООООООООООООСОООООО
Рис. 14.4. Автоматическое зарядное устройство, фольгиро-
ванная стороне] платы
Рис. 14.5. Автоматическое зарядное'устройство, расположение
элементов
66
3 В при токе 0,5 А и напряжении источника питания 20 В. В этом,
случае значение рассеиваемой транзистором мощности состав-
ляет 10 Вт. Как показывает практика, рассеиваемая мощность
значительно ниже приведенного расчетного значения, что по-
зволяет использовать теплоотводы небольших размеров.
На рис. 14.6 показана схема соединений автоматического заряд-
ного устройства вместе с трансформаторным источником пита-
ния. Для устранения пульсаций напряжения источника питания
в схему включается сглаживающий резистор.
Проверку схемы начинают с измерения выходного напряже-
ния. Напряжение должно изменяться на ±25% с изменением
сопротивления переменного резистора. Напряжение на стабили-
троне должно составлять 5,6 В, а на переменном резисторе
2 ± 0,5 В. Амперметр, подключенный к выходу делителя напря-
жения, измеряет зарядный ток. Настройку схемы осуществляют
с помощью переменного резистора RP1. Сначала его ручку
выводят в крайнее правое положение, а затем, когда батарея
полностью зарядится, ручка медленно переводится в начальное
положение, а когда светодиод погаснет, фиксируется значение
Элемента зарядного устройства
Резисторы: Конденсаторы:
RP1 1 кОм (переменный миниатюрный с го- ризонтальным рас- С1,С2,СЗ 10 мкФ, 63 В
(электролитиче скис)
С4 0,1 мкФ
R1 положением) 6,8 кОм Диоды:
R2 12 кОм VD 1N4007 (КД223,
R3 82 Ом КД220Г)
R4 2,7 кОм VD1 BZY88C5V6
R5 1,2 кОм (стабилитрон) (КС456А)
R6 2,2 кОм VD2 (све- TIL 209 (АЛ307А,
R7 1 кОм тоизлуча- АЛ307Б)
R8 390 Ом ющий)
RA,RB,RC (см. по тексту) Транзисторы: VT1, VT2, VT4 BC214L (КТ3107Б, КТ3107И) VT3 BC184L (КТ3102Д) VT5 TIP32A (КТ816В) Микросхема: D1 САЗ 140 (К1109УД1)
Плата: 24 медные полоски с 37 отверстиями, шаг 2,5 мм; штыри.
67
Рис. 14.6. Схема включения зарядного устройства и источника
питания:
1 — плата автоматического зарядного устройства; 2 — светоизлу-
чающий диод; 3 — транзистор FT5, вид сверху; 4 — сглажи-
вающий резистор; 5 — диоды V D; 6 — клеммные колодки;
7 — конденсатор С; 8 — трансформатор (15-0-15 В)
сопротивления переменного резистора. В дальнейшем при под-
зарядке батарей светоизлучающий диод гаснет автоматически
или резко изменяет яркость свечения, когда процесс зарядки
заканчивается.
15. Электронный металлоискатель
Металлоискатель представляет собой относительно
простое устройство, электронная схема которого обеспечивает
хорошую чувствительность и стабильность работы. Отличитель-
ной особенностью такого устройства является его низкая рабо-
чая частота. Катушки индуктивности металлоискателя работают
на частоте 3 кГц. Это обеспечивает, с одной стороны, слабую
реакцию на нежелательные сигналы (например, сигналы, возни-
кающие при наличии мокрого песка, мелких кусочков металла
и т. д.), а с другой стороны, хорошую чувствительность при
поиске скрытых водопроводных труб и трасс центрального
отопления, монет и других металлических предметов.
Для реализации и настройки схемы требуется соответству-
ющий навык и опыт, поэтому начинающему любителю-конструк-
тору следует обратиться сначала к более простым схемам
и устройствам, описанным в данной книге.
Блок-схема металлоискателя приводится на рис. 15.1. Генера-
тор металлоискателя возбуждает колебания в передающей
68
катушке на частоте около 3 кГц, создавая в ней переменное
магнитное поле. Приемная катушка расположена перпендику-
лярно передающей катушке таким образом, что проходящие
через нее магнитные силовые линии создают малую ЭДС. На вы-
ходе приемной катушки сигнал либо отсутствует, либо очень
мал. Металлический предмет, попадая в поле катушки, изменяет
значение индуктивности, и на выходе появляется электрический
сигнал, который затем усиливается, выпрямляется и фильтру-
ется. Таким образом, на выходе системы имеем сигнал постоян-
ного напряжения, значение которого слегка возрастает при
приближении катушки к металлическому предмету. Этот сигнал
поступает на один из входов схемы сравнения, где сравни-
вается с опорным напряжением, которое прикладывается к его
второму входу. Уровень опорного напряжения отрегулирован
таким образом, что даже небольшое увеличение напряжения
сигнала приводит к изменению состояния на выходе схемы
сравнения. Это в свою очередь приводит в действие электрон-
ный переключатель, в результате чего на выходные усилительные
каскады поступает звуковой сигнал, оповещающий оператора
о присутствии металлического предмета.
Принципиальная электрическая схема металлоискателя пред-
ставлена на рис. 15.2. Передатчик, состоящий из транзистора
VII и связанных с ним элементов, возбуждает колебания
в катушке L1. Сигналы, поступающие на катушку L2, затем
усиливаются микросхемой D1 и выпрямляются микросхемой
D2, включенной по схеме амплитудного детектора. Сигнал
Рис. 15.1. Блок-схема металлоискателя:
1 — генератор (ЗкГц); 2 — дискриминатор; 3 — катушки
металлоискателя; 4 — усилитель высокой частоты; 5 — детек-
тор»’ 6 — фильтр низких частот; 7 — звуковой генератор; 8 —
электронный ключ звукового сигнала; 9 — усилитель выходных
сигналов; 10 — громкоговоритель; 11 — схема сравнения;
12 — регулируемое опорное напряжение
69
с детектора поступает на конденсатор С9 и сглаживается фильт-
ром низких частот, который состоит из резисторов R14, R15
и конденсаторов СЮ и СП. Затем сигнал поступает на вход
схемы сравнения D3, где сравнивается с опорным напряжением,
устанавливаемым переменными резисторами RP3 и RP4. Пере-
менный резистор RP4 служит для быстрой и грубой настройки,
a RP3 обеспечивает точную регулировку опорного напряжения.
Генератор, собранный на транзисторе с одним переходом VT2,
работает в непрерывном режиме, однако сигнал, вырабатыва-
емый им, поступит на базу транзистора VT4 только тогда, когда
закроется транзистор VT3, так как, находясь в открытом со-
стоянии, этот транзистор шунтирует выход генератора. При
поступлении сигнала на вход микросхемы D3 напряжение на ее
выходе уменьшается, закрывается транзистор VT3 и сигнал
от транзистора V Т2 через транзистор VT4 и регулятор гром-
кости RP5 поступает на выходной каскад и громкоговоритель.
Рис. 15.2. Электрическая схема металлоискателя. Передатчик
показан красным цветом
70
В схеме используются два источника питания, что устраняет
возможность возникновения любой обраткой связи выхода
схемы к ее чувствительному входу. Основная схема питается
от батареи напряжением 18 В, которое с помощью микросхемы
D4 понижается до стабильного напряжения 12 В. При этом
снижение напряжения батареи во время работы схемы не вызы-
вает изменения настройки. Выходные каскады питаются от
отдельного источника питания напряжением 9 В. Требования
по потреблению мощности довольно низкие, поэтому для пита-
ния устройства можно использовать три аккумуляторные бата-
реи. Батарея питания выходного каскада не требует специаль-
ного выключателя, так как в отсутствие сигнала выходной
каскад не потребляет тока.
Металлоискатель — довольно сложное устройство, поэтому
сборку схемы следует проводить покаскадно с тщательной
проверкой каждого каскада. Схему монтируют на плате, на
которой имеются 24 медные полоски по 50 отверстий в каждой
с шагом 2,5 мм. Прежде всего в полосках делают 64 разреза,
как показано на рис. 15.3, и высверливают три установочных
отверстия. Затем на обратной стороне платы устанавливают
20 перемычек, штыри для внешних соединений, а также два
штыря для конденсатора С5 (рис. 15-4). Затем устанавливают
конденсаторы С16, С17 и микросхему D4. Эти элементы обра-
зуют источник питания с напряжением 12 В. Проверка этого
каскада осуществляется путем временного подключения батареи
напряжением 18 В. При этом напряжение на конденсаторе С16
должно составлять 12 ± 0,5 В. После этого проводится монтаж
71
+ 5В
Ф
<D
s
QJ
Sj
§
!
§
If)
элементов выходного каскада: резисторов R23—R26, конденса-
торов С14 и С15 и транзисторов VT4—VT6. Следует учесть,
что корпус транзистора И7Й соединен с его коллектором, по-
этому контакт корпуса с соседними элементами и перемычками
недопустим. Так как выходной каскад при отсутствии сигнала
не потребляет тока, его проверяют временным подсоединением
громкоговорителя, переменного резистора RP5 и батареи напря-
жением 9 В.
Затем устанавливают резисторы R20—R22 и транзистор VT2,
образующие генератор звуковых сигналов. При подключении
двух источников питания в динамике прослушивается звуковой
фон, меняющийся с изменением положения ручки регулятора
громкости. После этого на плате монтируют резисторы R16—R19,
конденсатор С72, транзистор VT3 и микросхему D3. Работа
схемы сравнения проверяется следующим образом. К измери-
тельному входу D3 подключай)! переменные резисторы RP3
и RP4. Этот вход образуется с помощью двух резисторов сопро-
тивлением 10 кОм, один из которых подключается к положи-
тельной шине питания +12 В, а другой — к нулевой шине. Вторые
выводы резисторов подсоединяют к выводу 2 микросхемы D3.
Перемычка от этого вывода служит временной точкой соедине-
ния. При грубой настройке (включены обе батареи), которая
осуществляется переменным резистором RP4, в определенном
его положении происходит срыв звукового сигнала, в то время
как при точной настройке переменным резистором RP3 должно
осуществляться плавное изменение сигнала вблизи этого поло-
жения. При выполнении этих условий приступают к установке
резисторов R6—R15, конденсаторов С6—С11, цуюцд VD3 и мик-
росхем D1 и D2.
Включив источник питания, сначала проверяют наличие
сигнала на выходе микросхемы D1 (вывод 6). Он не должен
превышать половины значения напряжения источника питания
(приблизительно 6 В). Напряжение на конденсаторе С9 не долж-
но отличаться от напряжения выходного сигнала этой микро-
схемы, хотя наводки от сети переменнО|ГО тока могут вызвать
небольшое увеличение этого напряжения. Касание пальцем
входа микросхемы (основания конденсатора С6) вызывает
увеличение напряжения из-за повышения уровня шумов. Если
регуляторы настройки находятся в положении, при котором
звуковой сигнал отсутствует, касание пальцем конденсатора
С6 приводит к появлению и исчезновению этого сигнала. На этом
предварительная проверка работоспособности каскадов закан-
чивается.
73
Окончательная проверка и настройка металлоискателя про-
водятся после изготовления катушек индуктивности. После
предварительной проверки каскадов схемы на плате устанавли-
ваются остальные элементы за исключением конденсатора С5.
Переменный резистор RP2 временно устанавливается в среднее
положение. Внутренняя разводка схемы показана на рис. 15.5.
Плата крепится к L-образному алюминиевому шасси через
пластмассовые шайбы (для устранения возможности короткого
замыкания) с помощью трех винтов. Шасси закрепляется в кор-
пусе пульта управления двумя болтами, удерживающими два
зажима, предназначенные для крепления корпуса пульта к штан-
ге искателя. Боковая сторона шасси обеспечивает фиксацию
источников питания в корпусе. При сборке пульта следует
убедиться, что выводы переключателя на обратной стороне
переменного резистора RP5 не касаются элементов платы. После
высверливания прямоугольного отверстия приклеивается ди-
намик.
Рис. 15.5. Монтажная схема включения узлов металлоискателя:
1 — громкоговоритель; 2 — передающая катушка; 3 — приемная
катушка; 4 — 4-жильный экранированный кабель; 5 — питание
9 В; 6 — питание 18 В
74
Рис. 15.6. Элементы держате-
ля головки металлоискателя
(а) и вид собранного держа-
теля (б):
1 — ручка велосипедного
руля; 2 — пять трубок,
согнутых под углом 135°;
3 — три соединителя трубок
длиной 5 см; 4 — фиксиру-
ющие зажимы для крепления
блока управления к штанге;
5 — штанга держателя голов-
ки искателя; 6 — Т-образ-
ный соединитель; 7 — два
трубчатых отрезка длиной
4,5 см; 8 — фиксирующие
зажимы, крепящиеся к та-
релке и обеспечивающие из-
менение угла наклона; 9 —
пластиковая тарелка диамет-
ром 25 см
Штанга и соединительные части, образующие держатель го-
ловки искателя (рис. 15.6), изготавливаются из пластмассовых
трубок диаметром 19 мм. Сама головка искателя представляет
собой тарелку диаметром 25 см, изготовленную из прочной
пластмассы. Внутренняя ее часть тщательно зачищается наждач-
ной бумагой, что обеспечивает хорошее склеивание с эпоксид-
ной смолой.
Основные характеристики металлоискателей во многом
зависят от применяемых катушек, поэтому их изготовление
требует особого внимания. Катушки, имеющие одинаковую
форму и размеры, наматывают на D-образный контур, который
образован из штырей, закрепленных на подходящем куске
платы (рис. 15.7, 15.8). Каждая катушка состоит из. 180 витков
эмалированного медного провода диаметром 0,27 мм с отводом
от 90-го витка. Прежде чем снять катушки со штырей, их в не-
скольких местах перевязывают. Затем каждая катушка обма-
тывается прочной нитью, чтобы витки плотно прилегали друг
к другу. На этом изготовление передающей катушки заканчи-
вается. Приемная же катушка должна быть снабжена экраном.
75
Рис. 15.7. Катушка индуктив-
ности:
1 — обмотки; 2 — штыри;
3 — центр окружности диамет-
ром 20 см; 4 — петля для'
центрального отвода; 5 — кон-
цы катушек
Рис. 15.8. Головка металлоис-
кателя (вид спереди):
1 — разрыв в экранировке;
2 — передающая катушка;
3 — винты фиксирующих зажи-
мов; 4 — контур тарелки;
5 — кабель, проходящий через
просверленное в тарелке отвер-
стие; 6 — приемная катушка
Экранирование катушки обеспечивается следующим образом.
Сначала она обматывается проволокой, а затем обертывается
слоем алюминиевой фольги, которая снова обматывается прово-
локой. Такая двойная обмотка гарантирует хороший контакт
с алюминиевой фольгой. В обмотках проволоки и в фольге
должен быть предусмотрен небольшой разрыв или зазор, как по-
казано на рис. 15.8, препятствующий образованию замкнутого
витка по окружности катушки.
Изготовленные таким образом катушки закрепляются с по-
мощью зажимов,по краям пластмассовой тарелки и подсоеди-
няются к блоку управления при помощи четырехжильного
экранированного кабеля. Два центральных отвода и экран
приемной катушки подсоединяются к нулевой шине через
экранирующие провода. Если включить устройство и радио-
приемник, расположенный недалеко от катушки, можно услы-
шать высокотональный свист (на частоте металлоискателя),
обусловленный наводкой звукового сигнала в радиоприемнике.
Это указывает на исправность генератора металлоискателя.
76
В данном случае неважно, на какой диапазон настроен радиопри-
емник, поэтому для проверки вместо него можно использовать
любой кассетный магнитофон. Место рабочего положения кату-
шек определяется либо по выходному сигналу металлоискателя,
который должен быть минимальным, либо по показаниям
измерительного прибора (вольтметра), подключенного непо-
средственно к конденсатору С9.
Второй вариант для подгонки катушек значительно проще.
Напряжение на конденсаторе должно составлять приблизительно
6 В. После этого внешние части катушек приклеиваются эпок-
Элементы металлоискателя
Резисторы: Конденсаторы:
R1,R6, С1 100 мкФ, 16 В
R7,R8 100 кОм (электролитический)
R2,R3, С2, С5, С14 0,01 мкФ
R22,R23 100 Ом СЗ,С4 0,22 мкФ
R4,R5 6,8 кОм С6, С13 0,1 мкФ
R9,R11, С7, С8, С12 1 мкФ
R21,R25 10 кОм С9 47 мкФ, 16 В
R10 220 кОм СЮ 2,2 мкФ, 35 В
R14 15 кОм СП 0,47 мкФ, 35 В
R15,R19 68 кОм С15, С16 220 мкФ, 16 В
R16 8,2 кОм (электролитический)
R17 18 кОм С17 470 мкФ, 25 В
R18 3,9 МОм (электролитический)
R12,R13 47 кОм
R24 4,7 кОм 1ранзисторы:
R20 33 кОм VT1, VT5 BC214L (КТ3107Б,
R26 1,8 кОм VT2 КТ3107И) TIS43 однопереходный
Переменные резисторы: (КТ117)
RP1,RP4 10 кОм VT3, VT4 BC184L (КТ3102Д)
(линейные) VT6 BFY51 (КТ630Д)
RP2 10 кОм (микро- миниатюрный, Диоды:
с горизонталь- VD1,VD2, VD3 1N914 (КД521А)
RP3
RP5
ной установкой)
100 кОм
(линейный)
10 кОм (совме-
щенный с пере-
ключателем)
Микросхемы:
D1,D2,D3 САЗ 140 (К1109УД1)
D4
JUA78L12AWC стабилиза-
тор напряжения +12 В,
100 мА (К142ЕН1,
К142ЕН2)
Плата: 24 медные полоски с 50 отверстиями, шаг 2,5 мм; штыри;
динамик с сопротивлением катушки 8 Ом; эмалированный медный
провод диаметром 0,27 мм; ручки управления - 4 шт.; четырех-
жил .ный изолированный кабель —2м; ручка от велосипедного руля.
77
сидной смолой, а внутренние, проходящие через центр, остаются
незакрепленными, что позволяет провести окончательную
настройку.
Окончательная настройка состоит в установке незакреплен-
ных частей катушек в такое положение, при котором предметы
из цветного металла, например монеты, вызывают быстрое
увеличение выходного сигнала, а стальные предметы — его незна-
чительное уменьшение. Если требуемый результат не достига-
ется, необходимо поменять местами концы одной из катушек.
Следует помнить, что окончательная настройка или подгонка
катушек должна проводиться при отсутствии металлических
предметов. После установки и прочного закрепления катушки
покрываются слоем эпоксидной смолы, затем на них наклады-
вается стеклоткань и все это герметизируется . эпоксидной
смолой.
После изготовления головки искателя в схему встраивается
конденсатор С5, переменный резистор RP1 устанавливается
в среднее положение, а переменный резистор RP2 настраивается
на минимум выходного сигнала. При этом, по одну сторону
среднего положения переменный резистор RP1 обеспечивает
распознавание стальных предметов, а по другую сторону —
предметов из цветного металла. Следует иметь в виду, что при
каждом изменении номинального значения сопротивления
переменного резистора RP1 необходимо проводить повторную
настройку устройства.
На практике металлоискатель представляет собой легкое,
хорошо сбалансированное, чувствительное устройство. В течение
первых нескольких минут после включения устройства может
быть разбаланс нулевого уровня, однако через некоторое время
он исчезает или становится незначительным.
Флинд Э.
Ф 72 Электронные устройства для дома: Пер. с англ.-М.:
Энергоатомиздат, 1984. - 80 с., ил.
35 к. 200000экз.
Приведены электронные схемы противопожарной сигнализации,
'электрических термометров и термостатов, индикатора влажности
почвы, автоматического регулятора подзарядки аккумулятора,
сенсорного и звукового переключателей, сигнального реле и многие
другие/ Дается перечень необходимых деталей (по всем зарубеж-
ным деталям даны отечественные аналоги) и оборудования, при-
ведены варианты расположения датчиков и сигнальных элементов
в помещении.
Для любителей-конструкторов, занимающихся бытовой элек-
троникой и электротехникой.
л 2403000000-088 ккк„яч
Ф 051 (01)-84------ 243-84 ББК 32.85
Э. Флинд
ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ ДОМА
Редактор А. В. Нефедов
Редактор издательства А. В. Емкое
Художественный редактор А. Т. Кирьянов
Технический редактор Л. В. Порхачёва
Корректор М. Г. Гулина
И Б № 551
Подписано в печать 07.12.83 (набор вы-
полнен в издательстве). Формат 84x108 1/32.
Бумага офсетная № 1. Гарнитура Пресс-Ро-
ман. Печать офсетная. Усл. печ. л. 4,2. Усл.
кр.-отт. 8,72. Уч.-изд. л. 4,33. Тираж
200000 экэ. Заказ 1311. Цена 35 к.
Энергоатомиздат, 113114, Москва, М-114,
Шлюзовая наб-, 10
Ленинградская фабрика офсетной печати № 1
Союзполиграфпрома при Государственном
комитете СССР по делам издательств, полигра-
фии и книжной торговли. 197101, Ленинград,
ул. Мира, 3.
35к.
Электронные
устройства
для дома
Сенсорный переключатель
Звуковой переключатель
Радиомикрофон
Таймерный переключатель
Т аймер-сигнализатор
Электронная сирена
Электронный сторож
Электронный термометр
Т ермостат
Регулятор освещения
Электронная няня
Селекторное устройство
Индикатор влажности почвы
Автоматическое зарядное
устройство кадмий-никелевых
ак кумуляторов
Электронный металлоискатель
• ••