Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
101Sound, light and power IC projectsCHARLES SHOEMAKERTAB BOOKS Inc.Blue Ridge Summit, PA 17214101Sound, light and power IC projectsCHARLES SHOEMAKERTAB BOOKS Inc.Blue Ridge Summit, PA 172144. Шумейкер
101
Sound, light and power IC projects
CHARLES SHOEMAKER
TAB BOOKS Inc.
Blue Ridge Summit, PA 17214
101
Sound, light and power IC projects
CHARLES SHOEMAKER
TAB BOOKS Inc.
Blue Ridge Summit, PA 17214
ЛЮБИТЕЛЬСКИЕ СХЕМЫ КОНТРОЛЯ
И СИГНАЛИЗАЦИИ
НА ИС
Перевод с английского
Б. Д Альтермана и А. Р. Назарова
под редакцией канд. техн, наук
И. О. Москаленко
МОСКВА «МИР» 1989
Содержание
Предисловие редак юра перевода
Предисловие
Глава 1. Общие рекомендации по рабою с ИС и печатными плачами
Глава 2. Ииоювлепие печатных плат травлением12
I лава 3. Использование маке!пых плаз19
Глава 4. Изготовление плат методом се т кот рафии
Глава 5. Свет и тук как средства передачи информации
Глава 6. Источники питания для ИС38
I лава 7. Схемы управления звуковыми ст па лами45
Схема 1.Звуковой стпализаюр (с завыванием)45
Схема 2.Сирена и звуковой сигнализатор с прерывистым шучанисм46
Схема 3.Тревожный сигнализатор, охраняющий та вхо ш48
Схема 4.Гуманный гудок (непрерывный)49
Схема 5.Туманный гудок (нрерывисг ый) .50
(’хсма 6.Син тезированный звук ( театральный)51
Схема 7.Синтезированный звук (повторяющийся)52
Схема 8.Двух тональное сигнальное устройство54
Схема 9.Автомобильный гудок (имизатор клаксона)55
Схема 10. Система внутренней связи (интерком). . .56
Схема 11. Центральное нерыопорное устройство для связи с отдаленными стан киями 57
Схема 12. Судовое переговорное устройство, или мегафон59
Схема 13. Стсреоусилитсль с прсдуси щ гелем60
Схема 14. Телефонный усилизель . . ..61
(’хсма 15. 8-Вг усилитель низкой частоты (с предуси ни течем). .62
Схема 16. Стсрсоусилитель мощностью 8 Вт по каждому каналу (с прсдусили телем). . ..64
Схема 17.Усилитель по мостовой схеме (12 Bi)65
Схема 18.Узкоиаправлеипый микрофонный усилитель66
Схема 19.16-Вт усилизель мостового типа68
Схема 20.Дистанционный телефонный звонок69
Схема 21.Сигнализатор отключения kick тропи гания71
Схема 22. Генератор мелодии (мелодичный дверной тонок)
Схема 23. Электронное вызывное устройство74
Схема 24. Приставка тремоло 75
Схема 25. Звуковой (вибрационный) ст пализатор76
Схема 26. Перестраиваемый звуковой геператор/усилн тень78
Схема 27. Сигнализатор появления жидкости .. ..79
Схема 28. Устройство, контролирующее два входа (туковой сшпализаюр) .80
Схема 29. Таймер для обработки пленки (световой или звуковой сигнализатор) 81
Схема 30. Звуковое контрольное устройство и (или) средство устрашения .83
Схема 31. Автомобильный гудок заднего хода (предупреждение о движении назад) . 84
Схема 32.Сигнализатор токсичных газов 85
Схема 33.Устройство, контролирующее вход (по отбрасываемойтени) . ..87
Схема 34.Сигнализатор, имитирующий тирольское пение 89
Схема 35.Инфракрасный детектор 90
Схема 36.Инфракрасный детектор,'сигнализатор 91
Схема 37.Перестраиваемый радиоприемник AM-сигналовсусилителем ..92
Глава 8. Схемы управления световой сигнализацией 95
Схема 38. Устройство аварийного освещения 95
Схема 39. Сигнальное устройство для затемненной комнаты 96
Схема 40. Электронное колесо (рулетка) 97
Схема 41. Дорожная аварийная сигнализация 98
Схема 42. Ночная сигнализация . . . 99
Схема 43. Сигнальный фонарь для лодки 101
Схема 44. Имитатор огня маяка 102
Схема 45. Двухэлементный мигающий фонарь 103
Схема 46. Простой индикатор разряда батареи104
Схема 47. Маркер фалиня (мигающий) . . .105
Схема 48. Двухпороговый компаратор - индикатор температуры 106
Схема 49. Индикатор стереобаланса 107
Схема 50. Стробируемый компаратор (индикатор температуры) . . . .108
Схема 51. Линейный индикатор-измеритель (температуры, освещенности, влажности) . 109
Схема 52. Линейно-точечный индикатор (для измерения уровня освещенности, влажности, акустического сигнала, температуры)111
Схема 53. Мигалка с заданным световым ритмом (световой буй)113
Схема 54. Схема формирования светового сигнала SOS 114
Схема 55. Сигнализатор указателя поворотов .. . . Н5
Схема 56.Схема формирования сигнала тревоги по совпадению трех условий116
Схема 57.Схема формирования сигнала тревоги по совпадению четырех условий117
Схема 58.Индикатор уровня жидкости . . . . 119
Схема 59.Индикатор комнатной температуры . . 120
Схема 60.Электронная фотовспышка ........122
Схема 61.Устройство управления вспомогательной фотовспышкой . . . .123
Схема 62.Индикатор включенных габаритных огней 125
Схема 63.Индикатор нарушения порядка (с блокировкой) .......126
Схема 64.Передатчик-модулятор светового луча 127
Схема 65. Приемник светотелефона . . . .....128
Схема 66. Сдвоенная мигалка....130
Схема 67. Аварийная сигнализация для автомобиля131
Схема 68. Устройство .тля отыскания домашних животных . . .132
Схема 69. Схема тревожной сигнализации, контролирующая одновременно три входа в помещение 133
Глава 9. Управление силовыми цепями. . .135
Схема 70. Таймер для фотоувеличителя.135
Схема 71. Устройство .для автоматического включения освещения . . . .136
Схема 72. Терморегулятор .. . . .. .137
Схема 73. Терморегулятор с задержкой выключения. . .139
Схема 74. Устройство управления насосом отстойника с задержкой отключения 140
Схема 75. Выключатель с задержкой включения и блокировкой. .141
Схема 76. Магнитоуправляемый выключатель сетевого напряжения . . .143
Схема 77. Сенсорный выключатель сетевого напряжения. . 144
Схема 78. Устройство для контроля уровня жидкости145
Схема 79.Выключатель сетевого напряжения на основе оптоэлектроннойпары147
Схема 80.Выключатель с задержкой на включение 148
Схема 81.Выключатель сетевого напряжения с задержкой включения,..149
Схема 82.Выключатель сетевого напряжения с блокировкой151
Схема 83.Сетевой выключатель с задержкой включения и выключения...152
Схема 84.Стартовая установка для запуска моделей ракет153
Схема 85. Источник мерцающего света .155
Схема 86. Управляемый источник сетевого напряжения 156
Схема 87. Устройство управления щетками стеклоочистителя автомобиля157
Схема 88. Автоматический выключатель сетевого напряжения (с временем выдержки 1ч) 158
Схема 89. Управляемое освещение гаража 160
Схема 90. Выключатель сети переменного тока 161
Схема 91. Магнитный бистабильный выключатель сетевого напряжения . .162
Схема 92. Сенсорный выключатель 164
Глава 10. Схемы измерения и контроля 166
Схема 93. Тестер для' обнаружения обрывов и замыканий (со звуковой сигнализацией) 166
Схема 94. Тестер для обнаружения обрывов и замыканий (со световой индикацией) 167
Схема 95. Тестер для проверки таймеров . . .. .168
Схема 96. Прибор для проверки тиристоров и симисторов 170
Схема 97. Тестер для проверки интегральных схем 171
Схема 98. Тестер для стереофонических усилителей . . . . 172
Схема 99. Логический тестер 174
Схема 100. Тестер для проверки оперционных усилителей175
Схема* 101. Тестер для проверки диодов и транзисторов 176
Список возможных замен микросхем 179
ББК 32.85
Ш 96
УДК 621.396.6
Шумейкер Ч.
Ш 96 Любительские схемы контроля и сигнализации на ИС: Пер. с англ.-М.: Мир, 1989.-183 с., ил.
ISBN 5-03-001099-8
В книге американскою специалиста по радиоэлектронике, преподана геля университета, описывается 101 устройство, выполняющее функции измерения, управления и сигнализации в бытовой и любительской аппаратуре. Изложены методика макетного конструирования схем и способы изготовления печатных плат. Приведены конкретные схемы звуковой и световой сигнализации, оптических и сенсорных переключателей, тестеров и т.п. Для части приведенных в книге компонентов можно подобрать отечественные аналоги.
Для опытных и начинающих радиолюбителей, а также специалистов нерадиотехнического профиля, желающих научиться самостоятельно изготавливать несложные устройства бытового назначения.
2302000000-093
Ш121 89ББК 32.85
041(01)89
Редакиия литературы по электронике
ISBN 5-03-001099-8 (русск.)ISBN 0-8306-0404-9 (англ.)ISBN 5-03-001099-8 (русск.)ISBN 0-8306-0404-9 (англ.)^ 1986 by TAB BOOKS Inc
ISBN 5-03-001099-8 (русск.)
ISBN 0-8306-0404-9 (англ.)
ISBN 5-03-001099-8 (русск.)
ISBN 0-8306-0404-9 (англ.)
ф перевод на русский язык. «Мир». 1989
Интегральные схемы (ИС)-основа большинства современных радиоэлектронных устройств, разрабатываемых и выпускаемых промышленностью, а также элементная база многих радиолюбительских разработок. При этом эффективность и экономические показатели создаваемых конструкций в значительной степени зависят от умения разработчика найти нестандартное техническое решение, использовать соответствующую решаемой задаче ИС, обосновать возможность применения типовых ИС в нетрадиционных условиях, а в целом от понимания принципов работы и функциональных характеристик выпускаемых в настоящее время серий ИС. Предлагаемая вниманию читателей книга в определенной степени дает ответы на подобные вопросы. Главное внимание в ней уделено разработке устройств бытового назначения на основе наиболее широко распространенных серий ИС-логических КМОП ИС, операционных усилителей, компараторов, таймеров, специализированных ИС-преобразователей неэлектрических величин в электрические, интегральных усилителей низкой частоты.
Основные сведения о данных сериях ИС и их применении имеются в отечественной литературе, например в книгах В. Л. Шило «Линейные интегральные схемы» (М., Советское радио. 1979) и «Популярные цифровые микросхемы» (М., Радио и связь, 1987). а также в многочисленных публикациях журнала «Радио» и выпусках «В помощь радиолюбителю». Однако приведенный в них материал разрознен, зачастую рассчитан на подготовленного специалиста и не всегда может быть использован при проектировании конкретного бытового радиоэлектронного устройства.
Предлагаемая книга в значительной степени восполняет этот пробел, поскольку в ней в простой и доходчивой форме излагается подробная методика создания бытового радиоэлектронного устройства, а также содержатся описания свыше 100 бытовых радиоэлектронных устройств с подробным анализом их работы, рекомендациями по наладке, применению и расширению выполняемых функций.
Автор знакомит читателя с основными вопросами, возникающими при конструировании разрабатываемой схемы, различными способами сборки макета устройства, методами разводки межсоединений и изготовления печатных плат. Даны практические рекомендации по установке и распайке элементов схемы на печатной плате, контролю качества плат, выбору источников питания для проектируемых устройств.
В трех основных главах книги описано около ста схем различных радиоэлектронных устройств главным образом бытового применения. Следует отметить, что автор сгруппировал в отдельные главы описания устройств, результатом работы которых является соответственно звуковой или световой сигнал или же передача энергии от сети на исполнительный элемент. Одна из глав книги посвящена устройствам для входного контроля качества радиоэлектронных компонентов, применяемых в описываемых схемах,-диодов, транзисторов. ИС и т. д. Она будет представлять особый интерес для радиолюбителей, поскольку распространяемые через торговую сеть радиокомпоненты характеризуются весьма большим разбросом пара-
метров. Следует отметить, что большинство предлагаемых схем достаточно просты в изготовлении и наладке даже для начинающего радиолюбителя при наличии у него соответствующих радиоэлектронных компонентов.
В целом книга будет интересна и полезна как начинающим, так и более опытным радиолюбителям, а также руководителям радиокружков и секций технического творчества. Часть материала может представлять интерес для преподавателей техникумов при разработке ими программ и методик лабораторных практикумов по радиоэлектронике и элементам промышленной автоматики.
Отдельно следует остановиться на вопросе подбора отечественных аналогов для ИС, которые использовались в описываемых схемах. Некоторые из них, в частности ИС серий CD 40ХХ, 555, стабилизаторов напряжения, имеют аналоги, совпадающие как по функциональным характеристикам, так и по цоколевке, и в таком случае никаких проблем не возникает. Другая группа ИС, например операционные усилители, различные варианты таймеров, компараторов, некоторые цифровые ИС, имеют практически полные функциональные аналоги, но отличаются по цоколевке. В этом случае радиолюбителю придется внимательно разобраться в их принципиальных схемах и внести соответствующие коррективы в монтажную схему, добавив в нужном месте инвертор или слегка изменив выходной каскад устройства, после чего описываемую схему можно будет применять именно так, как и предполагал автор. Третья группа ИС, к которой относятся преобразователи неэлектрических сигналов в электрические, ФАПЧ, ИС приемников прямого усиления и некоторые другие, к сожалению, в настоящее время не имеет доступных функциональных аналогов, поэтому воспроизведение схем, содержащих подобные ИС, для рядового радиолюбителя скорее всего окажется невозможным. Такую схему можно рассматривать как руководство к действию-она послужит основой для разработки собственных технических решений с учетом выпускаемой нашей промышленностью номенклатуры ИС.
Еще один вопрос, на котором следует остановиться, связан с соблюдением правил техники безопасности при воспроизведении схем, непосредственно управляющих сетевым напряжением. В США силовая проводка выполняется с обязательным указанием нулевого (заземленного) провода сети, используются специальные вилки, которые гарантируют невозможность неправильного подключения нулевого и фазного проводов. В наших условиях из-за того, что существует вероятность перепутать провода сети, требуются особые предосторожности при работе с подобными устройствами, должны использоваться органы управления с соответствующей изоляцией и предусматриваться другие меры согласно действующим в нашей стране правилам техники безопасности при эксплуатации электроустановок.
Вниманию читателей: на всех схемах, за исключением схем ”8 и ^9 микросхемы показаны в соответствии с видом снизу.
В заключение хочется пожелать успехов всем радиолюбителям, которые будут собирать схемы, приведенные в книге, и в особенности тем, кто на их основе разработает свои, еще более простые и эффективные устройства. В конце книги помещен список возможных замен для ИС и других радиоэлектронных компонентов, используемых в описываемых схемах.
И. Москаленко
Интегральные схемы представляют интерес для радиолюбителей, экспериментаторов и студентов, так как они дают конструктору практически неограниченные возможности для реализации требуемой функции. ИС могут устанавливаться на макетных платах вместе с дискретными и пассивными элементами, такими, как транзисторы, диоды, конденсаторы и резисторы.
Поскольку тенденция к все большему усложнению ИС сохраняется, можно с уверенностью утверждать, что техника будущего предоставит в наше распоряжение гораздо более обширные возможности.
Средства контроля и управления на основе ИС-это электронные устройства, позволяющие организовать взаимодействие между людьми или ЭВМ, а также между человеком и машиной. Схемы световой и звуковой сигнализации и устройства регулирования и контроля электрической мощности представляют собой связующие информационные звенья, в которых ИС находят широкое применение. А границы человеческого познания не удастся раздвинуть без расширения информационных возможностей нашего слуха, зрения и осязания.
Работа с макетом требует концентрации внимания, тщательности и аккуратности. Начинающие должны осваивать предлагаемые методы с наименее сложных схем. Прежде чем переходить к изменениям, описанным в разделах «Эксперименты со схемой», следует убедиться, что схема работает в точности так, как описано.
В гл. 1 рассмотрены основные вопросы, касающиеся решения задач, затронутых в данной книге. В гл. 2 изложен процесс изготовления печатных плат. В гл. 3 даны рекомендации по использованию макетных плат на первом этапе разработки и конструирования схем. В гл. 4 продемонстрирован способ изготовления печатных плат при серийном производстве с помощью сеткографии. В гл. 5 рассмотрены возможности использования звука и света как средства передачи информации, а в гл. 6 даны рекомендации по источникам питания для приведенных в книге схем.
Все схемы, изучаемые в данной книге, были собраны на макетах и функционировали согласно описанию. С целью углубления навыков работы предлагаются способы внесения дальнейших изменений в исходные схемы. Выводы (контакты) ИС показаны в соответствии с видом снизу, т. е. так. как если бы читатель, держа микросхему в руке, смотрел на нее с нижней стороны. Такой подход используется по всей книге для упрощения рисунка разводки печатной платы, получаемой путем травления. Однако при выполнении монтажа на макетной плате необходимо помнить о том, что в этом случае будет использоваться «перевернутый рисунок».
Некоторые схемы, приведенные в данной книге, были сделаны учащимися как в виде макетов, так и в виде готовых вытравленных печатных плат. При этом им приходилось сталкиваться лишь с незначительными трудностями.
Общие рекомендации по работе с ИС и печатными платами
Соединение различных ИС для решения схемотехнических задач обеспечивает неограниченные возможности. Пользователь должен знать существующие типы ИС, их характеристики и параметры, совместимость различных ИС при минимуме дополнительных элементов.
Входные и выходные характеристики ИС весьма важны для определения возможности непосредственного соединения ИС и необходимости использования согласующих дискретных элементов, таких, как транзисторы. Справочные данные, подобные приведенным в конце книги, необходимы конструкторам для определения характеристик и расположения выводов ИС, которые предполагается включить в разрабатываемую схему. Если эти данные отсутствуют, то читатель должен использовать справочную информацию («справочные листки»), поставляемую вместе с ИС.
Пояснения к схемам. Все приведенные в данной книге схемы показаны в соответствии с «видом снизу» в отличие от обычного «вида сверху». Это необходимо твердо помнить. Вывод 1 обозначен (в качестве напоминания) штрихом'. «Обратное» изображение схемы приведено для облегчения разводки в тех случаях, когда пользователь решит изготавливать печатную плату непосредственно, без разработки макетной платы.
Конструирование с использованием макетной платы. Все схемы, приведенные в книге, разработаны на основе конструкторского набора Design Mate 1, показанного на рис. 1.1. В его состав входит регулируемый источник питания с пределами от 3 до 15 В, что очень удобно. Этот диапазон пригоден для всех ИС. При подключении схемы к источнику питания наблюдается незначительное снижение величины напряжения питания.
Макетная плата Proto-Board 102 также может быть использована для всех схем, однако надо учесть, что здесь нужен внешний источник питания. Некоторые ИС требуют подачи напряжения двух полярностей. В этих случаях необходим второй источник питания (блок питания или аккумулятор).
Измерения. При работе с ИС пользователю требуются измерительные инструменты для определения правильности работы каскадов и элементов И-ИЛИ, а также для поиска и устранения неисправностей. Цифровой мультиметр очень хорошо подходит для измерения напряжений, токов и сопротивлений. В некоторых случаях приходится измерять величины как постоянного, так и переменного тока. Поэтому цифровой мультиметр должен быть рассчитан на измерение токов и напряжений как постоянного, так и переменного тока. Можно воспользоваться мультиметрами (многофункциональные измерительные приборы) фирм «Бекман», «Флюк», «Симпсон» и т. п. Для анализа рассматриваемых в данной книге схем был использован мультиметр «Бекман 310». Для измерений частотных и вре-
Рис. 1.1. Конструкторский набор Design Mate 1 и макетная плата Proto-board 102. используемые при работе с интегральными схемами
менных характеристик, а также потенциалов на высоких импедансах весьма желательно наличие осциллографа. Осциллограф особенно полезен при измерении времени включения и выключения рассматриваемых схем.
Разводка. Электроника - это область, в которой правильная работа схемы обеспечивается при отсутствии ошибок. При выполнении разводки макетной платы легко ошибиться и пропустить или сделать неправильное соединение вывода ИС с проводником или выводом другого элемента. При увеличении количества ИС вероятность ошибки и коэффициент отказов увеличиваются. Каждая ИС имеет выводы для подключения положительного и отрицательного напряжений; разумно делать эти соединения в последнюю очередь (за исключением тех случаев, когда подключения необходимо делать после подачи напряжения), т. к. неверные соединения могут привести к выходу ИС из строя.
Лучше выполнять разводку по каскадам с соответствующими проверками, нежели осуществлять разводку сразу всей схемы, после чего она проверяется целиком. В рекомендуемой процедуре пользователь перед переходом к следующему каскаду должен убедиться в том. что предыдущий каскад работает правильно (под каскадом понимается какая-либо часть схемы). Аналогичным образом перед тем. как перейти к третьему каскаду, производится проверка правильности работы второго каскада и правильность совместной работы двух первых каскадов. Такая процедура включает в себя проверку режима работы ИС и правильность их функционирования. Следует помнить о том. что тот факт, что ИС является новой, не всегда означает то. что она является работоспособной. При первой подаче питания на ИС потрогайте ее пальцем (во избежание ожога это надо делать осторожно). Если ИС очень горячая, значит, есть ошибка в схеме или ИС неисправна.
Контроль работы каскадов. Читая книгу, вы заметите, что для контроля правильности работы каскадов часто используются светодиодные индикаторы. Это один из вариантов встроенного контроля работы и поиска неисправностей. Светодиод служит в качестве экономичного, однако весьма полезного индикатора, показывающего правильность функционирования схемы в данной контрольной точке. Светодиодные индикаторы различных цветов облегчают контроль работы схемы. Помните, что светодиоды все-таки представляют собой диоды, и при установке их в схеме следите за соблюдением полярности.
Элементы. Электролитические конденсаторы часто используются в схемах для получения временных задержек, гальванической развязки, фильтрации, организациии связи и т. д. Эти конденсаторы имеют некоторую утечку и сразу выходят из строя при несоблюдении указанной полярности. Полярность обозначается символами « + » и « —». Для цепей временных задержек рекомендуются танталовые конденсаторы, т. к. они имеют малую утечку. Перед установкой конденсатора убедитесь в том, что его номинальное напряжение превышает напряжение в точке подключения.
Переключатели устанавливаются в определенных точках схемы для выполнения конкретной функции. Во многих случаях с целью уменьшения стоимости на входе блока питания переключатели отсутствуют. Для управления состоянием «включено/выключено» переключатели могут устанавливаться в цепь напряжения питания положительной или отрицательной полярности.
Чтение схем. Внимательно читайте приводимые объяснения работы схем. При этом следует смотреть на схему и отмечать, что происходит «с начала до конца». Кто-то, возможно, предпочтет во время чтения прослеживать работу схемы с карандашом в руках. Не переходите к рассмотрению работы следующего каскада, пока не поймете и не запомните работу предыдущего каскада.
Эксперименты со схемами. Многие характеристики схем сильно зависят от значений входящих в них элементов, и, следовательно, изменение величин элементов будет изменять работу схемы. Поэтому сначала убедитесь в работоспособности схемы и лишь после этого переходите к экспериментам. «Переделка» схемы путем замены элеменгов поможет вам лучше понять ее работу. Не меняйте сразу более одного элемента и отмечайте влияние этого элемента на работу схемы. Приводимые объяснения работы схем помогут вам выяснить функции элементов и самим убедиться в их влиянии на работу схемы
ИС и дискретные элементы. В схемах, приведенных в данной книге, использовались ИС на основе КМОП-структур. Этот выбор объясняется тем, что схемы такого типа могут работать с более широким диапазоном напряжений и менее чувствительны к перегреву и к неправильным соединениям. Иногда для получения различных напряжений в одной и той же схеме применяются трехвыводные стабилизаторы. Такие стабилизаторы часто используются также и в целях обеспечения точности формирования временных интервалов там, где могут наблюдаться изменения напряжения источников питания, например при разрядке аккумуляторов.
Для решения требуемых задач к ИС могут подключаться дискретные элементы, такие, как транзисторы, тиристоры и симисторы. Эти элементы
обозначены на схеме своим номером; для работы некоторых элементов требуется установка подстроечных резисторов. Периферийные устройства приводятся или обозначаются для того, чтобы показать, каким образом могут быть расширены возможности схем.
Интегральные схемы (ИС). ИС могут быть как очень простыми матрицами, так и очень сложными «наборами» транзисторов, диодов, резисторов и конденсаторов, служащих для выполнения определенных функций. Простые матрицы могут содержать два или более независимых транзисторов, которые не связаны друг с другом, но расположены на общей подложке. Сложные ИС сконструированы для выполнения определенной функции. Примером таких ИС могут служить стабилизаторы напряжения, датчики жидкости, звуковые усилители, таймеры и т. д. Эти ИС можно объединять для расширения спектра их функций.
Первые ИС назывались ИС малой степени интеграции. Дальнейшие успехи технологии производства ИС привели к созданию БИС (больших ИС). На сегодняшний день технология производства приближается к созданию супер-СБИС, и этот процесс бесконечен.
Может быть осуществлено сопряжение как цифровых (имеющих два состояния - включено/выключено), так и линейных ИС с целью организации синхронизации, включения датчиков и формирования источников питания. Совместное использование ИС и дискретных элементов, таких, как мощные транзисторы, диоды, тиристоры и симисторы, расширяют диапазон возможностей конструкций.
Глава Z
Изготовление печатных плат травлением
Печатные платы, получаемые травлением, можно изготовлять путем нанесения резистивного слоя вручную, с помощью негативного процесса, позитивного процесса или сеткографии. Независимо от способа нанесения рисунка составьте на основе принципиальной схемы эскиз схемы разводки и расположения элементов (монтажную схему). При разработке монтажной схемы необходимо учитывать размеры элементов, их расположение на плате, размещение проводников и шин питания. Для облегчения в дальнейшем поиска и устранения неисправностей составляйте монтажную схему так, чтобы расположение элементов в ней было по возможности таким же, как в принципиальной схеме.
Составление монтажной схемы. При составлении монтажной схемы внимательно изучите принципиальную схему и определите, какие ИС использованы в этой схеме. Поскольку в книге все ИС приведены в соответствии с «видом снизу», задача расположения элементов упрощается в связи с тем, что «зеркального» отображения не требуется.
При подготовке монтажной схемы необходимо учитывать форму корпуса,т. к. может оказаться, что заготовка из фольгированного материала должна иметь круглую, квадратную или какую-либо другую форму. Подготовка монтажной схемы будет рассматриваться на примере схемы 41. Схема располагается в желтой коробке из-под таблеток (можно найти в любой аптеке), которая будет устанавливаться на пластмассовом корпусе. Из корпуса выводится гибкий кабель длиной примерно 7 фут (-2,1 м). заканчивающийся соединителем. Соединитель устанавливается в гнездо автомобильного прикуривателя. Печатная плата размещается внутри пластмассового корпуса размером 4 х 3 х 1.5 дюйм (10 х 7,5 х 3.5 см). Следовательно, заготовка печатной платы должна иметь для данной конструкции размеры 2.25 х 2.75 дюйм (6x7 см)
Разводка платы. На чистом листе бумаги или картона размером 3x5 дюйм (7.5 х 12,5 см) начертите периметр заготовки, которая после травления станет печатной платой. При чтении десяти следующих пунктов обращайтесь к рис. 2.1 и 8.4.
Выберите 8-контактный шаблон (выполненный на основе самоклеющейся пленки) и установите его на месте, предназначенном для ИС LM555.
Вычертите шины питания « + » и « —» в верхней и нижней части схемы.
Соедините вывод 1 ИС с минусовой шиной питания
Соедините вывод 8 ИС с плюсовой шиной питания.
Нарисуйте отводы от выводов 7 и 6 для того, чтобы разметить место для установки резисторов R1 и R2.
Рис. 2.1. Вид платы к схеме 41 «Дорожная аварийная сигнализация».
Нарисуйте отвод для перемычки, которая будет соединять выводы 2 и 6.
Обозначьте контактные площадки для С1, который будет располагаться между выводом 2 и минусовой шиной питания.
Сделайте отвод для перемычки, которая соединит вывод 3 с базой транзистора Q1 через резистор R3.
Соедините эмиттер с минусовой шиной питания.
Соедините коллектор транзистора Q1 с разъемом патрона, в котором устанавливается лампа (#47), а второй контакт разъема-с плюсовой шиной питания.
Обратите внимание на то, что мы стремились сделать монтажную схему по расположению элементов похожей на принципиальную.
Изготовление позитива с помощью ацетатной пленки. Фотопозитивный процесс является более предпочтительным, потому что плакат (пленка с наклеенными шаблонами и дорожками) является позитивом, непосредственно пригодным для экспонирования (позитивно-очувствленной) заготовки печатной платы (из фольгированного материала) или для сеткографии при необходимости тиражирования изделий; в этом случае промежуточные этапы становятся ненужными.
Чистый лист ацетатной пленки наложите на монтажную схему и закрепите маскирующей лентой, чтобы избежать сдвигов при переводе монтажной схемы на пленку. Шаблоны проводников, контактных площадок ИС и транзисторов и т. д. имеются в виде графических элементов монтажных схем Эти элементы, изготовленные из полосок разной ширины, облегчат изготовление позитива монтажной схемы (рис. 2.2). Наклеиваемые буквы и цифры придадут изделию профессиональный вид.
Схема не является слишком сложной, и можно было бы просто нарисовать ее каким-либо защитным слоем (резистом) на фольгированной заготовке. Однако в тех случаях, когда на плате предполагается установить несколько ИС, рекомендуется пользоваться плакатно-ацетатным способом.
Подготовка заготовки печатной платы. Для тех, кто не хочет заниматься подготовкой плат, имеются заранее очувствленные платы для позитивного процесса; они дают отличные результаты. Очувствление заготовок можно производить аэрозольным очувствителем. Для получения хороших результатов требуется внимание и осторожность Процесс состоит из следующих этапов:
Рис. 2.2. Графические элементы для подготовки плаката путем наклейки их на ацетатную основу:
7-14-выводная ИС; 2-8-выводная ИС; 3-контактные площадки; 4-углы; 5 транзистор;
6, 7, 8, 9-полоски шириной 0,8 мм, 1,6 мм, 3,2 мм, 6,4 мм.
Зачистите медную поверхность заготовки бархатной шкуркой. При желании затем можно выполнить дополнительную чистку с помощью средства для чистки раковин и ванн.
Тщательно промойте и высушите заготовку.
Нанесите слой позитивного очувствляющего средства; распылитель аэрозольной упаковки должен при этом находиться на расстоянии примерно 8 дюйм (20 см) от заготовки. Следует делать и горизонтальные, и вертикальные проходы. Двухслойное покрытие будет идеальным. Важно проследить за тем. чтобы поверхность заготовки была покрыта очувствляющим средством полностью. Эта операция выполняется в темном помещении.
Высушите заготовку, продержав ее в течение одной ночи в темной комнате. Можно также использовать принудительную сушку с помощью инфракрасной лампы, поместив ее на расстоянии 12 дюйм (30 см). Заготовку положите в плотную коробку резистом вниз, при этом инфракрасный нагреватель облучает обратную сторону заготовки. Процесс занимает примерно 10 мин Из проволоки выгибается держатель заготовки; он делается таким образом, чтобы заготовка опиралась на него своими краями.
Чувствительность заготовки не столь высока, как чувствительность фотопленки, поэтому ее можно выносить в помещение с рассеянным светом на короткие промежутки времени. Заготовка наиболее чувствительна к ультрафиолетовому излучению.
Экспонирование заготовки. Положите плакат (ацетатный позитив) на очувствленную медную поверхность заготовки и прижмите рамкой для почучения хорошего контакта (рис. 2.3). Экспонирование выполняется сол-
Рис. 2.3. Рамка, плафон и лампа дневного света для экспонирования очувствленной заготовки с медным покрытием.
нечным или искусственным ультрафиолетовым облучением. Мы использовали лампу дневного света, находящуюся на расстоянии 8-12 дюйм (20-30 см). Экспонирование продолжалось примерно 4 мин. Можно использовать и более длительное экспонирование, но в этом случае возможно появление подтравливания и ухудшение краев.
Проявление заготовки. Фирмы, производящие электронное оборудование, поставляют в продажу проявитель, служащий для этих целей. Этот проявитель является сильной щелочью, поэтому обращайтесь с ним аккуратно. Ванночка для проявления должна быть сделана из стекла или резины. Положите экспонированную плату в ванночку и слегка покачайте до тех пор, пока не появится изображение. Делайте это примерно 2 мин и перепроявления не будет. Появившееся изображение должно иметь красновато-бурый цвет. Затем тщательно промойте изображение в холодной воде и закрепите фиксажем Осушите заготовку бумажной салфеткой, после чего внимательно осмотрите полученное изображение. Все кромки линий изображения, включая буквы и цифры, должны быть резкими и четкими. Поверните заготовку под утлом к падающему свету, и изображение, если все было сделано правильно, будет блестящим и глянцевитым. Возможно, вам понадобится произвести несколько проб, прежде чем вы определите нужное время экспонирования. При работе с проявителем пользуйтесь стеклянными предметами, резиновыми перчатками и пинцетом.
Травление заготовки. Заготовка травится в растворе хлорного железа, которое поставляется фирмами по производству электронного оборудования в виде готового раствора. Эту операцию можно производить в
открытой стеклянной ванночке, а можно использовать струйную установку для травления, которая подогревает раствор до температуру 110° по Фаренгейту (43 ’С). Можно проводить травление и в холодном растворе, но при этом увеличится время травления. Помните, что те части заготовки, на которые не попал свет во время экспонирования, не будут вытравлены (на этих частях останется медь). Хлорное железо ядовито. Поэтому обращайтесь с ним осторожно; в этом случае также следует использовать стеклянные предметы и перчатки - очень удобны хирургические перчатки, которые можно приобрести в аптеке.
После завершения травления промойте плату в проточной воде. Следующим шагом будет удаление резиста с медных поверхностей. Это выполняется с помощью бархатной шкурки. Плата должна быть очищена перед запайкой элементов или перед нанесением покрытия. При лужении погружением (в отличие от электроосаждения используется специальный лудящий раствор-на основе олова).
Лужение рекомендуется для профессиональной работы. Лужение прекращает коррозию меди и облегчает пайку, поскольку припой химически родствен олову (олово является составной частью припоя).
Сверление платы. Все контактные площадки на плате сверлятся для выполнения монтажа элементов. Для получения качественных и чистых отверстий очень хорошо подходят высокоскоростные кремний-углеродистые сверла «Дремел № 60». Эти сверла очень легко ломаются, поэтому при сверлении следует избегать смещений платы. Подача сверла при сверлении должна быть не медленной, а быстрой, в какой-то степени напоминающей движение штамповочного пресса. Стеклотекстолитовые платы приводят к быстрому затуплению и выходу из строя стандартных высокоскоростных сверл. По этой причине можно использовать высокоскоростные кобальтовые сверла, но кремний-углеродистые сверла все же более предпочтительны.
Монтаж и пайка элементов. Сначала установите основные элементы, такие, как ИС и транзисторы. Для элементов с количеством выводов больше трех
Рис. 2.4. Соответствие схемы расположения выводов ИС и реальных микросхем для вида сверху и снизу.
рекомендуется использовать специальные панельки (это особенно рекомендуется для ИС). Ошибки при установке элементов удается исключить, если почаще заглядывать в монтажную схему, особенно если на этапе составления монтажной схемы и разводки была выполнена маркировка элементов. Будьте особенно внимательны при определении, какой из контактов является базой с целью правильной установки элементов. При определении номеров выводов вам помогут руководства по применению элементов и справочные листки. На ИС вывод 1 обозначается с помощью специальной проточки или идентифицирующей точки или метки. Не забывайте, что на принципиальных схемах вывод 1 отмечен знаком '. Следует убедиться в том, что этот знак присутствует и на позитиве, т. к. в этом случае он окажется и на плате. На рис. 2.4 показаны идентификаторы вывода 1; из этого рисунка видно соответствие между расположением выводов на схемах и реальным их расположением на ИС. Весьма важным моментом является установка и снятие элементов с панелек. Выводы могут согнуться, а вам будет казаться, что они попали в контактные гнезда панелек.
Пайка печатной платы. Пайка элементов на печатной плате является очень важным этапом. Основную роль здесь играют паяльник и трубчатый припой типа ПОС-61 с находящейся внутри канифолью. Лучше взять паяльник с регулятором нагрева, нежели стандартный паяльник. Особенно это касается тех случаев, когда пайка производится в течение длительного периода времени, поскольку перегрев жала паяльника может привести к ухудшению качества пайки.
Пайка панелек ИС требует опыта и внимания, т. к. свободного пространства здесь очень мало. Необходима твердая рука и хорошая координация движений. Здесь в помощь вашему зрению и для предотвращения образования перемычек при пайке («мостиков») может быть рекомендована часовая лупа.
Хорошо выполненная пайка должна быть гладкой и блестящей, а не тусклой и серой. Серая пайка означает наличие холодной пайки. Она обычно приводит к наличию резистивных точек, что имеет тот же физический смысл, как если бы были установлены дополнительные резисторы. Бывают случаи, когда в паячном соединении контакт полностью отсутствует. В таких случаях припой обтекает контакт, а электрического соединения нет.
При пайке важным фактором является чистота. Выводы некоторых конденсаторов и резисторов могут со временем окислиться. В этих случаях их нужно зачистить и повторно облудить, чтобы они стали блестящими Не следует также допускать «перелива» (лишнего количества) припоя. Автору случалось наблюдать перелив припоя вместе с перегревом, в результате чего припой затекал в контактные гнезда панелек ИС. и установка ИС оказывалась невозможной.
Проверка. Первая проверка делается путем включения управляющего переключателя, изменения состояния датчика или подачи сигнала. Схема 26 «Перестраиваемый звуковой генератор-усилитель синусоидальных сигналов» может быть использована в качестве проверочного генератора сигналов. Подаваемые на динамик сигналы могут поступать и от внешнего источника, но в этом случае регулятор громкости R3 должен быть установлен в крайнее левое положение для предотвращения возможной перегрузки. С помощью такого устройства можно последовательно проверить все звуковые каскады (с частотой в пределах звукового диапазона), начиная с
выходного и заканчивая входным каскадом. Можно также подать звуковой сигнал на вход устройства и осуществлять контроль с помощью осциллографа.
Если схема не работает вообще, то сначала проверьте, поступает ли напряжение на соответствующие выводы ИС. Каждая ИС имеет питающие выводы, и напряжение должно быть измерено между минусовым выводом питания и положительной шиной питания, а затем между минусовым и плюсовым выводами питания ИС; можно измерять напряжения и наоборот, т. е. сначала между плюсовым выводом питания и отрицательной шиной питания, а затем между питающими выводами ИС. Проверьте наличие напряжения и в верхней части вывода ИС, т. к. возможен случай, что ток не проходит через контактное гнездо панельки. На наличие питания должны быть проверены все выводы элементов, связанные с одной из питающих шин. Не забудьте также проверить напряжение источника питания под нагрузкой.
Весьма часто в печатной плате имеются микротрещины, которые трудно обнаружить невооруженным глазом. Такие дефекты определяются путем контроля наличия напряжений. Слегка изгибая печатную плату, с помощью лупы или линзы можно найги такую микротрещину на медной дорожке. Последовательная проверка всех дорожек с помощью омметра покажет наличие сопротивления в случае отсутствия контакта или соединения. Найденные микротрещины залейте припоем. Трещины и обрывы размером больше 1 /32 дюйм (0,7 мм) устраняйте с помощью проволочных перемычек. Резисторы и конденсаторы, если их величина соответствует требуемым номиналам, хлопот почти не причиняют. Во избежание ошибок следует внимательно определять цветовой код. Неправильные значения емкостей вызовут изменение частот и временных интервалов. Для проверки величины и состояния емкостей обычно используются цифровые измерители емкостей. При возникновении каких-либо проблем первыми «подозреваемыми» являются электролитические конденсаторы. Соблюдайте правильную полярность для уменьшения токов утечки. В тех цепях, где токи утечки являются критичными, например в частотнозадающих и времязадающих цепях, лучше ставить танталовые конденсаторы.
И наконец, следует помнить о том, что может потребоваться замена основных элементов. Иногда оказывается, что основные элементы неисправны или находятся на пределе своих параметров. Имейте в виду, что ошибки в работе могут возникать и из-за таких элементов
Глава 3
Использование макетных плат
Макетная плата представляет собой устройство для конструирования и разработки схем на первом этапе проектирования. Она позволяет видоизменять схему без выполнения паечных работ, т. к. все соединения производятся с помощью разъемных контактов. Существуют платы различных размеров. Наиболее сложные макетные платы оснащают встроенными лабораторными источниками питания с изменяемым стабилизированным напряжением.
Устройство макетных плат. Самые дешевые макетные платы, такие, как Proto-board по 100, Proto-board по 102 и АСЕ 109, изготовленные фирмой «Эй-Пи», хорошо подходят для работы со схемами, рассматриваемыми в данной книге. Плата 100 была использована для факультативных занятий в институте со студентами 4-х, 5-х и 6-х курсов и позволяла устанавливать до четырех ИС при количестве межсоединительных проводников 56 и более. Схемы на этих платах могут собирать и не имеющие большого опыта, но интересующиеся электроникой преподаватели начальных школ.
На рис. 3.1 показана структура макетной платы 100. На центральной полоске расположены две шины питания В+ и В — (они указаны стрелками) для подвода питания к ИС. В верхней и нижней частях платы находятся полосы с 5 рядами соединенных по вертикали отверстий. Расстояния между отверстиями стандартизованы в соответствии с размерами ИС и служат для их установки. Использование макетных плат будет более подробно рассмотрено ниже при описании монтажа схемы 41 («Дорожная аварийная сигнализация»).
На рис. 3.2 показана более дорогая, но зато и более удобная макетная плата-конструкторский набор Design Mate 1. Здесь имеется регулируемый источник питания со стабилизацией напряжения. Шины питания проложены горизонтально в верхней и нижней частях платы. С помощью проволочных перемычек можно произвести удвоение рядов. При необходимости, если для схемы требуется двухполярный источник питания, он может быть подключен ко вторым рядам верхней и нижней частей. Необходимо помнить о том. что в каждой вертикальной пятерке отверстия связаны друг с другом. Эти пятерки взаимозаменяемы в случае повреждения какой-либо секции.
Монтаж макетной платы 100. Монтаж макетной платы окажется довольно простым делом, если вы будете «идти» вдоль схемы слева направо. Следует помнить о том. что на макетной плате все элементы показаны в соответствии с видом сверху.
Уместно напомнить, что для облегчения разводки печатной платы, изготавливаемой путем травления, в этой книге все элементы на схемах показаны в соответствии с видом снизу.
При разводке макетной платы учитывайте необходимоеть перевертывания: смотрящие вверх на схеме выводы должны смотреть вниз на
Рис. 3.1. Макетная плата Proto-board по 100. Стрелками показаны плюсовая (В + ) и минусовая (В — ) шины.
макетной плате и. следовательно, нижние по схеме выводы окажутся верхними на плате. Этот процесс не столь труден, здесь требуется только делать расшивку в соответствии с номерами выводов.
Нарежьте из провода размером калибра * 22 (0.64 мм) кусочки длиной I 4 дюйм (8 мм), которые будут использованы в качестве перемычек. Нарежьте еще по несколько кусочков провода длиной 3 4. 1, 1,5, 2 и 3 дюйм (18, 25, 34. 50 и 59 мм). Некоторые конструкторы предпочитают использовать для монтажа провода с различными цветами изоляции: красные, черные, желтые, оранжевые и зеленые. В дальнейшем это упростит их идентификацию.
При освоении следующих этапов пользуйтесь принципиальной схемой и рис. 3.3.
Расположите макетную плату так. чтобы питание подавалось слева
Возьмите ИС LM555 и установите ее на плате так. чтобы она перекрывала светлый промежуток. Для того чтобы ИС плотно встала на место, ее. возможно, придется несколько «покачать»
Рис. 3.2. Конструкторский набор Design Mate 1 с макетной платой, измерительным прибором, органом регулировки напряжения и шинами В+ и В— (плюсовой и минусовой).
Возьмите красную перемычку и соедините вывод 8 с шиной В + .
Возьмите короткую черную перемычку и соедините вывод 1 с шиной В — . Установке перемычек надо уделить определенное внимание: перемычки не должны изгибаться и располагать их следует параллельно поверхности платы.
Установите перемычку между выводами 2 и 6. Следует отметить, что лучше проложить перемычку вокруг ИС, нежели поверх нее, чтобы в дальнейшем, если нужно будет заменить ИС, перемычка не мешала.
Возьмите конденсатор С2 емкостью 2 мкФ и соедините его положительный вывод с выводом 2 ИС, а отрицательный вывод-с минусовой шиной питания.
Соедините красной перемычкой вывод 4 (сигнал «разрешение») с плюсовой шиной питания В + .
Возьмите два резистора R1 и R2 по 100 кОм каждый и согните их в форме петли. Резистор R1 установите между выводами 7 и 8, а резистор R2- между выводами 7 и 6.
Возьмите светодиод и отметьте его плоскую сторону, которая является катодом. Установите светодиод плоским контактом в одно из отверстий неиспользованной вертикальной пятерки; другой конец светодиода соедините с выводом 3 ИС. Резистор R4 = 1 кОм устанавливается между плоским контактом светодиода и минусовой шиной В — .
На этом этапе можно проверить правильность работы ИС. Подайте на плату напряжение 9-12 В. Светодиод должен зажечься. Таким образом контролируется правильность работы этой части схемы: каждый раз. когда на контакте 3 появляется высокий уровень напряжения, светодиод зажигается.
Установите выводы мощного рир-транзистора (тип 2SC1061) в три отверстия, как показано на рис. 3.3.
Рис. 3.3. Схема 41 собранная на макетной плате Proto-board по 100: LED светодиод
LAMP лампа; TRANSISTOR транзистор LM555 микросхема таймера
Установите резистор R3 = 10 кОм между выходом ИС (вывод 3) и базой транзистора Q1.
Установите красную перемычку между эмиттером и плюсовой шиной В +
Вставьте в патрон лампу * 47 и включите его между коллектором и минусовой шиной В —.
Постепенно увеличьте напряжение питания до 12 В (заданное проектом напряжение питания) Свечение светодиода означает, что на выходном выводе 3 присутствует высокий потенциал: таким образом, на транзистор Q1 подается обратное смещение и лампа не горит. Когда потенциал на выходе (вывод 3) становится низким, светодиод выключается и лампа загорается, т. к. транзистор Q1 теперь смещен в прямом направлении
Предположим, что у вас есть хороший мощный /?лр-транзистор, и вы хотите поставить его вместо транзистора, который указан в спецификации (указанного в спецификации транзистора у вас пока нет). Это можно сделать экспериментальным путем. Установите транзистор в схему и медленно увеличьте напряжение до 12 В. Если лампа вообще не горит, значит, транзистор неисправен, либо его коэффициент усиления слишком мал. Если лампа светится неполным накалом, то это означает, что транзистор исправен, но его усиление слишком мало. Резистор смещения R3 = 10 кОм замените на резистор величиной 4,7 кОм, после чего снова проверьте яркость свечения лампы: если она увеличилась, но все еще не достигла полной величины, значит, резистор смещения все еще слишком велик. Уменьшайте его величину до тех пор, пока не будет получена требуемая яркость.
Неизвестный /?и/?-транзистор можно проверить и вне схемы. Отсоедините резистор R3 от вывода 3 ИС LM555. Вольтметр подключите к лампе. Свободный контакт резистора R3 соедините с минусовой шиной питания В— и замерьте напряжение на лампе. Уменьшайте номинал R3 и посмотрите, как увеличились напряжение на лампе и яркость ее свечения. Напряжение на лампе, равное 6,3 В, соответствует правильному номиналу резистора смещения. Если напряжение источника питания составляет 12 В, а на лампе падает 6,3 В, то напряжение между эмиттером и коллектором транзистора должно быть 5,7 В. Установите новый резистор R3 в качестве резистора смещения между контактом 3 ИС и базой транзистора Q1.
Можно ли использовать мощный и^и-транзистор вместо /?«/?-транзис- тора? Да, но в этом случае измените схему таким образом, чтобы лампа подключалась к плюсовой шине а эмиттер-к шине В — . Лампа будет зажигаться одновременно со светодиодом. Когда на выходе ИС появляется высокий уровень напряжения, светодиод открывается (загорается), транзистор смещается в прямом направлении и лампа горит.
Рис. 3.4. Схема 41. собранная на макетной плате конструкторского набора Design Mate 1
Монтаж с использованием набора Design Mate 1. Монтаж платы Design Mate 1 и похожей на нее платы АР модели 101 выполняется способом, подобным описанному. Удобство использования этих плат заключается в наличии встроенного стабилизированного источника питания с изменяемым напряжением. Одним из преимуществ регулируемого питания является предупреждение возможных неприятностей. При возникновении перегрузки вследствие неправильных соединений или неисправных элементов величина напряжения питания оказывается меньше номинальной.
Монтаж схемы проводится так же, как и для макетной платы 100. Единственное различие заключается в том, что шины В + и В — находятся в верхней и нижней частях в отличие от предыдущего варианта, где они располагались в середине. Данная схема, показанная на рис. 3.4, имеет меньшую плотность. Следует также отметить идентификатор или точку для идентификации вывода 1 ИС LM555.
Потенциометры, переключатели, термисторы, фоторезисторы и т. д. при необходимости можно вынести за пределы платы.
Глава
Изготовление плат методом сеткографии
Описанный фотопозитивный процесс очень удобен для изготовления небольшого количества плат. Однако при изготовлении разнообразных видов плат или при необходимости их тиражирования рекомендуется использовать сеткографию. С помощью сеткографии можно достичь хороших результатов с отличной проработкой деталей.
Метод сеткографии. Сеткография представляет собой метод трафаретов, предназначенный для нанесения резиста на заготовку с медным покрытием. Резист наносится на медное покрытие через трафарет в соответствии с конфигурацией схемы. Те части медного покрытия, на которые был нанесен слой резиста, остаются после травления. На рис. 4.1 показан вид нескольких печатных плат после травления до удаления резиста.
После травления платы резист удаляется, плата сверлится и облужива- ется перед монтажом элементов. На рис. 4.2 показана плата, с части которой резист уже удален; на этой части видны медные проводники и площадки, соответствующие конфигурации схемы. Следует отметить, что плата уже просверлена; сверление может выполняться и до удаления резиста.
Резист можно удалять химически каким-либо растворителем или же механически с помощью бархатной шкурки. Поверхность должна быть хорошо очищена для получения качественного облуживания или пайки элементов, если облуживание не проводится. На рис. 4.3 показана плата, подготовленная к установке элементов и пайке.
Оборудование для сеткографии. Оборудование, используемое для работы методом сеткографии. включает в себя основание, прямоугольную рамку с прикрепленным к ней сеточным трафаретом, шарнирные зажимы и боковой фиксатор для удержания трафарета, когда он не используется. Сетка может иметь различную густоту в зависимости от размера ячеек (мешей). например Юх и 12х. Сеточный трафарет, если он соответствующим образом чистится после работы, может быть использован многократно. На рис. 4.4 показана рамка с сеточным трафаретом и ограничителем, лежащим на основании.
Подготовка трафарета. Трафарет схемы, которая должна тиражироваться, может быть изготовлен вручную или фотографическим методом. При ручном изготовлении материал, из которого вы собираетесь сделать трафарет, наложите на монтажную схему и хорошо заточенным ножом вырежьте все линии соединения схемы. В верхней части рис. 4.5 показан трафарет, изготовленный ручным способом. Этот способ может быть использован в тех случаях, когда плата не является особенно сложной. Во время работы вам понадобится устройство подсветки, для того чтобы схема во время резания была отчетливо видна через материал, из которого вырезается трафарет.
Рис. 4 1 Печатные платы выполненные методом сеткографии
Рис. 4.2. Сравнение двух печатных плат; с половины одной из них резист после травления удален.
При фотографическом способе лля изготовления трафарета используется фоточувствительный материал, который поставляется фирмами, производящими фотографическое оборудование Он бывает двух типов, первый из которых растворим в воде, второй - в углеводородах. Его часто называют «Поли блю». Вам потребуется водорастворимый тип, т. к. резист -одержит углеводороды Этот материал чувствителен к свету, поэтому храните его в темном месте. Ес. ги вы внимательно рассмотрите фотоматериал, то заметите, что он представляет собой желеобразное эмульсионное покрытие на ацетатной подложке. Эмульсионная сторона тусклая, а подложка блестит. При изготовлении трафарета эмульсионная сторона будет приклеиваться к сетке.
Итак, вставьте лист фотоматериала в светокопировальную рамку эмульсионной стороной вниз, сверху наложите на нее ацетатный позитив (изготовленный по описанию, данному в гл. 2) «информационной» стороной вниз. Два слоя экспонируются с помощью лампы дневного света в гечение 2 мин. Фотоматериа Go ге* чувствителен к ультрафиолетовым
лучам, нежели к рассеянному свету поэтому эту операцию не обязательно производить в полной темноте, хотя и рекомендуется работать в затемненном помещении. После экспонирования фотоматериал снимите и проявите. Проявитель представтяет собой раствор 1 части перекиси водорода в 8 частях воды. Можно взять и промышленный проявитель. Процесс проявления с перемешиванием проявителя занимает примерно 1.5 мин. Для предотвращения появления царапин фотоматериал кладите в проявитель эмульсионной стороной вверх. При проявлении вы будете наблюдать на краях процесс «облезания», сопровождающийся появлением серого цвета. Когда ширина зоны «облезания» достигнет 1/8 дюйм (3 мм), проявление заканчивайте. Следующим этапом является промывка в проточной воде комнатной температуры (температура воды не играет большого значения). Те части, которые не подверглись воздействию света, будут смываться, открывая ацетатную подложку. На рис. 4.6 показан готовый трафарет расположенный эмульсионной стороной ввер- Отмети \ чт он и позитив - одинаковы.
Рис. 4.3. Сравнение двух печатных плат; с одной из них удален резист и проведено лужение, для монтажа элементов и пайки просверлены отверстия.
Для работы с печатными платами можно рекомендовать пленку CDF2 корпорации «Улано». При использовании этой пленки проявитель не требуется. Перед экспонированием пленку положите на влажную сетку эмульсионной стороной к сетке. При давлении на обратную сторону пленки эмульсия переносится на сетку. После высыхания эмульсии носитель (подложку пленки) снимите Положите позитив «информационной» стороной на ту сторону сетки, откуда был снят носитель и облучите ее ультрафиолетовым светом. Длительность экспонирования составляет примерно 4 мин. Источник ультрафиолетового излучения установите на расстоянии 8 дюйм (20 см) от поверхности. Время экспонирования для своего источника света вы можете определить опытным путем, пользуясь для этого полосками материала.
Необходимость химического проявления, а также промывки водой определенной температуры отпадает. После экспонирования промывайте пленку до тех пор, пока четко не выявятся контуры схемы. Процесс подготовки к экспонированию проводите в темном помещении.
Рис. 4.4. Трафарет с ограничительным шаблоном, установленным на основании
Рис. 4.5. Вырезанный вручную трафарет (А) и правильно заточенный нож (В) Ацетатный позитив (С), используемый вместе с фоточувствительной пленкой (D)
Рис. 4.6. Готовый фототрафарет (В) эмульсионной стороной вверх. Для сравнения приведен позитив монтажной схемы (А). Обратите внимание: те места светочувствительной эмульсии, на которые не попал свет, удаляются при промывке.
Рис 4.7. Наклеенный на сетку фототрафарет Эта сетка уже использовалась и на ней видны следы предыдущих траФаоетов
Рис. 4.8. Готовый к выполнению печати сеткографический трафарет с картоном. Примечание: шарнирные зажимы обеспечивают простоту снятия рамки.
Перенос фототрафарета на сетку. Фо i о трафарет нужно наклеивать на сетку сразу, пока эмульсия после промывки еще не высохла. Сначала замочите сетку в воде. Затем положите paMKv с сеткой на ровную поверхность обратной стороной вверх. Фоютрафарег накладывается на обратную сторону сетки эмульсионной стороной вниз. На этом этапе соблюдайте осторожность и не делайте лишних и неловких движений.
На ровную поверхность положите бумажную салфетку, переверните сетку и положите ее на салфетку Сквозь сетку будет видна схема. Следующий шаг заключается в переносе эмульсии на сетку. Положите на сетку бумажную салфетку и слегка прижмите ее. Прижим должен равномерно распределяться по всей поверхности. Посмотрите на эмульсию на свет: если все в порядке, то везде будщ хороший контакт без воздушных пузырей. Соблюдайте осторожность, чтобы не повредить фототрафарет слишком энергичным прижимом.
Готовый трафарет снимите и сушите до тех пор. пока эмульсия снова не затвердеет. Момент окончания сушки может быть определен следующим образом: аккуратно попытайтесь приподнять уголки. Ацетатная основа должна сниматься, а эмульсия должна оставаться на сетке Неплохо оставить трафарет сушиться в течение ночи. Ацетатную основу отделяйте от трафарета очень медленно и осторожно. На рис. 4.7 приведен образец наклеенного фото трафарета.
«Кадрирование» сеточного трафарета. С етка должна быть кадрирована, для того чтобы краска проходила при нанесении печати только через трафарет Сетка может быть ограничена с помощью картона, как показано на рис. 4.8; можно купить специальную жидкое! ь для набивки ее в «кадр». Вырежьте в картоне отверстие над фототрафаре гом и скрепите их клейкой лентой. Картон прикрепите также и к рамке
Рис. 4.9. Ограничительный шаблон на основании. Вырез должен быть того же размера, что и заготовка.
Подготовка к установке заготовки (ограничительный шаблон). Резистивную пасту для нанесения печати можно закупить у фирм, производящих электронное оборудование. В картоне имеется сквозной вырез, через который осуществляется доступ к заготовке печатной платы. Для сравнения размеров этого шаблона на рис. 4.9 приведена готовая печатная плата. Обратите внимание на фиксаторы, позволяющие регулировать положение сеточного трафарета. Дополнительным преимуществом такой конструкции является простота подъема рамки для чистки. Установите ограничительный шаблон с трафаретом на место, для того чтобы избежать сдвигов при нанесении печати, и прикрепите его к основанию, например, с помощью непрозрачной клейкой ленты.
Нанесение рисунка на заготовку. Резистивную краску вы можете получить о г поставщиков электронного оборудования. Вам понадобятся шпатель, лоток для размешивания краски, резистивная паста, бумажные салфетки и растворитель. Все это показано на рис. 4.10. Очень важным моментом
Рис. 4.10. Предметы и материалы, необходимые для нанесения резистивной краски на заготовку (шпатель, лоток для размешивания краски, бумажные салфетки и растворитель или уайт-спирит).
является консистенция (густота) пасты: слишком густая будет забивать ячейки сеточного трафарета, слишком жидкая будет подтекать и вызовет образование токопроводящих мостиков. Наиболее подходящей будет средняя консистенция типа густых сливок. Сначала пасту положите в лоток, а затем уже наносите на трафарет. Эту операцию следует производить без спешки.
Нанесение рисунка не является очень сложной операцией. Перед нанесением краски все заготовки должны быть очищены и сложены в стопку. Установите заготовку в вырез, опустите на неё сеточный трафарет и продавливайте пасту через трафарет. Для каждой заготовки операция выполняется за один проход. Вы увидите, что трафарет будет приподниматься над заготовкой примерно на 1/16 дюйм (1,5 мм). Во время нанесения рисунка вы прижимаете трафарет к заготовке, поэтому после нанесения рисунка сетка будет приподниматься. При продавливании пасты трафарет прижимается к плате, и такой подъем предотвращает склеивание платы (заготовки) и сетки. По окончании нанесения рисунка плату с рисунком снимите и проверьте, нанесено ти на нее все. что нужно. Если что-нибудь не получилось, вымойте плату и нанесите рисунок повторно
Сушка резиста. Сушку можно ускорить, если использовать инфракрасную лампу. Для сушки плата с нанесенным рисунком устанавливается под лампу, и минут через десять сушка окончена. В это время можно устранять незначительные дефекты, такие, как затекание краски в центр контактной площадки или слишком широкие дорожки. Эти дефекты устраняются с помощью пера или ножа.
У Далекие пасты с сетки. Чистка сетки после печати является скучной, но необходимой процедурой. Если осзист засохнет, то трафарет больше нельзя
будет использовать. Положите трафарет на несколько сложенных вместе салфеток, после чего нанесите чистый растворитель - таким образом будет снята оставшаяся паста. Отделите картонный шаблон от трафарета. Если вам понадобится повторно использовать этот сеткографический трафарет, то придется взять новый картон. Вместо растворителя может быть использован уайт-спирит.Удаление эмульсии с сетки. Если вы не предполагаете повторно использовать этот трафарет или хотите его обновить, удалите с сетки эмульсию. Эмульсия растворяется в воде. Потрите сетку с обеих сторон губкой под струей теплой воды. Эмульсия размягчится и смоется. После этого сетка готова к дальнейшему использованию.будет использовать. Положите трафарет на несколько сложенных вместе салфеток, после чего нанесите чистый растворитель - таким образом будет снята оставшаяся паста. Отделите картонный шаблон от трафарета. Если вам понадобится повторно использовать этот сеткографический трафарет, то придется взять новый картон. Вместо растворителя может быть использован уайт-спирит.Удаление эмульсии с сетки. Если вы не предполагаете повторно использовать этот трафарет или хотите его обновить, удалите с сетки эмульсию. Эмульсия растворяется в воде. Потрите сетку с обеих сторон губкой под струей теплой воды. Эмульсия размягчится и смоется. После этого сетка готова к дальнейшему использованию.Глава О
будет использовать. Положите трафарет на несколько сложенных вместе салфеток, после чего нанесите чистый растворитель - таким образом будет снята оставшаяся паста. Отделите картонный шаблон от трафарета. Если вам понадобится повторно использовать этот сеткографический трафарет, то придется взять новый картон. Вместо растворителя может быть использован уайт-спирит.
Удаление эмульсии с сетки. Если вы не предполагаете повторно использовать этот трафарет или хотите его обновить, удалите с сетки эмульсию. Эмульсия растворяется в воде. Потрите сетку с обеих сторон губкой под струей теплой воды. Эмульсия размягчится и смоется. После этого сетка готова к дальнейшему использованию.
будет использовать. Положите трафарет на несколько сложенных вместе салфеток, после чего нанесите чистый растворитель - таким образом будет снята оставшаяся паста. Отделите картонный шаблон от трафарета. Если вам понадобится повторно использовать этот сеткографический трафарет, то придется взять новый картон. Вместо растворителя может быть использован уайт-спирит.
Удаление эмульсии с сетки. Если вы не предполагаете повторно использовать этот трафарет или хотите его обновить, удалите с сетки эмульсию. Эмульсия растворяется в воде. Потрите сетку с обеих сторон губкой под струей теплой воды. Эмульсия размягчится и смоется. После этого сетка готова к дальнейшему использованию.
Свет и звук как средства передачи информации
Термин «связь» (передача информации) происходит от латинского слова communis, что означает «общий». Связь-это процесс общения с кем-нибудь путем передачи сообщений, которые имеют для приемной стороны какой-то смысл и могут вызвать соответствующий ответ. Чем выше уровень общения между передающей и приемной сторонами, тем больше шанс правильной передачи сообщений. Образование, работа, путешествия, интересы, способности и опыт являются элементами общей культуры. Чем выше уровень взаимопонимания между передающей и приемной сторонами, тем больше шанс установления контакта.
Свет и звук являются элементами связи, позволяющими передавать информацию различными способами. Человек воспринимает информацию, заложенную в свете и звуке; каждому такому сообщению придан определенный смысл. Имеется множество звуковых и световых сообщений, которые были определены и описаны. Они стали элементами общей культуры и вызывают одинаковый отклик.
Человек воспринимает сообщения зрением, слухом, осязанием, вкусовыми ощущениями и обонянием. Мы интерпретируем полученную информацию и характеризуем ее с помощью определений, описаний, особенностей, присущих этой информации. Свет и звук являются важнейшими элементами в процессе восприятия и интерпретации информации людьми.
Свет как средство передачи информации. Свет играет важную роль в процессе получения человеком информации. Наиболее простой формой передачи информации с помощью света является переключение состояний «включено/выключено», например на индикаторах радиоприемников, телевизоров, проигрывателей и т. д. Подсветка кнопки дверного звонка является примером функции указания местоположения. В автомобиле имеется подсветка некоторых органов управления. На рукоятке переключения передач нанесены обозначения, идентифицирующие их включение. Есть индикатор включения фар и подсветка датчика уровня масла. Не следует забывать и индикатор в радиоприемнике, показывающий наличие приема и настройки на радиостанцию. Мигающий световой сигнал напоминает о необходимости пристегнуть ремни безопасности. Индикатор на интеркоме показывает занятость линии, а мигающий индикатор говорит о наличии вызова. Индикаторы дисковода сигнализируют о состояниях готовности и неисправности, переключение цвета индикатора печатающего устройства с красного на зеленый говорит о готовности печатающего устройства к приему информации. Тысячью различных способов индикаторы передают информацию и требуют знания того, что эта информация означает.
Информация с помощью света может передаваться от человека к человеку, от человека к устройству (машине), от машины к машине, от машины к человеку и т. д. Сигналы дорожного движения представляют собой хороший пример передачи информации между машиной и человеком. Стоп-сигналы и мигающие указатели поворотов предупреждают остальных водителей с помощью передачи световой информации от человека к
машине и от машины к человеку. Пожарные машины, машины полиции и «скорой помощи» посредством проблесковых маячков передают информацию о необходимости уступить им дорогу. Мониторы, установленные в госпиталях и на предприятиях, являются средствами передачи информации и позволяют людям быть в курсе событий. Навигационные огни для обозначения фарватеров и препятствий, сигнальные огни и указатели мест швартовки являются примерами того, как передача информации с помощью света обеспечивает безопасность навигации. Как могли бы взлетать и садиться самолеты, если бы не было многочисленных сигнально-информационных огней? Передача информации с помощью световых сигналов применяется для обеспечения удобства и безопасности в бесчисленном множестве вариантов.
Звук как средство передачи информации. В человеческом организме хранится информация о звуковых сигналах, которые могут быть выделены на фоне шумов и которые имеют определенный смысл. Для того чтобы световое сообщение попало по назначению, его следует передавать с определенной степенью направленности. Хотя человеческое ухо так же, как и глаз, имеет конусообразную «диаграмму направленности», эта диаграмма шире. Если у вас есть определенный опыт, то вы в состоянии распознать определенные звуки. Разные звуки настолько отличаются друг от друга, что определить значение каждого из них достаточно просто. Сирена, сигналы легковых и грузовых автомобилей, гудки буксиров и поездов имеют много общего и тем не менее легко различимы. Здесь играет роль не только тот тон, который мы слышим, но и частота повторений и величина интервалов.
В некоторых случаях звук используется только для того, чтобы привлечь внимание и не несет другой смысловой нагрузки, а в некоторых случаях он выполняет и ту и другую функцию. Звуковые сигналы, призывающие пристегнуть ремни безопасности и вынуть ключ из замка зажигания, являются сигналами привлечения внимания, и в то же время несут некое информационное сообщение. Можно различить звонок с парадного или с черного хода. Звуковой сигнал появления дыма отличается от сигнала монитора входной двери. Звонки разных телефонов тоже могут отличаться друг от друга.
Человек может научиться различать определенные звуки, сортировать их по отличительным признакам и вкладывать в них определенный смысл. Нет ничего необычного в том, что человек, услышав несколько сигналов азбуки Морзе, выделит какой-либо из них. потому что он отличается скоростью и ритмом.
Виды световых и звуковых сигналов. При передаче световых сигналов могут быть приняты определенные соглашения, например то. что состояние «да» отображается большим интервалом времени, чем состояние «нет». Для передачи информации можно использовать определенный ритм: например, три коротких световых сигнала, затем три длинных, снова три коротких и последующая пауза информируют о передаче световым способом сигнала SOS. Информацию может нести цветовое сообщение, примером чего являются сигналы «можно ехать», «внимание» и «стоп» уличного светофора. Может быть принято соглашение о передаче информации количеством световых импульсов, например три сигнала, пауза, повтор. Можно передавать информацию за счет яркости свечения, например сначала свечение половинной яркостью, потом полной яркостью и затем снова половинной яркостью. Световые сигналы могут использоваться для указания направле
ния движения, например вправо-влево и вверх-вниз. Свет может использоваться для формирования букв, цифр и других символов. Световые сигналы, в зависимости от принятых соглашений, могут складываться или вычитаться.
Звук имеет большие возможности в изменении тона и ритма. Тоны могут формировать различные комбинации для получения аккордов. Для привлечения внимания может быть использовано изменение тонов. Для получения определенной направленности может быть изменен угол передачи. Звук может передаваться таким же образом, как и свет, в смысле изменений повторов и ритмов. Информация может быть заложена в уровень громкости звука. Звук может быть «голосовым» и нести информацию в виде обычной речи, может сжиматься и растягиваться при передаче информации с временным кодированием, а может быть закодирован для передачи информации определенному приемному устройству, имеющему ключ для декодирования сообщений.
Управление силовыми цепями как один из видов передачи информации. Человек или устройство взаимодействуют с другими устройствами посредством управления подачей энергии. В некоторых случаях команда поступает от датчика на ИС, которая в свою очередь связана с переключателем мощности. Автоматическое управление заключается в том, что чувствительное устройство (датчик) определяет изменение состояния или ситуации и передает полученную информацию на другое устройство для выполнения требуемой функции. Для изменения выполняемой функции может быть использована обратная связь. Обратная связь представляет собой процесс пересылки информации от приемника обратно к передатчику для корректировки или уточнения сложившейся ситуации. Хорошим примером является датчик температуры, который связан с устройством включения вентилятора, направляющего воздушный поток в район расположения датчика; при достижении заданных условий датчик выдает сигнал на выключение вентилятора. Далее в книге будут приведены примеры обмена сигналами между ИС для организации управления силовыми цепями.
Двухсторонняя и односторонняя связь. Двухсторонняя связь означает «смену ролей» передатчика и приемника в процессе обмена сообщениями. Хорошим примером такой связи является интерком, в котором каждое оконечное устройство может запрашивать соединение и играть роль то передатчика, то приемника. Другими примерами двухсторонней связи являются телефон, радиостанции судовой связи, радиостанции для связи с самолетами, диспетчерская связь с грузовиками, полицейская связь и диспетчерская связь с машинами скорой помощи. При такой форме связи возможна немедленная обратная связь. Формами двухсторонней связи является связь с помощью флажков и световых сигналов.
Односторонняя связь подразумевает передачу сообщений в одном направлении. Примерами однонаправленной связи являются радио и телевизионные передачи. При передаче такого типа передатчик не имеет прямого контакта с приемником. Еще одним примером однонаправленной передачи является передача информационно-рекламных сообщений Сообщения могут включать информационные и рекомендательные элементы, гаком случае обратная связь присутствует в неявной форме и немедленная реакция на сообщение отсутствует. В данной книге приведено много подобных конструкций, предназначенных для передачи информации с помощью света и звука и управления силовыми цепями.
Глава О
Источники питания для ИС
ИС, рассматриваемые в данной книге, могут работать при питании от батарей. Вообще говоря, батарейное питание исключает необходимость мер по предупреждению поражения электрическим током. Использование никель-кадмиевых аккумуляторов снижает затраты на замену батарей благодаря возможности многократного использования аккумуляторов после подзарядки. Применение зарядных устройств с питанием от сети также свидетельствует в пользу никель-кадмиевых аккумуляторов. Питание необходимо для работы как макетным платам, так и платам, выполненным путем травления.
Питание макетных плат. Макетные платы со встроенным регулируемым источником питания являются чрезвычайно удобными для конструирования схем. Возможности таких источников питания довольно велики, и с их помощью может быть осуществлено питание значительного количества ИС. Встроенные преобразователи (выпрямители) обеспечивают стабилизацию и регулировку величины выходного напряжения постоянного тока. Для тех макетных плат, которые не имеют встроенного источника питания, можно сделать «внешний» источник питания, и эта задача не является очень сложной.
Требования к источникам питания. Схемы, рассмотренные в данной книге, требуют различных величин напряжения питания, хотя многие из них работают от постоянного напряжения величиной 9 В. Помимо этого некоторые схемы требуют двухполярного питания, что означает наличие положительного и отрицательного напряжения питания с общей средней точкой (землей). Для удовлетворения различных требований желательна возможность регулировки величины напряжения питания. Наилучшим решением является разработка достаточно мощного преобразователя из переменного напряжения в постоянное и использование его в режиме недогрузки. Вы не сможете увеличить напряжение свыше определенной величины, на которую рассчитан источник питания, однако можете уменьшать напряжение с помощью стабилизаторов напряжения с фиксированным и регулируемым выходным напряжением.
Вопросы конструирования источников питания. Первым вопросом, который должен быть рассмотрен при проектировании источника питания, является трансформатор. Трансформаторы различаются по величине действующего напряжения на вторичной обмотке и по току во вторичной обмотке Трансформатор с действующим напряжением 12 В на вторичной обмотке и величиной тока 1 А пригоден для питания большинства схем. Следует помнить о том, что выходной уровень выпрямленного напряжения будет ближе к амплитудному, нежели к действующему напряжению на вторичной обмотке, поэтому трансформатор со вторичной обмоткой на 12 В будс
выдавать после двухполупериодного выпрямления и фильтрации напряжение величиной 16,96 В (12-1,414). Потери напряжения на диодном мостике составят примерно 1,2 В, в результате чего выходное напряжение будет приблизительно равняться 15 В. Для всех встречающихся в тексте ИС напряжение, регулируемое в пределах от 3 до 15 В, будет вполне приемлемо.
Выпрямительные диоды классифицируются по максимальному обратному напряжению, т. е. прикладываемому к аноду отрицательному потенциалу, который не должен превышаться. Действующее напряжение на вторичной обмотке величиной 12 В создает на диодах в мостовой схеме выпрямителя обратное напряжение величиной почти 17 В (12-1,414). Такие диоды, как 1N4004 и 1N4002, имеют величину максимального обратного напряжения, превышающую 17 В. Помимо этого диоды должны иметь величину тока в прямом направлении (If), равную по меньшей мере 1 А.
Фильтрующие конденсаторы обеспечивают преобразование двухполупериодного выпрямленного напряжения в постоянное напряжение с небольшой величиной пульсаций. Фильтрующие конденсаторы должны иметь достаточно большую емкость (не менее 2500 мкФ). Номинальное напряжение конденсатора должно превышать реальное напряжение постоянного тока на этом конденсаторе. В данном случае величина номинального напряжения конденсатора должна составлять величину не менее 16 В. Необходимо учитывать полярность конденсатора при установке в схему, для того чтобы избежать пробоя диэлектрика и разрушения конденсатора. Помните, что обкладка конденсатора, изображенная на схеме дугой, означает отрицательную (—) обкладку. Напряжения заданной величины можно получить, используя трехвыводные стабилизаторы. Они представляют собой ИС с ограничением тока и защитой от превышения температуры. Эти схемы очень просты в применении. Помимо этого такие ИС позволяют устранять пульсации напряжения, что очень важно в усилителях звуковых частот. Вы можете разработать схему со встроенной регулировкой, позволяющей получать точно такую величину напряжения, которая требуется. ИС типа 78ХХ представляют собой стабилизаторы положительного напряжения, а ИС типа 79ХХ-стабилизаторы отрицательного напряжения. ИС типа 78ХХ будут использоваться очень часто, т. к. в большинстве случаев потребуется положительное питание. Для удовлетворения специфических требований используйте такие стабилизаторы, как 7805, 7808 и 7812. ИС серии 78LXX используются в тех случаях, когда величина выходного тока не превышает 100 мА В данной главе рассмотрены наиболее удобные конструкции стабилизаторов с регулируемым выходным напряжением. Любой стабилизатор, удаленный от фильтрующего конденсатора более чем на 2 дюйм (5 см), должен иметь на входе дисковый конденсатор величиной 0.3 мкФ для фильтрации напряжений переходных процессов. В противном случае переходные процессы могут привести к выходу стабилизатора из строя.
Однополярный выпрямитель с регулируемым выходным напряжением. Эта схема (рис. 6.1) позволяет получать стабилизированное напряжение в диапазоне от 4 до 16 В при выходном токе до 1,5 А. Этого более чем Достаточно для питания ИС
биполярный выпрямитель со стабилизированным выходом. Есть несколько ИС, которые требуют двухполярного питания. Для их питания можно
Рис. 6.1. Однополярный выпрямитель с регулируемым напряжением и максимальным
током 1,5 А:
Т1 трансформатор 1 20 В 1 2 В, 2 А, 60 Гц;
D1 D4 диод 1N4002; С1 2500 мкФ, 25 В; С2 ОД мкФ; СЗ 15 мкФ, 25 В; R1
270 Ом; R2 5 кОм; VR1 стабилизатор напряжения ИС LM317.
Рис. 6.2. Биполярный выпрямитель с положительным и отрицательным фиксированными
выходными напряжениями:
Т1 трансформатор 120 В'24 В 1 А (вторичная обмотка со средней точкой); D1
D4 диод 1 N4002; С1 2500 мкФ, 16 В;
С2 0,1 мкФ; СЗ 15 мкФ, 25 В; VR1 стабилизатор напряжения ИС 7808; VR2 стабилизатор напряжения ИС 7908.
Рис. 6.3. Однополярный выпрямитель с возможностью выбора одного из двух значении
выходного напряжения:
Т1 трансформатор 120 В 12 В 2 A D1
D4 диод 1N4002; С1 2500 мкФ 2 5 В'
С2 15 мкФ, 25 В; VR1 ИС стабилизатора
напряжения 7805 или 7812; VR2-HC стабилизатора напряжения 7808; SW1 одно полюсный переключатель.
Рис. 6.4. Однополярный выпрямитель с регулируемым напряжением и операционным усилителем в качестве управляющего элемента:
Т1-трансформатор 120 В, 60 Гц; D1лителя LM741; R1 50 кОм; VR1 стабили-
О4-диод 1 N4002; С1 250 мкФ, 25 В; С2затор напряжения ИС 7805 или 7803.
15 мкФ, 25 В; IC1 - ИС операционного уси-
использовать схему, представленную на рис. 6.2, которая обеспечивает стабилизацию напряжения обеих полярностей.
Однополярный выпрямитель представляет собой весьма полезную схему (рис. 6.3) с возможностью выбора напряжения. Выбор фиксированных стабилизированных напряжений производится с помощью переключателя.
Однополярный выпрямитель с операционным усилителем. Эта конструкция однополярного выпрямителя с блокировкой очень удобна. На рис. 6.4 представлена его схема с регулируемым стабилизированных выходом и операционным усилителем в качестве управляющего элемента.
ЛИТЕРАТУРА
Более подробно вопросы разработки выпрямителей и стабилизаторов рассмотрены в следующих источниках:
Marston, Ray. All About Power Supply Circuits.. Radio-Electronics, (July - 1984), page 65ff.
Motorola, Inc. Voltage Regulator Hand Book, Theory and Practice, Phoenix, A2. 1976, 202 pages.
National Semiconductor Corp.. Voltage Redulator Handbook. Santa Clara. CA.. 1975.
Выпрямление переменного тока. В большинстве своем ИС работают с небольшими величинами напряжений, поэтому трансформатор, используемый в схемах преобразования переменного тока в постоянный (т. е. в выпрямителях), должен быть понижающим. Сетевое напряжение 120 В переменного тока с частотой 60 Гц понижается до 12 В (действующее значение). Степень понижения напряжения зависит от соотношения количества витков первичной и вторичной обмотки. Величины напряжений определяются в соответствии с формулой Тр: Ть = Ер: Е . где Т - количество витков, Е-напряжение: символ р относится к первичной обмотке, s-ko вторичной.
12 В на вторичной обмотке трансформатора - это действующее или среднеквадратическое значение напряжения переменного тока. Осцилло-
(0 О)(0 О)CDCD22Р-Р = 2,828 е 12ВР-Р = 2,828 е 12ВРис. 6.6. Движение потока электронов при положительной полуволне напряжения переменного тока.Рис. 6.6. Движение потока электронов при положительной полуволне напряжения переменного тока.
(0 О)
(0 О)
CD
CD
2
2
Р-Р = 2,828 е 12В
Р-Р = 2,828 е 12В
Рис. 6.6. Движение потока электронов при положительной полуволне напряжения переменного тока.
Рис. 6.6. Движение потока электронов при положительной полуволне напряжения переменного тока.
Рис. 6.5. Соотношения м еж ду а м п л и ту д н ы м значением PV, величиной размаха Р-Р и величиной действующего напряжения 12 В.
граф, подключенный ко вторичной обмотке, покажет на экране синусоидальный сигнал с величиной размаха между положительным и отрицательным пиковыми значениями, равной 33,9 В (12-2,828). Если разделить эту величину на 2, то результат, называемый пиковым или амплитудным значением напряжения, будет составлять величину 16,96 В (12-1,414). Эта величина является весьма важной, поскольку после выпрямления полученное значение напряжения постоянного тока будет ближе к амплитудной, нежели к действующей величине. На рис. 6.5 показано соотношение между амплитудным значением (PV) и величиной размаха (Р-Р).
В большинстве случаев в выпрямительных схемах используется мостовая схема выпрямления, получившая распространение благодаря простоте и дешевизне. Она называется двухполупериодным выпрямителем, т. к. на выходе присутствуют обе полуволны синусоидального напряжения. Для объяснения процесса выпрямления достаточно рассмотреть, что происходит в течение одного периода синусоидального сигнала, т. к. остальные периоды повторяются. Работа выпрямителя рассматривается в терминах импульсов постоянного тока, проходящих через нагрузку (до фильтрации).
На рис. 6.6 показан путь положительной полуволны синусоидального напряжения. При поступлении с трансформатора этой положительной полуволны (положительная волна означает «недостаток» электронов в
Рис. 6.7. Движение потока электронов при отрицательной полуволне напряжения пере менного тока.
верхней части трансформатора) в нижней части трансформатора образуется избыток электронов, которые стремятся попасть в верхнюю часть трансформатора. Поток электронов двигается в направлении точки соединения диодов А1 и В1. Диод А1 смещен в обратном направлении (подобно улице с односторонним движением), и электроны не могут пройти через него и «пересечь» мост. Однако диод В1 смещен в прямом направлении, и поток электронов может пройти через него. Затем электроны стремятся пройти через диод А2 и попасть в верхнюю часть трансформатора, где наблюдается недостаток электронов. Но поскольку диод А2 смещен в обратном направлении (и, следовательно, является непроводящим), путь электронам здесь закрыт. У электронов остается единственный путь вниз (показанный стрелками) через резистивную нагрузку R1 и далее к диоду В2. Диод В2 смещен в прямом направлении, поэтому поток электронов может проходить через него в верхнюю часть трансформатора. В результате такого маршрута движения потока электронов через нагрузку R1 проходит импульс постоянного тока. На этом рассмотрение положительной полуволны заканчивается.
На рис. 6.7 рассмотрена вторая полуволна синусоидального напряжения. Эта полуволна имеет отрицательную полярность (недостаток электронов в нижней части трансформатора), поэтому в верхней части трансформатора образуется избыток электронов, которые стремятся туда, где их не хватает. Поток электронов будет двигаться в направлении точки соединения диодов А2 и В2. Диод В2 смешен в обратном направлении, и электроны не могут пройти через него, однако смещен в прямом направлении и является проводящим диод А2. Далее поток электронов стремится пройти через диод В1, т. к. этот путь является более коротким, но диод В1 смещен в обратном направлении и, следовательно, закрыт. Единственно возможным путем, показанным стрелками, является путь через резистор R1 в направлении диода А1. Поскольку диод А1 смещен в прямом направлении и является проводящим, то поток электронов через него попадает в нижнюю часть трансформатора. Обратите внимание, что в оба полупериода синусоиды поток электронов проходит через нагрузку R1 в одном направлении и является положительным импульсом в обоих случаях. При частоте сигнала 60 Гц через нагрузку за одну секунду будет проходить в одном направлении 120 положительных импульсов. Таким образом происходит
Рис. 6.8. Преобразование импульсов постоянного тока в постоянное напряжение с пульсациями и в практически «чистое» постоянное напряжение.
выпрямление переменного тока (или преобразование переменного тока в постоянный).
Следующим шагом является замена резистора R1 на конденсатор большой емкости. Конденсатор заряжается во время каждой полуволны и начинает разряжаться при спадании импульса. В результате возникает еще один направленный в ту же сторону электронный поток, и импульсная последовательность превращается в постоянное напряжение с величиной, близкой к амплитудной.
На рис. 6.8 показано действие конденсатора. Здесь также наблюдаются пульсации, но их величина незначительна и все они находятся выше нулевого уровня. Если емкость конденсатора достаточно велика (2500 мкФ) и использован трехвыводный стабилизатор, величина пульсаций снижается до уровня, соизмеримого с возможностями измерительных приборов, а качество такого источника приближается к качеству батарей. Следует отметить, что величина полученного постоянного напряжения приближается к амплитудному значению синусоидального напряжения за вычетом падения напряжения на диодах, величина которого примерно равна 1,2 В.
Глава /
Схемы управления звуковыми сигналами
Схема 1
ЗВУКОВОЙ СИГНАЛИЗАТОР (С ЗАВЫВАНИЕМ)
Описание работы схемы. Звуковой сигнализатор с завыванием является прекрасной защитой против нежданного вторжения. Звук сигнализатора столь неприятен, что незваный гость будет поражен.
Таймер на микросхеме IC1 типа LM555 используется для выработки сигналов с частотой один импульс в секунду, которые индицируются светодиодом DL Выход микросхемы подключен через конденсатор С2 к выводу 13 микросхемы IC2 (один из четырех каналов аналогового ключа на два направления). На вывод 1 аналогового ключа подается плюс источника питания, а вывод 2 соединен через резистор R4 и конденсатор СЗ с землей через вывод 9 микросхемы IC3 (схема фазовой автоматической подстройки частоты). Часть микросхемы IC3, представляющая собой генератор, управляемый напряжением, вырабатывает колебания, которые передаются на громкоговоритель через транзистор Q1 (рис. 7.1).
Генератор, управляемый напряжением, изменяет частоту генерации при изменении напряжения на выводе 9. Когда на выходе микросхемы IC2 появляется высокий потенциал под действием импульса с микросхемы IC1, конденсатор СЗ заряжается от плюса питания через резистор R4 и аналоговый двусторонний ключ, напряжение на выводе 9 возрастает, что вызывает повышение частоты. Когда микросхема IC2 отключается, кон-
таловый); С2-10мкФ, 10 В; СЗ 4 мкФ, 10 В; С4-0,06 мкФ; В1-батарейка для транзисторных приемников на 9 В; Spk 8-Ом громкоговоритель; S1-однополюсный перекидной переключатель, нормально замкнутый; R8 1 МОм; R9-100 кОм.таловый); С2-10мкФ, 10 В; СЗ 4 мкФ, 10 В; С4-0,06 мкФ; В1-батарейка для транзисторных приемников на 9 В; Spk 8-Ом громкоговоритель; S1-однополюсный перекидной переключатель, нормально замкнутый; R8 1 МОм; R9-100 кОм.^с' 7 1. Звуковой сигнализатор (с завыванием): С1 -555, таймер; IC2 CD4016, четыре ана^с' 7 1. Звуковой сигнализатор (с завыванием): С1 -555, таймер; IC2 CD4016, четыре аналоговых ключа на два направления: IC3 МС14046, схема фазовой автоподстройки; R1-470 0m; R2, R3 68 кОм; R4, R5 470 кОм; R6-150k0m; R7-1k0m; Q1 - 2N1101, SK3010, GE59; С1 -6,8 мкФ (тан-логовых ключа на два направления: IC3 МС14046, схема фазовой автоподстройки; R1-470 0m; R2, R3 68 кОм; R4, R5 470 кОм; R6-150k0m; R7-1k0m; Q1 - 2N1101, SK3010, GE59; С1 -6,8 мкФ (тан-
таловый); С2-10мкФ, 10 В; СЗ 4 мкФ, 10 В; С4-0,06 мкФ; В1-батарейка для транзисторных приемников на 9 В; Spk 8-Ом громкоговоритель; S1-однополюсный перекидной переключатель, нормально замкнутый; R8 1 МОм; R9-100 кОм.
таловый); С2-10мкФ, 10 В; СЗ 4 мкФ, 10 В; С4-0,06 мкФ; В1-батарейка для транзисторных приемников на 9 В; Spk 8-Ом громкоговоритель; S1-однополюсный перекидной переключатель, нормально замкнутый; R8 1 МОм; R9-100 кОм.
^с' 7 1. Звуковой сигнализатор (с завыванием): С1 -555, таймер; IC2 CD4016, четыре ана
^с' 7 1. Звуковой сигнализатор (с завыванием): С1 -555, таймер; IC2 CD4016, четыре ана
логовых ключа на два направления: IC3 МС14046, схема фазовой автоподстройки; R1-470 0m; R2, R3 68 кОм; R4, R5 470 кОм; R6-150k0m; R7-1k0m; Q1 - 2N1101, SK3010, GE59; С1 -6,8 мкФ (тан-
логовых ключа на два направления: IC3 МС14046, схема фазовой автоподстройки; R1-470 0m; R2, R3 68 кОм; R4, R5 470 кОм; R6-150k0m; R7-1k0m; Q1 - 2N1101, SK3010, GE59; С1 -6,8 мкФ (тан-
0606Рис. 7.2. Сирена и звуковой сигнализатор с IC1-556, сдвоенный таймер; IC2-CD4016, аналоговый ключ на два направления; IC3-MC14046В, схема фазовой автоподстройки; С1-50 мкФ, 10 В; С2-2мкФ, 10 В; СЗ-0,01 мкФ; С4-0,002 мкФ; С5- 4 мкФ, 10 В; С6-0,001 мкФ; R1, R2- 68 кОм; R3-100 кОм; R4-220 кОм, R5,Рис. 7.2. Сирена и звуковой сигнализатор с IC1-556, сдвоенный таймер; IC2-CD4016, аналоговый ключ на два направления; IC3-MC14046В, схема фазовой автоподстройки; С1-50 мкФ, 10 В; С2-2мкФ, 10 В; СЗ-0,01 мкФ; С4-0,002 мкФ; С5- 4 мкФ, 10 В; С6-0,001 мкФ; R1, R2- 68 кОм; R3-100 кОм; R4-220 кОм, R5,прерывистым звучанием:R6-470kOm; R7-500 кОм, потенциометр;R8-1 кОм; R9-100 0m;Q1-2N1101,SK3010, GE59; Spk 8-Ом громкоговоритель; S1 - однополюсный перекидной переключатель; В1 -9 В; D1 - светодиод; R резистор светодиода, 470 Ом; R10-1 кОм.прерывистым звучанием:R6-470kOm; R7-500 кОм, потенциометр;R8-1 кОм; R9-100 0m;Q1-2N1101,SK3010, GE59; Spk 8-Ом громкоговоритель; S1 - однополюсный перекидной переключатель; В1 -9 В; D1 - светодиод; R резистор светодиода, 470 Ом; R10-1 кОм.
06
06
Рис. 7.2. Сирена и звуковой сигнализатор с IC1-556, сдвоенный таймер; IC2-CD4016, аналоговый ключ на два направления; IC3-MC14046В, схема фазовой автоподстройки; С1-50 мкФ, 10 В; С2-2мкФ, 10 В; СЗ-0,01 мкФ; С4-0,002 мкФ; С5- 4 мкФ, 10 В; С6-0,001 мкФ; R1, R2- 68 кОм; R3-100 кОм; R4-220 кОм, R5,
Рис. 7.2. Сирена и звуковой сигнализатор с IC1-556, сдвоенный таймер; IC2-CD4016, аналоговый ключ на два направления; IC3-MC14046В, схема фазовой автоподстройки; С1-50 мкФ, 10 В; С2-2мкФ, 10 В; СЗ-0,01 мкФ; С4-0,002 мкФ; С5- 4 мкФ, 10 В; С6-0,001 мкФ; R1, R2- 68 кОм; R3-100 кОм; R4-220 кОм, R5,
прерывистым звучанием:
R6-470kOm; R7-500 кОм, потенциометр;
R8-1 кОм; R9-100 0m;Q1-2N1101,
SK3010, GE59; Spk 8-Ом громкоговоритель; S1 - однополюсный перекидной переключатель; В1 -9 В; D1 - светодиод; R резистор светодиода, 470 Ом; R10-1 кОм.
прерывистым звучанием:
R6-470kOm; R7-500 кОм, потенциометр;
R8-1 кОм; R9-100 0m;Q1-2N1101,
SK3010, GE59; Spk 8-Ом громкоговоритель; S1 - однополюсный перекидной переключатель; В1 -9 В; D1 - светодиод; R резистор светодиода, 470 Ом; R10-1 кОм.
денсатор СЗ разряжается через резистор R5, что вызывает понижение частоты. Периоды нарастания и снижения частоты можно регулировать, изменяя номиналы СЗ, R5 и R4.
Начальное значение частоты определяется номиналом конденсатора С4. Уменьшение емкости конденсатора С4 вызывает увеличение начальной частоты. Если длительность импульсов микросхемы IC1 сделать больше, увеличив емкость конденсатора С1, то диапазон изменения частоты относительно начального значения будет больше.
Схема звукового сигнализатора может быть использована и сама по себе. Если же поставить дополнительные компоненты, как это показано на рисунке пунктирными линиями, она превратится в сигнализатор вторжения. Звук может быть отключен выключением микросхемы IC1. На вывод 4 подан положительный (разрешающий) потенциал. Если этот вывод подключить к земле, то схема отключается. Когда переключатель S1 разомкнут, с делителя напряжения на резисторах R8 и R9 на вывод 4 подается положительное напряжение и сигнализатор включается. Вместо переключателя могут быть использованы куски проволоки, которые включают сигнализатор при их обрыве.
Эксперименты со схемой. Измените величину емкости конденсатора СЗ или сопротивления резистора R4 и обратите внимание на изменение частоты. Измените номинал конденсатора С1 и обратите внимание на изменение периода завывания.
Схема 2
СИРЕНА И ЗВУКОВОЙ СИГНАЛИЗАТОР С ПРЕРЫВИСТЫМ ЗВУЧАНИЕМ
Описание работы схемы. Сирену, работающую в автоколебательном режиме, можно включать на стадионе при проведении спортивных игр для оповещения, что счет открыт или изменился. Она может быть использована как устройство оповещения с блокировкой или как тревожный сигнализатор вторжения.
Микросхема IC1 типа 556 представляет собой сдвоенный таймер микросхемы типа 555. Одна половина микросхемы (выводы с 1 по 6) представляет собой низкочастотный генератор, который включается и выключается каждые 8 с. (Вторая половина микросхемы будет описана позднее.) Выходной сигнал с вывода 5 подается через конденсатор С6 на вывод 13 четырехканального аналогового ключа на два направления (микросхема IC2). Один из четырех каналов аналогового ключа (выводы ■ и 2) подключает вывод 9 генератора, управляемого напряжением и входящего в состав схемы фазовой автоподстройки частоты (микросхема IC3L к плюсу источника питания через резистор R5. С выводом 9 соединены также конденсатор С5 и резистор R6, вторые выводы которых заземлены фис. 7.2).
Генератор, управляемый напряжением, увеличивает частоту генерации при повышении напряжения на выводе 9 и уменьшает ее при понижении напряжения на том же самом выводе. Когда на одной из половин микросхемы 556 устанавливается высокий уровень на период около пяти секунд, конденсатор С5 заряжается через резистор R5 и напряжение на выводе 9 повышается Следовательно, частота выходного сигнала на выводе 4 микросхемы IC3 увеличивается. Когда на микросхеме 556 устанавливается низкий уровень, конденсатор С5 разряжается через резистор R6 и частота
выходного сигнала уменьшается. Эти понижения и повышения частоты создают звук сирены до тех пор, пока переключатель S1 замкнут на минус источника питания. Переключатель S1 подключен к выводу 5 микросхемы IC3, которая отпирается низким уровнем, т. е. если этот вывод соединен с землей, работа генератора разрешается. Заметим, что вывод 11 микросхемы IC3 соединен с минусовой шиной через резистор R7. Регулировка резистора R7 позволяет установить частоту генератора в нижнем, среднем или верхнем регистрах.
Наличие вывода 5, отпираемого низким уровнем, у микросхемы IC3 обеспечивает дополнительные возможности управления. Если к выводу 5 приложен низкий уровень, генератор работает в автоколебательном режиме; при подаче высокого уровня генератор отключается. На этом свойстве основано прерывание сигнала повышающейся и понижающейся частоты. Вторая половина микросхемы IC1 типа LM556 (выводы 8-13) выполняет функции второго низкочастотного генератора, который выключается и включается через 1,5 с при номиналах элементов, показанных на схеме. Выходной сигнал с вывода 9 микросхемы IC1 подается на отпирающий вывод 5 микросхемы IC3 через конденсатор СЗ и пере- ключатель S1, отключая таким образом сирену на время, соответствующее выбранному периоду выходного сигнала. Частота прерываний зависит от величины емкости конденсатора С2. Укороченные интервалы прерываний микросхемы IC3 получатся при уменьшении номинала емкости конденсатора С2 (попробуйте вместо 2 мкФ установить 0,1 мкФ).
Схема может работать как тревожный сигнализатор вторжения, если Добавить переключатель S2 так, как показано пунктирной линией на схеме, огда S2 замкнут (положение, в котором он изображен на схеме), сигна- _изатор отключен. Размыкание переключателя вызовет появление звука - сирены или прерывистого звукового сигнала.
Рис. 7.3. Тревожный сигнализатор, охраняющий два входа:IC1 операционный усилитель; IC2 низко- R3, R4 10 кОм; R5 22 кОм; R6 1 кОм, вольтный усилитель мощности; С1 В1, В2 9-В батареи или биполярный 0,03 мкФ; С2 -0,001 мкФ; СЗ, С4 0,002 мкФ; источник питания; S1 S2 однополюсные С5-0,01 мкФ; С6-200 мкФ, 15 В; С7- перекидные переключатели нормально 10 мкФ, 15 В; R1-220 кОм; R2 180 кОм; разомкнутые.Рис. 7.3. Тревожный сигнализатор, охраняющий два входа:IC1 операционный усилитель; IC2 низко- R3, R4 10 кОм; R5 22 кОм; R6 1 кОм, вольтный усилитель мощности; С1 В1, В2 9-В батареи или биполярный 0,03 мкФ; С2 -0,001 мкФ; СЗ, С4 0,002 мкФ; источник питания; S1 S2 однополюсные С5-0,01 мкФ; С6-200 мкФ, 15 В; С7- перекидные переключатели нормально 10 мкФ, 15 В; R1-220 кОм; R2 180 кОм; разомкнутые.диод; R1 220 кОм; R2- 22 кОм; R3 100 кОм; R4 -68kOm; R5 10 кОм; R6 220 Омдиод; R1 220 кОм; R2- 22 кОм; R3 100 кОм; R4 -68kOm; R5 10 кОм; R6 220 Ом?^ Гуманный гудок (непрерывный): н 'CD4001. логические элементы ИЛИ-IC2 LM555; С1 - 50 мкФ, 25 В; С2 026 мкФ; СЗ 220 мкФ, 25 В; D1 свето?^ Гуманный гудок (непрерывный): н 'CD4001. логические элементы ИЛИ-IC2 LM555; С1 - 50 мкФ, 25 В; С2 026 мкФ; СЗ 220 мкФ, 25 В; D1 свето
Рис. 7.3. Тревожный сигнализатор, охраняющий два входа:
IC1 операционный усилитель; IC2 низко- R3, R4 10 кОм; R5 22 кОм; R6 1 кОм, вольтный усилитель мощности; С1 В1, В2 9-В батареи или биполярный 0,03 мкФ; С2 -0,001 мкФ; СЗ, С4 0,002 мкФ; источник питания; S1 S2 однополюсные С5-0,01 мкФ; С6-200 мкФ, 15 В; С7- перекидные переключатели нормально 10 мкФ, 15 В; R1-220 кОм; R2 180 кОм; разомкнутые.
Рис. 7.3. Тревожный сигнализатор, охраняющий два входа:
IC1 операционный усилитель; IC2 низко- R3, R4 10 кОм; R5 22 кОм; R6 1 кОм, вольтный усилитель мощности; С1 В1, В2 9-В батареи или биполярный 0,03 мкФ; С2 -0,001 мкФ; СЗ, С4 0,002 мкФ; источник питания; S1 S2 однополюсные С5-0,01 мкФ; С6-200 мкФ, 15 В; С7- перекидные переключатели нормально 10 мкФ, 15 В; R1-220 кОм; R2 180 кОм; разомкнутые.
диод; R1 220 кОм; R2- 22 кОм; R3 100 кОм; R4 -68kOm; R5 10 кОм; R6 220 Ом
диод; R1 220 кОм; R2- 22 кОм; R3 100 кОм; R4 -68kOm; R5 10 кОм; R6 220 Ом
?^ Гуманный гудок (непрерывный): н 'CD4001. логические элементы ИЛИ-
IC2 LM555; С1 - 50 мкФ, 25 В; С2 026 мкФ; СЗ 220 мкФ, 25 В; D1 свето
?^ Гуманный гудок (непрерывный): н 'CD4001. логические элементы ИЛИ-
IC2 LM555; С1 - 50 мкФ, 25 В; С2 026 мкФ; СЗ 220 мкФ, 25 В; D1 свето
Эксперименты со схемой. Попробуйте изменить величину емкости конденсатора С2 так, как предлагалось, чтобы получить изменение интервалов прерываний. Дополните схему переключателем S2, чтобы получить сигнализатор вторжения.
Схема 3
ТРЕВОЖНЫЙ СИГНАЛИЗАТОР, ОХРАНЯЮЩИЙ ДВА ВХОДА
Описание работы схемы. Двусторонний сигнализатор может быть использован как тревожное сигнальное устройство для одновременной охраны двух дверей какого-нибудь помещения.
Микросхема IC1 (рис. 7.3) является операционным усилителем, включенным по схеме генератора. Выходной сигнал с вывода 6 по цепи обратной связи подается на вход (вывод 2) через мостовую схему (RI, R2, СЗ и С4), которая для получения колебаний подключена к земле через элементы R3, Cl, С2 и S1 или S2. Изменение величины любого из этих компонентов вызовет изменение частоты звукового сигнала на выходе. Уменьшение сопротивления резистора R3 вызовет повышение частоты. Звуковой сигнал на выходе схемы появляется в случае, если один из конденсаторов С1 и С2 или оба одновременно замкнуты на землю. Причем каждому случаю соответствует своя частота звука.
В экспериментальных целях вы можете изменять величины других компонентов, причем целесообразнее изменять тройку Cl, С2 и R3, нежели RI, R2, СЗ или С4. Заметим, что переключатель S1 обеспечивает более низкий звук, поскольку к нему подключен конденсатор большей емкости (С1). Третий звук будет распознаваться лучше по отношению к двум другим, если вместо емкости 0,001 мкФ конденсатор С2 будет иметь емкость 0,025 мкФ. Диод D1 включен последовательно с резистором R4 для улучшения качества звука и уровня запуска генератора.
Выход микросхемы IC1 (вывод 6) подается через конденсатор С5 на вход микросхемы IC2 (усилитель низкой частоты). Мощности этой микросхемы достаточно для возбуждения 12-дюйм (300-мм) громкоговорителя, если кому-то захочется получить высокую эффективность. Усиление микро-
схемы IC2 без элементов R6 и С7 слишком велико. При их включении в схему усиление составляет 50 дБ, а при включении только конденсатора С7 (10 мкФ)-200.
Эксперименты со схемой. Измените емкость конденсатора С1 или С2 для получения большего различия частот. Попробуйте добавить еще один переключатель и еще один конденсатор для получения трехпозиционного сигнализатора.
Схема 4
ТУМАННЫЙ ГУДОК (НЕПРЕРЫВНЫЙ)
Описание работы схемы. Туманный гудок имеет низкий звук, время включения которого управляется генератором импульсов инфранизкой частоты. Частота звука отвечает требованиям туманного гудка.
Микросхема IC2, таймер типа LM555, генерирует частоту приблизительно 200 Гц, определяемую элементами С2, R3 и R4 (рис. 7.4). Выход его поступает через конденсатор СЗ емкостью 220 мкФ на 12-дюйм (300-мм) громкоговоритель. Может быть использован и меньший громкоговоритель, но для этого низкого звука более эффективен громкоговоритель большего размера. Выход может быть нагружен на еще один усилитель для получения большей мощности, но и этой мощности вполне достаточно. Управление состояниями «включено/выключено» осуществляется через вход сброса (вывод 4), который подключен к выводу 4 микросхемы ICL
Микросхема IC1 типа CD4001, представляющая собой четыре двухвходовых логических элемента ИЛИ-HE, имеет два перекрестно соединенных логических элемента для реализации схемы генератора. Частота генератора на микросхеме IC1 составляет 1 импульс в 1,3 с, или, другими словами, звук включается на этот промежуток времени. Выходной сигнал близок к симметричному, поэтому время выключения звука приблизительно такое же. Частота импульсов может быть изменена путем изменения величин элементов RI, R2 и С1. Уменьшение сопротивления резистора R2 вызовет уменьшение времени включенного состояния, а увеличение со-
противления резистора R2 соответственно увеличит это время. Выходной сигнал после таких изменений не будет симметричным, поэтому в последнем случае длительность паузы будет короче, чем время включенного состояния. Светодиод D1 в схеме необязателен для ее функционирования. Он добавлен для визуальной индикации времени включения.
Эксперименты со схемой. Измените величину элементов R2 или С1 для изменения длительностей выключенного и включенного состояний. Подберите какой-нибудь усилитель мостового типа из этой книги, который можег быть добавлен для получения большей мощности (смотрите схемы 16 и 19).
Схема 5
ТУМАННЫЙ ГУДОК (ПРЕРЫВИСТЫЙ)
Описание работы схемы. Эта схема формирует звуковой сигнал, подобный настоящему туманному гудку, в котором три гудка чередуются с паузой. Число гудков, а также длительность паузы и тон программируются изменением выбранных компонентов.
Микросхема IC2, таймер типа LM555, является низкочастотным генератором, частота которого задается величиной емкости конденсатора С2 (рис. 7.5). Во внутренних водах рекомендован звук частотой оз 250 до 525 Гц. Номиналу конденсатора С2 = 0,022 мкФ соответствует звук частотой 250 Гц. Выход микросхемы подается на громкоговоритель через конденсатор СЗ. Светодиод D1 не является обязательным и включен в схему для визуальной индикации включенного состояния.
Рис. 7.5. Туманный гудок (прерывистый): IC1 CD4001, логические элементы ИЛИНЕ; IC2 LM555; С1 50 мкФ, 25 В; С2 0,022 мкФ; 0,02 мкФ, 0,018 мкФ (подбором); СЗ 220 мкФ, 25 В; D1 -светодиод, красный; С4-15 мкФ, 15 В; 02 - светодиод.Рис. 7.5. Туманный гудок (прерывистый): IC1 CD4001, логические элементы ИЛИНЕ; IC2 LM555; С1 50 мкФ, 25 В; С2 0,022 мкФ; 0,02 мкФ, 0,018 мкФ (подбором); СЗ 220 мкФ, 25 В; D1 -светодиод, красный; С4-15 мкФ, 15 В; 02 - светодиод.зеленый (дополнительный); R1 220 кОм; R2 22 кОм; R3 100 кОм, R4 68 кОм; R5-10kOm; R6 220 0м; R7 330 кОм; R8 470 кОм; R9 270 Омзеленый (дополнительный); R1 220 кОм; R2 22 кОм; R3 100 кОм, R4 68 кОм; R5-10kOm; R6 220 0м; R7 330 кОм; R8 470 кОм; R9 270 ОмМикросхема IC1 типа CD4011 представляет собой четыре двухвходовых логических элемента И-НЕ с двумя логическими элементами, перекрестно соединенными с помощью элементов RI, R2 и С1 для получения низкочастотного генератора. Длительность сигнала во включенном состоянии составляет 1,3 с. Вывод 4 (выход микросхемы) подключен к выводу 4 микросхемы LM555 для формирования длительности включенного состояния звукового генератора. Разрешение запуска микросхемы IC1 осуществляется по выводу 1: когда на нем устанавливается высокий уровень или
Рис. 7.5. Туманный гудок (прерывистый): IC1 CD4001, логические элементы ИЛИНЕ; IC2 LM555; С1 50 мкФ, 25 В; С2 0,022 мкФ; 0,02 мкФ, 0,018 мкФ (подбором); СЗ 220 мкФ, 25 В; D1 -светодиод, красный; С4-15 мкФ, 15 В; 02 - светодиод.
Рис. 7.5. Туманный гудок (прерывистый): IC1 CD4001, логические элементы ИЛИНЕ; IC2 LM555; С1 50 мкФ, 25 В; С2 0,022 мкФ; 0,02 мкФ, 0,018 мкФ (подбором); СЗ 220 мкФ, 25 В; D1 -светодиод, красный; С4-15 мкФ, 15 В; 02 - светодиод.
зеленый (дополнительный); R1 220 кОм; R2 22 кОм; R3 100 кОм, R4 68 кОм; R5-10kOm; R6 220 0м; R7 330 кОм; R8 470 кОм; R9 270 Ом
зеленый (дополнительный); R1 220 кОм; R2 22 кОм; R3 100 кОм, R4 68 кОм; R5-10kOm; R6 220 0м; R7 330 кОм; R8 470 кОм; R9 270 Ом
«включено», IC1 может генерировать низкочастотные импульсы для управления длительностью одной звуковой посылки. Когда на выводе 1 установлен низкий уровень, на выходе устанавливается также низкий уровень и звук прерывается. Через вывод 1 можно формировать заданное число тональных посылок и затем прерывать их на некоторый период времени, после чего эти посылки будут повторены.
Микросхема IC3 является еще одним низкочастотным генератором импульсов, построенным при помощи элементов R7, R8 и С4. Устанавливая большие номиналы резисторов R7 и R8 и сохраняя установленную величину емкости конденсатора С4, можно управлять числом звуковых посылок между периодами выключений. Вывод 3-выход микросхемы-подключен к установочному входу логического элемента (вывод 1) микросхемы IC1. Легче управлять путем подбора номинала С4, чем путем изменения R7 или R8. Когда емкость конденсатора С4 составляет 10 мкФ, формируются две звуковые посылки, при емкости 20 мкФ-четыре звуковые посылки, а при емкости 15 мкФ-три.
Светодиод D2 (зеленого цвета) и 270-Ом резистор в схеме являются необязательными. Светодиод включен в схему для визуального контроля времени включенного и выключенного состояний.
Примечание: микросхема LM555, звуковой генератор, обладает достаточной мощностью для возбуждения 12-дюйм (300-мм) громкоговорителя. Выход может быть подключен к усилителю в интегральном исполнении, такому, как микросхемы LN386 или LN384.
Эксперименты со схемой. Найдите в этой книге схему с усилителем в интегральном исполнении типа LN384 или LN386 и примените ее для получения звука большой громкости. Увеличьте емкость конденсатора С2 и понаблюдайте изменение тональности, или увеличьте емкость конденсатора С4 для увеличения времени паузы.
Схема б
СИНТЕЗИРОВАННЫЙ ЗВУК (ТЕАТРАЛЬНЫЙ)
Описание работы схемы. Синтезирование двух звуков может дать некоторые интересные эффекты, такие, как свисток поезда, гудок старого автомобиля, дуновение ветра, ночной шум и другие. Такие звуки используются в театральных постановках. Сверхъестественные звуки также можно получить при помощи этой схемы (рис. 7.6).
Микросхема IC1 типа CD4011 представляет собой четыре двухвходо- вых логических элемента И-НЕ. Она имеет два перекрестно соединенных логических элемента для реализации схемы двух отдельных звуковых генераторов. Компоненты R4, R5 или С5 с одной стороны и RI, R2 и С1 - с Другой определяют параметры выходных звуковых сигналов. Изменение номиналов конденсаторов С5 и С1 приведет к изменению выходных сигналов на выводах 4 и 10. Если использовать магазины емкостей в качестве этих конденсаторов, то изменение звуков будет происходить в соответствии с номиналами подключенных конденсаторов. Третий звуковой эффект может быть получен путем плавного изменения напряжения от 5 До 9 В. Это добавит завывания в синтезированный звук
Выходные сигналы с выводов 4 и 10 микросхемы 1С1 подаются через ^онденсаторы С2 и С6 на микросхему IC2. Микросхема IC2 работает в ачестве буферного устройства для предотвращения перегрузки по выходу.
Рис. 7.6. Синтезированный звук (театральный):
нительный); R1 68 кОм; R2- 22 кОм; R3- 10 кОм; R4 68 кОм; R5-10kOm; R6- 1 МОм, потенциометр; S1 - однополюсный перекидной переключатель, нормально разомкнутый; батарея от 6 до 9 В.
Рис. 7.7. Синтезированный звук (повторяющийся):
IC1-CD4011, четыре двухвходовых логических элемента И-НЕ; IC2 CD4011; IC3 LM386 низковольтный усилитель низкой частоты; С1 0,03 мкФ; С2, С6 0,1 мкФ; СЗ, С7-0,02 мкФ; С5-0,056 мкФ; С4 220 мкФ, 15 В; С8 10 мкФ, 15 В; С9
10 мкФ, 15 В (дополнительный); R1 68 кОм; R2 22 кОм; R3, R5 -10 кОм; R4 68 кОм; R6 1 МОм, потенциометр; R7 - 470 кОм; R8 330 кОм, R9 1 кОм; D1 светодиод, красный; S1 однополюсный перекидной переключатель.
IC1 CD4011, четыре двухвходовых логических элемента И-НЕ; IC2-CD4011; IC3 LM386, низковольтный усилитель низкой частоты; С1 0,019 мкФ; С2, С6 0,1 мкФ; СЗ, С7- 0,02 мкФ; С5 0,06 мкФ; С4 - 220 мкФ, 15 В; С8 10 мкФ, 15 В (допол
Выходы микросхемы IC2, выводы 3 и 11, подключены к резистору R6 как к общей нагрузке. В этой точке смешиваются два сигнала. Резистор R6 устанавливает величину входного сигнала для микросхемы IC3 (усилитель звуковой частоты на интегральной схеме LM386).
Микросхема IC3 LM386 является усилителем низкой частоты. Конденсатор С8 необязателен и добавляется, если нужно получить коэффициент усиления, равный 200. Без конденсатора С8 коэффициент усиления равен 20. Последовательным соединением резистора и конденсатора можно получить другие значения коэффициента усиления.
Эксперименты со схемой. Изменяя номиналы конденсаторов С5 и С1, пронаблюдайте изменения, происходящие в синтезированном звуке. Возьмите источник питания с регулируемым напряжением и запитайте от него микросхемы IC1 и IC2, сохраняя фиксированное напряжение на микросхеме IC3. Измените напряжение от 5 до 9 В для получения эффекта сверхъестественного звука.
। к * vu;
СИНТЕЗИРОВАННЫЙ ЗВУК (ПОВТОРЯЮЩИЙСЯ)
Описание работы схемы. Синтезированный звук в повторяющемся режиме является прекрасным сигнальным средством для привлечения внимания и может быть включен с соответствующим датчиком, установленным вместо переключателя S1. Схема (рис. 7.7) похожа на схему синтезированного театрального звука в схеме 6, за исключением использования микросхемы IC2. В этой части схемы выводы 1-6 микросхемы IC2 использовались как буферное устройство. Обе входные частоты вводятся и выводятся через конденсаторы С6, С2, С7 и СЗ. Буферный каскад, сделанный ранее на выводах 13, 12 и 11, был перенесен на другую сторону, чтобы освободить место для третьего, перекрестно соединенного генератора. Элементы R7, R^
и С8 выбраны достаточно большими для того, чтобы получить низкую частоту следования импульсов — один импульс в шесть секунд (или время включенного и выключенного состояний по три секунды каждое). Увеличивая или уменьшая номинал конденсатора С8, можно изменять длительность периода повторений. Выход микросхемы (вывод 10) непосредственно соединен с выводами 1 и 13, при наличии положительного потенциала на которых генераторы запускаются. Светодиод D1 и резистор R9 соединяют установочные входы разрешения (выводы 1 и 13) с землей. Кроме того, с помощью светодиода контролируется время включенного состояния, поскольку он светится тогда, когда на входах разрешения имеется высокий логический уровень (или положительный потенциал).
Микросхема IC2 запускается через вывод 13. Когда на нем высокий уровень, звуковой сигнал включен. Переключатель S1 и резистор R3 установлены для запуска и отключения схемы. Если S1 заменить на однополюсный, нормально замкнутый выключатель, который размыкается при механическом воздействии (наподобие выключателя света в дверце автомобиля), устройство превратится в сигнализатор на открывание, когда дверь открыта или приложенная сила снята. Многие грузовики имеют подобные устройства, которые сигнализируют о том, что автомобиль начинает двигаться задним ходом (для этого можно использовать лампочки заднего хода). Посмотрите в этой книге схему 31 «Сигнал заднего хода».
Эксперименты со схемой. Какое влияние окажет изменение номинала конденсатора С8 на частоту повторений? Сможете ли вы изменить гармонию звучания синтезированного звука путем уменьшения или увеличения номинала конденсатора С5?
Схема 8
ДВУХТОНАЛЬНОЕ СИГНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
Описание работы схемы. Двухтональный генератор (рис. 7.8), который включается попеременно, выдает поочередно высокий или низкий выходной звуковой сигнал, какой можно услышать у таких транспортных средств, как полицейская машина или машина «скорой помощи».
Микросхема IC1 типа CD4011 содержит четыре двухвходовых логических элемента И-НЕ и является двухтональным генератором. С каждой стороны на выводах 1-7 и 8-13 устанавливаются звуковые частоты. Изменение номиналов конденсаторов С2 и С1 определяет тональность высоких/низких частот. Выходные частоты подаются на микросхему IC2 типа CD4011, в которой одна сторона работает как буферный каскад (выводы 1 -6). Буферный каскад необходим для предотвращения перегрузки на выходах, которая может появиться, если попробовать подать сигнал непосредственно на усилитель (микросхема LM386). Другая сторона микросхемы IC2 (выводы 8-13) представляет собой генератор импульсов с частотой около 8 Гц. Выходной сигнал с вывода 10 подается на микросхему IC4 как сигнал синхронизации.
Микросхема IC4 типа CD4027, двойной JK-триггер, выполняет функцию переключателя, где Q1 (вывод 15) и Q1 (вывод 14) принимают противоположные значения. Сигнал с микросхемы IC2 (вывод 10) подается на вывод 13 микросхемы IC4, и на ее выходах (выводы 15 и 14) происходит изменение состояний по каждому положительному перепаду входного сигнала. Микросхема CD4027 работает в режиме переключения, если на входы установки и сброса (выводы 9 и 12) подан низкий логический уровень (потенциал земли). Кроме того, на входы JK-триггера (выводы 10 и 11)
должен быть подан высокий логический уровень (потенциал плюса источника питания). Выходы Q1 и Q1 (выводы 15 и 14) подключены к выводам 13 и 1 микросхемы IC1, по которым разрешается или запрещается работа соответствующего генератора. Поэтому каждый из звуковых генераторов включается и выключается попеременно. Микросхема IC3 является простым низковольтным усилителем низкой частоты.
Эксперименты со схемой. Попробуйте изменить тональность генераторов путем изменения номиналов конденсаторов С1 и С5. Посмотрите, как изменяется частота переключений при изменении номинала конденсатора С8. Почему бы не проверить, что получится при подключении входов сброса и установки к плюсу питания? Можете ли вы добавить светодиод и 470-Ом резистор для визуального контроля частоты переключений?
Схема 9
АВТОМОБИЛЬНЫЙ ГУДОК (ИМИТАТОР КЛАКСОНА)
Описание работы схемы. Автомобильный гудок духового типа производит звук «властного» характера для привлечения внимания. Сдвоенный рожковый горн может быть приспособлен для автомобиля, но он требует компрессор и соответствующую электрическую схему. Схема, показанная здесь, вырабатывает звук такого типа электронным способом.
На микросхеме IC1 типа LM556 реализованы два звуковых генератора (рис. 7.9), которые запускают микросхему IC2, двухканальный 4-Вт усилитель. Выводы 1-6 первой половины микросхемы LM556 являются источником более высокого звука порядка 200 Гц. Другая половина микросхемы (выводы 8-13) явпяется источником низкого звука частотой около 140 Гц.
Рис. 7.8. Двухтональное сигнальное устройство:
101,102 CD4011 четыре двухвходовых логических элемента И-НЕ; IC3-LM386, низковольтный звуковой генератор; Ю4-двой- ной JK-триггер; 01 -0,03 мкФ; 02 0,056 мкФ; СЗ, 04-0,1 мкФ; 05, 06 0,022 мкФ; 07 1 мкФ, 15 В; 09 10 мкФ,
15 В (дополнительный); R1, R4 68 кОм, R2 22 кОм; R3- 10 кОм; R5 1 МОм, потенциометр; R6 68 кОм: R7-33 кОм; 81 * однополюсный перекидной переключатель; 8рк-8 0м, 12-дюйм (300-мм) громкоговоритель; 08 220 мкФ, 15 В.
нормально разомкнутый; R1 -47 кОм; R2, R4 68 кОм; R3-33kOm; R5, R6-50 кОм, потенциометр; R7. R8 100 кОм; R9, R10 100 кОм; R11, R12-4,7 кОм; R13, R14 10 кОм; R15 10 кОм; Spk-8-Ом громкоговоритель
Рис 7.9. Автомобильный гудок (имитатор клаксона): IC1 LM556, сдвоенный таймер: IC2 LM378, двухканальный 4-Вт усилитель низкой частоты; 01 -0,056 мкФ; 02-0,033 мкФ;
04 0,1 мкФ- 05, 06 6 мкФ, 1 5 В; 07, 08 220 мкФ, 15 В; 09 60 мкФ, 15 В; 81
однополюсный перекидной переключатель,
Изменения номиналов конденсаторов СЗ и С2 влияют на высоту звука генераторов. Выходы микросхемы IC1 (выводы 9 и 5) подключены к раздельным потенциометрам для управления громкостью и балансом.
Каждая половина микросхемы IC2 LM378 вырабатывает сигналы звуковой частоты мощностью около 4 Вт, которые подаются на два 8-Ом громкоговорителя через конденсаторы С7 и С8 соответственно. Следует использовать 5-дюйм (130-мм) рупорные влагоустойчивые громкоговорители. Схема потребляет от источника питания ток 400 мА, или приблизительно мощность 5 Вт.
Эксперименты со схемой. Измените номиналы конденсаторов С1 и С2 и заметьте изменение частоты. Замените тонкой проволочной перемычкой переключатель S1 и попытайтесь управлять схемой так, как показано пунктирными линиями, для имитации источника питания типа аккумуляторной батареи автомобиля.
Схема 10
СИСТЕМА ВНУТРЕННЕЙ СВЯЗИ (ИНТЕРКОМ)
Описание работы схемы. Схема (рис. 7.10) разработана с использованием отдельных усилителей в каждой станции, что лучше, чем система с одним усилителем. Это снижает число проводов для внутренней связи до трех и допускает большее расстояние между станциями.
Микросхемы IC1 и IC2 представляют собой низковольтные усилители низкой частоты. Каждый из них работает как отдельное устройство, функция которого выбирается переключателем. Микросхема LM386 обеспечивает коэффициент 20 при исключенных из схемы конденсаторах С7 и С8. При введении их в схему коэффициент усиления составляет 200. Другие значения коэффициента усиления можно получить при подключении меж цу выводами 1 и 8 последовательно соединенных резистора и конденсатора номиналами, например, 1 кОм и 10 мкФ, что обеспечивает коэффициент
Рис. 7.10. Система внутренней связи (интерком):Рис. 7.10. Система внутренней связи (интерком):IC1 IC2-LM386 низковольтные усилители низкой частоты; С1, С2-6 мкФ, 10 В; СЗ, С4 220 мкФ, 15 В; С5, С6 0,005 мкФ; С7 С8 10 мкФ, 15 В (дополнительные для коэффициента усиления 200, не используются при коэффициенте усиления 20); С9,IC1 IC2-LM386 низковольтные усилители низкой частоты; С1, С2-6 мкФ, 10 В; СЗ, С4 220 мкФ, 15 В; С5, С6 0,005 мкФ; С7 С8 10 мкФ, 15 В (дополнительные для коэффициента усиления 200, не используются при коэффициенте усиления 20); С9,СЮ 0,047 мкФ; R1, R2-15 Ом; Spk-8 Ом, 5-дюйм (125-мм) громкоговоритель, S1 S2 переключатели с пружинным фиксатором, нормально замкнутые в одном поло женииСЮ 0,047 мкФ; R1, R2-15 Ом; Spk-8 Ом, 5-дюйм (125-мм) громкоговоритель, S1 S2 переключатели с пружинным фиксатором, нормально замкнутые в одном поло жении
Рис. 7.10. Система внутренней связи (интерком):
Рис. 7.10. Система внутренней связи (интерком):
IC1 IC2-LM386 низковольтные усилители низкой частоты; С1, С2-6 мкФ, 10 В; СЗ, С4 220 мкФ, 15 В; С5, С6 0,005 мкФ; С7 С8 10 мкФ, 15 В (дополнительные для коэффициента усиления 200, не используются при коэффициенте усиления 20); С9,
IC1 IC2-LM386 низковольтные усилители низкой частоты; С1, С2-6 мкФ, 10 В; СЗ, С4 220 мкФ, 15 В; С5, С6 0,005 мкФ; С7 С8 10 мкФ, 15 В (дополнительные для коэффициента усиления 200, не используются при коэффициенте усиления 20); С9,
СЮ 0,047 мкФ; R1, R2-15 Ом; Spk-8 Ом, 5-дюйм (125-мм) громкоговоритель, S1 S2 переключатели с пружинным фиксатором, нормально замкнутые в одном поло жении
СЮ 0,047 мкФ; R1, R2-15 Ом; Spk-8 Ом, 5-дюйм (125-мм) громкоговоритель, S1 S2 переключатели с пружинным фиксатором, нормально замкнутые в одном поло жении
усиления приблизительно 150. Коэффициент усиления каждого усилителя при передаче может быть отрегулирован независимо с учетом чувствительности установленных громкоговорителей. Следует использовать громкоговорители с очень гибким диффузором, чтобы речевой сигнал был нормально слышен с расстояния около 1 м.
Переключатели, нормально замкнутые в одном положении, должны иметь пружинные фиксаторы; подключать их следует так, чтобы нормально замкнутое положение соответствовало режиму приема. Для режима передачи (разговора) нужно нажать и удерживать переключатель; после отпускания переключатель всегда переключается на режим приема.
Элементы RI, С9 и R2, СЮ включены на выходе схемы для улучшения качества звука. Без этих элементов могут появиться искажения в нижней части полуволны сигнала.
Обратите внимание: третьим проводом является земля. Это может быть еще один провод или земля при наличии хорошего металлического заземления.
Эксперименты со схемой. Измените величину емкости конденсаторов С7 и С8 и заметьте некоторые изменения в выходном сигнале. Не забывайте, что последовательно с конденсатором может быть включен резистор для регулировки выходного уровня. Можно ли подключить еще одну микросхему LM386 для связи с третьей станцией?
Схема 11
ЦЕНТРАЛЬНОЕ ПЕРЕГОВОРНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ СВЯЗИ
С ОТДАЛЕННЫМИ СТАНЦИЯМИ
Описание работы схемы. Центральное переговорное устройство (рис. 7.11) представляет собой маленький блок с большими возможностями. Схема показала возможность хорошей связи по линии длиной до 12 м без линейного усилителя. Для больших расстояний может потребоваться линейный усилитель на отдаленной станции для компенсации затухания линии. Звук с расстояния порядка 1,8 м от 12-дюйм (300-мм) громкоговорителя на базовой станции обеспечивает хорошую разборчивость на отдаленной станции.
Микросхема IC1 типа LF351, представляющая собой операционный усилитель на полевых транзисторах, служит предусилителем. Ее коэффициент усиления определяется соотношением R3/R4 и при соотношении сопротивлений этих резисторов 1 мОм/I кОм равняется 1000. Для получения максимального коэффициента усиления операционный усилитель требует биполярного питания. Кроме того, напряжение смещения на выходе (вывод 6) должно быть установлено равным нулю при помощи выводов установки нуля I и 5 и резистора R3. Включите цифровой вольтметр между выводом б выхода усилителя и общим проводом, после чего, регулируя сопротивление резистора R3, установите напряжение как можно ближе к В. Уровень напряжения, подаваемого в линию, выставляется резистором
Переключатели S1 и S2 должны быть однополюсными перекидными, нормально замкнутыми в одном положении, нажимного типа или с пружинным фиксатором Нормально замкнутая сторона переключателя соединяется с усилителем на микросхеме IC2 для режима приема. Обратите внима- Ние’ что все громкоговорители подключаются к операционному усилителю в режиме передачи.
Рис. 7.11. центральное переговорное устройство для связи с отдаленными станциями:Рис. 7.11. центральное переговорное устройство для связи с отдаленными станциями:IC1 -LF351, операционный усилитель на полевых транзисторах; IC2 LM377, двухканальный 2-Вт усилитель низкой частоты; Spk 8 Ом. 5-дюйм громкоговоритель; SW1. SW2 -однополюсный перекидной переключатель, нормально замкнутый в одном положении; С1 - 0,022 мкФ; С2 60 мкФ,IC1 -LF351, операционный усилитель на полевых транзисторах; IC2 LM377, двухканальный 2-Вт усилитель низкой частоты; Spk 8 Ом. 5-дюйм громкоговоритель; SW1. SW2 -однополюсный перекидной переключатель, нормально замкнутый в одном положении; С1 - 0,022 мкФ; С2 60 мкФ,15 В; СЗ 200 мкФ, 15 В; С4, С5 1 мкФ (майларовые); С6, С7- 5 мкФ, 15 В; R8, R9 4,7 Ом; R1 2,2 кОм; R2 1 МОм; R3- 25 кОм, потенциометр; R4 1 кОм; R5- 500 кОм, потенциометр; R6, R11 10 кОм; R7, R13 -WOkOm; R10 100 кОм; R12- 100 кОм.15 В; СЗ 200 мкФ, 15 В; С4, С5 1 мкФ (майларовые); С6, С7- 5 мкФ, 15 В; R8, R9 4,7 Ом; R1 2,2 кОм; R2 1 МОм; R3- 25 кОм, потенциометр; R4 1 кОм; R5- 500 кОм, потенциометр; R6, R11 10 кОм; R7, R13 -WOkOm; R10 100 кОм; R12- 100 кОм.
Рис. 7.11. центральное переговорное устройство для связи с отдаленными станциями:
Рис. 7.11. центральное переговорное устройство для связи с отдаленными станциями:
IC1 -LF351, операционный усилитель на полевых транзисторах; IC2 LM377, двухканальный 2-Вт усилитель низкой частоты; Spk 8 Ом. 5-дюйм громкоговоритель; SW1. SW2 -однополюсный перекидной переключатель, нормально замкнутый в одном положении; С1 - 0,022 мкФ; С2 60 мкФ,
IC1 -LF351, операционный усилитель на полевых транзисторах; IC2 LM377, двухканальный 2-Вт усилитель низкой частоты; Spk 8 Ом. 5-дюйм громкоговоритель; SW1. SW2 -однополюсный перекидной переключатель, нормально замкнутый в одном положении; С1 - 0,022 мкФ; С2 60 мкФ,
15 В; СЗ 200 мкФ, 15 В; С4, С5 1 мкФ (майларовые); С6, С7- 5 мкФ, 15 В; R8, R9 4,7 Ом; R1 2,2 кОм; R2 1 МОм; R3- 25 кОм, потенциометр; R4 1 кОм; R5- 500 кОм, потенциометр; R6, R11 10 кОм; R7, R13 -WOkOm; R10 100 кОм; R12- 100 кОм.
15 В; СЗ 200 мкФ, 15 В; С4, С5 1 мкФ (майларовые); С6, С7- 5 мкФ, 15 В; R8, R9 4,7 Ом; R1 2,2 кОм; R2 1 МОм; R3- 25 кОм, потенциометр; R4 1 кОм; R5- 500 кОм, потенциометр; R6, R11 10 кОм; R7, R13 -WOkOm; R10 100 кОм; R12- 100 кОм.
Микросхема IC2 представляет собой двухканальный усилитель низкой частоты мощностью 2 Вт. Один его канал предназначен для передачи речевой информации от базовой станции, а другой-для ответного сигнала от отдаленной станции. Выходной сигнал микросхемы IC1 подается одновременно на оба канала усилителя, поэтому резисторы R6 и RI 1 являются нагрузками по выходу в тот промежуток времени, когда эта станция осуществляет передачу и ее громкоговоритель не нагружает выход усилителя. Элементы R8, R9, С6, С7, R7. R10, R13 и R12 установлены для коррекции усилителей и задания коэффициента усиления.
Эксперименты со схемой. Меняя расстояние от громкоговорителей при передаче речи, проверьте чувствительность и правильность установки резистора R5. Убедитесь, что экранированный кабель заземлен. Помните, что если отдаленные станции находятся на большом расстоянии от главной станции, то в них должны быть установлены линейные усилители, аналогичные микросхеме LF351
Схема 12
СУДОВОЕ ПЕРЕГОВОРНОЕ УСТРОЙСТВО, ИЛИ МЕГАФОН
Описание работы схемы. Схема судового переговорного устройства (рис. 7.12), или мегафона с узкой направленностью, обеспечивает возможность быть услышанным при большом скоплении людей.
Входом устройства является вывод 3 микросхемы IC1 типа LM386 (низковольтный усилитель низкой частоты). Сигнал на него подается через конденсатор СЗ и резистор R1. Резистор R1 определяет порог чувствительности, или громкость. Коэффициент усиления микросхемы LM386, которая работает как предварительный усилитель, может быть установлен от 20 до 200 в зависимости от номиналов элементов, включенных между выводами 1 и 8. При емкости конденсатора С2 = 10 мкФ коэффициент усиления равен 200, что является правильным для данной схемы и может несколько меняться в зависимости от чувствительности используемого микрофона. Резистор, включенный последовательно с конденсатором емкостью 10 мкФ, снизит коэффициент усиления. Например, резистор сопротивлением 1,2 кОм, включенный последовательно с конденсатором емкостью 10 мкФ, снижает коэффициент усиления до 50.
Выходной сигнал с вывода 5 микросхемы IC1 поступает через конденсаторы С4 и С5 на выводы 6 и 9 микросхемы IC2. Два 2-Вт усилителя низкой частоты соединены параллельно для получения звукового сигнала мощностью 4 Вт. Коррекция усилителей обеспечивается включением R2. R4 и СЮ в один канал и соответственно R6, R5 и С9-в другой. Выход микросхемы (выводы 2 и 13) подается на громкоговоритель через конденсаторы С6 и С7. Все входные кабели должны быть экранированы и иметь минимально возможную длину для предотвращения наводок и обратных связей. С этой точки зрения наиболее уязвимым является первый каскад. Микросхема LM386 имеет тенденцию к самовозбуждению при установке на макетной плате и иногда на вытравленной печатной плате. Для его
С5С510 В; R1 -500 кОм, потенциометр; R2. R3 100 кОм; R6, R7 100 кОм; R4, R5 4,7 кОм, R8 10 0м; Spk 8 Ом, 5-дюйм (125-мм) громкоговоритель.10 В; R1 -500 кОм, потенциометр; R2. R3 100 кОм; R6, R7 100 кОм; R4, R5 4,7 кОм, R8 10 0м; Spk 8 Ом, 5-дюйм (125-мм) громкоговоритель.Рио. 7.12. Судовое переговорное устройство, или мегафон: С1 -LM386, низковольтный УНЧ; IC2- LM377, двухканальный 2-Вт УНЧ; С1 0,01 мкФ; С2-10мкФ, 10 В; СЗ, С4 0,1 мкФ; С5-0,1 мкФ; С6, С7 100 мкФ, 15 В; С8-60 мкФ, 10 В; С9, С10-6 мкФ,Рио. 7.12. Судовое переговорное устройство, или мегафон: С1 -LM386, низковольтный УНЧ; IC2- LM377, двухканальный 2-Вт УНЧ; С1 0,01 мкФ; С2-10мкФ, 10 В; СЗ, С4 0,1 мкФ; С5-0,1 мкФ; С6, С7 100 мкФ, 15 В; С8-60 мкФ, 10 В; С9, С10-6 мкФ,Примечание. Выводы 3, 4, 5, 10, 11 и 12 должны быть заземлены.
С5
С5
10 В; R1 -500 кОм, потенциометр; R2. R3 100 кОм; R6, R7 100 кОм; R4, R5 4,7 кОм, R8 10 0м; Spk 8 Ом, 5-дюйм (125-мм) громкоговоритель.
10 В; R1 -500 кОм, потенциометр; R2. R3 100 кОм; R6, R7 100 кОм; R4, R5 4,7 кОм, R8 10 0м; Spk 8 Ом, 5-дюйм (125-мм) громкоговоритель.
Рио. 7.12. Судовое переговорное устройство, или мегафон: С1 -LM386, низковольтный УНЧ; IC2- LM377, двухканальный 2-Вт УНЧ; С1 0,01 мкФ; С2-10мкФ, 10 В; СЗ, С4 0,1 мкФ; С5-0,1 мкФ; С6, С7 100 мкФ, 15 В; С8-60 мкФ, 10 В; С9, С10-6 мкФ,
Рио. 7.12. Судовое переговорное устройство, или мегафон: С1 -LM386, низковольтный УНЧ; IC2- LM377, двухканальный 2-Вт УНЧ; С1 0,01 мкФ; С2-10мкФ, 10 В; СЗ, С4 0,1 мкФ; С5-0,1 мкФ; С6, С7 100 мкФ, 15 В; С8-60 мкФ, 10 В; С9, С10-6 мкФ,
устранения необходима развязка по постоянному току с помощью конденсатора емкостью 0,05 мкФ, включенного между выводом 6 и землей.
Желательно использовать микрофон с высоким значением выходного сигнала, хотя хорошие результаты были получены и с пьезоэлектрическим микрофоном, имеющим размах выходного сигнала 200 мВ. Помните, что громкоговоритель должен быть расположен впереди микрофона, а диффузор направлен от микрофона для предотвращения обратной связи.
Эксперименты со схемой. Отключите конденсатор С2 от микросхемы LM386 и обратите внимание на уменьшение громкости. Попробуйте заменить С2 конденсатором емкостью 5 мкФ и обратите внимание на регулировку максимальной громкости. С помощью осциллографа посмотрите сигнал на микрофоне и на выводе 5 и заметьте усиление по напряжению. Если вы используете микрофон вместо звукового генератора, то вам придется погудеть на одной ноте, поддерживая постоянную громкость, чтобы провести вышеупомянутые измерения.
Схема 13
СТЕРЕОУСИЛИТЕЛЬ С ПРЕДУСИЛИТЕЛЕМ
Описание работы схемы. Небольшой стереоусилитель (рис. 7.13) часто используется для детских проигрывателей. Четыре ватта мощности на каждый канал являются вполне достаточными для этой цели.
Предусилитель на микросхеме IC1 требует два отдельных напряжения питания от двух батарей или от биполярного источника. Операционный усилитель типа MCI458 требует подачи: 1) положительного напряжения на вывод 8 от первого источника напряжения и 2) отрицательного напряжения на вывод 4 от другого источника напряжения. Коэффициент усиления равен приблизительно 100 или рассчитывается по отношению R4/R2 (как в данной
Рис. 7.13. Стереоусилитель с предусилителем:Рис. 7.13. Стереоусилитель с предусилителем:IC1 МС1458, сдвоенный операционный усилитель; IC2- двухканальный 4-Вт усилитель; R1, R2 10 кОм; R3, R4 -1 МОм; R5, R14 2,2 кОм; R10, R6 - 500 кОм потенциометры; R11, R7 -100 кОм, R8, R12IC1 МС1458, сдвоенный операционный усилитель; IC2- двухканальный 4-Вт усилитель; R1, R2 10 кОм; R3, R4 -1 МОм; R5, R14 2,2 кОм; R10, R6 - 500 кОм потенциометры; R11, R7 -100 кОм, R8, R12100 кОм; R13, R9СЗ, С6 -0,1 мкФ;100 кОм; R13, R9СЗ, С6 -0,1 мкФ;4,7 кОм; С1, С2-0,1С4, С8-200 мкФ4,7 кОм; С1, С2-0,1С4, С8-200 мкФС7 60 мкФ, 10 В; С9, С5-6 мкФ;С7 60 мкФ, 10 В; С9, С5-6 мкФ;мкФ;15 В; SpkмкФ;15 В; Spk8 Ом, 12-дюйм; Батареи 2 шт. (или биполярный источник питания).8 Ом, 12-дюйм; Батареи 2 шт. (или биполярный источник питания).
Рис. 7.13. Стереоусилитель с предусилителем:
Рис. 7.13. Стереоусилитель с предусилителем:
IC1 МС1458, сдвоенный операционный усилитель; IC2- двухканальный 4-Вт усилитель; R1, R2 10 кОм; R3, R4 -1 МОм; R5, R14 2,2 кОм; R10, R6 - 500 кОм потенциометры; R11, R7 -100 кОм, R8, R12
IC1 МС1458, сдвоенный операционный усилитель; IC2- двухканальный 4-Вт усилитель; R1, R2 10 кОм; R3, R4 -1 МОм; R5, R14 2,2 кОм; R10, R6 - 500 кОм потенциометры; R11, R7 -100 кОм, R8, R12
100 кОм; R13, R9
СЗ, С6 -0,1 мкФ;
100 кОм; R13, R9
СЗ, С6 -0,1 мкФ;
4,7 кОм; С1, С2-0,1С4, С8-200 мкФ
4,7 кОм; С1, С2-0,1С4, С8-200 мкФ
С7 60 мкФ, 10 В; С9, С5-6 мкФ;
С7 60 мкФ, 10 В; С9, С5-6 мкФ;
мкФ;
15 В; Spk
мкФ;
15 В; Spk
8 Ом, 12-дюйм; Батареи 2 шт. (или биполярный источник питания).
8 Ом, 12-дюйм; Батареи 2 шт. (или биполярный источник питания).
схеме 1 МОм/10 кОм) для каждого канала сдвоенного операционного усилителя. Этот коэффициент усиления можно регулировать, изменяя номиналы резисторов R3 и R4, поскольку коэффициент усиления определяется отношением сопротивления в цепи обратной связи к сопротивлению на входе. Сигналы подаются на инвертирующие входы (выводы 2 и 6), в то время как неинвертирующие входы (выводы 3 и 5) соединены с землей или общим проводом. Нами не делалось никаких попыток по выравниванию коэффициентов усиления, и один из операционных усилителей микросхемы IC1 имел коэффициент усиления больше, чем другой, поскольку сигналы могут быть сбалансированы в следующем каскаде.
Сигналы от микросхемы IC1 (выводы 7 и 2) подаются через конденсаторы С6 и СЗ к сопротивлениям делителей R10 и R6 соответственно. Они могут регулироваться для получения требуемой громкости и баланса. Двухканальный 4-Вт усилитель на микросхеме IC2 имеет те же элементы частотной коррекции и стабилизации, что и для микросхемы LN377. Эти микросхемы аналогичны друг другу, за исключением мощности выходного сигнала. Каждая сторона микросхемы LM378 (IC2) является 4-Вт усилителем и без труда возбуждает 12-дюйм (300-мм) громкоговоритель. Если размах выходного напряжения микрофона или головки звукоснимателя будет равен 400 мВ, то предусилитель из схемы можно исключить. Только при сигнале 4 мВ появляется необходимость в предусилителе с коэффициентом усиления 100.
Эксперименты со схемой. Проверьте уровень переходной помехи в одном канале при сигнале, поданном по другому каналу. Если сигнал не слышен, то используйте для этой проверки осциллограф. Возьмите звуковой генератор, подайте сигнал частотой 1 кГц на верхний по схеме вывод резисторов R6 и R10 и прослушайте звук Не меняя уровня выхода генератора, переключите его на вход предусилителя и обратите внимание на громкость.
Схема 14
ТЕЛЕФОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ
Описание работы схемы. Телефонный усилитель (рис. 7.14) обеспечивает большое удобство для семьи, позволяя всем принять участие в телефонном разговоре посредством усиления происходящего разговора. Никакого вмешательства в телефонный аппарат не требуется, поскольку датчик является индуктивным и не имеет с ним электрического контакта.
Транзистор Q1 выполняет функции предусилителя с коэффициентом усиления порядка 75, т. е. при входном сигнале 4 мВ обеспечивает полный размах выходного сигнала 300 мВ. Транзистор Q1 должен иметь р порядка
Выходной сигнал через конденсатор СЗ поступает на резистор R7. включенный как делитель напряжения для регулировки громкости следующего каскада. Если использовать транзистор с большим усилением, следует изменить номинал резистора R9 в цепи смещения (в большую сторону), чтобы установить напряжение на коллекторе равным половине напряжения источника питания. Рабочая точка измеряется между минусом источника питания и коллектором транзистора Q1.
Микросхема IC1 представляет собой двухканальный 2-Вт усилитель, одна половина которого (выводы 1-7) работает как предусилитель мощ- ности, в то время как вторая половина (выводы 8-13) является оконечным Усилителем. Коррекция и баланс осуществлялись при помощи элементов
R4R4R3R3Рис. 7.14. Телефонный усилитель:IC1 - LM377, двухканальный 2-Вт УНЧ; Q1 - прп, 2N1101, SK3O1O, GE59; С1, СЗ 0,1 мкФ; €5-0,1 мкФ; С2 50 мкФ, 10 В; €4- 60 мкФ, 10 В; €6, С7 6 мкФ, 10 В; С8- 220 мкФ, 25 В; PU-телефонный звуко-Рис. 7.14. Телефонный усилитель:IC1 - LM377, двухканальный 2-Вт УНЧ; Q1 - прп, 2N1101, SK3O1O, GE59; С1, СЗ 0,1 мкФ; €5-0,1 мкФ; С2 50 мкФ, 10 В; €4- 60 мкФ, 10 В; €6, С7 6 мкФ, 10 В; С8- 220 мкФ, 25 В; PU-телефонный звуко-съемник № 44-533А; R1, R2 -100 кОм; R3, R4-100kOm; R5, R6-4,7kOm; R7-500 кОм, потенциометр; R8 100 Ом; R9 270 кОм; R10-10 кОм; Spk-8-Ом громкоговоритель.съемник № 44-533А; R1, R2 -100 кОм; R3, R4-100kOm; R5, R6-4,7kOm; R7-500 кОм, потенциометр; R8 100 Ом; R9 270 кОм; R10-10 кОм; Spk-8-Ом громкоговоритель.
R4
R4
R3
R3
Рис. 7.14. Телефонный усилитель:
IC1 - LM377, двухканальный 2-Вт УНЧ; Q1 - прп, 2N1101, SK3O1O, GE59; С1, СЗ 0,1 мкФ; €5-0,1 мкФ; С2 50 мкФ, 10 В; €4- 60 мкФ, 10 В; €6, С7 6 мкФ, 10 В; С8- 220 мкФ, 25 В; PU-телефонный звуко-
Рис. 7.14. Телефонный усилитель:
IC1 - LM377, двухканальный 2-Вт УНЧ; Q1 - прп, 2N1101, SK3O1O, GE59; С1, СЗ 0,1 мкФ; €5-0,1 мкФ; С2 50 мкФ, 10 В; €4- 60 мкФ, 10 В; €6, С7 6 мкФ, 10 В; С8- 220 мкФ, 25 В; PU-телефонный звуко-
съемник № 44-533А; R1, R2 -100 кОм; R3, R4-100kOm; R5, R6-4,7kOm; R7-500 кОм, потенциометр; R8 100 Ом; R9 270 кОм; R10-10 кОм; Spk-8-Ом громкоговоритель.
съемник № 44-533А; R1, R2 -100 кОм; R3, R4-100kOm; R5, R6-4,7kOm; R7-500 кОм, потенциометр; R8 100 Ом; R9 270 кОм; R10-10 кОм; Spk-8-Ом громкоговоритель.
RI, R2, R3, R4, R5, R6, С4, С6 и С7. Выводы 3, 4, 5, 10, 11 и 12 должны быть соединены с минусовым проводом. Вывод 4 заземляется потому, что он является минусовым выводом питания микросхемы. Все соединения со входами следует делать как можно короче, чтобы избежать наводок. Может возникнуть перегрузка, поэтому следует отрегулировать громкость для получения на выходе неискаженного сигнала. Датчик имеет присоску, с помощью которой он должен быть прикреплен к телефонной трубке аппарата (со стороны телефона).
Эксперименты со схемой. Попробуйте использовать другой транзистор с большим коэффициентом усиления по току и выполните регулировку для получения хорошей линейности посредством изменения (подстройки) сопротивления в цепи смещения для установки рабочей точки на величину напряжения, равного половине напряжения источника питания. Помните, что заземленные выводы внутренне соединены, а их заземление облегчает отвод тепла от микросхемы.
Схема 15
8-Вт УСИЛИТЕЛЬ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ (С ПРЕДУСИЛИТЕЛЕМ)
Описание работы схемы. Эту схему можно использовать как устройство озвучивания и звукоусиления для помещений. Он может быть прекрасной переносной системой озвучивания и звукоусиления для ораторов или для таких организаций, как клуб «Ротари» (клуб бизнесменов) и тому подобных. Высококачественный операционный усилитель на полевых транзисторах имеет большой коэффициент усиления и небольшой шум, что позволяет использовать с этим усилителем такие источники сигналов, как микрофоны с низким уровнем выходного сигнала или головка звукоснимателя.
Микросхема IC1 типа LF351, являющаяся операционным усилителем на полевых транзисторах, требует биполярного питания, подаваемого на
Рис. 7.15. 8-Вт усилитель низкой частоты (с предусилителем):Рис. 7.15. 8-Вт усилитель низкой частоты (с предусилителем):IC1 - LF351. операционный усилитель на полевых транзисторах; IC2 ULN37O1, усилитель мощности; R1, R4, R8 - 1 кОм; R3, R5-25 кОм, потенциометр; 87-200 кОм, потенциометр; R6 - 10 кОм; R2 470 кОм (для коэффиIC1 - LF351. операционный усилитель на полевых транзисторах; IC2 ULN37O1, усилитель мощности; R1, R4, R8 - 1 кОм; R3, R5-25 кОм, потенциометр; 87-200 кОм, потенциометр; R6 - 10 кОм; R2 470 кОм (для коэффициента усиления 500); R9 2 кОм; С1 25 мкФ, 15 В; 02-0,1 мкФ; СЗ - 0,3 мкФ; 04, 05-10 мкФ, 15 В; С6 - 1000 мкФ. 25 В; 07 250 мкФ, 15 В; 08-0,005 мкФ; 09 1,5 мкФ (майларовый); Spk-4 8-0м громкоговоритель.циента усиления 500); R9 2 кОм; С1 25 мкФ, 15 В; 02-0,1 мкФ; СЗ - 0,3 мкФ; 04, 05-10 мкФ, 15 В; С6 - 1000 мкФ. 25 В; 07 250 мкФ, 15 В; 08-0,005 мкФ; 09 1,5 мкФ (майларовый); Spk-4 8-0м громкоговоритель.
Рис. 7.15. 8-Вт усилитель низкой частоты (с предусилителем):
Рис. 7.15. 8-Вт усилитель низкой частоты (с предусилителем):
IC1 - LF351. операционный усилитель на полевых транзисторах; IC2 ULN37O1, усилитель мощности; R1, R4, R8 - 1 кОм; R3, R5-25 кОм, потенциометр; 87-200 кОм, потенциометр; R6 - 10 кОм; R2 470 кОм (для коэффи
IC1 - LF351. операционный усилитель на полевых транзисторах; IC2 ULN37O1, усилитель мощности; R1, R4, R8 - 1 кОм; R3, R5-25 кОм, потенциометр; 87-200 кОм, потенциометр; R6 - 10 кОм; R2 470 кОм (для коэффи
циента усиления 500); R9 2 кОм; С1 25 мкФ, 15 В; 02-0,1 мкФ; СЗ - 0,3 мкФ; 04, 05-10 мкФ, 15 В; С6 - 1000 мкФ. 25 В; 07 250 мкФ, 15 В; 08-0,005 мкФ; 09 1,5 мкФ (майларовый); Spk-4 8-0м громкоговоритель.
циента усиления 500); R9 2 кОм; С1 25 мкФ, 15 В; 02-0,1 мкФ; СЗ - 0,3 мкФ; 04, 05-10 мкФ, 15 В; С6 - 1000 мкФ. 25 В; 07 250 мкФ, 15 В; 08-0,005 мкФ; 09 1,5 мкФ (майларовый); Spk-4 8-0м громкоговоритель.
выводы 4 и 7, с общим заземленным проводом для обеспечения максимального усиления. Коэффициент усиления рассчитывается по отношению R2/RL В этой схеме коэффициент усиления равен приблизительно 500 или отношению 470 кОм/I кОм. Все операционные усилители имеют некоторое напряжение смещения нуля на выходе (выход 6) при открытом входе. Для получения хорошей линейности и усиления это напряжение должно быть установлено около нуля. Установка нуля производится путем регулировки резистора R3, подключенного к выводам 1 и 5. Необходимо включить вольтметр между выводом 6 и землей и затем регулировкой резистора R3 добиться нулевого напряжения. После того как регулировка окончена, можно измерить сопротивление каждого плеча резистора и заменить его двумя постоянными резисторами. На оконечный усилитель будет подаваться сигнал размахом 20 мВ.
Элементы R6, R7, R8 и СЗ обеспечивают регулировку звука для подъема частотной характеристики в области низких частот. Подъем частотной характеристики в области низких частот на 50% может быть рассчитан для частоты F, = 1/(6,28 - R7 • СЗ) (здесь эта частота равна 500 Гц) или f2 = 1 /(6,28 ■ 0,2 ■ 0,0015).
Входной сигнал подается на неинвертируюший вход микросхемы IC2 (усилитель мощности). Выход микросхемы, вывод 4. подключен к громко- Щпп^ИТеЛЮ чеРез конденсатор С6, который должен иметь емкость 1000 мкФ или больше для получения максимальной мощности. Элемент С9 является развязкой по постоянному току, а конденсатор С8 предназначен Для подавления паразитного самовозбуждения. Напряжение источника питания может быть от 9 до 15 В без дополнительных элементов, поскольку нутренние цепи микросхем поддерживают рабочую точку на выводе 4 на Уровне половины напряжения источника питания для хорошей линейности, ок покоя усилителя мощности составляет 100 мА, а ток покоя операцион- °го усилителя равен 2 мА.
Эксперименты со схемой. Измените номинал конденсатора СЗ и обратите внимание на различие в передаче низких частот. Замените номинал резистора R2 на 1 МОм и посмотрите, насколько изменилось усиление, подключив осциллограф на вход и выход (вывод 6) микросхемы IC1.
Схема 16
СГЕРЕОУСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТЬЮ 8 Вт ПО КАЖДОМУ КАНАЛУ
(С ПРЕДУСИЛИТЕЛЕМ)
Описание работы схемы. Миниатюрный стереоусилитель (рис. 7.16) может быть использован как переносной усилитель для проигрывателя или для системы озвучивания и звукоусиления для больших помещений.
Микросхема IC1 типа LF353 представляет собой сдвоенный операционный усилитель с коэффициентом усиления 200 (Ку = R3/R2). Уровень входного сигнала и баланс устанавливаются с помощью потенциометра R1 в каждом канале. Биполярный источник питания необходим для того, чтобы операционный усилитель имел хорошее усиление и линейность на выходе.
Сигнал подается на выводы 1 микросхем IC2 и IC3 соответственно, которые являются неинвертирующими входами. Выход каждого усилителя (выводы 4) подключен к громкоговорителям через конденсаторы Сб, которые должны иметь емкость 1000 мкФ или более для получения полной мощности. Элемент С7 обеспечивает развязку по питанию, а С5 предназначен для подавления паразитной генерации. Громкоговорители должны быть 8-дюйм (200-мм) или более крупными.
Рабочая точка для выхода каждого усилителя устанавливается приблизительно на уровне 4.5 В или половине напряжения источника питания. Ток
Рис. 7.16. Стереоусилитель мощностью IC1 LF353, сдвоенный операционный усилитель на полевых транзисторах; IC2, IC3 VLN3701 усилители мощности; С1 0,47 мкФ; С2 0,2 мкФ; СЗ 10 мкФ, 15 В; С4 250 мкФ, 15 В; С5 -0,2 мкФ; С6Рис. 7.16. Стереоусилитель мощностью IC1 LF353, сдвоенный операционный усилитель на полевых транзисторах; IC2, IC3 VLN3701 усилители мощности; С1 0,47 мкФ; С2 0,2 мкФ; СЗ 10 мкФ, 15 В; С4 250 мкФ, 15 В; С5 -0,2 мкФ; С68 Вт по каждому каналу (с предусилителем) 1000 мкФ, 25 В; С7 0,5 мкФ; R1 100 кОм, R2 1 кОм; R3 220 кОм; R4 2,2 кОм; R5 10 кОм; R6 2 кОм 0,5 Вт; Spk 4 8-Ом громкоговоритель.8 Вт по каждому каналу (с предусилителем) 1000 мкФ, 25 В; С7 0,5 мкФ; R1 100 кОм, R2 1 кОм; R3 220 кОм; R4 2,2 кОм; R5 10 кОм; R6 2 кОм 0,5 Вт; Spk 4 8-Ом громкоговоритель.
Рис. 7.16. Стереоусилитель мощностью IC1 LF353, сдвоенный операционный усилитель на полевых транзисторах; IC2, IC3 VLN3701 усилители мощности; С1 0,47 мкФ; С2 0,2 мкФ; СЗ 10 мкФ, 15 В; С4 250 мкФ, 15 В; С5 -0,2 мкФ; С6
Рис. 7.16. Стереоусилитель мощностью IC1 LF353, сдвоенный операционный усилитель на полевых транзисторах; IC2, IC3 VLN3701 усилители мощности; С1 0,47 мкФ; С2 0,2 мкФ; СЗ 10 мкФ, 15 В; С4 250 мкФ, 15 В; С5 -0,2 мкФ; С6
8 Вт по каждому каналу (с предусилителем) 1000 мкФ, 25 В; С7 0,5 мкФ; R1 100 кОм, R2 1 кОм; R3 220 кОм; R4 2,2 кОм; R5 10 кОм; R6 2 кОм 0,5 Вт; Spk 4 8-Ом громкоговоритель.
8 Вт по каждому каналу (с предусилителем) 1000 мкФ, 25 В; С7 0,5 мкФ; R1 100 кОм, R2 1 кОм; R3 220 кОм; R4 2,2 кОм; R5 10 кОм; R6 2 кОм 0,5 Вт; Spk 4 8-Ом громкоговоритель.
покоя каждого усилителя при отсутствии сигнала составляет около 1 А*, поэтому рассеяние мощности при отсутствии сигнала равно 4,5 Вт. Вы можете заметить, что микросхемы усилителя мощности греются. Их следует установить на радиаторы при постоянной работе, однако они могут работать и без радиаторов непродолжительное время в процессе экспериментальных проверок.
Эта схема имеет много навесных элементов для баланса и коррекции, которые при монтаже макетной платы вызывают наводки переменного тока и вносят шумы через незапаянные элементы. Удобнее конструировать ее непосредственно на плате, стараясь сделать выводы элементов как можно короче. Можно использовать экранированные провода для всех входов, чтобы избежать паразитных связей по переменному току.
Эксперименты со схемой. Снимите амплитудно-частотную характеристику с помощью генератора звуковой частоты и осциллографа или вольтметра переменного тока. Объедините входы для подачи монофонического сигнала и сбалансируйте выходной сигнал. Зависимость амплитуды сигнала от частоты следует нанести на миллиметровую бумагу в диапазоне от 20 Гц до 20 кГц. В каждой измеряемой точке при этом следует поддерживать постоянный уровень входного сигнала.
Схема 17
УСИЛИТЕЛЬ ПО МОСТОВОЙ СХЕМЕ (12 Вт)
Описание работы схемы. Две микросхемы типа LM384, представляющие собой усилители мощности, включены по мостовой схеме (рис. 7.17). Это обеспечивает большую выходную мощность при минимуме навесных элементов. Эта схема идеальна для переносной системы озвучивания и звуко-Описание работы схемы. Две микросхемы типа LM384, представляющие собой усилители мощности, включены по мостовой схеме (рис. 7.17). Это обеспечивает большую выходную мощность при минимуме навесных элементов. Эта схема идеальна для переносной системы озвучивания и звуко-LM384LM3846-26 В6-26 ВSO1 01SO1 01SpkSpkрис. 7.1?рис. 7.1?Вт'!Spk-8 Ом 12-дюйм (300-мм) громкого воритель; SO1 низкочастотный разъем;R4 200 кОм потенциометр.Вт'!Spk-8 Ом 12-дюйм (300-мм) громкого воритель; SO1 низкочастотный разъем;R4 200 кОм потенциометр.... Усилитель по мостовой схеме (12 Id. IC2-LM384, усилители мощности низкой частоты; 01 -1 мкФ (майларовый) С2. СЗ-5 мкФ, 25 В; 04 340 пФ; 05 0,1 мкФ; R1-500 кОм; R2-1 кОм; R3 3 0м, 2 Вт;... Усилитель по мостовой схеме (12 Id. IC2-LM384, усилители мощности низкой частоты; 01 -1 мкФ (майларовый) С2. СЗ-5 мкФ, 25 В; 04 340 пФ; 05 0,1 мкФ; R1-500 кОм; R2-1 кОм; R3 3 0м, 2 Вт;IC2 LM384IC2 LM384
Описание работы схемы. Две микросхемы типа LM384, представляющие собой усилители мощности, включены по мостовой схеме (рис. 7.17). Это обеспечивает большую выходную мощность при минимуме навесных элементов. Эта схема идеальна для переносной системы озвучивания и звуко-
Описание работы схемы. Две микросхемы типа LM384, представляющие собой усилители мощности, включены по мостовой схеме (рис. 7.17). Это обеспечивает большую выходную мощность при минимуме навесных элементов. Эта схема идеальна для переносной системы озвучивания и звуко-
LM384
LM384
6-26 В
6-26 В
SO1 01
SO1 01
Spk
Spk
рис. 7.1?
рис. 7.1?
Вт'!
Spk-8 Ом 12-дюйм (300-мм) громкого воритель; SO1 низкочастотный разъем;
R4 200 кОм потенциометр.
Вт'!
Spk-8 Ом 12-дюйм (300-мм) громкого воритель; SO1 низкочастотный разъем;
R4 200 кОм потенциометр.
... Усилитель по мостовой схеме (12 Id. IC2-LM384, усилители мощности низкой частоты; 01 -1 мкФ (майларовый) С2. СЗ-5 мкФ, 25 В; 04 340 пФ; 05 0,1 мкФ; R1-500 кОм; R2-1 кОм; R3 3 0м, 2 Вт;
... Усилитель по мостовой схеме (12 Id. IC2-LM384, усилители мощности низкой частоты; 01 -1 мкФ (майларовый) С2. СЗ-5 мкФ, 25 В; 04 340 пФ; 05 0,1 мкФ; R1-500 кОм; R2-1 кОм; R3 3 0м, 2 Вт;
IC2 LM384
IC2 LM384
Ток 1А соответствует обшемх потреблению схемы, а не одной микросхемы. Прим. ред.
^С5^С5ЭВЭВIC1 LF351IC1 LF351IC2 LM384IC2 LM384IC3 LM384IC3 LM384R7R7С6С6SpkSpkРис. 7.18. Узконаправленный микрофонныйРис. 7.18. Узконаправленный микрофонныйусилитель:усилитель:IC1-LF351, операционный усилитель; IC2, IC3-LM384, усилители мощности низкой частоты; С1 -0,005 мкФ; С2, С7 0,5 мкФ (майларовый); СЗ, С4 5 мкФ, 15 В; С5 340 пФ; С6 0,1 мкФ; R1 1 кОм; R2IC1-LF351, операционный усилитель; IC2, IC3-LM384, усилители мощности низкой частоты; С1 -0,005 мкФ; С2, С7 0,5 мкФ (майларовый); СЗ, С4 5 мкФ, 15 В; С5 340 пФ; С6 0,1 мкФ; R1 1 кОм; R21 МОм; R3 1 кОм; R4 10 кОм; R5 25 кОм, потенциометр; R6- 500 кОм, потенциометр; R7 3 Ом, 2 Вт; R8 200 кОм, потенциометр; Spk 8-Ом громкоговоритель.1 МОм; R3 1 кОм; R4 10 кОм; R5 25 кОм, потенциометр; R6- 500 кОм, потенциометр; R7 3 Ом, 2 Вт; R8 200 кОм, потенциометр; Spk 8-Ом громкоговоритель.«Xv-«Xv-
^С5
^С5
ЭВ
ЭВ
IC1 LF351
IC1 LF351
IC2 LM384
IC2 LM384
IC3 LM384
IC3 LM384
R7
R7
С6
С6
Spk
Spk
Рис. 7.18. Узконаправленный микрофонный
Рис. 7.18. Узконаправленный микрофонный
усилитель:
усилитель:
IC1-LF351, операционный усилитель; IC2, IC3-LM384, усилители мощности низкой частоты; С1 -0,005 мкФ; С2, С7 0,5 мкФ (майларовый); СЗ, С4 5 мкФ, 15 В; С5 340 пФ; С6 0,1 мкФ; R1 1 кОм; R2
IC1-LF351, операционный усилитель; IC2, IC3-LM384, усилители мощности низкой частоты; С1 -0,005 мкФ; С2, С7 0,5 мкФ (майларовый); СЗ, С4 5 мкФ, 15 В; С5 340 пФ; С6 0,1 мкФ; R1 1 кОм; R2
1 МОм; R3 1 кОм; R4 10 кОм; R5 25 кОм, потенциометр; R6- 500 кОм, потенциометр; R7 3 Ом, 2 Вт; R8 200 кОм, потенциометр; Spk 8-Ом громкоговоритель.
1 МОм; R3 1 кОм; R4 10 кОм; R5 25 кОм, потенциометр; R6- 500 кОм, потенциометр; R7 3 Ом, 2 Вт; R8 200 кОм, потенциометр; Spk 8-Ом громкоговоритель.
«Xv-
«Xv-
усиления или в качестве мегафона для непосредственной связи. Она требует небольшой входной уровень мощности, поэтому может прекрасно использоваться в качестве усилителя для проигрывателя или магнитофона.
Усилители мощности на микросхемах IC1 и IC2 типа LM384 включены по мостовой схеме. Отдельная микросхема LM384 способна выдавать мощность 7,5 Вт на 8-Ом громкоговоритель, если работает от источника питания 26 В. Две микросхемы LM384, включенные по мостовой схеме, дают выходную мощность 12 Вт. Схема, показанная здесь, обеспечивает хорошую громкость при питании от источника от 6 до 15 В.
В мостовой схеме амплитуда звукового сигнала равна 12 В при восьмиомном громкоговорителе в качестве нагрузки. Здесь важно сбалансировать постоянные напряжения на выходах (вывод 8) с помощью резистора R4. Попеременно устанавливая вольтметр между минусовым проводом и выводом 8 каждого усилителя, регулировкой резистора R4 добейтесь, чтобы постоянные напряжения на выходах усилителей были одинаковы. Конденсатор С4 необходим для балансировки входных звуковых сигналов к каждому усилителю.
В этом типе усилителей приходится подавлять колебания, которые появляются на выходе во время отрицательной полуволны напряжения сигнала (R3 и С5 обеспечивают это подавление и поэтому должны быть в схеме). Развязку шин питания (выводы 14) с помощью конденсатора емкостью 0,1 мкФ между питанием и землей следует выполнять, если источник питания находится дальше 8 см от микросхемы.
Входной звуковой сигнал данного усилителя должен иметь размах не менее 20 мВ. Делитель напряжения на резисторе R1 обеспечивает регулировку уровня входного сигнала для предотвращения искажений от перегрузки; желательно использовать резистор с экспоненциальной характеристикой для хорошей регулировки. Далее входной сигнал через резистор R2 поступает на инвертирующие и неинвертирующие входы обеих микросхем, включенных по мостовой схеме.
Входной сигнал от радиоприемника с ЧМ по экранированному кабелю подается на разъем SOI. Тесты, проведенные с музыкальными и речевыми сигналами, обнаружили прекрасное качество звучания. Измерение амплитудно-частотной характеристики при помощи генератора звуковой частоты, подключавшегося на вход, показало хорошие результаты в диапазоне от 70 Гц до 12 кГц. Выводы 3, 4, 5, 10, 11 и 12 должны быть заземлены для облегчения теплового режима микросхем. При работе на макетной плате никаких признаков перегрева не наблюдалось.
Эксперименты со схемой. Используя звуковой генератор и поддерживая на входе постоянный уровень, проверьте выходную характеристику с помощью осциллографа. Зарисуйте частотную характеристику на миллиметровой бумаге в диапазоне от 70 Гц до 12 кГц. Попробуйте использовать кассетный магнитофон в качестве источника звука
Схема 18
УЗКОНАПРАВЛЕННЫЙ МИКРОФОННЫЙ УСИЛИТЕЛЬ
Описание работы схемы. Это устройство (рис. 7.18) служит для направленного дистанционного приема и усиления слабых звуковых сигналов и может быть использовано при записи звуков на природе, например голосов птиц. Направленность приема обеспечивается параболическим микрофонным приемником.
Микросхема IC1 типа LF351, операционный усилитель на полевых транзисторах с рл-переходом, обладает высокими эксплуатационными характеристиками и используется в качестве входного усилителя. Его коэффициент усиления равен 1000 и определяется соотношением сопротивлений резисторов R2/R1 или 1 МОм/1 кОм. Операционный усилитель должен иметь напряжение смещения на выводе 6, близкое к 0 В. Балансировка напряжения смещения нуля осуществляется резистором R5, подключенным к выводам 1 и 5; установите цифровой мультиметр между выводом 6 и общим проводом и установите с помощью резистора R5 напряжение как можно ближе к нулю при отсутствии входного сигнала. Выходной сигнал подается с вывода 6 на резистор R6, который является делителем напряжения сигнала и регулирует уровень входа следующего каскада; экранируйте этот провод для исключения каких-либо наводок переменного тока.
Микросхемы IC2 и IC3 являются двумя усилителями мощности LM384, которые включены по мостовой схеме. Отдельная микросхема LM384 способна выдавать мощность 7,5 Вт на 8-Ом громкоговоритель при напряжении питания 26 В. Две микросхемы LM384. включенные по мостовой схеме, дают мощность 12 Вт. Схема, показанная здесь, обеспечивает Удовлетворительную громкость при напряжении питания 9 В. Амплитуда звукового сигнала в мостовой схеме составляет все 9 В при 8-Ом громкоговорителе в качестве нагрузки. Важно добиться баланса рабочих точек на каждом выходе (выводы 8) с помощью резистора R8. Попеременно включая вольтметр между минусовым (общим) проводом и выводом 8 каждого Усилителя и подстраивая резистор R8, добейтесь, чтобы напряжения на выходах стали одинаковыми. Конденсаторы СЗ и С4 необходимы для Дланса звуковых сигналов, подаваемых на вход усилителя.
Этот тип усилителей должен иметь цепи подавления колебаний, кото- РЬ1е появляются на выходе в течение отрицательной полуволны напряжения гнала (эту роль выполняют R7 и R6). Когда источник питания удален °лее чем на 8 см от микросхемы, необходима развязка по напряжению
■101,5 см■101,5 смРис. 7.19. Параболический микрофонный приемник.Рис. 7.19. Параболический микрофонный приемник.
■101,5 см
■101,5 см
Рис. 7.19. Параболический микрофонный приемник.
Рис. 7.19. Параболический микрофонный приемник.
питания микросхемы (подключите между выводом 14 и землей конденсатор емкостью 0,1 мкФ).
Звуковой сигнал на входе усилителя должен иметь минимальный размах 20 мВ. Делитель напряжения R6 регулирует уровень входного сигнала для предотвращения искажений от перегрузки усилителя и должен иметь экспоненциальную характеристику для удобства регулировки. В режиме поиска параболическим рефлектором при нулевом уровне источника звука он должен быть установлен на низкий уровень.
Параболический микрофонный приемник (рис. 7.19) можно купить, а можно разработать свою собственную конструкцию.
При таких уровнях мощности не должно быть перегрева микросхем, однако выводы 3, 4, 5 и 10, 11, 12 должны быть соединены с шиной заземления для облегчения теплового режима.
Эксперименты со схемой. Проведите тестирование схемы звуком зажигаемой спички, шорохом листа бумаги и т. д. Если хотите, добавьте разъем на выходе микросхемы IC1 или на выходе усилителя мостового типа для входа записывающего устройства.
Схема 19
16-Вт УСИЛИТЕЛЬ МОСТОВОГО ТИПА
Описание работы схемы. Это устройство (рис. 7.20) можно собрать из дву^ усилителей, включенных по мостовой схеме. В схеме используется минй' мальное число деталей, и она дает вполне удовлетворительные результаты Минимальный входной сигнал должен составлять 100 мВ и может быть получен от тюнера. Можно добавить к схеме низковольтный усилитель низкой частоты на микросхеме типа LM386 в качестве предусилителя.
6-20В6-20ВС2С2R3R3SpkSpkIC2 ULN3701(вид сзади)IC2 ULN3701(вид сзади)IC1 ULN3701(вид спереди)IC1 ULN3701(вид спереди)Рис. 7.20. 16-Вт усилитель мостового типа: IC1, IC2-ULN37O1, 10-Вт усилители мощности; С1 —0,47 мкФ; С2 0,1 мкФ; R1 500 кОм, переменное; R2 25 кОм, переРис. 7.20. 16-Вт усилитель мостового типа: IC1, IC2-ULN37O1, 10-Вт усилители мощности; С1 —0,47 мкФ; С2 0,1 мкФ; R1 500 кОм, переменное; R2 25 кОм, переменное с линейной характеристикой; R3 - 3 Ом, 3 Вт; Spk 8 Ом, 12-дюйм (300-мм) громкоговоритель.менное с линейной характеристикой; R3 - 3 Ом, 3 Вт; Spk 8 Ом, 12-дюйм (300-мм) громкоговоритель.м2м2
6-20В
6-20В
С2
С2
R3
R3
Spk
Spk
IC2 ULN3701
(вид сзади)
IC2 ULN3701
(вид сзади)
IC1 ULN3701
(вид спереди)
IC1 ULN3701
(вид спереди)
Рис. 7.20. 16-Вт усилитель мостового типа: IC1, IC2-ULN37O1, 10-Вт усилители мощности; С1 —0,47 мкФ; С2 0,1 мкФ; R1 500 кОм, переменное; R2 25 кОм, пере
Рис. 7.20. 16-Вт усилитель мостового типа: IC1, IC2-ULN37O1, 10-Вт усилители мощности; С1 —0,47 мкФ; С2 0,1 мкФ; R1 500 кОм, переменное; R2 25 кОм, пере
менное с линейной характеристикой; R3 - 3 Ом, 3 Вт; Spk 8 Ом, 12-дюйм (300-мм) громкоговоритель.
менное с линейной характеристикой; R3 - 3 Ом, 3 Вт; Spk 8 Ом, 12-дюйм (300-мм) громкоговоритель.
м2
м2
Усилители мощности на микросхемах ULN37O1 включены по упрощенной мостовой схеме. Неинвертирующий вход, вывод 1 микросхемы IC1, и инвертирующий вход, вывод 2 микросхемы IC2, соединены вместе и используются как вход сигнала. Вывод 2 микросхемы 1С1 и вывод 1 микросхемы IC2 соединены через резистор R2, средний вывод которого подключен к минусу источника питания. Этот потенциометр используется для регулировки баланса на выходе. Подключая цифровой мультиметр между землей и выводом 4 каждой микросхемы, с помощью R2 производите регулировку, пока напряжения не будут примерно равны.
Каждый выход (вывод 4) подается на громкоговоритель. Элементы R3 и С2 установлены параллельно громкоговорителю для подавления паразитных колебаний.
Микросхемы нагреваются во время работы и нуждаются в теплоотводе. Микросхема ULN3701 выполнена в корпусе типа ТО 220, у которого металлическая сторона имеет потенциал земли (как и вывод 3). Металлическую сторону перед установкой на радиатор следует покрыть компаундом, таким, как силиконовая смазка или окись алюминия.
Эксперименты со схемой. Схема требует значительной входной мощности сигнала по сравнению с другими типами усилителей, поэтому при работе от таких маломощных источников сигналов, как микрофон или головка звукоснимателя, может быть, придется добавить предусилитель.
Схема 20
ДИСТАНЦИОННЫЙ ТЕЛЕФОННЫЙ ЗВОНОК
Описание работы схемы. В летнее время, когда люди находятся вне дома. тРУдно услышать вызов по телефону Дистанционный телефонный звонок, собранный по этой схеме, включает звук, когда звонит телефон Провода к громкоговорителю могут быть выведены за пределы дома.
Микросхема IC1 является низковольтным усилителем низкой частоты с
датчиком в качестве источника входного сигнала (рис. 7.21). Датчик уста- навливается в корпусе телефонного аппарата возле вызывного трансформа, тора. Когда датчик возбуждается поступающим сигналом вызова, сигнал частотой 60 Гц усиливается. Выходной сигнал с вывода 5 преобразуется и фильтруется с помощью элементов DI, С2, R2 и СЗ для получения сигнала постоянного тока. Цепь делителя из R5, R4 и R2 устанавливает пороговое напряжение около 0,5 В на резисторе R5, которое подается на вывод 4 микросхемы IC2.
Микросхема IC2 представляет собой звуковой генератор частоты примерно 500 Гц, что определяется элементами С4. С6 и R7. На выводе 4 микросхемы IC2 поддерживается уровень 0,5 В, при котором колебания не возникают. Когда датчик расположен в пределах 7-8 см от источника электромагнитного поля частотой 60 Гц. напряжение на выводе 4 микросхемы IC2 возрастает примерно до одного вольта, которого вполне достаточно для включения генератора. Вам следует поискать на корпусе телефонного аппарата место, которое наиболее близко к источнику электромагнитного поля звонка.
Транзистор Q1 должен иметь коэффициент усиления по току р = 50- 70 для правильной работы с указанными в схеме элементами. Номиналы резисторов R3 и R5 критичны. При использовании неправильных номиналов пороговое напряжение может быть слишком большим и генератор будет включен постоянно. Убедитесь, что напряжение на резисторе R5 около 0,5 В при выключенном генераторе. Устройство можно проверить при помощи 10-В понижающего трансформатора (ненагруженного) как источника поля. Поднесите датчик к трансформатору: звонок должен включиться тогда, когда датчик находится на расстоянии 7-8 см.
Эксперименты со схемой. Измените тембр звонка путем изменения номинала конденсатора С4. Уменьшите частоту генератора и замените громкоговоритель и конденсатор С5 на светодиод и резистор, чтобы светодиод зажигался при телефонном вызове. Люди с пониженным слухом смогут узнавать о телефонном вызове по миганию светодиода.
°ис. 7.21. Дистанционный телефонный звонок.°ис. 7.21. Дистанционный телефонный звонок.IC1 LM386 низковольтный усилитель низкой частоты; IC2-LM555, таймер; С1 10 мкФ, 15 В; С2 100 мкФ, 15 В; СЗ 50 мкФ, 15 В; С4 0,01 мкФ; С5 220 мкФ 15 В" PU телефонный звукосъемник № 44-533А (по каталогу); D1 1N914; R1,IC1 LM386 низковольтный усилитель низкой частоты; IC2-LM555, таймер; С1 10 мкФ, 15 В; С2 100 мкФ, 15 В; СЗ 50 мкФ, 15 В; С4 0,01 мкФ; С5 220 мкФ 15 В" PU телефонный звукосъемник № 44-533А (по каталогу); D1 1N914; R1,R4 10 кОм, R2 270 0м; R3 470 кОм; R5 1 кОм; R6 100 кОм; R7 68 кОм; Q1 2N1101. SK3010, GE59; S1 - однополюсный перекидной переключатель- Spk 8-Ом громкоговорительR4 10 кОм, R2 270 0м; R3 470 кОм; R5 1 кОм; R6 100 кОм; R7 68 кОм; Q1 2N1101. SK3010, GE59; S1 - однополюсный перекидной переключатель- Spk 8-Ом громкоговорительSpkSpk
°ис. 7.21. Дистанционный телефонный звонок.
°ис. 7.21. Дистанционный телефонный звонок.
IC1 LM386 низковольтный усилитель низкой частоты; IC2-LM555, таймер; С1 10 мкФ, 15 В; С2 100 мкФ, 15 В; СЗ 50 мкФ, 15 В; С4 0,01 мкФ; С5 220 мкФ 15 В" PU телефонный звукосъемник № 44-533А (по каталогу); D1 1N914; R1,
IC1 LM386 низковольтный усилитель низкой частоты; IC2-LM555, таймер; С1 10 мкФ, 15 В; С2 100 мкФ, 15 В; СЗ 50 мкФ, 15 В; С4 0,01 мкФ; С5 220 мкФ 15 В" PU телефонный звукосъемник № 44-533А (по каталогу); D1 1N914; R1,
R4 10 кОм, R2 270 0м; R3 470 кОм; R5 1 кОм; R6 100 кОм; R7 68 кОм; Q1 2N1101. SK3010, GE59; S1 - однополюсный перекидной переключатель- Spk 8-Ом громкоговоритель
R4 10 кОм, R2 270 0м; R3 470 кОм; R5 1 кОм; R6 100 кОм; R7 68 кОм; Q1 2N1101. SK3010, GE59; S1 - однополюсный перекидной переключатель- Spk 8-Ом громкоговоритель
Spk
Spk
Схема 21
СИГНАЛИЗАТОР ОТКЛЮЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ
Описание работы схемы. Сигнализатор (рис. 7.22) вырабатывает звуковой сигнал при отключении сетевого напряжения. Он может быть полезен для контроля за некоторыми критичными к потере энергоснабжения устройствами, такими, как камера замораживания или насос маслосборника. Простои устройств могут быть вызваны скорее перегоревшим плавким предохранителем или отключенным рубильником на распределительном щите, чем повреждением энергосети.
Контроль за подачей энергии осуществляется через трансформатор Т1 и однополупериодный выпрямитель на элементах DI, Cl, С2 и R1, который питает постоянным напряжением микросхему IC1 (логический элемент ИЛИ-HE) через вывод 1. Таблица истинности для логического элемента ИЛИ-HE: если на одном из входов высокий уровень, то на выходе низкий уровень. На одном из четырех логических элементов микросхемы IC1 один из двух входов (вывод 2) находится под постоянным напряжением низкого уровня, в то время как другой вход (вывод 1) находится под напряжением высокого уровня от положительного напряжения постоянного тока выпрямителя. Выход логического элемента (вывод 3) соединен с землей через резистор R3, и поэтому на подключенном к нему выводе 4 микросхемы IC2 присутствует низкий уровень. Пока на выводе 4 сброса микросхемы IC2 установлен низкий уровень, устройство не включается.
Микросхема IC2 типа LM555 является генератором звуковой частоты, который возбуждает громкоговоритель. Частота звука определяется элементами С4, R4 и R5 и при показанных на схеме номиналах составляет 500 Гц. Когда энергоснабжение пропадает, на входе IC1 устанавливается низкий уровень, а на ее выходе (вывод 3) и соответственно на входе IC2 (вывод 4) формируется высокий уровень, который включает звуковую сигнализацию. Ток. потребляемый в состоянии покоя от 9-В батареи, составляет 5,3 мА, в то время как ток покоя от выпрямителя переменного тока равен 3,18 мА. Ток покоя 5.3 мА разрядит маленькую 9-В батарейку до нерабочего состояния примерно за 24 ч. Устройство работает при напряжении питания от 4 до 12 В. Для более длительного времени контроля вы можете использовать 12-В автомобильную батарею (аккумулятор).
Рис 7.22. Сигнализатор отключения электропитания:'С1 CD4001. четыре двухвходовых логи- 330 0м; R2, R3 10 кОм; R4-68kOm; R5 веских элемента ИЛИ-HE; IC2-LM555, тай- 100 кОм; Т1 120-В, первичная обмотка.Рис 7.22. Сигнализатор отключения электропитания:'С1 CD4001. четыре двухвходовых логи- 330 0м; R2, R3 10 кОм; R4-68kOm; R5 веских элемента ИЛИ-HE; IC2-LM555, тай- 100 кОм; Т1 120-В, первичная обмотка.мер; D1 1N4001; С1. С2 100 мкФ. 25 В:С3" 0,01 мкФ; С4 220 мкФ 25 В: R1мер; D1 1N4001; С1. С2 100 мкФ. 25 В:С3" 0,01 мкФ; С4 220 мкФ 25 В: R16,3 В - вторичная ток 100 мА: F1 предохранитель, 1 А.6,3 В - вторичная ток 100 мА: F1 предохранитель, 1 А.
Рис 7.22. Сигнализатор отключения электропитания:
'С1 CD4001. четыре двухвходовых логи- 330 0м; R2, R3 10 кОм; R4-68kOm; R5 веских элемента ИЛИ-HE; IC2-LM555, тай- 100 кОм; Т1 120-В, первичная обмотка.
Рис 7.22. Сигнализатор отключения электропитания:
'С1 CD4001. четыре двухвходовых логи- 330 0м; R2, R3 10 кОм; R4-68kOm; R5 веских элемента ИЛИ-HE; IC2-LM555, тай- 100 кОм; Т1 120-В, первичная обмотка.
мер; D1 1N4001; С1. С2 100 мкФ. 25 В:
С3" 0,01 мкФ; С4 220 мкФ 25 В: R1
мер; D1 1N4001; С1. С2 100 мкФ. 25 В:
С3" 0,01 мкФ; С4 220 мкФ 25 В: R1
6,3 В - вторичная ток 100 мА: F1 предохранитель, 1 А.
6,3 В - вторичная ток 100 мА: F1 предохранитель, 1 А.
Эксперименты со схемой. Попробуйте разработать схему для обратного процесса: сигнализатор включается для индикации появления энергоснабжения (подразумевается логический элемент ИЛИ). Подумайте об использовании никель-кадмиевой батареи, которая бы заряжалась от выпрямителя переменного тока и становилась источником постоянного тока для схемы при отключении энергоснабжения
Схема 22
ГЕНЕРАТОР МЕЛОДИИ (МЕЛОДИЧНЫЙ ДВЕРНОЙ ЗВОНОК)
Описание работы схемы. Предлагаемый генератор мелодии (рис. 7.23) может быть мелодичным дверным звонком, воспроизводящим звук колокольчика с двумя переходами. Дверной звонок имеет девять возможных выходов для программирования мелодии звучания и порядка их следования. Число возможных комбинаций достаточно велико.
Вывод 4 управляемого напряжением генератора микросхемы фазовой автоподстройки IC3 подключен к усилителю на транзисторе и к громкоговорителю для генерации звукового сигнала. Высота звука определяется номиналами элементов С2 и R9. а также уровнем напряжения на выводе 9. Элементы С2 и R9 устанавливают начальную тональность мелодии как отправную точку, от которой происходит изменение звуковых сигналов. Если изменить номинал С2 с 0,01 мкФ на 0,03 мкФ. то частота исходного звукового сигнала снизится и вся последовательность будет звучать ниже.
Микросхема IC2 типа MCI4017 используется как декодер, который сдвигает сигнал на один разряд при каждом импульсе синхронизации. Хотя последовательность выходных сигналов IC2 фиксирована, тем не менее
Рис. 7.23. Генератор мелодии (мелодичный IC1 LM555 таймер, IC2 MCI 4017 счет чик дешифратор делитель на 10" IC3 МС14046 схема фазовой автоподстройки: СИ прп, 2N1101, SK3010; GE59; D1 D6 1N914; С1 4 мкФ. 10 В: С2 от 0,05 до 0,01 мкФ (для подбора граничной частоты) R1, R2 100 кОм; R9 150 кОм (увеличение сопротивления снижает частоту звука);Рис. 7.23. Генератор мелодии (мелодичный IC1 LM555 таймер, IC2 MCI 4017 счет чик дешифратор делитель на 10" IC3 МС14046 схема фазовой автоподстройки: СИ прп, 2N1101, SK3010; GE59; D1 D6 1N914; С1 4 мкФ. 10 В: С2 от 0,05 до 0,01 мкФ (для подбора граничной частоты) R1, R2 100 кОм; R9 150 кОм (увеличение сопротивления снижает частоту звука);дверной звонок).R10 10 0м; R11 10 кОм; R12 2,2 кОм, резисторы определяющие выходной звуке вой сигнал R3 10 кОм R4 4,7 кОм; R5 3,3 кОм; R6 2,2 кОм; R7 1 кОм; R8 390 Ом; S1 однополюсный перекидной переключатель нормально разомкнутый Spk 8-Ом громкоговорительдверной звонок).R10 10 0м; R11 10 кОм; R12 2,2 кОм, резисторы определяющие выходной звуке вой сигнал R3 10 кОм R4 4,7 кОм; R5 3,3 кОм; R6 2,2 кОм; R7 1 кОм; R8 390 Ом; S1 однополюсный перекидной переключатель нормально разомкнутый Spk 8-Ом громкоговоритель
Рис. 7.23. Генератор мелодии (мелодичный IC1 LM555 таймер, IC2 MCI 4017 счет чик дешифратор делитель на 10" IC3 МС14046 схема фазовой автоподстройки: СИ прп, 2N1101, SK3010; GE59; D1 D6 1N914; С1 4 мкФ. 10 В: С2 от 0,05 до 0,01 мкФ (для подбора граничной частоты) R1, R2 100 кОм; R9 150 кОм (увеличение сопротивления снижает частоту звука);
Рис. 7.23. Генератор мелодии (мелодичный IC1 LM555 таймер, IC2 MCI 4017 счет чик дешифратор делитель на 10" IC3 МС14046 схема фазовой автоподстройки: СИ прп, 2N1101, SK3010; GE59; D1 D6 1N914; С1 4 мкФ. 10 В: С2 от 0,05 до 0,01 мкФ (для подбора граничной частоты) R1, R2 100 кОм; R9 150 кОм (увеличение сопротивления снижает частоту звука);
дверной звонок).
R10 10 0м; R11 10 кОм; R12 2,2 кОм, резисторы определяющие выходной звуке вой сигнал R3 10 кОм R4 4,7 кОм; R5 3,3 кОм; R6 2,2 кОм; R7 1 кОм; R8 390 Ом; S1 однополюсный перекидной переключатель нормально разомкнутый Spk 8-Ом громкоговоритель
дверной звонок).
R10 10 0м; R11 10 кОм; R12 2,2 кОм, резисторы определяющие выходной звуке вой сигнал R3 10 кОм R4 4,7 кОм; R5 3,3 кОм; R6 2,2 кОм; R7 1 кОм; R8 390 Ом; S1 однополюсный перекидной переключатель нормально разомкнутый Spk 8-Ом громкоговоритель
if)▼-ОCM<0r**CO
ооООООО
00000000
IC2 МС14017IC2 МС14017(вид снизу)(вид снизу)Расположение выводовРасположение выводов
IC2 МС14017
IC2 МС14017
(вид снизу)
(вид снизу)
Расположение выводов
Расположение выводов
мелодию можно менять. Вывод 4 является входоммелодию можно менять. Вывод 4 является входомРис. 7.24. Расположение выводов микросхемы МС14017.
мелодию можно менять. Вывод 4 является входом
мелодию можно менять. Вывод 4 является входом
(Объяснение смотрите в следующем абзаце.) синхронизации, вывод 15-сбросом, вывод 13- разрешением синхронизации. Схема работает как генератор мелодии (в режиме непрерывной генерации), когда оба вывода 15 и 13 соединены с землей. Можно также обеспечить выдачу мелодии только один раз (пунктирные линии на схеме), если соединить вывод разрешения 13 с последним разомкнутым выводом в последовательности. Это приведет к установке на выводе 13 высокого уровня в конце цикла, и мелодия прервется. Переключатель S1 подключает вход разрешения к земле, и поэтому цикл начинается снова.
Высота звука определяется цепью делителя напряжения (резисторы R3-R8). Управляемый напряжением генератор (микросхема IC3) управляется через вывод 9 напряжением, установленным в точке А. Когда напряжение на выводе 1 микросхемы IC2 становится положительным, то в эту точку через диод поступает напряжение примерно 8 В и частота выходного звукового сигнала становится максимальной. Вывод I является пятым по порядку последовательности сдвига. Четвертым в последовательности является вывод 10. и поскольку он подключен к последнему резистору Делителя, управляемый им звуковой сигнал ниже, так как напряжение 8 В, которое подавалось в точку А, теперь приложено к точке F. Напряжение в точке А делителя при этом равно 3,5 В. поэтому формируется самый низкий Звук последовательности.
Если тщательно рассчитать номиналы резисторов с R3 по R8. то число звуков может быть запланировано. В схеме запланировано только шесть звуков, при дополнительных диодах и резисторах их можно довести до Девяти. Декодер имеет десять выходов, но мы используем последний вывод ДДя прерывания цикла, т. е. возможны только девять звуков. Для формирования другого порядка выходных сигналов следует поменять позиции подключения диодов (рис. 024).
Изменить или подобрать другую мелодию, не изменяя схемы, можно Утем подбора номиналов резисторов с R3 по R8. Эта процедура заключатся в следующем: один конец проволочки подсоедините к плюсу источника Итания, а другим поочередно прикасайтесь к точкам А. В. С. D, Е и F.
Прослушайте звук в каждой точке, и если вам захочется повысить или понизить немного звук, то измените сопротивление одного из резисторов.
Таймер на микросхеме IC1 типа LM555 выдает импульсы синхрониза» ции, которые обеспечивают последовательность переключений микросхемы IC2. Она устроена так, что выдает один импульс в секунду. Увеличение или уменьшение номинала конденсатора С1 приведет к изменению темпа исполнения мелодии.
Эксперименты со схемой. Выше в тексте есть много предложений, которые помогают понять, что произойдет, когда изменения будут сделаны.
Схема 23
ЭЛЕКТРОННОЕ ВЫЗЫВНОЕ УСТРОЙСТВО
Описание работы схемы. Электронное вызывное устройство (рис. 7.25) поможет созвать семью к обеду, собрать учеников одного класса в школе в случае каких-либо событий или для объявлений или оповестить работников учреждения о собрании с использованием электронного имитатора молотка председателя собрания.
Микросхема IC2 типа LM386 является генератором-усилителем с элементами С2, R2, СЗ, R3 и R4. которые определяют частоту и форму сигнала. Резистор R4 можно регулировать для изменения частоты выходного сигнала от 50 до 1500 Гц. При включении частота смещается вверх, остается постоянной и медленно снижается при выключении. Выход через конденсатор С4 и резистор R6 подключается к транзистору Q1. который возбуждает громкоговоритель.
Мощный транзистор Q1 можно исключить из схемы для уменьшения ее стоимости. Для этого конденсатор С4 непосредственно подключается к громкоговорителю, как это показано на схеме пунктирной линией. Можно соединить громкоговоритель непосредственно с выводом 5, однако это
Рис 7.25. Электронное вызывное устройство IC1-CD4011 четыре двухвходовых логических элемента И-НЕ; IC2-LM386, низковольтный усилитель; С1 15 мкФ, 15 В;С2-1,5мкФ (майларового типа); СЗ 60 мкФ, 15 В; С4 25 мкФ, 15 В; R1 -Рис 7.25. Электронное вызывное устройство IC1-CD4011 четыре двухвходовых логических элемента И-НЕ; IC2-LM386, низковольтный усилитель; С1 15 мкФ, 15 В;С2-1,5мкФ (майларового типа); СЗ 60 мкФ, 15 В; С4 25 мкФ, 15 В; R1 -470 кОм; R2 10 кОм; R3 3,3 кОм; R4 5 кОм, переменное; R5-10 Ом; R6 1 к0^ Q1 рпр, мощный SK3717 SK3719 otl Spk громкоговоритель.470 кОм; R2 10 кОм; R3 3,3 кОм; R4 5 кОм, переменное; R5-10 Ом; R6 1 к0^ Q1 рпр, мощный SK3717 SK3719 otl Spk громкоговоритель.
Рис 7.25. Электронное вызывное устройство IC1-CD4011 четыре двухвходовых логических элемента И-НЕ; IC2-LM386, низковольтный усилитель; С1 15 мкФ, 15 В;
С2-1,5мкФ (майларового типа); СЗ 60 мкФ, 15 В; С4 25 мкФ, 15 В; R1 -
Рис 7.25. Электронное вызывное устройство IC1-CD4011 четыре двухвходовых логических элемента И-НЕ; IC2-LM386, низковольтный усилитель; С1 15 мкФ, 15 В;
С2-1,5мкФ (майларового типа); СЗ 60 мкФ, 15 В; С4 25 мкФ, 15 В; R1 -
470 кОм; R2 10 кОм; R3 3,3 кОм; R4 5 кОм, переменное; R5-10 Ом; R6 1 к0^ Q1 рпр, мощный SK3717 SK3719 otl Spk громкоговоритель.
470 кОм; R2 10 кОм; R3 3,3 кОм; R4 5 кОм, переменное; R5-10 Ом; R6 1 к0^ Q1 рпр, мощный SK3717 SK3719 otl Spk громкоговоритель.
изменит нагрузку и поэтому вызовет изменение частоты, которая могла быть отрегулирована по вашему выбору. Вы можете проэкспериментиро- вать с любой из этих возможностей.
Микросхема IC1 типа CD4011, представляющая собой логические элементы И-НЕ, формирует задержку времени выключения. Таблица истинности этого логического элемента состоит в том, что, когда на двух выводах на входе сформирован высокий уровень, на выходе устанавливается низкий уровень. В режиме ожидания на выходе логического элемента 2 (вывод 10) присутствует низкий уровень, поскольку на выводах 8 и 9 установлен высокий уровень. Выход логического элемента 1 (вывод 3) имеет высокий уровень и поступает непосредственно на выводы 8 и 9. Вывод 2 логического элемента 1 соединен с плюсом источника питания или с высоким уровнем, в то время как вывод 1 замкнут на землю через резистор сопротивлением 470 кОм. Одна из обкладок конденсатора С1 соединена с землей, другая - с выводом 1, а также с переключателем S1. При кратковременном замыкании переключателя S1 конденсатор С1 заряжается до полного напряжения питания, и все выходы микросхемы IC1 перебрасываются в режим включения. Когда переключатель S1 размыкается, конденсатор С1 разряжается через резистор R1 с постоянной времени порядка 5 с, поэтому звук включается на этот период времени. Увеличивая номиналы С1 или R1, можно изменить время включенного состояния.
Эксперименты со схемой. С помощью двух цифровых вольтметров проконтролируйте изменение состояний логических элементов для наблюдения логики таблицы истинности. Установите один цифровой вольтметр между выводом 1 и землей для контроля вывода 1 при заряде и разряде конденсатора С1. Установите второй цифровой вольтметр между выводом 6 и землей для наблюдения за состоянием выхода микросхемы.
Схема 24
ПРИСТАВКА ТРЕМОЛО
Описание работы схемы. Тремоло (рис. 7.26) является устройством звукового эффекта, которое видоизменяет сигнал струнного инструмента. Генератор на микросхеме IC1 (схема фазовой автоподстройки) вырабатывает низкочастотные прямоугольные импульсы частотой от 5 до 2500 Гц и управляется изменением напряжения на выводе 9 с помощью резистора R2. Граничная частота устанавливается R1 и С1. Увеличение номинала резисто- Ра R1 приведет к увеличению граничной частоты, тогда как уменьшение номинала конденсатора С1 приведет к ее уменьшению.
Транзистор Q1 работает в режиме усиления с рабочей точкой 4 В при коэффициенте усиления по току 100. Усиление без эффекта тремоло составляет около 2 В. С блокировочным конденсатором С4 коэффициент усиления равен 33. Для предотвращения искажений при наличии в схеме конденсатора С4 выходной сигнал от инструмента не должен превышать 30 мВ (без тремоло). При отсутствии в схеме конденсатора С4 максимальный сигнал т инструмента, передаваемый без искажений, может составлять 1.5 В.
Выход микросхемы IC1 подается на коллектор транзистора Q1 через Резистор управления глубиной модуляции R4. Прямоугольные импульсы модулируют звуковой сигнал с частотой, определяемой резистором R2 енератор запускается ножным переключателем S1
Рис. 7.26. Приставка тремоло:IC1 МС14046, схема фазовой автоподстройки; Q1 прп, 2N1101, Т5952, SK3010, GE59; С1 0,01 мкФ; С2, СЗ 1,5 мкФ (майларовый); С4 25 мкФ, 15 В (дополнительный); R1 100 кОм; S1 ножной переклюРис. 7.26. Приставка тремоло:IC1 МС14046, схема фазовой автоподстройки; Q1 прп, 2N1101, Т5952, SK3010, GE59; С1 0,01 мкФ; С2, СЗ 1,5 мкФ (майларовый); С4 25 мкФ, 15 В (дополнительный); R1 100 кОм; S1 ножной переключатель; R2 1 МОм, переменное; R3, R8- 10 кОм; R4 5 кОм, переменное; R5 470 0м; R6 10 кОм; R7 2,2 кОм; R9 2,2 МОм.чатель; R2 1 МОм, переменное; R3, R8- 10 кОм; R4 5 кОм, переменное; R5 470 0м; R6 10 кОм; R7 2,2 кОм; R9 2,2 МОм.
Рис. 7.26. Приставка тремоло:
IC1 МС14046, схема фазовой автоподстройки; Q1 прп, 2N1101, Т5952, SK3010, GE59; С1 0,01 мкФ; С2, СЗ 1,5 мкФ (майларовый); С4 25 мкФ, 15 В (дополнительный); R1 100 кОм; S1 ножной переклю
Рис. 7.26. Приставка тремоло:
IC1 МС14046, схема фазовой автоподстройки; Q1 прп, 2N1101, Т5952, SK3010, GE59; С1 0,01 мкФ; С2, СЗ 1,5 мкФ (майларовый); С4 25 мкФ, 15 В (дополнительный); R1 100 кОм; S1 ножной переклю
чатель; R2 1 МОм, переменное; R3, R8- 10 кОм; R4 5 кОм, переменное; R5 470 0м; R6 10 кОм; R7 2,2 кОм; R9 2,2 МОм.
чатель; R2 1 МОм, переменное; R3, R8- 10 кОм; R4 5 кОм, переменное; R5 470 0м; R6 10 кОм; R7 2,2 кОм; R9 2,2 МОм.
Эксперименты со схемой. Измените номиналы С1 и R1, чтобы заметить их влияние на граничную частоту прямоугольных импульсов. Регулируя R2 (скорость) и R4 (глубина), обратите внимание на изменение частоты и амплитуды тремоло. Попробуйте включить и исключить из схемы конденсатор С4.
Схема 25
ЗВУКОВОЙ (ВИБРАЦИОННЫЙ) СИГНАЛИЗАТОР
Описание работы схемы. Звуковой (вибрационный) сигнализатор является прекрасным устройством контроля за состоянием или условиями. Он может быть использован как устройство, предупреждающее о нежданном вторжении или о чрезмерных вибрациях детали механизма.
В микросхеме IC2 (таймер типа UA556) выводы с 8 по 11 представляют схему ждущего мультивибратора, запускающегося через вывод 1. Длительность времени включенного состояния определяется элементами С7 и R9. Увеличение номинала любого из них приведет к увеличению времени включенного состояния. С помощью светодиода, подключенного на вых», де (вывод 9). можно контролировать включенное состояние (рис. 7.27).
Выводы с 1 по 6 микросхемы IC2 относятся к схеме генератора звука. Частота звука зависит от номинала конденсатора С6. Увеличение номинала С6 приведет к повышению тона. На практике высокий звук с целью отпугивания непрошенного визитера эффективнее. Вывод сброса 4 подключен к выходу ждущего мультивибратора (вывод 9) и к земле через резистор R6. Включение генератора происходит, когда на выводе 9 устанавливается высокий потенциал.
Микросхема ICI типа LM386 включена как усилитель с коэффициентом усиления 200. Выходной сигнал с вывода 5 выпрямляется с помощью D1 и R5. Конденсатор С4 заряжается через резистор RI 1 при первом включении. 76
При появлении внешнего звуковою сигнала на выводе 5 появляется напряжение, которое выпрямляется диодом DL Конденсатор С4 разряжается, формируя всплеск напряжения на выводе 8 микросхемы IC2. При этом ждуший мультивибратор переходит во включенное состояние и запускает звуковой генератор.
Транзистор Q1 является предусилителем с коэффициентом усиления по току Р около 100. Транзистор с большим Р приведет к увеличению чувствительности. Тогда вам придется изменить номинал резистора R1 для установки рабочей точки транзистора на 4,5 В или около половины напряжения источника питания. Выходной сигнал с коллектора через С8 и R4 замыкается на землю. Резистор R4 обеспечивает возможность регулировки чувствительности. Включенный сигнализатор перейдет в выключенное состояние при хлопке ладонями с расстояния около 1,3 м от микрофона. Если вы сделаете конический рефлектор, в который поместите микрофон, сигнализатор будет отключаться с расстояния около 2,5 м.
Если установить микрофон на поверхность, подверженную вибрации, то получится устройство контроля вибраций. Сигнализатор отключается от постукивания карандашом. Не забудьте изменить времязадающую цепочку ждущего мультивибратора, если вы хотите, чтобы сигнализатор был включен более длительный период времени.
Эксперименты со схемой. Измените номинал С7 или R9 для увеличения времени включенного состояния. Попробуйте изменить С6 для получения звуков различной высоты. Изменяя соотношение плеч резистора R4, определите уровни чувствительности. Сделайте конический рефлектор для увеличения чувствительности и звуковой направленности.
1N914: D2 светодиод; R1 2,2 МОм; R2, R11 10k0m;R3 100 Ом; R4-50 кОм переменное; R5-1 кОм; R6 10 кОм; R7 47 кОм; R8 100 кОм; R9 330 кОм; R10 1 кОм; R12 10 Ом; Spk 8 0м 3-дюйм (75-мм) громкоговоритель1N914: D2 светодиод; R1 2,2 МОм; R2, R11 10k0m;R3 100 Ом; R4-50 кОм переменное; R5-1 кОм; R6 10 кОм; R7 47 кОм; R8 100 кОм; R9 330 кОм; R10 1 кОм; R12 10 Ом; Spk 8 0м 3-дюйм (75-мм) громкоговорительРис. 7.П. Звуковой (вибрационный) сигнализатор: IC1-LM386. низковольтный УНЧ; IC2 UA556, сдвоенный таймер; Q1 прп. SK3010, GE59; 01-0,01 мкФ; 02 50 мкФ, 10 В;СЗ-ЮмкФ, 10 В; 04 0,03 мкФ; 05 220 мкФ, ЮВ; 06 0.015 мкФ; 07 6 мкФ, Ю В (танталовый)" 08 0,03 мкФ D1Рис. 7.П. Звуковой (вибрационный) сигнализатор: IC1-LM386. низковольтный УНЧ; IC2 UA556, сдвоенный таймер; Q1 прп. SK3010, GE59; 01-0,01 мкФ; 02 50 мкФ, 10 В;СЗ-ЮмкФ, 10 В; 04 0,03 мкФ; 05 220 мкФ, ЮВ; 06 0.015 мкФ; 07 6 мкФ, Ю В (танталовый)" 08 0,03 мкФ D1
1N914: D2 светодиод; R1 2,2 МОм; R2, R11 10k0m;R3 100 Ом; R4-50 кОм переменное; R5-1 кОм; R6 10 кОм; R7 47 кОм; R8 100 кОм; R9 330 кОм; R10 1 кОм; R12 10 Ом; Spk 8 0м 3-дюйм (75-мм) громкоговоритель
1N914: D2 светодиод; R1 2,2 МОм; R2, R11 10k0m;R3 100 Ом; R4-50 кОм переменное; R5-1 кОм; R6 10 кОм; R7 47 кОм; R8 100 кОм; R9 330 кОм; R10 1 кОм; R12 10 Ом; Spk 8 0м 3-дюйм (75-мм) громкоговоритель
Рис. 7.П. Звуковой (вибрационный) сигнализатор: IC1-LM386. низковольтный УНЧ; IC2 UA556, сдвоенный таймер; Q1 прп. SK3010, GE59; 01-0,01 мкФ; 02 50 мкФ, 10 В;
СЗ-ЮмкФ, 10 В; 04 0,03 мкФ; 05 220 мкФ, ЮВ; 06 0.015 мкФ; 07 6 мкФ, Ю В (танталовый)" 08 0,03 мкФ D1
Рис. 7.П. Звуковой (вибрационный) сигнализатор: IC1-LM386. низковольтный УНЧ; IC2 UA556, сдвоенный таймер; Q1 прп. SK3010, GE59; 01-0,01 мкФ; 02 50 мкФ, 10 В;
СЗ-ЮмкФ, 10 В; 04 0,03 мкФ; 05 220 мкФ, ЮВ; 06 0.015 мкФ; 07 6 мкФ, Ю В (танталовый)" 08 0,03 мкФ D1
Схема 26
ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ ЗВУКОВОЙ ГЕНЕРАТОР/УСИЛИТЕЛЬ
Описание работы схемы. Перестраиваемый звуковой генератор (рис. 7.28) полезен для получения звуковых эффектов или в качестве тестового генератора для проверки усилителей низкой частоты.
Управляемый напряжением генератор из схемы фазовой автоподстройки на микросхеме IC1 вырабатывает регулируемый звуковой сигнал частотой от 30 Гц до 10 кГц. Частота звука зависит от напряжения на выводе 9. Это напряжение в свою очередь устанавливается резистором R2, играющим роль делителя напряжения. Номинал резистора R1 определяет диапазон выходных частот. При уменьшении его до 100 кОм диапазон регулируемых частот составит 166 Гц-25 кГц. Конденсатор С2 также влияет на выходную частоту. Увеличение его емкости до 0.003 мкФ понизит частоту.
Выход микросхемы IC1 (вывод 4) через конденсатор С1 подается на резистор R3. Потенциометр делит выходной сигнал и устанавливает уровень на входе двухканального 2-Вт усилителя низкой частоты на микросхеме IC2 (вывод 6). Резистор R3 должен иметь экспоненциальную характеристику, чтобы громкость регулировалась плавно. Выход микросхемы (вывод 2) через конденсатор С4 поступает на 8-Ом громкоговоритель.
Микросхема IC2 является двухканальным 2-Вт усилителем (используется лишь один канал), который без труда возбуждает 12-дюйм (300-мм) громкоговоритель и поэтому позволяет легко регулировать громкость. Цепь обратной связи составляют R4 и СЗ, которые включены между выводом 7 и минусовым проводом. Без этих элементов микросхема самовозбуждается и на выходе возникают колебания, которые снижают качество звука. Фирма-изготовитель рекомендует резистор сопротивлением 2 кОм, однако и резистор 4,7 кОм полностью убирает паразитные колебания. Выходной сигнал очень близок к меандру, поэтому можно использовать генератор как тестовый.
Рис. 7.28. Перестраиваемый звуковой генератор усилительРис. 7.28. Перестраиваемый звуковой генератор усилительIC1 - МС14046В, схема фазовой автоподстройки; IC2 LM377N, 2-Вт стерео-УНЧ; С1 0,05 мкФ; С2 -0,001 мкФ; СЗ 6 мкФ, 10 В; С4 100 мкФ, 20 В; R1 470 кОм; R2 1 МОм переменное с линейной харакIC1 - МС14046В, схема фазовой автоподстройки; IC2 LM377N, 2-Вт стерео-УНЧ; С1 0,05 мкФ; С2 -0,001 мкФ; СЗ 6 мкФ, 10 В; С4 100 мкФ, 20 В; R1 470 кОм; R2 1 МОм переменное с линейной характеристикой; R3-500 кОм переменное экспоненциальной характеристикой- R4 1 кОм R5 100 кОм: Sok 8 0м 10-Ю громкоговорительтеристикой; R3-500 кОм переменное экспоненциальной характеристикой- R4 1 кОм R5 100 кОм: Sok 8 0м 10-Ю громкоговоритель
Рис. 7.28. Перестраиваемый звуковой генератор усилитель
Рис. 7.28. Перестраиваемый звуковой генератор усилитель
IC1 - МС14046В, схема фазовой автоподстройки; IC2 LM377N, 2-Вт стерео-УНЧ; С1 0,05 мкФ; С2 -0,001 мкФ; СЗ 6 мкФ, 10 В; С4 100 мкФ, 20 В; R1 470 кОм; R2 1 МОм переменное с линейной харак
IC1 - МС14046В, схема фазовой автоподстройки; IC2 LM377N, 2-Вт стерео-УНЧ; С1 0,05 мкФ; С2 -0,001 мкФ; СЗ 6 мкФ, 10 В; С4 100 мкФ, 20 В; R1 470 кОм; R2 1 МОм переменное с линейной харак
теристикой; R3-500 кОм переменное экспоненциальной характеристикой- R4 1 кОм R5 100 кОм: Sok 8 0м 10-Ю громкоговоритель
теристикой; R3-500 кОм переменное экспоненциальной характеристикой- R4 1 кОм R5 100 кОм: Sok 8 0м 10-Ю громкоговоритель
Эксперименты со схемой. Измените номинал конденсатора С2 и обратите внимание на изменение базового уровня частоты. Дополните схему однополюсным переключателем на два направления и телефонным гнездом, соединив выход генератора с гнездом через резистор 10 Ом для преобразования устройства в звуковой тестер.
Схема 27
СИГНАЛИЗАТОР ПОЯВЛЕНИЯ жидкости
Описание работы схемы. Сигнализатор появления жидкости (рис. 7.29) с выходным сигналом переменного или постоянного тока имеет много полезных применений, например установка его на днище судна для оповещения о неработающей помпе или течи, превышающей возможности помпы. Он может быть использован в любом месте, где повышение уровня воды представляет угрозу. Микросхема ULN2429A в своем роде уникальна. Она имеет контактные датчики, работающие от переменного тока при контакте с жидкостью. Это снимает проблему связанную с поляризацией контактов.
Микросхема IC1 имеет на выходе (выводах 1 или 14) сигнал частотой 400 Гц, которая определяется конденсатором С2. Когда проводящая жидкость касается контактов датчика, сигнал внутреннего генератора поступает на внутренний детектор и на выходе появляются прямоугольные импульсы (меандры). Фирма-изготовитель рекомендует использовать оба выхода (выводы 1 и 14), когда требуется использовать схему при большой токовой нагрузке. Микросхема имеет максимальный ток на выходе 700 мА. но при этой конкретной схеме только 14 мА использовалось для зажигания светодиода. Выходной сигнал зажигает светодиод и, кроме того, подается на микросхему IC2 (вывод 3) через СЗ и R3. Резистор R3 устанавливает уровень запуска и, следовательно, громкость.
Микросхема IC2 является низковольтным усилителем звуковой частоты. Его работа была описана в схеме 26. Конденсатор С5 является дополнительным и может быть добавлен, когда требуется большее усиление. Конденсатор С1 рекомендуется для развязки выводов 10 и 11 микросхемы IC1, однако качество звучания будет улучшено развязкой между выводами 10 и 12
И^С‘ ^-29. Сигнализатор появления жидкости: *^-ULN2429A, детектор жидкости: IC2 М386, низковольтный УНЧ: D1 -мощный ^етодиод; R1 390 Ом; R2 27 кОм, Spk м громкоговоритель; R3 25 кОм, переменное; С1 -0,09 мкФ; С2-0,06 мкФ; СЗ- С^*КФ (майларовый); С4 500 мкФ, 15 В;10 мкФ 15 в (дополнительный) СпраИ^С‘ ^-29. Сигнализатор появления жидкости: *^-ULN2429A, детектор жидкости: IC2 М386, низковольтный УНЧ: D1 -мощный ^етодиод; R1 390 Ом; R2 27 кОм, Spk м громкоговоритель; R3 25 кОм, переменное; С1 -0,09 мкФ; С2-0,06 мкФ; СЗ- С^*КФ (майларовый); С4 500 мкФ, 15 В;10 мкФ 15 в (дополнительный) Справа дана структурная схема IC1: выводы 1 и 14 выход; выводы 5 и 7 генератор; вывод 6 выход генератора; вывод 8 опорное сопротивление Rref; вывод 9-вход детектора; выводы 10, 11 и 12-развязка: вывод 13 плюс источника питания.ва дана структурная схема IC1: выводы 1 и 14 выход; выводы 5 и 7 генератор; вывод 6 выход генератора; вывод 8 опорное сопротивление Rref; вывод 9-вход детектора; выводы 10, 11 и 12-развязка: вывод 13 плюс источника питания.
И^С‘ ^-29. Сигнализатор появления жидкости: *^-ULN2429A, детектор жидкости: IC2 М386, низковольтный УНЧ: D1 -мощный ^етодиод; R1 390 Ом; R2 27 кОм, Spk м громкоговоритель; R3 25 кОм, переменное; С1 -0,09 мкФ; С2-0,06 мкФ; СЗ- С^*КФ (майларовый); С4 500 мкФ, 15 В;
10 мкФ 15 в (дополнительный) Спра
И^С‘ ^-29. Сигнализатор появления жидкости: *^-ULN2429A, детектор жидкости: IC2 М386, низковольтный УНЧ: D1 -мощный ^етодиод; R1 390 Ом; R2 27 кОм, Spk м громкоговоритель; R3 25 кОм, переменное; С1 -0,09 мкФ; С2-0,06 мкФ; СЗ- С^*КФ (майларовый); С4 500 мкФ, 15 В;
10 мкФ 15 в (дополнительный) Спра
ва дана структурная схема IC1: выводы 1 и 14 выход; выводы 5 и 7 генератор; вывод 6 выход генератора; вывод 8 опорное сопротивление Rref; вывод 9-вход детектора; выводы 10, 11 и 12-развязка: вывод 13 плюс источника питания.
ва дана структурная схема IC1: выводы 1 и 14 выход; выводы 5 и 7 генератор; вывод 6 выход генератора; вывод 8 опорное сопротивление Rref; вывод 9-вход детектора; выводы 10, 11 и 12-развязка: вывод 13 плюс источника питания.
Эксперименты со схемой. Исключите усилитель низкой частоты и замените номинал С2 на 10 мкФ для обеспечения мигания светодиода, когда датчики определяют появление жидкости (при этом схема становится «тихим» сигнализатором). Измените номинал конденсатора С2 и обратите внимание на изменение звука. Посмотрите на выходе форму сигнала и его временные характеристики.
Схема 28
УСТРОЙСТВО, КОНТРОЛИРУЮЩЕЕ ДВА ВХОДА
(ЗВУКОВОЙ СИГНАЛИЗАТОР)
Описание работы схемы. Устройство, контролирующее два входа (звуковой сигнализатор) (рис. 7.30) выполняет две задачи: отпугивать непрошенного визитера за счет элемента неожиданности появления громкого звукового сигнала и надежно уведомлять о наличии самого факта вторжения.
Микросхема IC1 типа CD4001 является четырьмя двухвходовыми логическими элементами ИЛИ-HE. Таблица истинности этих логических элементов заключается в том, что, когда на обоих входах установлен низкий уровень, на выходе устанавливается высокий уровень. Входы двух логических элементов (выводы 2 и 6) подключены к минусу источника питания, или на них поддерживается низкий уровень. На другие два входа (выводы 1 и 5) подается высокий уровень через входы № 1 и №2. Они также подключены к минусу источника питания через резисторы R1 и R2. Выходы (выводы 4 и 3) поступают на микросхему IC2 на вывод разрешения 4 через резисторы R5 и R6. К минусу источника питания через резисторы R3 и R4 также подключены контрольные светодиоды D1 и D2.
Если кто-нибудь разомкнет вход № 1 или № 2 (войдет в помещение), на обоих входах логического элемента ИЛИ-HE установится низкий уровень, а
Рис. 7.30. Устройство, контролирующее два входа (звуковой сигнализатор):
iC1 CD4001; IC2-LN555, таймер; 01 R4 470 0м; R5, R6 1 кОм; Spk 3-ОМ
0,006 мкФ; С2-ЗОО мкФ; 15 В; D1, D2 громкоговоритель
красные светодиоды; R1, R2-10kOm; R3,
на выходе соответственно - высокий уровень. Включится светодиод контроля вторжения через вход № 1 или № 2 или оба одновременно.
Микросхема IC2 является генератором, который тут же включается, как только на выводе 4 устанавливается высокий уровень в результате срабатывания логического элемента. Тональность звукового сигнала определяется элементами Cl, R7 и R8. Выход микросхемы (вывод 3) через конденсатор С2 подается на 8-Ом громкоговоритель. Конденсатор С2 должен иметь номинал 300 мкФ или больше для улучшения эффективности и увеличения громкости.
Эксперименты со схемой. Измените номинал конденсатора С1 для подбора частоты звукового сигнала (больший номинал вызовет понижение частоты, меньший номинал-повышение). Возьмите сначала 15-дюйм (375-мм) громкоговоритель, а затем 4-дюйм (100-мм) для определения эффективности и громкости. Поставьте перемычки из свинцовой фольги и затем расплавьте их пламенем, имитируя пожарную сигнализацию.
Схема 29
ТАЙМЕР ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПЛЕНКИ (СВЕТОВОЙ ИЛИ ЗВУКОВОЙ СИГНАЛИЗАТОР)
Описание работы схемы. Таймер для обработки пленки (рис. 7.31) сигнализирует об окончании проявления пленки и удобен при проведении фотографических работ. Черно-белая пленка, такая, как Pan X или Tri X. требует определенного времени проявления в растворе проявителя фирмы Microdol Developer при температуре 68 F (20" С). Затем нужно еще 10 мин для закрепления. За временем требуется следить независимо от того, где происходит обработка пленки-в темной комнате или в специальной проявочной камере при свете. Схема, приведенная здесь, реализует таймер на 7 и 14 минут, который оповещает об окончании этих процессов световым или
iCl" ^ 31' Таймер для обработки пленки (световой или звуковой сигнализатор):iCl" ^ 31' Таймер для обработки пленки (световой или звуковой сигнализатор):. ._ , . , unmup дщл wp-awiMH племкиCD4081, логические элементы И; IC2 LN555, таймер; IC3 78L05, стабилизатор На 5 В; С1, С2 100 мкФ, 6 В (танталовые; Сз 0,002 мкФ, 04 300 мкФ, 15 В; S1 $3 переключатели с пружинным фиксато. ._ , . , unmup дщл wp-awiMH племкиCD4081, логические элементы И; IC2 LN555, таймер; IC3 78L05, стабилизатор На 5 В; С1, С2 100 мкФ, 6 В (танталовые; Сз 0,002 мкФ, 04 300 мкФ, 15 В; S1 $3 переключатели с пружинным фиксатором; S3 однополюсный перекидной ключатель R1 1 кОм; R2. R3 от 5 МОм; R4 10 кОм; R5 100 кОм; 10 кОм; R7-390 0m; D1 светодиод;громкоговорительром; S3 однополюсный перекидной ключатель R1 1 кОм; R2. R3 от 5 МОм; R4 10 кОм; R5 100 кОм; 10 кОм; R7-390 0m; D1 светодиод;громкоговорительпере-
iCl" ^ 31' Таймер для обработки пленки (световой или звуковой сигнализатор):
iCl" ^ 31' Таймер для обработки пленки (световой или звуковой сигнализатор):
. ._ , . , unmup дщл wp-awiMH племки
CD4081, логические элементы И; IC2 LN555, таймер; IC3 78L05, стабилизатор На 5 В; С1, С2 100 мкФ, 6 В (танталовые; Сз 0,002 мкФ, 04 300 мкФ, 15 В; S1 $3 переключатели с пружинным фиксато
. ._ , . , unmup дщл wp-awiMH племки
CD4081, логические элементы И; IC2 LN555, таймер; IC3 78L05, стабилизатор На 5 В; С1, С2 100 мкФ, 6 В (танталовые; Сз 0,002 мкФ, 04 300 мкФ, 15 В; S1 $3 переключатели с пружинным фиксато
ром; S3 однополюсный перекидной ключатель R1 1 кОм; R2. R3 от 5 МОм; R4 10 кОм; R5 100 кОм; 10 кОм; R7-390 0m; D1 светодиод;
громкоговоритель
ром; S3 однополюсный перекидной ключатель R1 1 кОм; R2. R3 от 5 МОм; R4 10 кОм; R5 100 кОм; 10 кОм; R7-390 0m; D1 светодиод;
громкоговоритель
4 до
R6Spk
звуковым сигналом. В ожидании сигнала указанное время вы можете использовать для другой работы.
Микросхема CD4081 содержит 4 двухвходовых логических элемента И, два из которых использованы в схеме таймера. Таблица истинности логической схемы И состоит в том, что когда на двух входах появится высокий уровень, на выходе тоже установится высокий уровень. Два логических элемента соединены последовательно для того, чтобы срабатывание логического элемента 1 (когда он включен) обеспечивало запуск логического элемента 2 для получения суммарного времени выдержки.
Для формирования требуемого интервала времени используется только одна сторона микросхемы CD4081. На выводах 1 (вход первого логического элемента) и б (вход второго логического элемента) поддерживается высокий уровень за счет подключения к плюсу источника питания. Другой вход первого логического элемента (вывод 2) соединен с времязадающей цепочкой, постоянная времени (t = RC) которой определяется элементами R2, R1, CI и положением переключателя S1. Если переключатель S1 замкнут на R1, то постоянная времени мала и выходной вывод 3 принимает высокий потенциал немедленно. Вывод 5 второго логического элемента включен между СЗ и R3. Эти элементы определяют постоянную времени второго логического элемента, которая составляет около 7 мин.
Если переключатель S1 во времязадающей цепочке первого логического элемента находится в правом положении, высокий уровень на выводе 2 сформируется через большее время (около 7 мин). По истечении 7 мин на выводе 2 установится высокий уровень (около 2,5 В при стабилизированном источнике питания на 5 В), на выходе (вывод 3) появится высокий уровень и начнется заряд конденсатора С2. Еще через 7 мин напряжение на выводе 5 достигнет высокого уровня (те же 2,5 В) и на выходе схемы И (вывод 4) тоже установится высокий уровень.
В промежуточный период вывод разрешения 4 микросхемы IC2 (генератор звуковой частоты) соединен с землей через резистор R4 и генерация отсутствует. Однако вывод 4 микросхемы IC2 также подключен к выводу 4 логического элемента 2, поэтому, когда на последнем устанавливается высокий уровень, запускается генератор. При этом звуковой сигнал от громкоговорителя или включение светодиода получается в зависимости от положения переключателя S2. Красный светодиод является визуальным индикатором и. кроме того, может использоваться в темной комнате.
Микросхема IC3 типа 78LO5 обеспечивает постоянное напряжение для каскада таймера. Она предназначена для поддержания постоянного напряжения на определенном уровне и компенсации разряда 9-В батареи.
Кому-нибудь может потребоваться некоторая подстройка элементов С1, С2, R2 и R3, чтобы обеспечить установку времени с точностью до минуты. Поскольку используются типовые конденсаторы и резисторы, имеющие некоторый разброс номиналов, для установки точного времени выдержки требуется их подбор. Например, при номинале 100 мкФ использованные конденсаторы имели емкость 110 и 108 мкФ; резисторы, промаркированные как 4 МОм, имели сопротивления 4.4 и 4,2 МОм. В результате этого задержка времени была больше расчетной. Отметим, что высокий уровень составлял 2.5 В при 5-В питании или 50% приложенного напряжения, тогда как постоянная времени (t = RC) определяется при 63% приложенного напряжения.
Эксперименты со схемой. Измените частоту звука генератора путем изменения номинала конденсатора СЗ. Измените также номинал R1 для изменения общего времени выдержки до 8 мин. когда будет услышан сигнал- 82
Схема 30
ЗВУКОВОЕ КОНТРОЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО И (ИЛИ) СРЕДСТВО УСТРАШЕНИЯ
Описание работы схемы. Предлагаемое устройство (рис. 7.32) может работать в целях обнаружения вторжения, а также в качестве средства устрашения за счет элемента неожиданности включения звуковой сигнализации.
Микросхема IC1 типа CD4071 представляет собой четыре логических элемента ИЛИ с двумя входами. Таблица истинности их состоит в том, что если на каком-либо входе появится высокий уровень, то на выходе также установится высокий уровень. Два логических элемента 1 и 2 используются для контроля за двумя объектами. На выводе 2 первого логического элемента поддерживается низкий уровень за счет подключения к минусу источника питания. На контролирующем выводе 1 низкий потенциал сохраняется при замкнутом входе № 1, где в качестве перемычки может быть использована тонкая проволока. Если проволока будет оборвана и цепь разомкнется, то на выводе 1 установится высокий уровень и на выход (вывод 3) через R1 также поступит высокий уровень. Пока на выводе разрешения 4 микросхемы IC2 (генератор звуковой частоты) через резистор R3 поддерживается низкий уровень, генератор выключен. Однако вывод 4 подключен и к выходу микросхемы IC1 (вывод 3). Когда на последнем устанавливается высокий уровень, генератор включается и через громко-
■ Ис- 7.32. Звуковое контрольное устройство •C1-CD4071, четыре логических элемента ИЛИ; |С2, ЮЗ LN555, таймеры; R1, R2 10 кОм: R3, R4 10 кОм; R6, R8 47 кОм;■ Ис- 7.32. Звуковое контрольное устройство •C1-CD4071, четыре логических элемента ИЛИ; |С2, ЮЗ LN555, таймеры; R1, R2 10 кОм: R3, R4 10 кОм; R6, R8 47 кОм;R7 R8R7 R8и (или) средство устрашения:R5, R7 100 кОм; 01 0,027 мкФ; 02 0,01 мкФ; 03, 04 100 мкФ, 15 В; Spk 8 Ом громкоговоритель.и (или) средство устрашения:R5, R7 100 кОм; 01 0,027 мкФ; 02 0,01 мкФ; 03, 04 100 мкФ, 15 В; Spk 8 Ом громкоговоритель.б»б»
■ Ис- 7.32. Звуковое контрольное устройство •C1-CD4071, четыре логических элемента ИЛИ; |С2, ЮЗ LN555, таймеры; R1, R2 10 кОм: R3, R4 10 кОм; R6, R8 47 кОм;
■ Ис- 7.32. Звуковое контрольное устройство •C1-CD4071, четыре логических элемента ИЛИ; |С2, ЮЗ LN555, таймеры; R1, R2 10 кОм: R3, R4 10 кОм; R6, R8 47 кОм;
R7 R8
R7 R8
и (или) средство устрашения:
R5, R7 100 кОм; 01 0,027 мкФ; 02 0,01 мкФ; 03, 04 100 мкФ, 15 В; Spk 8 Ом громкоговоритель.
и (или) средство устрашения:
R5, R7 100 кОм; 01 0,027 мкФ; 02 0,01 мкФ; 03, 04 100 мкФ, 15 В; Spk 8 Ом громкоговоритель.
б»
б»
говоритель выдается звуковой сигнал. Звуковые сигналы для входов № 1 и № 2 различны, что позволяет определить место вторжения.
На входах второго логического элемента микросхемы IC 1 поддерживается низкий уровень за счет подключения вывода 12 непосредственно к минусу источника питания, а вывода 13-через перемычку входа № 2. Если эта перемычка будет оборвана, на выходе (вывод II) установится высокий уровень и, поскольку он соединен с выводом разрешения 4 микросхемы IC3, включится генератор звуковой частоты. Частота этого генератора выше, чем частота генератора на микросхеме IC2, так как С2 имеет меньшую емкость. Различие в тональностях звуковых сигналов позволяет определить, какой из входов был нарушен.
Если обе перемычки были разомкнуты последовательно, то сначала будет слышен низкий звук, затем высокий, а затем сочегание двух звуков. Таким образом, можно определить-один или несколько человек проникли в помещение. Кроме того, сложный звуковой сигнал явится сюрпризом для нарушителей и заставит их поспешно отступить.
Микросхемы LN555 более чем достаточно для возбуждения большого динамика. Если хотите получить еще более громкий звук, то поставьте на выходе усилитель мощности, один из тех, что рассмотрены в этой книге.
Эксперименты со схемой. Можно ли дополнить схему входами № 3 и № 4 для осуществления дополнительного контроля и дополнительными генераторами звуковой частоты? Можно ли изменить номиналы конденсаторов С1 или С2 для получения других звуковых частот?
CXfAi-
АВТОМОБИЛЬНЫЙ ГУДОК ЗАДНЕГО ХОДА
(ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ О ДВИЖЕНИИ НАЗАД)
Описание работы схемы. Водители грузовиков и других тяжелых машин испытывают затруднение в обзоре сзади при движении задним ходом. Гудок заднего хода предупреждает прохожих о том. что машина начинает движение назад. Схема имитирует предупредительный гудок, создавая прерывистый звуковой сигнал с частотой около одного раза в секунду. Громкость вполне достаточна без подключения дополнительного усилителя, хотя он может быть и добавлен (рис. 7.33).
Микросхема IC1 является сдвоенным таймером. Одна сторона микросхемы представляет собой низкочастотный генератор с частотой около 1 Гц. Элементы R2. R1 и С1 формируют большую постоянную времени. Время включенного состояния вычисляется по формуле Ц = 0." (RI + R2)C1 или ij =0.7 (100 кОм -1- 220 кОм) х 0,000005 или 1.15 с. Время выключения состояния короче, чем время включенного состояния, и равно: t2 = 0,7 • R2 С или t2 = 0,7 200 кОм • 0,000005, или 0,77 с. Общее время для 1 Гц составляет 1,92 с. На вывод 4 (сброс) подается высокий уровень для поддержания генератора в режиме автоколебаний при подаче напряжения на вывод 14. Выход (вывод 5) подключен к выводу сброса 10 второй стороны микросхемы.
Вторая сторона микросхемы выполняет функции генератора звуковой частоты порядка 1000 Гц что определяется элементами С2. R3 и R4. Вывод сброса 10 подключен к выходу первой стороны (вывод 5). Когда выход (вывод 5) переключается на плюс (примерно 1 раз в секунду), генераюр выдает короткие звуковые сигналы частотой 1 кГц.
К лампам заднего хода
Рис. 7.33. Автомобильный гудок заднего хода (предупреждение о движении назад): IC1 LM556 сдвоенный таймер; С1 1 мкФ,R2, R3 200 кОм; R1, R4 100 кОм; R5
16 В; С2 -0,003 мкФ; СЗ 300 мкФ, 15 В;10 кОм; Spk 8-Ом громкоговоритель.
Подключение должно быть относительно простым, поскольку, когда включается световой сигнал заднего хода и машина переводится на задний ход, можно использовать это напряжение. Плюсовой вывод питания схемы необходимо соединить с проводом «+ батареи», идущим к лампе заднего хода машины. Для лабораторного испытания и анализа может быть использован 12-В источник питания.
Эксперименты со схемой. Измерьте время включенного состояния на выводе 9 с помощью осциллографа. Это будет легко сделать, если перевести вторую сторону в автоколебательный режим путем переключения перемычки, идущей от вывода 10. с вывода 5 на плюс батареи.
Измерьте с помощью осциллографа импульс частоты на выводе 5. Это также можно сделать, отключив перемычку, идущую от вывода 5 к выводу Ю. исключив этим мешающий звук при испытании. Вы не должны оставлять вывод 10 неподключенным, а временно, но надежно соедините его с минусом батареи, чтобы гарантировать выключение звука.
Схема 32
СИГНАЛИЗАТОР ТОКСИЧНЫХ г\зов
Описание работы схемы. Сигнализатор токсичных газов (рис. 7.34) предупреждает о возникновении опасных ситуаций, таких, как наличие взрывоопасных газов или загрязнения воздуха в концентрации, вредной для здоровья. Пары или газы таких веществ, как спирт, лак. разбавители, оензин, пропан, бутан, окись углерода и другие углеводороды, могут быть
Рис. 7.34. Сигнализатор токсичных газов: 1С1 - LM555, таймер; IC2 CD4071, четыре двухвходовых логических элемента ИЛИ; IC3-7805 стабилизатор напряжения; С1 0,006 мкФ; С2-300 мкФ, 15 В; R1 -47 кОм; R2-47kOm; R3-470Om; R4-25 кОм, пеРис. 7.34. Сигнализатор токсичных газов: 1С1 - LM555, таймер; IC2 CD4071, четыре двухвходовых логических элемента ИЛИ; IC3-7805 стабилизатор напряжения; С1 0,006 мкФ; С2-300 мкФ, 15 В; R1 -47 кОм; R2-47kOm; R3-470Om; R4-25 кОм, переменное; D2 С106В1, тиристор; D1 светодиод, красный; датчик TGS812; Spk 8- Ом громкоговоритель; S1 - кнопка, нормально замкнутая; S2 однополюсный выключатель.ременное; D2 С106В1, тиристор; D1 светодиод, красный; датчик TGS812; Spk 8- Ом громкоговоритель; S1 - кнопка, нормально замкнутая; S2 однополюсный выключатель.
Рис. 7.34. Сигнализатор токсичных газов: 1С1 - LM555, таймер; IC2 CD4071, четыре двухвходовых логических элемента ИЛИ; IC3-7805 стабилизатор напряжения; С1 0,006 мкФ; С2-300 мкФ, 15 В; R1 -47 кОм; R2-47kOm; R3-470Om; R4-25 кОм, пе
Рис. 7.34. Сигнализатор токсичных газов: 1С1 - LM555, таймер; IC2 CD4071, четыре двухвходовых логических элемента ИЛИ; IC3-7805 стабилизатор напряжения; С1 0,006 мкФ; С2-300 мкФ, 15 В; R1 -47 кОм; R2-47kOm; R3-470Om; R4-25 кОм, пе
ременное; D2 С106В1, тиристор; D1 светодиод, красный; датчик TGS812; Spk 8- Ом громкоговоритель; S1 - кнопка, нормально замкнутая; S2 однополюсный выключатель.
ременное; D2 С106В1, тиристор; D1 светодиод, красный; датчик TGS812; Spk 8- Ом громкоговоритель; S1 - кнопка, нормально замкнутая; S2 однополюсный выключатель.
обнаружены при помощи промышленного датчика типа TGS812 в соответствии с инструкцией по использованию.
Микросхема 1С1 типа LM555 вырабатывает настораживающий звуковой сигнал частотой 1600 Гц, напоминающий сигнал дымового сигнализатора. Генератор имеет блокировку по выводу 4 (сброс); когда на этом выводе установлен высокий потенциал, слышен звуковой сигнал, при низком потенциале генератор выключается.
Микросхема IC2 типа CD4071 представляет собой четыре двухвходовых логических элемента ИЛИ. Таблица истинности их состоит в том, что, когда на одном или сразу на обоих входах устанавливается высокий потенциал, на выходе также устанавливается высокий потенциал. Один из четырех логических элементов микросхемы IC2 является управляющим логическим элементом, у которого на выводе 2 поддерживается низкий уровень; на вывод 1 также подается низкий уровень через R3 и S1. На выходе (вывод 3) формируется низкий уровень и, поскольку он соединен с выводом 4 (сброс) микросхемы IC1, генератор выключен. Вывод 1 микросхемы IC2 соединен также с плюсом источника питания через тиристор SCR и светодиод DL Если тиристор включить, микросхема IC2 разблокирует микросхему IC1 через вывод 4 (сброс).
У правляющий электрод тиристора подключен через резистор R4 к минусу источника питания, а последовательно с R4 включен датчик, одним из выводов соединенный с плюсом источника питания. Резистор R4 используется для установки порога чувствительности управляющего вывода тиристора SCR. Когда датчик сработает (замкнется), падение напряжения на R4 откроет тиристор и на выводе 1 микросхемы IC2 установится высокий уровень. Это приведет к появлению высокого уровня на выходе (вывод 3) и выводе разрешения микросхемы IC1 и к включению звукового сигнала сигнализатора. Светодиод в схеме предназначен для визуальной индикации в случае выхода из строя микросхемы IC1 и для контроля включений тиристора.
Газовый датчик типа TGS812 включает сигнализатор при наличии паров или газов. Когда токсичные газы попадают между контактами датчика, уменьшающееся сопротивление вызывает появление тока в нагрузке (резистор R4). Напряжение, приложенное между средним выводом резистора R4 и землей, открывает тиристор. Поскольку при этом тиристор блокируется, сигнализатор звучит непрерывно до тех пор, пока не будет нажата кнопка S1. Эта кнопка должна удерживаться в разомкнутом состоянии еще 12 с после удаления паров, чтобы дать время восстановиться датчику. Фирма- изготовитель рекомендует время восстановления от 1 до 2 мин, но в этом нет необходимости, судя по нашим проверкам.
Микросхема IC3 типа 7805 является стабилизатором, обеспечивающим напряжение 5 В для нити накала датчика. Ток, протекающий в режиме работы, составляет 211 мА. Ток покоя равен 135 мА, из которых 120 мА приходится на ток накала. Такой расход тока требует использования автомобильного аккумулятора или выпрямителя от сети переменного тока.
Эксперименты со схемой. Попробуйте использовать второй логический элемент в качестве буферного каскада, соединив вывод 3 микросхемы IC2 с выводами 5 и 6, а затем вывод 4 с выводом 4 микросхемы IC1. Испытайте воздействие различных паров на датчик; для этого разотрите каплю вещества между большим и указательным пальцами и накройте ими датчик до срабатывания сигнализатора.
Схема 33
УСТРОЙСТВО, КОНТРОЛИРУЮЩЕЕ ВХОД (ПО ОТБРАСЫВАЕМОЙ ТЕНИ)
Описание работы. Контроль доступа к месту деятельности или любому другому месту может осуществляться при помощи данной схемы, которая чувствительна к изменению яркости света или незначительным отбрасываемым теням (рис. 7.35). Никаких специальных источников света для
ini' 7.35. Устройство, контролирующее вход (по отбрасываемой тени):ini' 7.35. Устройство, контролирующее вход (по отбрасываемой тени):R3-27 кОм; R4 390 кОм; С1-0,01 мкФ; С2-4 мкФ, 15 В; СЗ -0,006 мкФ; D1 светодиод зеленый; D2 светодиод, красный.R3-27 кОм; R4 390 кОм; С1-0,01 мкФ; С2-4 мкФ, 15 В; СЗ -0,006 мкФ; D1 светодиод зеленый; D2 светодиод, красный.IC1 -LM386, низковольтный усилитель низкой частоты; IC2-ULN3330Y, оптоэлектрон- вый переключатель; 1СЗ-7808, стабилиза- ТоР напряжения; R1 - 560 Ом; R2-1 кОм;IC1 -LM386, низковольтный усилитель низкой частоты; IC2-ULN3330Y, оптоэлектрон- вый переключатель; 1СЗ-7808, стабилиза- ТоР напряжения; R1 - 560 Ом; R2-1 кОм;
ini' 7.35. Устройство, контролирующее вход (по отбрасываемой тени):
ini' 7.35. Устройство, контролирующее вход (по отбрасываемой тени):
R3-27 кОм; R4 390 кОм; С1-0,01 мкФ; С2-4 мкФ, 15 В; СЗ -0,006 мкФ; D1 светодиод зеленый; D2 светодиод, красный.
R3-27 кОм; R4 390 кОм; С1-0,01 мкФ; С2-4 мкФ, 15 В; СЗ -0,006 мкФ; D1 светодиод зеленый; D2 светодиод, красный.
IC1 -LM386, низковольтный усилитель низкой частоты; IC2-ULN3330Y, оптоэлектрон- вый переключатель; 1СЗ-7808, стабилиза- ТоР напряжения; R1 - 560 Ом; R2-1 кОм;
IC1 -LM386, низковольтный усилитель низкой частоты; IC2-ULN3330Y, оптоэлектрон- вый переключатель; 1СЗ-7808, стабилиза- ТоР напряжения; R1 - 560 Ом; R2-1 кОм;
датчика не требуется. Схема включает звуковой сигнализатор, если кто-нибудь пройдет в пределах 4,5 м перед датчиком, перекрывая падающий дневной свет. Причем окно может быть удалено на расстоянии до 9 м от устройства.
Микросхема IC1 типа LM386 является низковольтным усилителем низкой частоты и подключена к генератору. Генератор блокируется в нерабочем состоянии напряжением, подаваемым с микросхемы IC2.
Микросхема IC2 типа ULN333OY представляет собой оптоэлектронный переключатель, на выходном выводе 1 которого поддерживается напряжение 6,87 В при нормальной освещенности элемента датчика. Это напряжение приложено к выводу 3 микросхемы IC1 и блокирует генерацию микросхемы IC1. Однако, если даже небольшая тень упадет на чувствительный элемент датчика, на его выводе 1 установится низкий уровень порядка 0,33 В, и напряжение на выводе 3 будет определяться током, протекающим через элементы RI, D1 и R3. Кроме того, конденсатор С1 начнет заряжаться через R2 до того момента, пока напряжение на нем не превысит напряжение на выводе 3, после чего на выходе IC1 (вывод 5) появится низкий потенциал и цикл начнется сначала. При емкости конденсатора 0,01 мкФ генерируется частота порядка 1 кГц.
Выходная частота подается на громкоговоритель через конденсатор С2 Конденсатор С2 подбирается небольшой емкости для того, чтобы максимально использовать возможности 8-омного 3-дюйм (75-мм) громкоговорителя и снизить громкость. Если для увеличения громкости потребуется использовать больший громкоговоритель, то следует увеличить емкость
Ток покоя схемы составляет 10 мА, рабочий ток-60 мА. Поэтому, если предполагается использовать устройство длительное время, лучше установить для его питания выпрямитель от сети переменного тока, а не батарею. Микросхема IC3 типа 7808 необходима для поддержания постоянного напряжения, обеспечивающего стабильность частоты и чувствительности. Постоянное напряжение выше 8,5 В вызывает автоколебательный режим работы генератора независимо от датчика.
Датчик на микросхеме IC2 должен быть установлен в световом рефлекторе в перевернутом состоянии для уменьшения чувствительности к падающему свету. Точка фокуса определяется экспериментально. Кроме того, при установке на месте должны быть учтены комнатный и отраженный свет. В некоторых случаях может оказаться необходимым использование зеркала для отражения искусственного света. Светодиод D2 включен в схему для контроля датчика. Зеленый светодиод D1 в цепи генератора является частью цепи делителя и установлен для дополнительного контроля генерации.
Эксперименты со схемой. Эта схема предоставляет широкие возможности для экспериментальных исследований. Например, можно использовать микросхему LM555 в качестве одновибратора, что позволит реализовать задержку выключения генератора, используя для запуска одновибратор. Схема, представленная здесь, будет выдавать сигнал постоянно, если кто-нибудь встанет перед датчиком и создаст тень. Для понижения звука может быть увеличена емкость конденсатора С1.
Схема 34
СИГНАЛИЗАТОР, ИМИТИРУЮЩИЙ ТИРОЛЬСКОЕ ПЕНИЕ
Описание работы схемы. Имитатор тирольского пения (рис. 7.36) является звуковым устройством для привлечения внимания. Он может быть использован непосредственно как источник пугающего звука или подключен к дополнительной усилительной системе как сигнализатор общей тревоги.
Микросхема IC1 типа LM386, низковольтный усилитель низкой частоты, работает в качестве низкочастотного мультивибратора с элементами С2, RI, R2, R3 и СЗ. С выхода (вывод 5) низкочастотный сигнал подается на вывод 5 микросхемы IC2 через цепочку делителя напряжения R4, R5 и С4.
Микросхема IC2 типа LM555 является высокочастотным мультивибратором с частотой, определяемой элементами С5, R6 и R7. Выходной сигнал с вывода 3 может возбуждать большой громкоговоритель со значительной громкостью. Частота, генерируемая микросхемой IC2. зависит также от изменения напряжения и будет изменяться при разряде батареи. Эта проблема может быть преодолена путем стабилизации напряжения на микросхеме IC2 микросхемой IC3, которая является трехвыводным стабилизатором напряжения. Вывод 5 микросхемы IC2 принимает низкочастотный сигнал от микросхемы IC1 и обеспечивает качание частоты на выходе, создавая эффект тирольского пения. Изменяя номинал С5. можно изменить верхнюю и нижнюю границы качания звука.
Эксперименты со схемой. Установите осциллограф между выводом 5 микросхемы IC1 и землей для измерения качания частоты. Измерьте частоту на выходе (вывод 3) микросхемы IC2 при отключенном входном выводе 5 для получения высокого уровня. Измерьте частоту от микросхемы IC2 (вывод 3) при обеих работающих микросхемах. Замените величину емкости конденсатора С5 на 0,015 мкФ и заметьте изменение звука. Включите второй
Рис. 7.36. Сигнализатор, имитирующии тирольское пение:Рис. 7.36. Сигнализатор, имитирующии тирольское пение:IС1 LM386, низковольтный усилитель низкой частоты; IC2 LM555 таймер; IC3 MC78L05, стабилизатор; С1 0,006 мкФ, С2 50 мкФ, 15 В; СЗ 50 мкФ, 15 В; С4IС1 LM386, низковольтный усилитель низкой частоты; IC2 LM555 таймер; IC3 MC78L05, стабилизатор; С1 0,006 мкФ, С2 50 мкФ, 15 В; СЗ 50 мкФ, 15 В; С44 мкФ 10 В; С5-0,01 мкФ- С6 10 мкФ 15 В; С7 10 мкФ, 10 В; R1 - 1 кОм; R2 15 кОм; R3-10kOm; R4, R5 10 кОм; R6, R7 47 кОм; С8 0,1 мкФ.4 мкФ 10 В; С5-0,01 мкФ- С6 10 мкФ 15 В; С7 10 мкФ, 10 В; R1 - 1 кОм; R2 15 кОм; R3-10kOm; R4, R5 10 кОм; R6, R7 47 кОм; С8 0,1 мкФ.
Рис. 7.36. Сигнализатор, имитирующии тирольское пение:
Рис. 7.36. Сигнализатор, имитирующии тирольское пение:
IС1 LM386, низковольтный усилитель низкой частоты; IC2 LM555 таймер; IC3 MC78L05, стабилизатор; С1 0,006 мкФ, С2 50 мкФ, 15 В; СЗ 50 мкФ, 15 В; С4
IС1 LM386, низковольтный усилитель низкой частоты; IC2 LM555 таймер; IC3 MC78L05, стабилизатор; С1 0,006 мкФ, С2 50 мкФ, 15 В; СЗ 50 мкФ, 15 В; С4
4 мкФ 10 В; С5-0,01 мкФ- С6 10 мкФ 15 В; С7 10 мкФ, 10 В; R1 - 1 кОм; R2 15 кОм; R3-10kOm; R4, R5 10 кОм; R6, R7 47 кОм; С8 0,1 мкФ.
4 мкФ 10 В; С5-0,01 мкФ- С6 10 мкФ 15 В; С7 10 мкФ, 10 В; R1 - 1 кОм; R2 15 кОм; R3-10kOm; R4, R5 10 кОм; R6, R7 47 кОм; С8 0,1 мкФ.
громкоговоритель между выводом 5 микросхемы IC1 и землей (через конденсатор емкостью 300 мкФ), и прослушайте сочетание звуков. Можете ли вы видоизменить схему, поставив вместо микросхемы типа LM386 еще одну микросхему LM555 для получения щебечущего звука?
Схема 35
ИНФРАКРАСНЫЙ ДЕТЕКТОР
Описание работы схемы. Инфракрасный детектор будет чувствовать любое инфракрасное излучение от лампы накаливания, теплового элемента, огня или инфракрасного светодиода (рис. 7.37).
Микросхема IC1 типа TIL113 представляет собой оптрон на паре Дарлингтона с выходным фототранзистором с большим коэффициентом усиления. При обнаружении малейшего инфракрасного излучения фого- транзистором Q1 он открывается и зажигает внутренний светодиод оптрона микросхемы IC 1, свечение которого обнаруживается парой Дарлингтона.
В паре Дарлингтона вывод 4 является эмиттером, вывод 5-коллектором и вывод 6-базой. В использовании базы нет необходимости, поскольку в паре Дарлингтона смещение может быть вызвано свечением внутреннего светодиода. Резистор R2 в цепи эмиттера с вывода 4 находится под низким потенциалом или потенциалом земли, когда пара Дарлингтона находится в непроводящем состоянии. Когда инфракрасный свет попадает на Q1, зажигается внутренний светодиод. Излучение светодиода отпирает фототранзистор пары Дарлингтона, и через резисторы R2 и R3 течет ток. Напряжение на выводе 4 растет и на выводе разрешения 4 микросхемы IC2 устанавливается высокий уровень.
Микросхема IC2 типа LM555 является мультивибратором с частотой около 600 Гц, определяемой элементами Cl, R5 и R6. Генератор включается, когда на выводе разрешения 4 установлен высокий уровень.
Для управления чувствительностью можно вместо резистора R1 вклю-
Рис. 7.37. Инфракрасный детектор:IC1 -TIL113. оптрон на паре Дарлингтона;IC2-LM555 таймер; Q1 инфракрасный датчик; R1 10 кОм; R2 1,2 кОм; R3Рис. 7.37. Инфракрасный детектор:IC1 -TIL113. оптрон на паре Дарлингтона;IC2-LM555 таймер; Q1 инфракрасный датчик; R1 10 кОм; R2 1,2 кОм; R31 кОм; С1 -0,01 мкФ; С2 50 мкФ. 15 В, СЗ 0,01 мкФ; R4-47 кОм; R5-100 кОм SW1 однополюсный выключатель1 кОм; С1 -0,01 мкФ; С2 50 мкФ. 15 В, СЗ 0,01 мкФ; R4-47 кОм; R5-100 кОм SW1 однополюсный выключатель
Рис. 7.37. Инфракрасный детектор:
IC1 -TIL113. оптрон на паре Дарлингтона;
IC2-LM555 таймер; Q1 инфракрасный датчик; R1 10 кОм; R2 1,2 кОм; R3
Рис. 7.37. Инфракрасный детектор:
IC1 -TIL113. оптрон на паре Дарлингтона;
IC2-LM555 таймер; Q1 инфракрасный датчик; R1 10 кОм; R2 1,2 кОм; R3
1 кОм; С1 -0,01 мкФ; С2 50 мкФ. 15 В, СЗ 0,01 мкФ; R4-47 кОм; R5-100 кОм SW1 однополюсный выключатель
1 кОм; С1 -0,01 мкФ; С2 50 мкФ. 15 В, СЗ 0,01 мкФ; R4-47 кОм; R5-100 кОм SW1 однополюсный выключатель
чить ограничивающий резистор сопротивлением 1 кОм и последовательно с ним переменное сопротивление 15 кОм. Чувствительностью можно также управлять, используя вывод базы 6 с ограничительным сопротивлением и переменным сопротивлением для установки тока смещения, переводящего в частично включенный режим пару Дарлингтона. Включенное состояние схема не фиксирует, поэтому при удалении источника инфракрасного излучения звук выключится.
Эксперименты со схемой. Используя различные источники инфракрасного излучения и меняя расстояния до Q1, определите дальность срабатывания схемы в зависимости от типа источника излучения. Схема может найти применение для управления дополнительной фотовспышкой. Придумайте еще какие-нибудь способы применения схемы.
Схема 36
ИНФРАКРАСНЫЙ ДЕТЕКТОР/СИГНАЛИЗАТОР
Описание работы схемы. Безопасность объекта даже при полной темноте может быть обеспечена системой невидимого инфракрасного света, служащей детектором обнаружения. Охраняемый объект не может быть перемещен без включения звукового сигнализатора. Эта система часто используется в витринах (рис. 7.38).
Микросхема IC1 типа CD4009 представляет собой шесть инверторов в
интегральном исполнении, из которых три используются как переключатели. Первый инвертор (выводы 2 и 3) является переключателем детектора. Вход (вывод 3) переводится в состояние с высоким логическим уровнем от фотодетектора Q1 через резистор R1, на котором напряжениеинтегральном исполнении, из которых три используются как переключатели. Первый инвертор (выводы 2 и 3) является переключателем детектора. Вход (вывод 3) переводится в состояние с высоким логическим уровнем от фотодетектора Q1 через резистор R1, на котором напряжениеравно приблизительно 1 В при отсутствии источника инфракрасного излу-равно приблизительно 1 В при отсутствии источника инфракрасного излу-R3R3D2D2102 LM555102 LM555Q2Q2SW2SW29В9ВR4•WrR4•Wr50 мкФ, 15 В; 03 - 0,01 мкФ; D1 светодиод, красный; D2- светодиод, зеленый; SW1 - кнопка, нормально разомкнутая; SW2-однополюсный выключатель, R7 270 Ом; Spk - громкоговоритель.50 мкФ, 15 В; 03 - 0,01 мкФ; D1 светодиод, красный; D2- светодиод, зеленый; SW1 - кнопка, нормально разомкнутая; SW2-однополюсный выключатель, R7 270 Ом; Spk - громкоговоритель.CD4009CD4009Рис. 7.38. Инфракрасный детектор/сигнализатор:
интегральном исполнении, из которых три используются как переключатели. Первый инвертор (выводы 2 и 3) является переключателем детектора. Вход (вывод 3) переводится в состояние с высоким логическим уровнем от фотодетектора Q1 через резистор R1, на котором напряжение
интегральном исполнении, из которых три используются как переключатели. Первый инвертор (выводы 2 и 3) является переключателем детектора. Вход (вывод 3) переводится в состояние с высоким логическим уровнем от фотодетектора Q1 через резистор R1, на котором напряжение
равно приблизительно 1 В при отсутствии источника инфракрасного излу-
равно приблизительно 1 В при отсутствии источника инфракрасного излу-
R3
R3
D2
D2
102 LM555
102 LM555
Q2
Q2
SW2
SW2
9В
9В
R4
•Wr
R4
•Wr
50 мкФ, 15 В; 03 - 0,01 мкФ; D1 светодиод, красный; D2- светодиод, зеленый; SW1 - кнопка, нормально разомкнутая; SW2-однополюсный выключатель, R7 270 Ом; Spk - громкоговоритель.
50 мкФ, 15 В; 03 - 0,01 мкФ; D1 светодиод, красный; D2- светодиод, зеленый; SW1 - кнопка, нормально разомкнутая; SW2-однополюсный выключатель, R7 270 Ом; Spk - громкоговоритель.
CD4009
CD4009
IC1-CD4009, шесть инверторов; IC2- LM555, таймер; Q1 -инфракрасный фотодетектор; R1 -15 кОм, переменное; 02 - TIL906-1, мощный инфракрасный светодиод; R2, R3-390 0m; R4 10 кОм; R5- 47 кОм; R6 100 кОм; 01-0,01 мкФ; 02-
чения. Объект располагается между Q2 (инфракрасный светодиод большой мощности) и Q1 (инфракрасный детектор). Когда объект начинает перемещаться и инфракрасный свет попадает на Q1, напряжение на выводе 3 поднимается до 7 В, и на выводе 2 устанавливается низкий уровень. Поскольку вывод 2 соединен с выводом 5, второй инвертор переключается и устанавливает на выходе (вывод 4) высокий уровень, от которого зажигается красный светодиод D1.
Вывод 7 третьего логического элемента находится под напряжением низкого уровня из-за заземления резисторов R4 и R2. а выход этого логического элемента находится под высоким уровнем, которым зажигается зеленый светодиод D2, указывающий, что схема пребывает в состоянии готовности и объект под охраной. Однако, когда на вывод 7 поступит высокий уровень и включится D1 через первый инвертор, зеленый светодиод погаснет. Второй инвертор включен в схему для того, чтобы зафиксировать включенное состояние схемы.
Микросхема IC2 типа LM555 является мультивибратором с частотой около 625 Гц, определяемой элементами Cl, R5 и R6. На выводе разрешения 4 поддерживается низкий уровень, когда на выводе 4 в исходном состоянии низкий уровень. Когда на выводе 4 устанавливается высокий уровень в результате срабатывания первого инвертора, микросхема IC2 разблокируется и включится звуковая сигнализация.
Таким образом, при перемещении охраняемого объекта гаснет зеленый светодиод, зажигается красный и включается звуковая сигнализация. Включение схемы фиксируется вторым инвертором. Если вернуть объект на место между Q2 и Q1. а затем нажать переключатель сброса SW1, схема вернется в исходное состояние, т. к. SW1 заземлит вход третьего инвертора. На входе третьего инвертора установится низкий уровень, а на выходе- высокий уровень, который зажигает зеленый светодиод («Все на месте»). На выводе 4 установится низкий уровень и, следовательно, низкий уровень появится на выводе 4 микросхемы IC2, которая отключит сигнализатор. Красный светодиод погаснет, поскольку на выводе 4 будет низкий потенциал и объект на месте.
Ток покоя составляет 14 мА, из которого 4.7 мА потребляет микросхема IC2 в состоянии готовности. 9,3 мА потребляет зеленый светодиод в состоянии безопасности. При 4-дюйм (100-мм) громкоговорителе рабочий ток равен примерно 160 мА. Мощный инфракрасный светодиод потребляет 58 мА, что обеспечивает эффективно охраняемую им зону до 50 см. Несмотря на некогерентный источник света, луч очень узкий. Чтобы направить его на Q1. нужен некоторый навык.
Эксперименты со схемой. Меняя размеры объекта, устанавливаемого на подставке, определите, насколько узок предлагаемый инфракрасный луч. Помните, что инфракрасное излучение присутствует в свете ламп накаливания и в некоторой степени ламп дневного света. Если направить Q1 на какой-либо светильник, сигнализатор должен включиться.
Схема 37
ПЕРЕСТРАИВАЕМЫЙ РАДИОПРИЕМНИК АМ-СИГНАЛОВ С УСИЛИТЕЛЕМ
Описание работы схемы. Микросхема ZN414 фирмы «Ферранти» позволяет создать перестраиваемый тюнер, который превосходно сопрягается с низковольтным усилителем низкой частоты в интегральном исполнении для 92
Рис. 7.39. Перестраиваемый радиоприемник AM-сигналов с усилителем:Рис. 7.39. Перестраиваемый радиоприемник AM-сигналов с усилителем:IC1-ZN414. приемник AM-сигналов в интегральном исполнении (ТО-92); IC2 LM386, усилитель мощности низкой частоты; VR 78L05, стабилизатор напряжения на 5 В; L1 регулируемый контур; С1 кон-IC1-ZN414. приемник AM-сигналов в интегральном исполнении (ТО-92); IC2 LM386, усилитель мощности низкой частоты; VR 78L05, стабилизатор напряжения на 5 В; L1 регулируемый контур; С1 кон-от 4- до 8-Ом громкоговоритель; 100 кОм; R2 1 кОм; R3 390 0м;50 кОм, переменное; R5 1 кОм; 0,02 мкФ; СЗ 0,5 мкФ; С4 10 мкФ, С5 0,15 мкФ; 06 250 мкФ, 12 В;от 4- до 8-Ом громкоговоритель; 100 кОм; R2 1 кОм; R3 390 0м;50 кОм, переменное; R5 1 кОм; 0,02 мкФ; СЗ 0,5 мкФ; С4 10 мкФ, С5 0,15 мкФ; 06 250 мкФ, 12 В;денсатор переменной емкости 365 пФ; Spk 0,05 мкФ.денсатор переменной емкости 365 пФ; Spk 0,05 мкФ.R1R40215 В;07R1R40215 В;07
Рис. 7.39. Перестраиваемый радиоприемник AM-сигналов с усилителем:
Рис. 7.39. Перестраиваемый радиоприемник AM-сигналов с усилителем:
IC1-ZN414. приемник AM-сигналов в интегральном исполнении (ТО-92); IC2 LM386, усилитель мощности низкой частоты; VR 78L05, стабилизатор напряжения на 5 В; L1 регулируемый контур; С1 кон-
IC1-ZN414. приемник AM-сигналов в интегральном исполнении (ТО-92); IC2 LM386, усилитель мощности низкой частоты; VR 78L05, стабилизатор напряжения на 5 В; L1 регулируемый контур; С1 кон-
от 4- до 8-Ом громкоговоритель; 100 кОм; R2 1 кОм; R3 390 0м;
50 кОм, переменное; R5 1 кОм; 0,02 мкФ; СЗ 0,5 мкФ; С4 10 мкФ, С5 0,15 мкФ; 06 250 мкФ, 12 В;
от 4- до 8-Ом громкоговоритель; 100 кОм; R2 1 кОм; R3 390 0м;
50 кОм, переменное; R5 1 кОм; 0,02 мкФ; СЗ 0,5 мкФ; С4 10 мкФ, С5 0,15 мкФ; 06 250 мкФ, 12 В;
денсатор переменной емкости 365 пФ; Spk 0,05 мкФ.
денсатор переменной емкости 365 пФ; Spk 0,05 мкФ.
R1
R402
15 В;
07
R1
R402
15 В;
07
получения законченной радиосистемы. Минимальное число навесных элементов обеспечивает простоту схемы и экономию места. Схема может функционировать без заземления, хотя заземление улучшает чувствительность, особенно в зоне слабого приема. Заземление, кроме того, уменьшает радиопомехи и другие шумы (рис. 7.39 и 7.40).
Микросхема IC1 ZN414 является многокаскадной транзисторной схемой с детектором. Напряжение, подаваемое на ее выход (вывод I) через R2. критично и должно поддерживаться постоянным, иначе возможно возникновение искажений. Схема была рассчитана так, чтобы поддерживать напряжение около 1,23 В в точке соединения резисторов R3 и R5, что в свою очередь обеспечивает постоянство напряжения на выводе 1 через R2. Трехвыводный стабилизатор напряжения на микросхеме 78L05 поддерживает неизменным уровень постоянного напряжения на цепи делителя напряжения R3 и R5, даже когда напряжение источника питания изменялось при проверке от б до 12 В. Ток. потребляемый микросхемой ZN4I4. пренебрежимо мал (0.26 мА). Выход связан со входом цепью обратной связи через резистор R1 и обеспечивает автоматическую регулировку усиления. Схема не будет работать без С5, который является фильтром по радиочастоте для каскада детектора (рис. 7.40).
^ис. 7.40. Структурная схема микросхемы типа ZN414 фирмы «Ферранти»^ис. 7.40. Структурная схема микросхемы типа ZN414 фирмы «Ферранти»
^ис. 7.40. Структурная схема микросхемы типа ZN414 фирмы «Ферранти»
^ис. 7.40. Структурная схема микросхемы типа ZN414 фирмы «Ферранти»
Выходной сигнал от микросхемы IC1 подается через конденсатор СЗ на резистор R4. Этот резистор обеспечивает регулировку уровня сигнала на входе микросхемы IC2. Микросхема IC2 типа LM386 является низковольтным усилителем низкой частоты с амплитудой, достаточной для возбуждения громкоговорителя. Можно ставить громкоговорители различных размеров, однако громкоговорители больших размеров более эффективны и обеспечивают лучшее качество. Ток покоя составляет от 15 до 18 мА при низком уровне громкости и возрастает до 100 мА при большей громкости. Микросхема LM386 имеет тенденцию к самовозбуждению при размещении ее на макетной плате, а иногда и на готовой печатной плате. Развязка по постоянному току конденсатором С7, включенным между выводом 6 и землей, позволяет избежать этой проблемы
Эксперименты со схемой. Напоминаем, что тюнер имеет широкополосную настройку: можно одновременно слышать более одной станции. Попробуйте сделать собственную катушку; намотайте 41 виток литцендратового провода на каркас диаметром около 6 мм и длиной 2,5 см или на ферритовый стержень.
Глава О
Схемы управления световой сигнализацией
Схема 38
УСТРОЙСТВО АВАРИЙНОГО ОСВЕЩЕНИЯ
Описание работы схемы. Аварийное освещение применяется в качестве резервного устройства, которое включается, если в результате аварии пропадает сетевое напряжение. Особенно важное значение оно имеет в тех местах, которые при аварии в сети могут оказаться в полной темноте.
Наличие сетевого напряжения контролируется с помощью выпрямителя, выполненного на элементах Tl, DI, RI, Cl, С2 и R2. На выходе выпрямителя формируется напряжение, приблизительно равное 8,9 В (6,3 В-1.414), которое поступает на разрешающие входы (выводы 1 и 2) интегральной схемы IC1 (рис. 8.1).
IC1 (CD4071) содержит четыре двухвходовых элемента ИЛИ. На выходе (вывод 3) ИС IC1 устанавливается высокий логический уровень при подаче высокого уровня на любой из двух входов либо на оба входа сразу. С выхода (вывод 3) через резистор R4 положительное напряжение поступает на базу /?ир-транзистора Q1, запирает его, и лампочка гаснет. Лампочка загорается, когда на базу Q1 подается отрицательное смещение относительно его эмиттера. При наличии сетевого напряжения на выводе 3 микросхемы IC 1 сохраняется высокий уровень напряжения и транзистор Q1 заперт. Когда сетевое напряжение пропадает, на выводе 3 устанавливается низкий уровень, Q1 открывается и включает лампочку.
Когда транзистор Q1 открыт, устройство потребляет ток около 130 мА, что несколько превышает возможности 9-В батарейки для транзисторных радиоприемников. Однако следует учесть, что устройство пред-
Рис. 8.1. Устройство аварийного освещения IC1-CD4071, счетверенный двухвходовой элемент ИЛИ; Q1 - мощный рлр-транзис- тор SK3717, SK3719 или GE16; С1, С2- 100 мкФ, 25 В; R1 -330 Ом; R2, R3 10 кОм;Рис. 8.1. Устройство аварийного освещения IC1-CD4071, счетверенный двухвходовой элемент ИЛИ; Q1 - мощный рлр-транзис- тор SK3717, SK3719 или GE16; С1, С2- 100 мкФ, 25 В; R1 -330 Ом; R2, R3 10 кОм;R4 3,3 кОм; L1 -лампа т= 47, 6,3 В, 0,15 А;Т1 трансформатор 120 В 6,3 В (100 мА);F1 - предохранитель на 1 А.R4 3,3 кОм; L1 -лампа т= 47, 6,3 В, 0,15 А;Т1 трансформатор 120 В 6,3 В (100 мА);F1 - предохранитель на 1 А.
Рис. 8.1. Устройство аварийного освещения IC1-CD4071, счетверенный двухвходовой элемент ИЛИ; Q1 - мощный рлр-транзис- тор SK3717, SK3719 или GE16; С1, С2- 100 мкФ, 25 В; R1 -330 Ом; R2, R3 10 кОм;
Рис. 8.1. Устройство аварийного освещения IC1-CD4071, счетверенный двухвходовой элемент ИЛИ; Q1 - мощный рлр-транзис- тор SK3717, SK3719 или GE16; С1, С2- 100 мкФ, 25 В; R1 -330 Ом; R2, R3 10 кОм;
R4 3,3 кОм; L1 -лампа т= 47, 6,3 В, 0,15 А;
Т1 трансформатор 120 В 6,3 В (100 мА);
F1 - предохранитель на 1 А.
R4 3,3 кОм; L1 -лампа т= 47, 6,3 В, 0,15 А;
Т1 трансформатор 120 В 6,3 В (100 мА);
F1 - предохранитель на 1 А.
назначено для использования в аварийных ситуациях и лампа горит весьма недолго-пока не будут приняты другие меры по восстановлению освещения. Ток, потребляемый устройством в дежурном режиме, приблизительно равен 2 мА, и, таким образом, расходы на его эксплуатацию малы. Проверить работу такого устройства можно, просто выдернув вилку (на схеме она соединена с первичной обмоткой трансформатора). Это будет имитировать пропадание сетевого напряжения.
Эксперименты со схемой. Попробуйте в качестве IC1 использовать элемент И, например ИС CD4081. Высокий уровень на выходе логических элементов данного типа появляется при подаче высокого уровня на оба входа одновременно. Подумайте, можно ли вместо батарейки использовать никель-кадмиевый аккумулятор, чтобы он подзаряжался от выпрямителя при нормальном сетевом напряжении и становился источником тока для лампочки аварийного освещения при аварии в сети?
Схема 39
СИГНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАТЕМНЕННОЙ КОМНАТЫ
Описание работы схемы. Если кто-то откроет дверь фотолаборатории во время обработки фотоматериалов, то светочувствительная бумага или фотопленка могут быть испорчены. Описываемое устройство (рис. 8.2) контролирует освещенность затемненной комнаты и сигнализирует, можно или нельзя туда входить.
Используемая в устройстве микросхема типа LM555 представляет собой низкочастотный мультивибратор, который вырабатывает положительные импульсы длительностью 0.2 с, следующие с частотой 2 Гц. Эту частоту можно менять, изменяя емкость конденсатора С1. Выход 3 мультивибратора соединен через резистор R3 с управляющим электродом симистора DL Номинал резистора R3 и соответственно угол зажигания симистора выбраны такими, что 40-Вт лампа горит в половину накала.
затемненнойвинузатемненнойвинукомнаты:накала); R4 -330 кОм; LDRкомнаты:накала); R4 -330 кОм; LDRРис. 8.2. Сигнальное устройство для IC1 таймер LM555; D1 - симистор SK5555, ток управляющего электрода 5 мА, предельное напряжение 200 В; С1 10 мкФ, 10 В; R1 R2 100 кОм; R3 1,8 кОм (при этом номинале лампа вспыхивает в поло-Рис. 8.2. Сигнальное устройство для IC1 таймер LM555; D1 - симистор SK5555, ток управляющего электрода 5 мА, предельное напряжение 200 В; С1 10 мкФ, 10 В; R1 R2 100 кОм; R3 1,8 кОм (при этом номинале лампа вспыхивает в поло-зистор 2 кОм 1 МОм; S1, S2 однополюсный выключатель: F1 -предохранитель на 1 A; R5 470 Ом; D2 светодиод; L1 лампа 40 Вт, 120 В.зистор 2 кОм 1 МОм; S1, S2 однополюсный выключатель: F1 -предохранитель на 1 A; R5 470 Ом; D2 светодиод; L1 лампа 40 Вт, 120 В.фоторв-фоторв-
затемненной
вину
затемненной
вину
комнаты:
накала); R4 -330 кОм; LDR
комнаты:
накала); R4 -330 кОм; LDR
Рис. 8.2. Сигнальное устройство для IC1 таймер LM555; D1 - симистор SK5555, ток управляющего электрода 5 мА, предельное напряжение 200 В; С1 10 мкФ, 10 В; R1 R2 100 кОм; R3 1,8 кОм (при этом номинале лампа вспыхивает в поло-
Рис. 8.2. Сигнальное устройство для IC1 таймер LM555; D1 - симистор SK5555, ток управляющего электрода 5 мА, предельное напряжение 200 В; С1 10 мкФ, 10 В; R1 R2 100 кОм; R3 1,8 кОм (при этом номинале лампа вспыхивает в поло-
зистор 2 кОм 1 МОм; S1, S2 однополюсный выключатель: F1 -предохранитель на 1 A; R5 470 Ом; D2 светодиод; L1 лампа 40 Вт, 120 В.
зистор 2 кОм 1 МОм; S1, S2 однополюсный выключатель: F1 -предохранитель на 1 A; R5 470 Ом; D2 светодиод; L1 лампа 40 Вт, 120 В.
фоторв-
фоторв-
Симистор открывается положительным импульсом и подключает лампу к сети. В паузе между импульсами лампа отключена.
Микросхема IC1 вырабатывает импульсы при подаче на вход (вывод 4) высокого уровня напряжения; при низком логическом уровне на этом входе импульсы на выходе отсутствуют. Резистор R4 и" фоторезистор LDR образуют делитель напряжения, подключенный к выводам источника питания постоянного тока. Соотношение сопротивлений резисторов R4 и LDR определяет уровень (высокий или низкий) напряжения на выводе 4. Когда фоторезистор LDR освещен, его сопротивление мало (приблизительно 2 кОм). Поскольку сопротивление резистора R4 равно 330 кОм, на выводе 4 будет низкое напряжение и импульсы на выходе микросхемы отсутствуют. Когда свет на фоторезистор не падает, его сопротивление составляет приблизительно 1 МОм, на выводе 4 микросхемы устанавливается высокий уровень напряжения, генератор начинает вырабатывать импульсы и лампа периодически вспыхивает.
Устройство устанавливается снаружи, у входной двери фотолаборатории, а фоторезистор LDR, контролирующий освещенность, помещается внутри комнаты. Если в лаборатории горит свет, а это означает, что туда можно входить, то наружная красная лампа выключена Когда же свет в лаборатории погашен, красная лампа мигает, предупреждая, что входить нельзя. В дежурном режиме схема потребляет ток около 5 мА. а в рабочем режиме (лампа мигает)-до 10 мА.
Эксперименты со схемой. Увеличьте номинал С1, понизив тем самым частоту импульсов. Поставьте резисторы R1 и R2 других номиналов для изменения длительности импульсов и пауз между ними. Зачем добавлен светодиод D2?
Схема 40
ЭЛЕКТРОННОЕ КОЛЕСО (РУЛЕТКА)
Описание работы схемы. Электронное колесо можно использовать в разного рода играх и в ситуациях, когда решение принимается по воле жребия.
Данное устройство (рис. 8.3, а) является истинно электронным колесом, в котором номера перебираются с плавно нарастающей скоростью до полного разгона. Затем оно замедляется и наконец останавливается на некотором случайном номере.
Интегральная схема IC1 типа SCL4046 представляет собой управляемый напряжением генератор. Частота следования генерируемых им импульсов изменяется в зависимости от величины напряжения на выводе 9 микросхемы IC1. При замыкании кнопки S1 конденсатор С1 медленно заряжается через резистор R2, обеспечивая нарастающее напряжение на выводе 9. Это напряжение вызывает увеличение частоты следования импульсов с нуля до некоторого предельного значения, определяемого постоянной времени цепочки R6, С2 и равного для выбранных номиналов элементов 40 Гц. Это значение частоты следования сохраняется в течение всего времени, пока кнопка S1 замкнута. При размыкании S1 конденсатор С1 начинает медленно разряжаться через резистор R1 на землю, вызывая обратный процесс понижения частоты следования импульсов до нулевого значения. Вывод 4 IC1 через конденсатор СЗ соединен со счетным входом (вывод 14) микросхемы IC2.
ИС IC2 представляет собой счетчик/дешифратор с десятью выходами 00-09 (выводы 1-7, 9-11), на которых последовательно формируются
Рис. 8.3. а-электрон ное колесо (рулетка): IC1 -управляемый напряжением генератор SCL4046; IC2-десятичный счетчик/дешиф- ратор МС14017; D1-D8 светодиоды; С1 - 25 мкФ, 15 В; С2 0,05 мкФ; СЗ-1,5 мкФ (майларовый); R6 -330 кОм; R1 -220 кОм; R2-100kOm; R3-10 кОм; R4-390 Ом; R5-Рис. 8.3. а-электрон ное колесо (рулетка): IC1 -управляемый напряжением генератор SCL4046; IC2-десятичный счетчик/дешиф- ратор МС14017; D1-D8 светодиоды; С1 - 25 мкФ, 15 В; С2 0,05 мкФ; СЗ-1,5 мкФ (майларовый); R6 -330 кОм; R1 -220 кОм; R2-100kOm; R3-10 кОм; R4-390 Ом; R5-390 Ом; S1 -однополюсный нормально разомкнутый выключатель, S2-однополюсный выключатель;б -расположение выводов IC2:вывод 12-перенос; вывод 13-сброс; вывод 14-счет; вывод 15-установка нуля.390 Ом; S1 -однополюсный нормально разомкнутый выключатель, S2-однополюсный выключатель;б -расположение выводов IC2:вывод 12-перенос; вывод 13-сброс; вывод 14-счет; вывод 15-установка нуля.
Рис. 8.3. а-электрон ное колесо (рулетка): IC1 -управляемый напряжением генератор SCL4046; IC2-десятичный счетчик/дешиф- ратор МС14017; D1-D8 светодиоды; С1 - 25 мкФ, 15 В; С2 0,05 мкФ; СЗ-1,5 мкФ (майларовый); R6 -330 кОм; R1 -220 кОм; R2-100kOm; R3-10 кОм; R4-390 Ом; R5-
Рис. 8.3. а-электрон ное колесо (рулетка): IC1 -управляемый напряжением генератор SCL4046; IC2-десятичный счетчик/дешиф- ратор МС14017; D1-D8 светодиоды; С1 - 25 мкФ, 15 В; С2 0,05 мкФ; СЗ-1,5 мкФ (майларовый); R6 -330 кОм; R1 -220 кОм; R2-100kOm; R3-10 кОм; R4-390 Ом; R5-
390 Ом; S1 -однополюсный нормально разомкнутый выключатель, S2-однополюсный выключатель;
б -расположение выводов IC2:
вывод 12-перенос; вывод 13-сброс; вывод 14-счет; вывод 15-установка нуля.
390 Ом; S1 -однополюсный нормально разомкнутый выключатель, S2-однополюсный выключатель;
б -расположение выводов IC2:
вывод 12-перенос; вывод 13-сброс; вывод 14-счет; вывод 15-установка нуля.
высокие уровни сигнала. По мере поступления импульсов с выхода IC1 поочередно зажигаются подключенные к выходам IC2 светодиоды. В схеме из десяти выходов IC2 использованы лишь восемь-два оставлены в резерве. Цоколевка IC2 приведена на рис. 8.3,6. Светодиоды DI-D8 можно расположить различным образом: по кругу, в линию и т. д. Включение их может производиться поочередно либо в более сложной последовательности.
Эксперименты со схемой. Можно ли поменять полярность светодиодов так, чтобы получить инверсию процесса (все диоды светятся, а указателем номера служит выключенный диод)? Определите величину тока, потребляемого устройством в режиме ожидания запуска. Попробуйте изменить скорость вращения электронного колеса путем замены номиналов элементов схемы.
Схема 41
ДОРОЖНАЯ АВАРИЙНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ
Описание работы схемы. Бывают случаи вынужденной остановки машины на оживленной магистрали, закрытом повороте дороги, либо на перекрестке, вызванные, к примеру, необходимостью замены шины. При этом в дополнение к четырем лампам указателей поворотов полезно подключить еще желтую мигающую лампочку. Ее можно запитать от гнезда прикуривателя и вывесить в окно со стороны движения либо установить на крыше автомобиля.
Интегральная схема IC1 представляет собой генератор, работающий с частотой 2 Гц (рис. 8.4). Частота следования генерируемых импульсов определяется номиналами элементов Cl, R1 и R2. Длительность импульсов
рис. 8.4. Дорожная аварийная сигнализация: |С1 -таймер LM555; Q1 -транзистор 2SC1O61, SK3893, GE66; С1 -2 мкФ, 15 В;R4 1 кОм (дополнительный); D1 -светорис. 8.4. Дорожная аварийная сигнализация: |С1 -таймер LM555; Q1 -транзистор 2SC1O61, SK3893, GE66; С1 -2 мкФ, 15 В;R4 1 кОм (дополнительный); D1 -светодиод (дополнительный); R1 -100 кОм; R2 100 кОм; R3-10 кОм; L1-лампа # 47, 6,3 В, 0,15 А.диод (дополнительный); R1 -100 кОм; R2 100 кОм; R3-10 кОм; L1-лампа # 47, 6,3 В, 0,15 А.
рис. 8.4. Дорожная аварийная сигнализация: |С1 -таймер LM555; Q1 -транзистор 2SC1O61, SK3893, GE66; С1 -2 мкФ, 15 В;
R4 1 кОм (дополнительный); D1 -свето
рис. 8.4. Дорожная аварийная сигнализация: |С1 -таймер LM555; Q1 -транзистор 2SC1O61, SK3893, GE66; С1 -2 мкФ, 15 В;
R4 1 кОм (дополнительный); D1 -свето
диод (дополнительный); R1 -100 кОм; R2 100 кОм; R3-10 кОм; L1-лампа # 47, 6,3 В, 0,15 А.
диод (дополнительный); R1 -100 кОм; R2 100 кОм; R3-10 кОм; L1-лампа # 47, 6,3 В, 0,15 А.
может быть подсчитана по формуле: tt = 0,7 (Rj + R2)C1 или I, = = 0.7(100 кОм + 100 кОм) • 0,00002 = 0,28 с. Выход генератора несимметричен, скважность импульсов меньше двух. Длительность пауз t2 = = 0,7R2-С1 или t2 = 0,7-100 кОм-0,00002 = 0,14 с.
Импульс поступает на ключевой л/ж-транзистор Q1. Номинал резистора R3 в цепи базы выбран таким образом, чтобы получить на лампе L1 напряжение порядка 8.5 В при токе 0,18 А. За счет перегрузки лампы и по напряжению и току достигается большая интенсивность вспышки, но соответственно укорачивается срок ее службы. Лампу можно поместить в рассеивающий свет желтый колпак, который увеличит излучающую поверхность.
Максимальный ток коллектора транзистора Q1 равен 7 А, таким образом, коммутируемый ток лампы величиной 0,18 А очень слабо нагружает транзистор (если есть сомнения, можно установить транзистор на радиатор). Ток базы через резистор R3 равен примерно 0,9 мА, что допустимо для микросхемы LM555.
Эксперименты со схемой. Измените частоту генератора путем замены номинала С1, например на 1 мкФ. Измените скважность импульсов, заменив номинал R2, например на 220 кОм. Попробуйте использовать другую лампу, подобрав соответствующий номинал резистора R3. Вероятно, наиболее подходящей для данной схемы окажется автомобильная лампочка, обеспечивающая высокую интенсивность вспышки.
Схема 42
НОЧНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ
Описание работы схемы. Данная схема (рис. 8.5) автоматически включает в ночное время мигающую лампочку, выключая ее днем. Лампочка устанавливается у опасных мест, таких, как ямы. свежеуложенный бетон и Т.п.
Микросхема IC1 типа LM555 представляет собой мультивибратор, вырабатывающий импульсы с частотой следования порядка 6 Гц, задаваемой конденсатором CL Импульсы на выходе имеют практически сим-
D1 R5D1 R5R1 R2R1 R2Рис. 8.5. Ночная сигнализация:IC1-таймер LM555; Q1 -транзистор 2SC1061, SK3893, GE66; С1 -0,5 мкФ (майларовый); R1 -100 кОм; R2-220 кОм; R3 -Рис. 8.5. Ночная сигнализация:IC1-таймер LM555; Q1 -транзистор 2SC1061, SK3893, GE66; С1 -0,5 мкФ (майларовый); R1 -100 кОм; R2-220 кОм; R3 -10 кОм; R4 -470 кОм; R5-1 кОм; D1 -светодиод; S1 - однополюсный выключатель; LDR-фоторезистор 2 кОм-1 МОм.
D1 R5
D1 R5
R1 R2
R1 R2
Рис. 8.5. Ночная сигнализация:
IC1-таймер LM555; Q1 -транзистор 2SC1061, SK3893, GE66; С1 -0,5 мкФ (майларовый); R1 -100 кОм; R2-220 кОм; R3 -
Рис. 8.5. Ночная сигнализация:
IC1-таймер LM555; Q1 -транзистор 2SC1061, SK3893, GE66; С1 -0,5 мкФ (майларовый); R1 -100 кОм; R2-220 кОм; R3 -
метричную форму (длительность импульсов равна длительности пауз). С каждым положительным импульсом на выходе IC1 отпирается транзистор Q1 через резистор R3. Ток, потребляемый схемой при погашенной лампе, примерно равен 7 мА, при включении лампы добавляется 0,85 мА (ток базы транзистора Q1). Рабочий ток величиной 7,85 мА значительно ниже допустимого для ИС LM555 тока величиной 200 мА. Транзистор Q1 отпирается через резистор R3 при каждом положительном перепаде напряжения на выходе IC1.
Работа генератора IC1 управляется по входу (вывод 4). При подаче высокого уровня сигнала генератор вырабатывает импульсы, при подаче низкого - выключается. Фоторезистор LDR и резистор R4 образуют делитель напряжения с переменным коэффициентом деления. Сигнал с делителя поступает на вход 4 IC1. При освещении фоторезистора его сопротивление падает, уменьшается падение напряжения на нем и соответственно прекращается работа генератора. С наступлением темноты сопротивление фоторезистора возрастает до величины, большей R4, на входе (вывод 4) устанавливается высокий уровень напряжения и генератор начинает вырабатывать импульсы.
В качестве Q1 использован мощный ключевой транзистор с допустимым током коллектора 7 А. Рабочий ток лампы, равный приблизительно 0,18 А, незначительно нагружает его. Работа лампы при повышенном напряжении и токе приводит к появлению на стекле в конце срока службы темного пятна. Вероятно, это небольшая плата за достигаемую при этом повышенную яркость свечения лампы.
Эксперименты со схемой. Увеличьте номинал резистора R3, уменьшив тем самым напряжение на лампе до паспортного значения, равного 6.3 В. Используйте в качестве рассеивателя света лампы колпак желтого цвета.
Схема 43
СИГНАЛЬНЫЙ ФОНАРЬ ДЛЯ ЛОДКИ
Описание работы схемы. Лодки, стоящие на якоре в местах навигации, должны быть оборудованы сигнальными фонарями. Предлагаемая схема автоматически зажигает фонарь в ночное время и выключает его днем.
ИС IC1 типа ULN330Y представляет собой оптоэлектронный переключатель, в который входят фотодиод, триггер, усилитель, передатчик и регулятор (рис. 8.6). Максимальный выходной ток схемы равен 50 мА при напряжении питания 15 В, что более чем достаточно для указанного применения. Когда лицевая поверхность ИС освещена, схема заперта, в результате чего размыкается цепь с выхода (вывод 1) на землю (вывод 2).
Открытый транзистор Q1 при базовом токе 0,8 мА обеспечивает ток коллектора порядка 160 мА. При таком токе лампа L1 горит в полную яркость. Базовый ток задается резистором R1 и управляется путем коммутации выхода оптоэлектронного ключа на землю. Когда оптоэлектронный ключ разомкнут, на выводе 1 устанавливается напряжение, равное напряжению источника питания; оно запирает транзистор Q1. Когда оптоэлектронный ключ оказывается в темноте, его выход замыкается на землю, образуя цепь базового тока. Таким образом, транзистор Q1 открыт, когда свет не попадает на лицевую поверхность IC1.
Резистор R2 и светодиод введены в схему для индикации включения IC1 и могут быть исключены из схемы. В дневное время схема потребляет ток около 9 мА. Во включенном состоянии к нему добавляются ток через светодиод 10 мА и ток через лампу L1 15 мА. Таким образом, суммарный ток потребления в ночное время равен примерно 170 мА. За 10 ч ночного времени схема израсходует 1,7 А-ч электроэнергии. При использовании стандартной аккумуляторной батареи это обеспечит непрерывную двухмесячную работу фонаря.
Примите меры, чтобы свет от лампочки не попадал на микросхему IC1, в противном случае она запрется. Интегральную схему можно поместить в футляре с окошком, расположив его таким образом, чтобы свет от L1 или другого искусственного источника света в него не падал.
Эксперименты со схемой. Можно ли применить в качестве транзистора Q1 транзистор и/?и-структуры, подавая на него тот же управляющий сигнал? Для защиты от влаги лампу следует поместить в прозрачный плафон.
^ис. 8.6. Сигнальный фонарь для лодки:- оптоэлектронный переключатель ULN333OY; Q1 - транзистор 2SB368, SK3198, GE30; D1 светодиод; R1 12 кОм;^ис. 8.6. Сигнальный фонарь для лодки:- оптоэлектронный переключатель ULN333OY; Q1 - транзистор 2SB368, SK3198, GE30; D1 светодиод; R1 12 кОм;R2-1 кОм; L1 лампа #47, 6,3 В, 0,1 5 А.Справа: функциональная схема ULN333OY.R2-1 кОм; L1 лампа #47, 6,3 В, 0,1 5 А.Справа: функциональная схема ULN333OY.
^ис. 8.6. Сигнальный фонарь для лодки:
- оптоэлектронный переключатель ULN333OY; Q1 - транзистор 2SB368, SK3198, GE30; D1 светодиод; R1 12 кОм;
^ис. 8.6. Сигнальный фонарь для лодки:
- оптоэлектронный переключатель ULN333OY; Q1 - транзистор 2SB368, SK3198, GE30; D1 светодиод; R1 12 кОм;
R2-1 кОм; L1 лампа #47, 6,3 В, 0,1 5 А.
Справа: функциональная схема ULN333OY.
R2-1 кОм; L1 лампа #47, 6,3 В, 0,1 5 А.
Справа: функциональная схема ULN333OY.
Схема 44
ИМИТАТОР ОГНЯ МАЯКА
Описание работы схемы. Имитатор огня маяка характерен тем, что он то вспыхивает на полную яркость, то постепенно угасает. Свет его напоминает огонь маяка. Данное устройство можно использовать в качестве аварийной сигнализации.
ИС IC1 представляет собой низкочастотный мультивибратор, вырабатывающий импульсы с частотой следования, определяемой номиналом конденсатора С1. Для выбранного значения С1 она равна 1 Гц. Выход (вывод 3) через цепочку резисторов R4 и R6 соединен с базой Q1. Резистор R3 и светодиод D1 контролируют работу IC 1 (светодиод загорается при низком уровне напряжения на выходе 3 IC1) (рис. 8.7).
Режим работы транзистора Q1 задан таким образом, что он отпирается и включает свет, когда напряжение на его входе превышает пороговое значение, равное 5 В. Соответствующее смещение обеспечивается резисторами R5 и R6. Увеличение номинала резистора R6 снижает порог отпирания транзистора Q1 (относительно минуса источника питания).
Когда на выводе 3 ИС IC1 устанавливается низкий уровень, появляется дополнительный базовый ток транзистора Q1, вызывающий повышенную яркость свечения ламп. Конденсатор С2 заряжается при этом до напряжения 2 В. Когда на выводе 3 появляется высокий уровень, конденсатор С2 начинает медленно разряжаться через резистор R6 и цепь база-эмиттер, в результате чего базовый ток транзистора Q1 уменьшается и лампа медленно гаснет.
Эксперименты со схемой. Измените номинал конденсатора С2 на 350 мкФ и обратите внимание на го, как при этом меняется время затухания огня. Уменьшите величину R2 до 47 кОм и посмотрите, как изменится время заряда С1. Замените номинал конденсатора С1 на 20 мкФ. Как изменилась частота следования импульсов? Снимите осциллограмму сигнала на выводе 3 IC1 и измерьте длительности импульсов и пауз. Не забывайте, что лампа работает при повышенном напряжении, поэтому увеличение интервалов горения лампы сокращает срок ее службы.
Рис. 8.7. Имитатор огня маяка:IC1 таймер LM555; Q1 -рпр-транзистор 2SB368. SK3198, GE 30; D1 -светодиод; R1, R2-100 кОм; R3 390 Ом; R4-4,? кОм; R5-15kOm; R6-2,2 кОм; С1-10мкФ,Рис. 8.7. Имитатор огня маяка:IC1 таймер LM555; Q1 -рпр-транзистор 2SB368. SK3198, GE 30; D1 -светодиод; R1, R2-100 кОм; R3 390 Ом; R4-4,? кОм; R5-15kOm; R6-2,2 кОм; С1-10мкФ,S115 В; С2 200 мкФ, 15 В; L1 - лампа # 47 6,3 В, 0,15 A; S1-однополюсный выкг>°‘ чатель.S115 В; С2 200 мкФ, 15 В; L1 - лампа # 47 6,3 В, 0,15 A; S1-однополюсный выкг>°‘ чатель.
Рис. 8.7. Имитатор огня маяка:
IC1 таймер LM555; Q1 -рпр-транзистор 2SB368. SK3198, GE 30; D1 -светодиод; R1, R2-100 кОм; R3 390 Ом; R4-4,? кОм; R5-15kOm; R6-2,2 кОм; С1-10мкФ,
Рис. 8.7. Имитатор огня маяка:
IC1 таймер LM555; Q1 -рпр-транзистор 2SB368. SK3198, GE 30; D1 -светодиод; R1, R2-100 кОм; R3 390 Ом; R4-4,? кОм; R5-15kOm; R6-2,2 кОм; С1-10мкФ,
S1
15 В; С2 200 мкФ, 15 В; L1 - лампа # 47 6,3 В, 0,15 A; S1-однополюсный выкг>°‘ чатель.
S1
15 В; С2 200 мкФ, 15 В; L1 - лампа # 47 6,3 В, 0,15 A; S1-однополюсный выкг>°‘ чатель.
Схема 45
ДВУХЭЛЕМЕНТНЫЙ МИГАЮЩИЙ ФОНАРЬ
Описание работы схемы. Двухэлементная задняя фара автомобиля позволяет сконструировать специфическую мигалку, которую можно использовать в качестве предупреждающего сигнального устройства. Используемая в схеме двухэлементная 12-В лампа типа Tung-Sol 4425R потребляет по каждому элементу ток величиной 1 А.
Интегральная схема IC1 типа LM555-мультивибратор, работающий с частотой 1 Гц (рис. 8.8). Эта микросхема вырабатывает тактовые импульсы для ИС IC2 типа F4027, представляющей собой сдвоенный Ж-триггер.
При каждом положительном перепаде напряжения на входе (вывод 3) IC2 происходит переключение первого триггера и состояния его выходов Q и Q изменяются на противоположные. Когда на выводе 2 IC2 устанавливается высокий уровень напряжения, в базу транзистора Q1 через резистор R5 задается ток. Транзистор Q1 при этом отпирается и включает один из элементов лампы. От следующего положительного импульса на входе 3 транзистор Q1 запирается, с приходом третьего импульса цикл повторяется.
Вывод 1 IC2 соединен через конденсатор С 3 с входом (вывод 13) второго JK-триггера. Когда на его выходе (вывод 15) появляется высокий уровень напряжения, транзистор Q2 отпирается. Ток базы транзистора Q2, определяемый резистором R6, меньше базового тока транзистора QL Транзистор Q2 управляет вторым элементом, и, следовательно, интенсивность свечения второго элемента лампы ниже интенсивности свечения первого. Это воспринимается как изменение интенсивности свечения лампы.
Устройство имеет следующий цикл загорания элементов лампы: 1) оба элемента выключены, 2) более яркий элемент включен, 3) менее яркий элемент включен. 4) оба элемента включены, 5) оба элемента выключены.
Рис. 8.8. Двухэлементный мигающий фонарь:81
*C1-LM555, таймер; 1С2-сдвоенный JK- вые); R1, R2- 100 кОм; R3-1 кОм; R4 - тРиггер F4027; Q1, 02-прп-транзисторы10 кОм; R5-1.2 кОм; R6-2.2 кОм; S1-од-
2SC1061, SK3793, GE 66; L1-двухэлемент- нополюсный выключатель; Р1-предохра- ный задний фонарь Tung-SOL4425R; С1 - нитель на 2 А.
^ мкФ, 15 В; С2, СЗ-0,1 мкФ (майларо-
При этом помимо полного угасания наблюдается эффект изменения яркости свечения лампы.
Элементы лампы потребляют ток величиной 0,6 А и 0,9 А соответственно яркости их свечения либо 1,5 А, когда они горят одновременно. Базовые токи транзисторов Q1 и Q2 составляют 5 и 3 мА соответственно. При длительной работе транзисторы следует установить на теплоотвод.
Эксперименты со схемой. Измените номинал конденсатора О с 4 м^сФ на 2 мкФ. Переставьте резистор R6 с вывода 15 Q IC1 на вывод 14 Q IC1. Какие изменения произошли при этом в характере мигания лампы?
Схема 46
ПРОСТОЙ ИНДИКАТОР РАЗРЯДА БАТАРЕИ
Описание работы схемы. Эта схема (рис. 8.9), построенная на одной ИС, управляет частотой вспышек лампочки в зависимости от напряжения батареи. Таким образом, она может служить индикатором состояния батареи.
Микросхема IC1 -транзисторная сборка. Внешний конденсатор С1 создает цепь положительной обратной связи для запуска и поддержания генерации схемы. Лампа (9 В) подключена непосредственно к выходу (выводу 2) IC1. Кроме того, к этому же выходу подключена цепочка из последовательно соединенных резистора R1 и светодиода D1, которая через вывод 6 и внутренний резистор IC1 замыкается на плюс источника питания.
При напряжении питания 9 В и указанных на рис. 8.9 номиналах элементов схема вырабатывает импульсы частотой 6 Гц. При снижении напряжения батареи до 6 В частота следования вспышек падает до 2 Гц. Изменяя номинал конденсатора С1, можно повышать или понижать частоту (при увеличении номинала С1 частота уменьшается).
Эксперименты со схемой. Замените номинал конденсатора С1 на 400 мкФ и обратите внимание на то, как изменится при этом частота вспышек лампы. Повышая напряжение питания с 1,5 до 9 В, наблюдайте за изменением частоты вспышек лампы.
6-9В6-9ВРис. 8.9. Простой индикатор разряда батареи.IC1 - генератор LM3909, С1 - 200 мкФ.15 В; R1 -390 Ом; D1 -светодиод; L1 лампа # 47, 6,3 В, 0,15 А.Рис. 8.9. Простой индикатор разряда батареи.IC1 - генератор LM3909, С1 - 200 мкФ.15 В; R1 -390 Ом; D1 -светодиод; L1 лампа # 47, 6,3 В, 0,15 А.
6-
9В
6-
9В
Рис. 8.9. Простой индикатор разряда батареи.
IC1 - генератор LM3909, С1 - 200 мкФ.
15 В; R1 -390 Ом; D1 -светодиод; L1 лампа # 47, 6,3 В, 0,15 А.
Рис. 8.9. Простой индикатор разряда батареи.
IC1 - генератор LM3909, С1 - 200 мкФ.
15 В; R1 -390 Ом; D1 -светодиод; L1 лампа # 47, 6,3 В, 0,15 А.
Сеема 47
МАРКЕР ФАЛИНЯ (МИГАЮЩИЙ)
Описание работы схемы. Фалинь представляет собой поплавок, при помощи которого поддерживается на плаву конец линя от буя после того, как лодка отчалит. Маломощная мигалка, которая в ночное время отмечает положение фалиня, может оказаться полезной. В схеме (рис. 8.10) предусмотрен дополнительный вход для автоматического включения схемы ночью и отключения днем. Это особенно удобно, когда лодка покидает берег днем и возвращается ночью.
Микросхема IC1-импульсный генератор, управляющий по выводу 2 двумя параллельно включенными светодиодами. Еще два светодиода управляются по выводу 6 ICL Светодиоды расположите по сторонам квадрата, что позволит их видеть с разных направлений. Частота вспышек определяется конденсатором С1. Увеличение его емкости приводит к понижению частоты генератора. При величине емкости 470 мкФ она составляет б Гц. На рис. 8.10 сплошными линиями изображена схема, работающая без автоматического управления.
Если удалить перемычку между выводами 1 и 8 IC1, работа генератора прекратится. Если на место перемычки подключить выводы эмиттера и коллектора транзистора Q1, то он в проводящем состоянии запускает генератор и выключает его, находясь в режиме отсечки. Транзистор Q1 открыт в ночное время током базы, задаваемым через резистор R1 = = 10 кОм. Установленный между базой и минусом источника фоторезистор LDR (пунктирная линия) снижает базовый ток в дневное время. Ток базы транзистора Q1 в рабочем режиме равен приблизительно 0,11 мА, в нерабочем-0,01 мА. В рабочем режиме схема потребляет ток около 10 мА, в дежурном-3 мА.
Эксперименты со схемой. Подсоедините еще четыре светодиода параллельно к существующим для увеличения интенсивности излучения. Измените номинал конденсатора С1 и понаблюдайте, как при этом изменится частота вспышек.
Рис. 8.10. Маркер фалиня (мигающий): IC1 - генератор LM3909; D1 -D4-светодиоды с повышенной яркостью свеченияNSL5056, NSL5027; S1 -однополюсный выкРис. 8.10. Маркер фалиня (мигающий): IC1 - генератор LM3909; D1 -D4-светодиоды с повышенной яркостью свеченияNSL5056, NSL5027; S1 -однополюсный выключатель; R1 -10 кОм; С1 -470 мкФ, 6 В; Q1 -прп-транзистор 2N1251, SK3010, GE 59; LDR-фоторезистор 2 кОм -1 МОм.лючатель; R1 -10 кОм; С1 -470 мкФ, 6 В; Q1 -прп-транзистор 2N1251, SK3010, GE 59; LDR-фоторезистор 2 кОм -1 МОм.
Рис. 8.10. Маркер фалиня (мигающий): IC1 - генератор LM3909; D1 -D4-светодиоды с повышенной яркостью свечения
NSL5056, NSL5027; S1 -однополюсный вык
Рис. 8.10. Маркер фалиня (мигающий): IC1 - генератор LM3909; D1 -D4-светодиоды с повышенной яркостью свечения
NSL5056, NSL5027; S1 -однополюсный вык
лючатель; R1 -10 кОм; С1 -470 мкФ, 6 В; Q1 -прп-транзистор 2N1251, SK3010, GE 59; LDR-фоторезистор 2 кОм -1 МОм.
лючатель; R1 -10 кОм; С1 -470 мкФ, 6 В; Q1 -прп-транзистор 2N1251, SK3010, GE 59; LDR-фоторезистор 2 кОм -1 МОм.
Схема 48
ДВУХПОРОГОВЫЙ КОМПАРАТОР-ИНДИКАТОР ТЕМПЕРАТУРЫ
Описание работы схемы. Данное устройство (рис. 8.11) может найти применение в фотолабораториях при работе с химикатами, температура которых должна находиться в заданных пределах.
Микросхема IC1 представляет собой сдвоенный операционный усилитель, используемый в качестве компараторов А и В для сравнения двух опорных напряжений с напряжением на общем для них термисторе R9. Опорное напряжение компаратора формируется делителем на резисторах R2 и R3 и поступает на вход (вывод 5) 1С1. Управляющее напряжение формируется делителем R6, R7 и R9 и поступает на вход (вывод 6) IC1. В исходном состоянии напряжение на выводе 5 установлено ниже, чем на выводе 6. С повышением температуры сопротивление термистора R9 падает и соответственно падает управляющее напряжение на выводе б. Когда оно становится ниже, чем опорное на выводе 5, включается светодиод D1 (желтого цвета). В исходном состоянии напряжение на управляющем выводе 6 компаратора А устанавливается равным 2,0 В, опорное напряжение на выводе 5 равно 1,6 В.
Для компаратора В в исходном состоянии опорное напряжение на выводе 3 составляет 3,8 В, а на управляющем выводе 2 оно равно 4,2 В. При дальнейшем повышении температуры сопротивление термистора R9 продолжает падать и соответственно уменьшается управляющее напряжение на выводе 2 микросхемы ICL Когда оно становится ниже опорного напряжения на выводе 3, загорается красный светодиод (желтый светодиод при этом продолжает светиться).
Различие моментов включения светодиодов D1 и D2 определяется настройкой резисторов R2 и R7. Из схемы рис. 8.11 видно, что опорное напряжение на выводе 5 настраивается переменным резистором R2, в то время как на выводе 3 (часть В) оно фиксировано делителем напряжения на резисторах R5 и R4. По управляющим входам-наоборот: для компаратора А порог срабатывания по выводу 6 фиксирован, а для В настраивается по
Сторона АСторона В
Рис. 8.11. Двухпороговый компаратор-ин£ IC1 -сдвоенный операционный усилитель LF353; D1 -светодиод с высокой интенсивностью свечения, желтый; D2-светодиод с высокой интенсивностью свечения, красный; Ri, R8-390 Ом; R2, R7 -25 кОм, поРис. 8.11. Двухпороговый компаратор-ин£ IC1 -сдвоенный операционный усилитель LF353; D1 -светодиод с высокой интенсивностью свечения, желтый; D2-светодиод с высокой интенсивностью свечения, красный; Ri, R8-390 Ом; R2, R7 -25 кОм, повтор температуры:тенциометры; R3-1 кОм; R4, R5-10 кОм; R6-2.2 кОм; R9-термистор 10 кОм (с отрицательным ТК); S1 -однополюсный выключатель; VR-регулируемый стабилизатор 7808.втор температуры:тенциометры; R3-1 кОм; R4, R5-10 кОм; R6-2.2 кОм; R9-термистор 10 кОм (с отрицательным ТК); S1 -однополюсный выключатель; VR-регулируемый стабилизатор 7808.
Рис. 8.11. Двухпороговый компаратор-ин£ IC1 -сдвоенный операционный усилитель LF353; D1 -светодиод с высокой интенсивностью свечения, желтый; D2-светодиод с высокой интенсивностью свечения, красный; Ri, R8-390 Ом; R2, R7 -25 кОм, по
Рис. 8.11. Двухпороговый компаратор-ин£ IC1 -сдвоенный операционный усилитель LF353; D1 -светодиод с высокой интенсивностью свечения, желтый; D2-светодиод с высокой интенсивностью свечения, красный; Ri, R8-390 Ом; R2, R7 -25 кОм, по
втор температуры:
тенциометры; R3-1 кОм; R4, R5-10 кОм; R6-2.2 кОм; R9-термистор 10 кОм (с отрицательным ТК); S1 -однополюсный выключатель; VR-регулируемый стабилизатор 7808.
втор температуры:
тенциометры; R3-1 кОм; R4, R5-10 кОм; R6-2.2 кОм; R9-термистор 10 кОм (с отрицательным ТК); S1 -однополюсный выключатель; VR-регулируемый стабилизатор 7808.
выводу 2 потенциометром R7. Настраивая R2 и R7, можно регулировать зону срабатывания компараторов.
При наладке схемы целесообразно вначале измерить напряжение на выводе 6, затем при помощи резистора R2 установить требуемое напряжение на выводе 5. То же самое следует проделать по входам (выводы 2 и 3) компаратора В, производя необходимую настройку резистором R7. Проверку работоспособности схемы можно осуществить, например, приблизив нагретую на батарее бумажную салфетку к термистору.
Эксперименты со схемой. Обратите внимание на то. как изменяются опорное и управляющее напряжения при регулировке потенциометрами R2 и R7. Попробуйте включить в схему мультивибратор типа LM555 так, чтобы при превышении верхнего предела температуры вырабатывался звуковой сигнал.
Схема 49
ИНДИКАТОР СТЕРЕОБАЛАНСА
Описание работы схемы. Индикатор стереобаланса удобен при настройке высококачественных стереофонических устройств. При настройке на оба входа звукового усилителя подается монофонический сигнал. Выходы усилителя помимо колонок соединены с индикатором стереобаланса. Регулятором стереобаланса осуществляется регулировка таким образом, чтобы в индикаторе светилось одинаковое количество светодиодов для обоих каналов (рис. 8.12).
Интегральные схемы IC1 и IC2 представляют собой счетверенные компараторы. Через транзисторы Q1 и Q2 на входы (выводы 4, 6, 8, 10)
ры TIS92, SK3854, GE 20; D1-08-светодиоды с повышенной яркостью свечения; С1 -1 мкФ (майларовый).ры TIS92, SK3854, GE 20; D1-08-светодиоды с повышенной яркостью свечения; С1 -1 мкФ (майларовый).Рис. 8.12. Индикатор стереобаланса:IC1, IC2-счетверенные компараторы LM339; R1-R5-10kOm (с подобранными номиналами); R6-100 Ом; R7-1 кОм; R8-R11-470 Ом; Q1, 02-лрл-транзисто-Рис. 8.12. Индикатор стереобаланса:IC1, IC2-счетверенные компараторы LM339; R1-R5-10kOm (с подобранными номиналами); R6-100 Ом; R7-1 кОм; R8-R11-470 Ом; Q1, 02-лрл-транзисто-
ры TIS92, SK3854, GE 20; D1-08-светодиоды с повышенной яркостью свечения; С1 -1 мкФ (майларовый).
ры TIS92, SK3854, GE 20; D1-08-светодиоды с повышенной яркостью свечения; С1 -1 мкФ (майларовый).
Рис. 8.12. Индикатор стереобаланса:
IC1, IC2-счетверенные компараторы LM339; R1-R5-10kOm (с подобранными номиналами); R6-100 Ом; R7-1 кОм; R8-R11-470 Ом; Q1, 02-лрл-транзисто-
Рис. 8.12. Индикатор стереобаланса:
IC1, IC2-счетверенные компараторы LM339; R1-R5-10kOm (с подобранными номиналами); R6-100 Ом; R7-1 кОм; R8-R11-470 Ом; Q1, 02-лрл-транзисто-
компараторов поступают сигналы звуковых частот с левого и правого каналов усилителя. Эмиттерные повторители на транзисторах Q1 и Q2 обеспечивают достаточно большой порог срабатывания, при котором светодиоды начинают загораться. Кроме того, они до минимума снижают нагрузку, создаваемую индикатором на выходы усилителя. Резисторы R1-R5 сопротивлением по 10 кОм формируют на входах компараторов (выводы 5, 7, 9, 11) положительные опорные напряжения величиной 1,8, 3,6, 5,4, 7,2 В. При таких значениях напряжений обеспечивается приблизительно линейная зависимость количества горящих светодиодов от напряжения звукового сигнала. Для обеспечения точности работы индикатора важно, чтобы все резисторы были строго одинаковой величины. В схеме можно использовать прецизионные резисторы, а можно просто подобрать идентичные номиналы из достаточно большого числа обычных резисторов.
Транзисторы Q1 и Q2 должны иметь одинаковые характеристики. Для зажигания первой пары светодиодов требуется подвести синусоидальное напряжение размахом 10 В, для второй пары 15 В и т.д. Светодиоды располагаются столбиками и загораются в направлении снизу вверх. При подаче на вход усилителя сигнала неизменной частоты со звукового генератора загорается определенное количество светодиодов соответственно положению регулятора уровня. При подаче на вход усилителя музыкального сигнала светодиоды хаотично загораются и гаснут пропорционально уровню сигнала. Балансировку можно производить при любом сигнале, важно лишь, чтобы усилитель был в монофоническом режиме. Если в усилителе не предусмотрено переключение режима моно- или стерео-, производите балансировку, подавая один и тот же сигнал на оба входа усилителя.
Эксперименты со схемой. Увеличьте номинал резистора R5 с 10 кОм до 27 кОм. Обратите внимание на изменение порога срабатывания индикатора.
Схема 50
СТРОБИРУЕМЫЙ КОМПАРАТОР (ИНДИКАТОР ТЕМПЕРАТУРЫ)
Описание работы схемы. Компараторы со стробируемым выходом ценны тем, что позволяют следить за выполнением определенных условий, например за достижением некоторого температурного предела. При достижении этого предела прекращается действие стробируемого выхода. К такому типу компараторов, обеспечивающих помимо функций сравнения стробирование выхода, относится микросхема LM311 (рис. 8.13).
На вывод 3 IC 1 типа LM311 подано опорное напряжение с делителя на резисторах R1 и R2, равных по номиналу. Таким образом, при напряжении питания 8 В опорное напряжение на выводе 3 равно 4 В. Изменяющееся напряжение на выводе 2 IC1 формируется делителем напряжения, состоящим из термистора TH и потенциометра R3. Когда это напряжение выше опорного, на выходе (вывод 7) IC1 устанавливается низкий уровень напряжения, и светодиод D1 горит. При нагреве термистора его сопротивление падает, напряжение на выводе 2 становится ниже опорного, на выходе (вывод 7) IC1 устанавливается высокий уровень напряжения и светодиод D1 гаснет. Используемый в схеме светодиод зеленого цвета при заданных номиналах элементов включается при температуре 64°F (18°С) и выключается при 75°F (24°С), индицируя нижний и верхний пределы рабочего диапазона температур.
IC1-компаратор с высокой разрешающей способностью LM311; IC2-таймер LM555; Q1 -прп-транзистор TIS92, SK3854, GE 20; D1 -светодиод с высокой интенсивностью свечения; VR- регулируемый стабилизаторIC1-компаратор с высокой разрешающей способностью LM311; IC2-таймер LM555; Q1 -прп-транзистор TIS92, SK3854, GE 20; D1 -светодиод с высокой интенсивностью свечения; VR- регулируемый стабилизатор7808; TH—термистор 10 кОм (с отрицательным ТК); R1, R2- 10 кОм; R3 -потенциометр 25 кОм; R4 390 Ом; R5 1 кОм; R6- 4,7 кОм; R7-68 кОм; R8- 47 кОм; С1 - 10 мкФ, 12 В.7808; TH—термистор 10 кОм (с отрицательным ТК); R1, R2- 10 кОм; R3 -потенциометр 25 кОм; R4 390 Ом; R5 1 кОм; R6- 4,7 кОм; R7-68 кОм; R8- 47 кОм; С1 - 10 мкФ, 12 В.Рис. 8.13. Стробируемый компаратор (индикатор температуры):Рис. 8.13. Стробируемый компаратор (индикатор температуры):
IC1-компаратор с высокой разрешающей способностью LM311; IC2-таймер LM555; Q1 -прп-транзистор TIS92, SK3854, GE 20; D1 -светодиод с высокой интенсивностью свечения; VR- регулируемый стабилизатор
IC1-компаратор с высокой разрешающей способностью LM311; IC2-таймер LM555; Q1 -прп-транзистор TIS92, SK3854, GE 20; D1 -светодиод с высокой интенсивностью свечения; VR- регулируемый стабилизатор
7808; TH—термистор 10 кОм (с отрицательным ТК); R1, R2- 10 кОм; R3 -потенциометр 25 кОм; R4 390 Ом; R5 1 кОм; R6- 4,7 кОм; R7-68 кОм; R8- 47 кОм; С1 - 10 мкФ, 12 В.
7808; TH—термистор 10 кОм (с отрицательным ТК); R1, R2- 10 кОм; R3 -потенциометр 25 кОм; R4 390 Ом; R5 1 кОм; R6- 4,7 кОм; R7-68 кОм; R8- 47 кОм; С1 - 10 мкФ, 12 В.
Рис. 8.13. Стробируемый компаратор (индикатор температуры):
Рис. 8.13. Стробируемый компаратор (индикатор температуры):
IC2—низкочастотный мультивибратор, вырабатывающий импульсы частотой 1 Гц. Выход (вывод 3) IC2 соединен с базой ири-транзистора Q1, формирующего стробирующие импульсы, подаваемые на вывод 6 IC1. Таким образом, при температурах ниже порогового значения зеленый светодиод D1 мигает с частотой 1 Гц. Если температура превышает пороговое значение, как было сказано выше, светодиод выключается. Зона срабатывания устройства регулируется резистором R3.
Эксперименты со схемой. Попробуйте ввести в схему красный светодиод, соединив его с рир-транзистором и выводом 7 таким образом, чтобы он включался при выключении мигающего зеленого светодиода.
Схема 51
ЛИНЕЙНЫЙ ИНДИКАТОР-ИЗМЕРИТЕЛЬ
(ТЕМПЕРАТУРЫ, ОСВЕЩЕННОСТИ. ВЛАЖНОСТИ)
Описание работы схемы. Данное устройство (рис. 8.14) может измерять температуру, освещенность, влажность, уровень звука, давления и т. п. при помощи светодиодного дисплея. Функции, заложенные в схему, можно развить, введя еще одну ИС, реализующую формирование сигнала тревоги, включение вентилятора, выключение обогревателя и т. д.
Микросхема IC1 типа LM339 представляет собой счетверенный компаратор. В схеме компараторы образуют каскадное соединение. Опорное напряжение для всех компараторов выставляется резистором R3 и подается на их входы (выводы 5. 7. 9. И). Резисторы R2 делителя имеют одинаковые сопротивления и формируют на указанных входах равномерно нарастающие напряжения 0,5, 1,0. 1,5 и 2,0 В. Отметим, что резистор R3 служит для калибровки всей сетки напряжений.
Напряжение с датчика через коллектор транзистора Q1 поступает на выводы 4, 6, 8, 10. Цепь базового тока транзистора Q1 замыкается через Цепочку из резистора R5 и преобразователя TD. Если преобразователь
Нелинейная шкала
Рис. 8.14. Линейный индикатор-измеритель
IC1 -счетверенный компаратор LM339;
Q1 -лрл-транзистор TIS92, SK3584, GE 20;
R1-390 Ом; R2-1 кОм (см. в тексте); R3- 50 кОм, потенциометр; R4-10kOm; R5 -
(температуры, освещенности, влажности): 470 кОм; TD-термистор, фоторезистор, датчик влажности; VR-регулируемый стабилизатор напряжения 7805.
удалить, транзистор Q1 запирается и управляющее напряжение на его коллекторе устанавливается равным 4,9 В. В результате этого напряжения на управляющих входах превышают пороговые значения и все светодиоды светятся.
В схеме в качестве преобразователя был испытан термистор с положительным температурным коэффициентом. Его сопротивление, имея величину 3 5 Ом при 20°С, возрастает до 200 кОм при 100°С. Если установить термистор в разъем, цепь тока базы транзистора Q1 замыкается через R4 и источник питания, и он отпирается. При этом падение напряжения на резисторе R4 таково, что на управляющих входах всех компараторов устанавливаются напряжения ниже опорных и все светодиоды гаснут.
По мере нагрева термистора (он имеет положительный температурный коэффициент) его сопротивление возрастает, ток базы и ток коллектора транзистора Q1 уменьшаются, а напряжение на его коллекторе начинает расти. При определенных температурах коллекторное напряжение Q* превышает опорное напряжение очередного компаратора, вызывая загорание соответствующего светодиода. Для калибровки устройства можно использовать термометр. Данную схему очень удобно использовать в
качестве устройства управления включением нагревателя, обеспечивающего поддержание температуры воды в заданных пределах. Регулируемый стабилизатор VR обеспечивает постоянство параметров схемы в широком диапазоне изменения напряжения питающей батарейки.
Эксперименты со схемой. Попробуйте использовать для измерения уровня освещенности в качестве преобразователя фоторезистор. Сделайте измеритель влажности, как показано на рис. 8.14. Проверку его можно осуществить. измеряя влажность выдыхаемого воздуха. При желании резисторы R2 можно сделать с разными номиналами. Интервалы между напряжениями зажигания светодиодов в этом случае будут соответственно неодинаковыми (см. рис. 8.14). Попробуйте ввести в схему транзистор ири-структуры и симистор, формирующие управляющее воздействие на силовую цепь при загорании одного из четырех светодиодов.
Схема 52
ЛИНЕЙНО-ТОЧЕЧНЫЙ ИНДИКАТОР (ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УРОВНЯ ОСВЕЩЕННОСТИ, ВЛАЖНОСТИ, АКУСТИЧЕСКОГО СИГНАЛА, ТЕМПЕРАТУРЫ)
Описание работы схемы. Творческая мысль разработчика может найти множество применений для микросхемы типа LM3914. При помощи этой схемы можно измерять либо контролировать множество различных параметров. Разберем принцип действия схемы на примере использования ее с терморезистором в качестве датчика (рис. 8.15).
IC1 типа LM3914 имеет 10 нагруженных светодиодами выходов. Режим ее работы (линейный или точечный) определяется положением однополюсного переключателя S1. Когда вывод 9 IC1 подключен к плюсу источника питания через перемычку S1, схема работает как линейный индикатор, а когда к выводу 11- как точечный индикатор. В компараторе IC1 имеется встроенный источник опорного напряжения величиной 1,2 В, управляемый по выводу 8 и имеющий наружный выход (вывод 7). Вход (вывод 6), задающий верхнюю границу опорного напряжения, соединен в схеме с выводом 7. В ИС LM3914 каждый последующий выход на светодиод переключается при приращении входного напряжения на 0,12 В т.е. каждые 1,2/10 В. Переключение всех 10 выходов происходит при 1,2 В. Иными словами, первый светодиод включается при 0,12 В, а последний-при 1,2 В. Переменный резистор R3 сопротивлением 25 кОм, включенный между выводом 8 и землей, регулирует пороговое напряжение в Диапазоне 1,2-2,7 В. Это позволяет провести калибровку моментов включения светодиодов при работе с различными датчиками.
Сигнал с датчика поступает на базу транзистора QL который обеспечивает требуемую чувствительность устройства. Как видно из схемы Рис. 8.15, если датчик убрать, транзистор Q1 запрется и напряжение на его коллекторе будет равно поступающему со стабилизатора напряжению (4=9 BY При этом напряжение на выводе 5 микросхемы IC1 превысит °порное напряжение (2.7 В) на выводе 8 и все светодиоды будут гореть.
Терморезистор включен последовательно с резистором R1. задающим °азовый ток транзистора Q1. При нормальной температуре, когда сопротивление терморезистора равно 35 Ом, транзистор Q1 открыт; напряжение на его коллекторе ниже 2,7 В и все светодиоды погашены. Если 'й светодиод при этом оказывается горящим, подстройкой резистора R3 бедует добиться его выключения.
к
R5-R14R5-R14Рис. 8.15. Линейно-точечный индикатор (для измерения уровня освещенности, влажности,Рис. 8.15. Линейно-точечный индикатор (для измерения уровня освещенности, влажности,К усилителю звуковой частотыК усилителю звуковой частотыакустического сигнала, температуры):IC1 -драйвер линейного/точечного индикатора LM3914N; Q1-прп-транзистор TIS92, SK3584, GE 20; R1-1 МОм; R2-10 кОм; R3-25 кОм, потенциометр (в реостатном включении); R4-1 кОм; R5-R14-390 Ом;акустического сигнала, температуры):IC1 -драйвер линейного/точечного индикатора LM3914N; Q1-прп-транзистор TIS92, SK3584, GE 20; R1-1 МОм; R2-10 кОм; R3-25 кОм, потенциометр (в реостатном включении); R4-1 кОм; R5-R14-390 Ом;S1 -однополюсный выключатель; VR-pe- гулируемый стабилизатор 7805; D1 D10- светодиоды с высокой интенсивностью свечения.S1 -однополюсный выключатель; VR-pe- гулируемый стабилизатор 7805; D1 D10- светодиоды с высокой интенсивностью свечения.
R5-R14
R5-R14
Рис. 8.15. Линейно-точечный индикатор (для измерения уровня освещенности, влажности,
Рис. 8.15. Линейно-точечный индикатор (для измерения уровня освещенности, влажности,
К усилителю звуковой частоты
К усилителю звуковой частоты
акустического сигнала, температуры):
IC1 -драйвер линейного/точечного индикатора LM3914N; Q1-прп-транзистор TIS92, SK3584, GE 20; R1-1 МОм; R2-10 кОм; R3-25 кОм, потенциометр (в реостатном включении); R4-1 кОм; R5-R14-390 Ом;
акустического сигнала, температуры):
IC1 -драйвер линейного/точечного индикатора LM3914N; Q1-прп-транзистор TIS92, SK3584, GE 20; R1-1 МОм; R2-10 кОм; R3-25 кОм, потенциометр (в реостатном включении); R4-1 кОм; R5-R14-390 Ом;
S1 -однополюсный выключатель; VR-pe- гулируемый стабилизатор 7805; D1 D10- светодиоды с высокой интенсивностью свечения.
S1 -однополюсный выключатель; VR-pe- гулируемый стабилизатор 7805; D1 D10- светодиоды с высокой интенсивностью свечения.
При нагреве терморезистора его сопротивление возрастает, поскольку в схеме использован терморезистор с положительным ТК. Источником тепла при проверке может служить, например, фен. С ростом сопротивления базовый ток транзистора Q1 падает, вызывая рост напряжения на его коллекторе. По мере достижения им соответствующих порогов срабатывания компараторов происходит последовательное зажигание соответствующего количества светодиодов линейного индикатора. Если переключатель S1 перевести в режим точечного индикатора, при зажигании каждого очередного светодиода предыдущий гасится (формируется бегущая точка).
Датчик влажности работает в инверсном режиме. При его наличии в нормальных условиях все светодиоды светятся. Но даже легкого воздействия вашего дыхания достаточно, чтобы полностью открыть транзистор Q1 и погасить тем самым все светодиоды от первого до последнего
Эксперименты со схемой. Попробуйте подключить фототранзистор и11’ фотодиод и определить величину освещенности, требуемую для загорав всех светодиодов. Затем подключите схему к выходу усилителя звука 4 понаблюдайте за характером мигания светодиодов. Уровень сигнала р^’
дир у иге потенциометром с номиналом 50 кОм (рис. 8.15). Попробуйте двести в схему тиристор и транзистор так, чтобы при загорании определенного светодиода в режиме линейной шкалы вырабатывался сигнал, управляющий силовой цепью. Можете ли вы добавить в схему тиристор для фиксации схемы в данном состоянии?
Схема 53
МИГАЛКА С ЗАДАННЫМ СВЕТОВЫМ РИТМОМ (СВЕТОВОЙ БУЙ)
Описание работы схемы. Данное устройство имитирует световой буй для разметки фарватера и может быть использовано в качестве тренажера при обучении морскому делу. Оно вырабатывает две вспышки, затем одну, и потом следует пауза, затем цикл повторяется (рис. 8.16).
Интегральная схема IC3 имеет два низкочастотных генератора, управляемых по входам (выводы 4 и 10) соответственно. Если на эти контакты подан высокий уровень напряжения, генераторы работают. Управляющий сигнал первого генератора (выводы 1-6) подается с вывода 5 на базу транзистора Q1, заставляя лампу L1 мигать. Аналогично выходное напряжение на выводе 9 второго генератора (выводы 8-13) управляет при помощи транзистора Q2 лампой L2. Режим работы лампы L1 задается сигналом на выводе 1 IC2. Режим переключения лампы L2 задается состоянием выхода 9 одновибратора IC1. Заметим, что одновибратор также запускается сигналом с вывода 1 IC2.
При поступлении тактового импульса с IC1 на выводе 1 IC2 формируется высокий уровень напряжения, обеспечивая прохождение двух импульсов через транзистор Q1 и появление двух вспышек лампы L1. ИС IC2 переключается на положительном фронте тактового импульса и, таким образом, цикл повторяется с приходом третьего импульса.
ритмом:ритмом:JK-триггер;JK-триггер;R1 -R1 --—-, сдвоенный JK-триггер; R1кОм; R2 - 220 кОм; R3 270 кОм; R4-—-, сдвоенный JK-триггер; R1кОм; R2 - 220 кОм; R3 270 кОм; R4Рис. 8.16. Мигалка с заданным световым । 1СЗ сдвоенный таймер LM556; IC2- SCL4027,Рис. 8.16. Мигалка с заданным световым । 1СЗ сдвоенный таймер LM556; IC2- SCL4027,39О Ом’кОм мо 2LZ.U кии, пи - потенциометр кОм (в реостатном включении); С1 - 4 мкФ, 15 В; С2-8 мкФ, 15 В; СЗ-1,5 мкФ39О Ом’кОм мо 2LZ.U кии, пи - потенциометр кОм (в реостатном включении); С1 - 4 мкФ, 15 В; С2-8 мкФ, 15 В; СЗ-1,5 мкФR5 - 10 кОм;R5 - 10 кОм;R8 220 кОм;R8 220 кОм;R6 1 кОм;R6 1 кОм;R7-R7-R9 потенциометрR9 потенциометр(майларовый); С4 2 мкФ, 15 В; L1, L2 - лампы т? 47, 0,15 А, 6,3 В; Q1, О2-лрл- транзисторы 2SC1061. SK3893, GE 66; D1 светодиоды с высокой интенсивностью свечения, красные; D2-светодиод с высокой интенсивностью свечения, зеленый.(майларовый); С4 2 мкФ, 15 В; L1, L2 - лампы т? 47, 0,15 А, 6,3 В; Q1, О2-лрл- транзисторы 2SC1061. SK3893, GE 66; D1 светодиоды с высокой интенсивностью свечения, красные; D2-светодиод с высокой интенсивностью свечения, зеленый.
ритмом:
ритмом:
JK-триггер;
JK-триггер;
R1 -
R1 -
-—-, сдвоенный JK-триггер; R1
кОм; R2 - 220 кОм; R3 270 кОм; R4
-—-, сдвоенный JK-триггер; R1
кОм; R2 - 220 кОм; R3 270 кОм; R4
Рис. 8.16. Мигалка с заданным световым । 1СЗ сдвоенный таймер LM556; IC2- SCL4027,
Рис. 8.16. Мигалка с заданным световым । 1СЗ сдвоенный таймер LM556; IC2- SCL4027,
39О Ом’
кОм мо 2LZ.U кии, пи - потенциометр кОм (в реостатном включении); С1 - 4 мкФ, 15 В; С2-8 мкФ, 15 В; СЗ-1,5 мкФ
39О Ом’
кОм мо 2LZ.U кии, пи - потенциометр кОм (в реостатном включении); С1 - 4 мкФ, 15 В; С2-8 мкФ, 15 В; СЗ-1,5 мкФ
R5 - 10 кОм;
R5 - 10 кОм;
R8 220 кОм;
R8 220 кОм;
R6 1 кОм;
R6 1 кОм;
R7-
R7-
R9 потенциометр
R9 потенциометр
(майларовый); С4 2 мкФ, 15 В; L1, L2 - лампы т? 47, 0,15 А, 6,3 В; Q1, О2-лрл- транзисторы 2SC1061. SK3893, GE 66; D1 светодиоды с высокой интенсивностью свечения, красные; D2-светодиод с высокой интенсивностью свечения, зеленый.
(майларовый); С4 2 мкФ, 15 В; L1, L2 - лампы т? 47, 0,15 А, 6,3 В; Q1, О2-лрл- транзисторы 2SC1061. SK3893, GE 66; D1 светодиоды с высокой интенсивностью свечения, красные; D2-светодиод с высокой интенсивностью свечения, зеленый.
Одновибратор (выводы 8-14) IC1 запускается по отрицательному фронту импульсов, поступающих с вывода 1 IC2. Таким образом, запуск второй половины IC3 происходит, когда первая половина выключена. Постоянная времени времязадающей цепи одновибратора такова, что за время длительности импульса на его выходе лампа L2 вспыхивает один раз. Задержка начала следующего цикла вызвана ожиданием появления очередного фронта запускающего импульса.
Подстроечные резисторы R9 настраивают генераторы в IC3 на опре- деленные длительности вспышек.
Эксперименты со схемой. Ритмы вспышек можно изменить, изменив номинал конденсатора С1 (например, на 6 мкФ). Увеличение длительности импульса на выходе IC1 приводит в конечном счете к тому, что лампа L2 начнет вспыхивать синхронно с L1.
Схема 54
СХЕМА ФОРМИРОВАНИЯ СВЕТОВОГО СИГНАЛА SOS
Описание работы схемы. Эта схема формирует непрерывно вспыхивающий сигнал SOS и может пригодиться для сигнализации в момент опасности. Кроме того, она может служить маяком, позволяющим указывать ваше местоположение.
Интегральная схема IC1 представляет собой мультивибратор. Он вырабатывает импульсы, длительность и частота следования которых определяются резисторами RI, R2 и конденсатором С1. При выбранных номиналах частота следования импульсов равна 0,5 Гц. Состояние выхода (вывод 3) IC1 индицируется светодиодом D1. Выходной сигнал с вывода 3 IC1 поступает на счетный вход (вывод 3) JK-триггера, входящего в IC2 (рис. 8.17).
ника 12 В можно использовать автомобильную лампу); R1 -220 кОм; R2- 270 кОм; R3, R9, R10-390 Ом; R13, R14' 10 кОм; R8-потенциометр 50 кОм; R4 R7-100kOm; R6-800 кОм; R5-470 кОм, R11, R12-1 кОм.ника 12 В можно использовать автомобильную лампу); R1 -220 кОм; R2- 270 кОм; R3, R9, R10-390 Ом; R13, R14' 10 кОм; R8-потенциометр 50 кОм; R4 R7-100kOm; R6-800 кОм; R5-470 кОм, R11, R12-1 кОм.IC1 -таймер LM555; IC2-JK-триггер SCL4027; ЮЗ-сдвоенный таймер LM556; Q1, Q2-лрл-транзисторы 2SC1061, SK3893, GE 66; D1-D3-светодиоды с высокой интенсивностью свечения; 01 -4 мкФ 15 В (танталовый); 02-0,01 мкФ; СЗ, 04- 0,01 мкФ, 15 В (танталовые); L1. L2-лампаIC1 -таймер LM555; IC2-JK-триггер SCL4027; ЮЗ-сдвоенный таймер LM556; Q1, Q2-лрл-транзисторы 2SC1061, SK3893, GE 66; D1-D3-светодиоды с высокой интенсивностью свечения; 01 -4 мкФ 15 В (танталовый); 02-0,01 мкФ; СЗ, 04- 0,01 мкФ, 15 В (танталовые); L1. L2-лампаРис. 8.17. Схема формирования светового сигнала SOS:Рис. 8.17. Схема формирования светового сигнала SOS:# 47, 6,3 В, 0,15 А (при питании от источ-# 47, 6,3 В, 0,15 А (при питании от источ-
ника 12 В можно использовать автомобильную лампу); R1 -220 кОм; R2- 270 кОм; R3, R9, R10-390 Ом; R13, R14' 10 кОм; R8-потенциометр 50 кОм; R4 R7-100kOm; R6-800 кОм; R5-470 кОм, R11, R12-1 кОм.
ника 12 В можно использовать автомобильную лампу); R1 -220 кОм; R2- 270 кОм; R3, R9, R10-390 Ом; R13, R14' 10 кОм; R8-потенциометр 50 кОм; R4 R7-100kOm; R6-800 кОм; R5-470 кОм, R11, R12-1 кОм.
IC1 -таймер LM555; IC2-JK-триггер SCL4027; ЮЗ-сдвоенный таймер LM556; Q1, Q2-лрл-транзисторы 2SC1061, SK3893, GE 66; D1-D3-светодиоды с высокой интенсивностью свечения; 01 -4 мкФ 15 В (танталовый); 02-0,01 мкФ; СЗ, 04- 0,01 мкФ, 15 В (танталовые); L1. L2-лампа
IC1 -таймер LM555; IC2-JK-триггер SCL4027; ЮЗ-сдвоенный таймер LM556; Q1, Q2-лрл-транзисторы 2SC1061, SK3893, GE 66; D1-D3-светодиоды с высокой интенсивностью свечения; 01 -4 мкФ 15 В (танталовый); 02-0,01 мкФ; СЗ, 04- 0,01 мкФ, 15 В (танталовые); L1. L2-лампа
Рис. 8.17. Схема формирования светового сигнала SOS:
Рис. 8.17. Схема формирования светового сигнала SOS:
# 47, 6,3 В, 0,15 А (при питании от источ-
# 47, 6,3 В, 0,15 А (при питании от источ-
По каждому положительному фронту импульсов на входном выводе 3 JC2 происходит переключение выходов (выводы 1, 2) IC2. Эти выходы соединены со входами разрешения (выводы 4, 10) IC3, обеспечивая поочередное включение двух входящих в IC3 мультивибраторов.
Первый из этйх мультивибраторов (выводы 1-6) работает с большей частотой, определяемой резисторами R6-R8 и конденсатором СЗ. Второй мультивибратор (выводы 8-13) работает с более низкой частотой, определяемой резисторами R4, R5, R8 и конденсатором С4. Выходы мультивибратора (выводы 5 и 9) IC3 через резисторы R11 и R12 управляют транзисторами Q1 и Q2, в коллекторные цепи которых включены лампы L1 и L2.
Интегральная схема IC1 задает рабочий интервал времени и, следовательно, число формируемых вспышек каждой лампы. При номиналах элементов, указанных на схеме, формируются три короткие вспышки, три длинные и вновь три короткие, что соответствует сигналу SOS. Переменные резисторы R8 задают длительность импульсов, вырабатываемых мультивибраторами. Времязадающие цепочки схемы критичны к разбросам параметров номиналов компонентов. Для обеспечения надежной работы желательно использовать танталовые конденсаторы.
Эксперименты со схемой. Увеличьте номинал с 1 до 8 мкФ и посмотрите, как при этом изменится частота вспышек лампы. Изменяя номиналы конденсаторов СЗ и С4, можно менять характер мигания ламп. Один из входов разрешения IC3 можно напрямую соединить с выходом IC1. При этом лампы будут вспыхивать одновременно.
Схема 55
СИГНАЛИЗАТОР УКАЗАТЕЛЯ ПОВОРОТОВ
Описание работы схемы. Предлагаемый указатель поворотов удобно использовать на велосипеде или мотоцикле. Его можно также установить как дополнительную сигнализацию на небольшой прицеп или буксируемую повозку. Кроме того, его можно превратить в устройство аварийной сигнализации (рис. 8.18).
Интегральная схема типа LM556 представляет собой сдвоенный таймер. включенный в режиме мультивибратора. Она вырабатывает импульсы частотой 1 Гц, определяемой номиналами резисторов RI, R2 и конденсатора С1. Выходы 5 и 9 соединены с транзисторами Q1 и Q2 через базовые резисторы R1. Правая и левая лампы включаются с приходом каждого импульса от генератора в случае, если он работает. Включение правого либо левого указателя поворота определяется положением переключателя 81. представляющего собой однополюсный нормально разомкнутый двух- позиционный тумблер, снабженный пружиной возврата в исходное состояние. Ключ S1 запускает один из двух мультивибраторов, подавая высокий Уровень сигнала на соответствующие входы сброса (выводы 4 и 10). В исходном состоянии, пока S1 разомкнут, на обоих входах сохраняется низкий уровень напряжения, задаваемый посредством резисторов R5.
Пунктирными линиями на схеме обозначены дополнительные цепи, обеспечивающие работу как передних, так и задних указателей поворотов. Их можно исключить, если вам достаточно задних указателей.
Ключ S2 включает оба мультивибратора одновременно и тем самым Реализует функцию аварийной сигнализации.
Рис. 8.18. Сигнализатор указателя поворотов: IC1-сдвоенный таймер LM556; Q1, Q2 прл-транзистор 2SC1061, SK3893, GE66;FRL и FLL-передние правый и левый указатели поворота, RRL и RLL задние правый и левый указатели поворота на лампе # 47, 6,3 В, 0,15 А (при 12-В источнике можно использовать автомобильную лампу); С1 -Рис. 8.18. Сигнализатор указателя поворотов: IC1-сдвоенный таймер LM556; Q1, Q2 прл-транзистор 2SC1061, SK3893, GE66;FRL и FLL-передние правый и левый указатели поворота, RRL и RLL задние правый и левый указатели поворота на лампе # 47, 6,3 В, 0,15 А (при 12-В источнике можно использовать автомобильную лампу); С1 -1 мкФ, 15 В (танталовый); D светодиоды с высокой интенсивностью свечения; R1 - 1 кОм; R2-330 кОм; R3 -220 кОм; R4- 390 Ом; S1 - однополюсный переключатель на два положения; S2 - двухполюсный выключатель.1 мкФ, 15 В (танталовый); D светодиоды с высокой интенсивностью свечения; R1 - 1 кОм; R2-330 кОм; R3 -220 кОм; R4- 390 Ом; S1 - однополюсный переключатель на два положения; S2 - двухполюсный выключатель.
Рис. 8.18. Сигнализатор указателя поворотов: IC1-сдвоенный таймер LM556; Q1, Q2 прл-транзистор 2SC1061, SK3893, GE66;
FRL и FLL-передние правый и левый указатели поворота, RRL и RLL задние правый и левый указатели поворота на лампе # 47, 6,3 В, 0,15 А (при 12-В источнике можно использовать автомобильную лампу); С1 -
Рис. 8.18. Сигнализатор указателя поворотов: IC1-сдвоенный таймер LM556; Q1, Q2 прл-транзистор 2SC1061, SK3893, GE66;
FRL и FLL-передние правый и левый указатели поворота, RRL и RLL задние правый и левый указатели поворота на лампе # 47, 6,3 В, 0,15 А (при 12-В источнике можно использовать автомобильную лампу); С1 -
1 мкФ, 15 В (танталовый); D светодиоды с высокой интенсивностью свечения; R1 - 1 кОм; R2-330 кОм; R3 -220 кОм; R4- 390 Ом; S1 - однополюсный переключатель на два положения; S2 - двухполюсный выключатель.
1 мкФ, 15 В (танталовый); D светодиоды с высокой интенсивностью свечения; R1 - 1 кОм; R2-330 кОм; R3 -220 кОм; R4- 390 Ом; S1 - однополюсный переключатель на два положения; S2 - двухполюсный выключатель.
Эксперименты со схемой. Измените номинал конденсаторов С1 в обоих мультивибраторах так, чтобы увеличить или уменьшить частоту вспышек. Светодиоды введены в схему для индикации состояния выходов мультивибраторов, что позволяет контролировать работу схемы на случай перегорания ламп.
Схема 56
СХЕМА ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА ТРЕВОГИ
ПО СОВПАДЕНИЮ ТРЕХ УСЛОВИЙ
Описание работы схемы. Данное устройство (рис. 8.19) включает два светодиода, мигающих при одновременном совпадении трех условий на входе. Это может пригодиться при контроле освещенности, влажности или уровня жидкости, а также если нужно среагировать на ситуацию, когда в некоторой группе из трех ключей все они одновременно замкнуты.
Выход (вывод 6) трехвходовой схемы И. входящей в микросхему ICL устанавливается в высокое состояние при высоком уровне напряжения на всех трех ее входах. Входными датчиками могут являться три электромеханических ключа (реле), соединенные с натянутыми нитками. Когда все три нитки разорваны, контакты TR1-TR3 замыкаются и выводы 3. 4 и ) IC1 переходят в высокое состояние. При этом на выходе схемы И (вывод 6) IC1 появляется высокий уровень напряжения.
Вывод 6 IC1 соединен со входом сброса (вывод 4) IC2. Высокий уровень сигнала на входе 4 IC2 запускает мультивибратор IC2. в результате чего светодиоды начинают вспыхивать (попеременно красный и зеленый). Когда вывод 4 IC2 установлен в низком состоянии, на выводе 3 тоже низкое напряжение и зеленый светодиод D3 горит, обозначая, что сборка из трех условий на входе отсутствует и все в порядке. При испытании схемы 6
R2 R3R2 R39В9ВРис. 8.19. Вверху. Схема формирования сигнала тревоги по совпадению трех условий:Рис. 8.19. Вверху. Схема формирования сигнала тревоги по совпадению трех условий:|С1 -три трехвходовых элемента И, микросхема МС14073; 1С2-таймер LM555; D1, D2-светодиоды с высокой интенсивностью свечения, красные; D3-светодиод с высо|С1 -три трехвходовых элемента И, микросхема МС14073; 1С2-таймер LM555; D1, D2-светодиоды с высокой интенсивностью свечения, красные; D3-светодиод с высокой интенсивностью свечения, зеленый; TR1, TR2, TR3 панельки для датчиков; R1, R2, R3-10 кОм; R4, R7- 390 0м; R5, R6 220 кОм; С1 - 0,5 мкФ; R8-10 кОм.кой интенсивностью свечения, зеленый; TR1, TR2, TR3 панельки для датчиков; R1, R2, R3-10 кОм; R4, R7- 390 0м; R5, R6 220 кОм; С1 - 0,5 мкФ; R8-10 кОм.
R2 R3
R2 R3
9В
9В
Рис. 8.19. Вверху. Схема формирования сигнала тревоги по совпадению трех условий:
Рис. 8.19. Вверху. Схема формирования сигнала тревоги по совпадению трех условий:
|С1 -три трехвходовых элемента И, микросхема МС14073; 1С2-таймер LM555; D1, D2-светодиоды с высокой интенсивностью свечения, красные; D3-светодиод с высо
|С1 -три трехвходовых элемента И, микросхема МС14073; 1С2-таймер LM555; D1, D2-светодиоды с высокой интенсивностью свечения, красные; D3-светодиод с высо
кой интенсивностью свечения, зеленый; TR1, TR2, TR3 панельки для датчиков; R1, R2, R3-10 кОм; R4, R7- 390 0м; R5, R6 220 кОм; С1 - 0,5 мкФ; R8-10 кОм.
кой интенсивностью свечения, зеленый; TR1, TR2, TR3 панельки для датчиков; R1, R2, R3-10 кОм; R4, R7- 390 0м; R5, R6 220 кОм; С1 - 0,5 мкФ; R8-10 кОм.
Внизу. Переключающие датчики-преобразователи (слева направо)-, датчик влажности, фототранзистор (FPT200 L14H4 Motorola), электромеханическое реле, фотодиод, проводящая жидкость, термистор.
качестве датчиков использовались термистор (8 МОм с отрицательным ТК) и два фототранзистора. Номинал резистора, соединяющего вход 3 IC1 с минусом источника питания, был изменен при этом с 10 на 47 кОм. Термистор подключался ко входу TR1. Светодиоды начинали мигать, когда свет попадал на фототранзисторы и одновременно нагревался термистор. При нормальной температуре отношение сопротивлений термистора и идущего на минусовый вывод источника питания резистора должно составлять приблизительно 16:1. Минимальное отношение этих сопротивлений равно 3:1. При меньшем отношении переход в высокое состояние происходит при меньшем перепаде температуры.
Эксперименты со схемой. Попробуйте использовать в схеме другие датчики (рис. 8 19). Имейте в виду, что если на один из входов подать высокое напряжение, то схема будет отслеживать совпадение двух условий на входе.
Схема 57
СХЕМА ФОРМИРОВАНИЯ СИГНАЛА ТРЕВОГИ
ПО СОВПАДЕНИЮ ЧЕТЫРЕХ УСЛОВИЙ
Описание работы схемы. Схема (рис. 8.20) полезна в тех случаях, когда Необходимо зарегистрировать вторжение в любое из четырех охраняемых Мест. Кроме того, при помощи светодиодов можно определить, в каком из Четырех мест произошло вторжение.
TR1 TR2 TR3 TR4
Рис. 8.20. Схема формирования сигнала тревоги по совпадению четырех условий:
IC1 два четырехвходовых элемента ИЛИ типа МС14072; 1С2-таймер LM555; SCR тиристор Т106В1 (ток управляющего электрода 0,2 мА); MD1 -светодиоды с высокой интенсивностью свечения (зеленые); D2, D3-светодиоды с высокой интенсивностью
свечения (красные); R1, R4-1 кОм; R2- 390 0м; R3 2,2 кОм; R5, R6-220k0m; S1 - нормально замкнутый однополюсный выключатель; S2 -однополюсный выключатель; TR1 -TR4 -панельки для датчиков
Одна половина ИС IC1 типа МС14072 представляет собой четырехвходовую схему ИЛИ (выводы 1-5). Она используется для контроая четырех состояний или условий. При подаче на любой из четырех входов схемы ИЛИ высокого уровня сигнала выход (вывод 1) IC1 переходит в высокое состояние. Датчики, подключенные к разъемам TRI -TR4, должны иметь сопротивление менее 1 кОм, для того чтобы на входах IC1 и следовательно на выводе 1 обеспечить низкие уровни напряжения. Когда один из датчиков (замыкателей) размыкается или его сопротивление превысит 1 кОм, на выходе (вывод 1) IC1 появляется высокий уровень напряжения.
Поскольку вывод 1 связан через резистор R4 с управляющим электродом тиристора SCR, то SCR открывается и напряжение на его катоде растет. Это в свою очередь приводит к появлению высокого уровня напряжения на входе сброса (вывод 4) IC2 и соответственно к запуску генератора, входящего в эту микросхему. Светодиоды D3 и D4 начинают попеременно вспыхивать, сигнализируя с том, что возбужден один из датчиков.
Тиристор SCR работает на постоянном токе и остается в открытом состоянии до тех пор. пока протекающий по нему ток превышает ток удержания. Нагрузкой тиристора в данной схеме является резистор R3. Он имеет сопротивление, достаточно низкое, чтобы протекающий по нему ток превышал ток удержания 3 мА тиристора С106В1. Нормально замкнутая кнопка S1 выключает ток через тиристор SCR и таким образом запирает его после снятия сигнала со всех датчиков. Светодиоды на входах IC1 (MD1) горят, когда IC1 находится в исходном состоянии. Светодиоды введены в схему для индикации состояния датчиков.
Если TR разомкнуты, то повышение сопротивления датчиков приводит к росту напряжения на соответствующих входах и связанные с ними светодиоды гаснут, сигнализируя о месте произошедшего вторжения. После срабатывания сброс любого из TR-входов не прекратит работу схемы»
поскольку произошло срабатывание тиристора SCR. Выключить схему ^ожно, лишь нажав кнопку сброса тиристора S1. Сигнал тревоги можно сделать звуковым, изменив схему.
Эксперименты со схемой. Попробуйте использовать в качестве датчика геркон. Снабдите эту схему звуковой сигнализацией, заменив ИС IC2 на LM555 (подходящую схему вы можете подыскать в данной книге). Попробуйте использовать в качестве датчика фоторезистор, который будет включать сигнал тревоги при выключении света.
Схема 58
ИНДИКАТОР УРОВНЯ жидкости
Описание работы схемы. Данное устройство (рис. 8.21) служит для сигнализации о падении уровня жидкости в емкости ниже определенного значения. Оно полезно, например, для индикации уровня жидкости в бачке омывателя стекла автомобиля или индикации состояния, когда в цистерне остается мало воды и следует предпринимать меры по возобновлению ее запаса.
Генератор IC1 вырабатывает отрицательные относительно плюса источника питания импульсы амплитудой 8 В и частотой 2 Гц. Они поступают на вход детектора (вывод 9) через конденсатор С2, управляя таким образом выходной нагрузкой. ИС может непосредственно управлять светодиодом либо лампочкой (пунктирные линии на схеме). При этом каскад на транзисторе можно отключить в точке, обозначенной крестом. При экспериментальной проверке работоспособности схемы управляющий светодиодом транзистор и лампа включались одновременно.
Когда щуп оказывается в среде с высоким сопротивлением (например, в воздухе), начинает вспыхивать управляемый схемой световой прибор. Если щуп погружен в проводящую жидкость, вход внутреннего детектора IC1 закорачивается на землю, генератор прекращает свою работу и свето-
8.21 Индикатор уровня жидкости:
IC1 -детектор ULN2429A; Q1 -прп-тран- высокой интенсивностью свечения: СЗ- ^стор TIS93, SK3466; R1-10kOm; R2- 10 мкФ, 15 В.
3^0 Ом; С1, С2-0,1 мкФ; D1 -светодиод с
диод либо лампочка гаснут. Емкость с жидкостью, а также минусовый вывод источника питания должны быть заземлены Таким образом, работа схемы заключается в следующем: когда щуп опущен в жидкость, вход детектора замкнут на землю и светодиод погашен; когда же уровень жидкости падает ниже некоторого предела, при котором щуп перестает касаться воды, светодиод начинает вспыхивать, сигнализируя о недопустимом падении уровня.
Изменяя глубину погружения щупа в емкость, можно регулировать уровень жидкости, при котором срабатывает схема. Использование IC1 в данном режиме не требует развязывающего конденсатора С1, и его можно исключить из схемы.
Эксперименты со схемой. Замените номинал конденсатора СЗ на 5 мкФ и обратите внимание на произошедшее при этом изменение частоты вспышек. Посмотрите, как работает схема с различными жидкостями, такими, как жидкость для омывания стекол автомобиля, вода, сок и т. д. В целях безопасности не стоит работать с легковоспламеняющимися жидкостями.
Схема 59
ИНДИКАТОР КОМНАТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ
Описание работы схемы. Покидая надолго в зимнее время квартиру, следует позаботиться о том, чтобы в ней сохранялся определенный тепловой режим. Переохлаждение может привести к порче батарей, а перегрев-к порче мебели. Обычно в таких случаях просят присмотреть за квартирой соседей. Приведенный здесь индикатор комнатной температуры устанавливается в помещении таким образом, чтобы можно было видеть его снаружи через окно и следить за тепловым режимом, не входя в помещение (рис. 8.22).
Микросхемы IC1, IC2 и IC3 представляют собой операционные усилители типа LM741, выполняющие функции компараторов. На входе (вывод 3) IC1 делитель напряжения на резисторах R2 и R3 формирует опорное напряжение, равное 4,5 В. Термистор ТН1 и резистор R1 контролируют верхний допустимый предел температуры в комнате. Потенциометром R1 на выводе 2 устанавливается напряжение, превышающее при
Рис. 8.22. Индикатор комнатной температуры:Рис. 8.22. Индикатор комнатной температуры:IC1 -- IC3 операционный усилитель LM741; R1, R6, R7-потенциометры 15 кОм; R2, R3, R4, R5, R8-10 кОм; R9-R11 390 0м;IC1 -- IC3 операционный усилитель LM741; R1, R6, R7-потенциометры 15 кОм; R2, R3, R4, R5, R8-10 кОм; R9-R11 390 0м;D1 -светодиод, зеленый; D2-светодиод, красный; D3 -светодиод, желтый; ТН1, ТН2' термисторы (с отрицательным ТК) 10 кОМ-D1 -светодиод, зеленый; D2-светодиод, красный; D3 -светодиод, желтый; ТН1, ТН2' термисторы (с отрицательным ТК) 10 кОМ-
Рис. 8.22. Индикатор комнатной температуры:
Рис. 8.22. Индикатор комнатной температуры:
IC1 -- IC3 операционный усилитель LM741; R1, R6, R7-потенциометры 15 кОм; R2, R3, R4, R5, R8-10 кОм; R9-R11 390 0м;
IC1 -- IC3 операционный усилитель LM741; R1, R6, R7-потенциометры 15 кОм; R2, R3, R4, R5, R8-10 кОм; R9-R11 390 0м;
D1 -светодиод, зеленый; D2-светодиод, красный; D3 -светодиод, желтый; ТН1, ТН2' термисторы (с отрицательным ТК) 10 кОМ-
D1 -светодиод, зеленый; D2-светодиод, красный; D3 -светодиод, желтый; ТН1, ТН2' термисторы (с отрицательным ТК) 10 кОМ-
дермальной температуре опорное напряжение на выводе 3. Выход (вывод 6) при этом находится в низком состоянии и зеленый светодиод включен. При повышении температуры в комнате сопротивление термистора TH 1 падает, уменьшается напряжение на входе (вывод 2) и, когда оно становится ниже напряжения на выводе 3, происходит переключение схемы и зеленый светодиод гаснет.
Делитель напряжения на резисторах R5 и R6 задает опорное напряжение на выводе 3 ИС IC2. Это напряжение выставляется несколько ниже того напряжения, которое формируется на выводе 2 микросхемы IC2 при высоком уровне напряжения на выводе 6 IC1 (как видно из рис. 8.22, напряжение на выводе 2 IC2 определяется соотношением резисторов R4 и R8 и состоянием вывода 6 IC1). Таким образом, когда напряжение на выводе 6 IC1 мало и светится зеленый светодиод, вывод 6 IC2 устанавливается в высокое состояние и красный светодиод D2 погашен. Когда вывод 6 IC 1 переходит в высокое состояние, происходит переключение вывода 6 IC2 в низкое состояние и загорается красный светодиод D2.
Вывод 2 IC3 подключен к тому же опорному напряжению, что и вывод 3 IC1 (4,5 В). При нормальной температуре напряжение на выводе 3 IC3 выставляется потенциометром R7 несколько большим опорного напряжения на выводе 2, следовательно, на выводе 6 при этом устанавливается высокий уровень напряжения и светодиод D3 желтого цвета погашен. По мере понижения температуры в помещении сопротивление термистора ТН2 растет, соответственно падает напряжение на выводе 3 IC3, и при некотором пороговом значении температуры оно становится ниже напряжения на выводе 2 IC3. Происходит включение желтого светодиода D3.
Таким образом, когда температура находится в заданных пределах, горит зеленый светодиод. При падении температуры ниже минимального допустимого порога загорается желтый светодиод, а при повышении максимального допустимого порога температуры он гаснет и зажигается светодиод красного цвета. Желтый светодиод горит вместе с зеленым.
Эксперименты со схемой. Чтобы лучше понять схемы, проведите следующие измерения.'х
ИС IC1. 1) Измерьте опорное напряжение на выводе 3.
Измерьте изменение напряжения на выводе 2.
Осуществите регулировку потенциометра R4, наблюдая за изменением напряжения на выводе 2 IC1 и состоянием зеленого светодиода.
ИС IC2. 1) Измерьте опорное напряжение на выводе 3 IC2. Подстройте его резистором R6.
Замерьте характер изменения напряжения на контакте 2.
Регулировкой потенциометра R1 добейтесь выключения светодиода зеленого цвета, наблюдая при этом за напряжением на выводе 2.
Попробуйте, подключив к выводу 3 еще один термистор, добиться загорания красного светодиода при более высокой температуре, чем та, при которой происходит отключение зеленого.
ИС IC3. 1) Измерьте опорное напряжение на выводе 2. Оно должно быть то же, что и на выводе 3 ICL
Измерьте изменение напряжения на выводе 3 при регулировке потенциометра R7.
И наконец, проверьте схему, нагрев чем-нибудь бумажную салфетку и Чакрыв ею термистор ТН1. Затем охладите салфетку, например снегом из Холодильника, накройте термистор ТН2. Прокалибруйте схему при помощи Термометра.
Рис. 8.23. Электронная фотовспышка:IC1 - низковольтный усилитель LM386; D1-1N4004; D2 тиристор С106В1, Т1 трансформатор 120 Ву6,3 В, 60 Гц; Т2-пусковой дроссель; FT -лампа-вспышка U-35 Т, Е2-486 (или аналогичные); SW1 однопоРис. 8.23. Электронная фотовспышка:IC1 - низковольтный усилитель LM386; D1-1N4004; D2 тиристор С106В1, Т1 трансформатор 120 Ву6,3 В, 60 Гц; Т2-пусковой дроссель; FT -лампа-вспышка U-35 Т, Е2-486 (или аналогичные); SW1 однопо
Рис. 8.23. Электронная фотовспышка:
IC1 - низковольтный усилитель LM386; D1-1N4004; D2 тиристор С106В1, Т1 трансформатор 120 Ву6,3 В, 60 Гц; Т2-пусковой дроссель; FT -лампа-вспышка U-35 Т, Е2-486 (или аналогичные); SW1 однопо
Рис. 8.23. Электронная фотовспышка:
IC1 - низковольтный усилитель LM386; D1-1N4004; D2 тиристор С106В1, Т1 трансформатор 120 Ву6,3 В, 60 Гц; Т2-пусковой дроссель; FT -лампа-вспышка U-35 Т, Е2-486 (или аналогичные); SW1 однопо
Схема 60
ЭЛЕКТРОННАЯ ФОТОВСПЫШКА
Описание работы схемы. Данное устройство можно использовать в качестве фотовспышки, источника света для специальных эффектов или для скрады- вания теней. Оно может быть также использовано со вспомогательным устройством для фотовспышки, описанным в этой книге. Предлагаемую схему после небольшой модернизации можно использовать в качестве проблескового маячка (рис. 8.23).
Интегральная схема IC1 типа LM386 представляет собой усилитель звуковой частоты. ИС включена по схеме мультивибратора, генерирующего импульсы частотой 33 кГц, определяемой номиналами R3 и С1. На выходе (вывод 5) при этом формируются импульсы прямоугольной формы, которые через конденсатор С2 поступают на трансформатор Т1.
Трансформатор Т1-120 В/6,ЗВ/60 Гц - понижающий трансформатор. Его низковольтная обмотка используется в схеме в качестве первичной. Размах выходного напряжения на вторичной обмотке при этом равен приблизительно 400 В, что после выпрямления выпрямителем D1, СЗ, С4 обеспечивает на его выходе постоянное напряжение 200 В. Указанные напряжения опасны для жизни, и, работая со схемой, следует соблюдать правила техники безопасности. После выключения схемы, прежде чем браться руками за конденсаторы СЗ, С4, С5, их предварительно следует разрядить. Постоянное напряжение, поджигающее импульсную лампу FT, подается через резистор R4 на конденсатор С5. Время полного заряда С5 выбрано приблизительно равным 0,5 с.
Высокое напряжение поджига, необходимое для ксеноновой импульсной лампы, формируется катушкой Т2. подключенной к аноду FT. При подключении энергия, накопленная заряженными до 200 В конденсаторами СЗ и С4, обеспечивает яркую вспышку импульсной лампы FT.
Цепь управления поджигом состоит из элементов С4, С5, D2 R5, SW1 и Т2. При открывании тиристора D2 управляющее напряжение поступает на катушку Т2. Непосредственное подключение конденсатора С5 к катушке с помощью механического ключа привело бы к быстрому прогоранию
люсный нормально разомкнутый выключатель; С1 -0,003 мкФ; С2-300 мкФ 15 В, СЗ, С4 1 мкФ, 400 В (майларовые); С5- 0,47 мкФ, 400 В; R1 1 кОм; R2-10k0m; R3- 22 кОм; R4 220 кОм; R5-47 кОм.
метр 1 МОм; ниатюрная лампочка.метр 1 МОм; ниатюрная лампочка.Рис. 8.24. Модифицированная схема для формирования низкочастотных вспышек: R4- 1 МОм; К6-потенцио-Рис. 8.24. Модифицированная схема для формирования низкочастотных вспышек: R4- 1 МОм; К6-потенцио-NE-ми- неоноваяNE-ми- неоновая
метр 1 МОм; ниатюрная лампочка.
метр 1 МОм; ниатюрная лампочка.
Рис. 8.24. Модифицированная схема для формирования низкочастотных вспышек: R4- 1 МОм; К6-потенцио-
Рис. 8.24. Модифицированная схема для формирования низкочастотных вспышек: R4- 1 МОм; К6-потенцио-
NE-ми- неоновая
NE-ми- неоновая
контактов вследствие больших коммутационных токов и напряжений. Тиристор D2 управляется током, имеющим величину порядка 0,2 мА, и нагрузка на ключ SW1 мала. Ключ SW1 служит для ручного управления вспышкой. Его функции может выполнять вход синхронизации фотоаппарата и т. п.
Ток, потребляемый схемой при перезарядке конденсаторов, равен приблизительно 60 мА. По окончании заряда конденсаторов он равен 30 мА. Время восстановления схемы не превышает 1 с. Параллельно конденсатору С4 можно было бы включить неоновую лампу, но в данном случае в этом нет особого смысла, т. к. время восстановления схемы мало. Перечень недорогих импульсных ламп, снабженных рефлекторами, линзами и т. д., вы сможете найти в соответствующих каталогах.
Эксперименты со схемой. Схема может быть модернизирована, как показано на рис. 8.24, для формирования непрерывных низкочастотных вспышек (1-2 Гц). Более высокая частота вспышек трудно достижима в данной схеме, поскольку энергия в этом случае не успевает накапливаться на конденсаторах. Попробуйте использовать в схеме трансформатор 120 В/4 В для получения большей интенсивности вспышки и уменьшения времени восстановления схемы.
УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ ФОТОВСПЫШКОЙ
Описание работы схемы. Данное устройство полезно при фотографировании Для подсветки заднего плана, повышения общего уровня освещенности фотографируемого объекта при его значительном удалении либо больших размерах.
Интегральная схема IC1 типа CD4071 содержит четыре двухвходовых Элемента ИЛИ и используется для включения тиристора, который в свою очередь включает геркон, замыкающий цепь электронной вспышки. Время переключения ИС составляет 10-15 нс, что обеспечивает практически Мгновенное включение тиристора (рис. 8.25).
Рис. 8.25. Устройство управления вспомогательной фотовспышкой:Рис. 8.25. Устройство управления вспомогательной фотовспышкой:IC1 четыре двухвходовых элемента ИЛИ; Q1 фототранзистор FPT 100 (Fairchild), L14H4 (Motorola) тиристор С106 (А, В или С); D1-красный светодиод; D2 зеленый светодиод; R1 — 1 кОм; R6 470 0м; R2,IC1 четыре двухвходовых элемента ИЛИ; Q1 фототранзистор FPT 100 (Fairchild), L14H4 (Motorola) тиристор С106 (А, В или С); D1-красный светодиод; D2 зеленый светодиод; R1 — 1 кОм; R6 470 0м; R2,R3 10 кОм; R4 2,2 МОм; R5 200 кОм, потенциометр; S1 нормально замкнутый однополюсный выключатель; S2 однополюсный выключатель; S3 язычковое реле Hamlin НЕ321А1200, 500 0м; R7 1 кОм.R3 10 кОм; R4 2,2 МОм; R5 200 кОм, потенциометр; S1 нормально замкнутый однополюсный выключатель; S2 однополюсный выключатель; S3 язычковое реле Hamlin НЕ321А1200, 500 0м; R7 1 кОм.
Рис. 8.25. Устройство управления вспомогательной фотовспышкой:
Рис. 8.25. Устройство управления вспомогательной фотовспышкой:
IC1 четыре двухвходовых элемента ИЛИ; Q1 фототранзистор FPT 100 (Fairchild), L14H4 (Motorola) тиристор С106 (А, В или С); D1-красный светодиод; D2 зеленый светодиод; R1 — 1 кОм; R6 470 0м; R2,
IC1 четыре двухвходовых элемента ИЛИ; Q1 фототранзистор FPT 100 (Fairchild), L14H4 (Motorola) тиристор С106 (А, В или С); D1-красный светодиод; D2 зеленый светодиод; R1 — 1 кОм; R6 470 0м; R2,
R3 10 кОм; R4 2,2 МОм; R5 200 кОм, потенциометр; S1 нормально замкнутый однополюсный выключатель; S2 однополюсный выключатель; S3 язычковое реле Hamlin НЕ321А1200, 500 0м; R7 1 кОм.
R3 10 кОм; R4 2,2 МОм; R5 200 кОм, потенциометр; S1 нормально замкнутый однополюсный выключатель; S2 однополюсный выключатель; S3 язычковое реле Hamlin НЕ321А1200, 500 0м; R7 1 кОм.
Примечание. Обмотку S3 можно выполнить из 780 фут (234 м) эмалированного провода # 38 (0,16 мм), намотав его на пластмассовую трубочку диаметром 3 16 дюйм (4,8 мм) и длиной 2 дюйм (50 мм). Необходим также адаптер для соединения с фотовспышкой.
На выходе двухвходовой схемы ИЛИ формируется высокое напряжение при подаче на любой из ее входов высокого уровня напряжения. Вывод 4 первого вентиля связан с минусом источника питания резистором R2. Вход (вывод 2) соединен с эмиттером фототранзистора Q1 и удерживается резистором R3 в низком состоянии, пока транзистор Q1 заперт. При отпирании Q1 на выводе 2 микросхемы устанавливается высокий уровень напряжения и выход (вывод 3) переходит в высокое состояние. В высокое состояние переходят также связанные с выводом 3 входы (выводы 5,6) 2 вентиля и его выход (вывод 4), после чего тиристор SCR отпирается.
Включение тиристора вызывает зажигание светодиода D1 и переключение геркона S3. Замыкание герконового контакта под действием магнитного поля его катушки создает цепь тока для фотовспышки. После каждой вспышки для выключения тиристора SCR необходимо нажимать нормально замкнутый выключатель S1, поскольку гиристор остается в проводящем состоянии после снятия отпирающего напряжения с управляющего электрода. Запуск схемы начинается с отпирания фототранзистора Q1 световым импульсом от основной вспышки. Небольшой базовый ток. задаваемый через резисторы R4. R5. позволяет повысить его светочувствительность. Потенциометр R5, регулирующий светочувствительность схемы, устанавливается таким образом, чтобы не происходило ложного срабатывания схемы от окружающего света. Испытания схемы показали, что управляющая вспышка включает вспомогательную лампу на расстоянии до 12 м. Отраженный от 4-м потолка свет вспышки уверенно включает схему. Для исключения ложного срабатывания схемы от случайных источников света на фототранзистор следует надеть тубус.
Эксперименты со схемой. Попробуйте ввести в схему дополнительную регулировку чувствительности, включив последовательно с резистором R7 реостат. Посмотрите, как работает схема при различных положениях потенциометра R5 с различными источниками света и различными расстояниями до основной вспышки.
Схема 62
ИНДИКАТОР ВКЛЮЧЕННЫХ ГАБАРИТНЫХ ОГНЕЙ
Описание работы схемы. Многие водители испытали на себе неприятное чувство, когда, забыв выключить стояночные или габаритные огни при установке машины на стоянку, на следующее утро не могут запустить мотор из-за разрядки аккумулятора. Данная схема (рис. 8.26) напомнит водителю, что габаритные огни после выключения зажигания остались включены. Она может быть также использована для индикации выключения подогрева или какого-либо другого устройства, потребляющего ток от автомобильного аккумулятора.
Интегральная схема IC1 типа CD4011 содержит четыре двухвходовые схемы И-НЕ. Два вентиля IC1 соединены по схеме мультивибратора и вырабатывают импульсы низкой частоты, определяемой номиналами R2, R3, С1. Выход (вывод 4) ИС соединен через конденсатор С2 со входами 8 и 9 третьего вентиля. Всякий раз, когда входы (выводы 8 и 9) переходят в высокое состояние, на выходе 10 устанавливается низкий уровень напряжения и включается светодиод D1. Частота генерируемых импульсов равна приблизительно 8 Гц.
Для разрешения работы генератора на входе (вывод 1) первого вентиля должен быть установлен высокий логический уровень. Вывод 1 соединен с выходом (вывод 11) четвертого вентиля, на вход (вывод 12) и на вывод 14 через выключатель габаритных огней подается плюс источника питания. На входе (вывод 13) высокий логический уровень сохраняется до тех пор, пока замкнут ключ зажигания. При этом вывод 11 находится в низком состоянии и генератор не работает.
ых огней:R4 390 Ом; D1 светодиод с высокой интенсивностью свечения, красный; SW1 однополюсный выключательых огней:R4 390 Ом; D1 светодиод с высокой интенсивностью свечения, красный; SW1 однополюсный выключательРис. 8.26. Индикатор включенных габаритн IC1 - четыре двухвходовых элемента И-НЕ; С1 -1,5 мкФ (майларовый); С2 0,002 мкФ; Ri -10 кОм; R2 470 кОм; R3 100 кОм;Рис. 8.26. Индикатор включенных габаритн IC1 - четыре двухвходовых элемента И-НЕ; С1 -1,5 мкФ (майларовый); С2 0,002 мкФ; Ri -10 кОм; R2 470 кОм; R3 100 кОм;
ых огней:
R4 390 Ом; D1 светодиод с высокой интенсивностью свечения, красный; SW1 однополюсный выключатель
ых огней:
R4 390 Ом; D1 светодиод с высокой интенсивностью свечения, красный; SW1 однополюсный выключатель
Рис. 8.26. Индикатор включенных габаритн IC1 - четыре двухвходовых элемента И-НЕ; С1 -1,5 мкФ (майларовый); С2 0,002 мкФ; Ri -10 кОм; R2 470 кОм; R3 100 кОм;
Рис. 8.26. Индикатор включенных габаритн IC1 - четыре двухвходовых элемента И-НЕ; С1 -1,5 мкФ (майларовый); С2 0,002 мкФ; Ri -10 кОм; R2 470 кОм; R3 100 кОм;
Когда водитель выключает зажигание, напряжение снимается с вывода 13 четвертого вентиля IC1 и на нем через резистор R1 устанавливается низкий уровень напряжения. Высокое напряжение на одном входе и низкое - на другом при включенных габаритных огнях дают разрешение работе генератора, и начинает вспыхивать сигнальный светодиод.
При разомкнутом выключателе габаритных фонарей генератор не запускается, поскольку напряжение на выводе 14 IC1 отсутствует. Таким образом, сигнальный светодиод оказывается включенным лишь при совпадении двух условий: габаритные огни включены, а ключ зажигания выключен.
Пунктирными линиями показаны цепи подключения лабораторного источника питания, при помощи которого настраивается схема перед установкой в автомобиль.
Эксперименты со схемой. Измените частоту генератора импульсов, изменив номинал конденсатора С1. Добавьте в схему семисегментный индикатор, высвечивающий мигающую букву L (от английского Lights-огни). При этом общий катод подключается к выводу 10, а остальные элементы-к плюсу батареи питания через ограничивающий резистор.
Схема 63
ИНДИКАТОР НАРУШЕНИЯ ПОРЯДКА (С БЛОКИРОВКОЙ)
Описание работы схемы. Данное устройство служит для индикации перемещения бумаг, чертежных принадлежностей или других вещей на столе. Оно может быть оформлено в виде пресс-папье, которое с задержкой во времени индицирует происшедшие изменения в расположении вещей. После возвращения предметов в исходное состояние индикатор остается включенным (рис. 8.27).
В схеме задействована лишь одна половина IC1, представляющая собой двухвходовую схему И. Она имеет следующую таблицу состояний: на выходе схемы И устанавливается высокий уровень напряжения при установке обоих ее входов в высокое состояние. В исходном состоянии входы
R3- 56 кОм; R4-270 Ом; SW1 нормально разомкнутый однополюсный выключательR3- 56 кОм; R4-270 Ом; SW1 нормально разомкнутый однополюсный выключательIC1 - четыре двухвходовых элемента И; Q1 - рлр-транзистор TIS93 SK3466; D1 светодиод, красный; 01-5 мкФ, 10 В; 02-IC1 - четыре двухвходовых элемента И; Q1 - рлр-транзистор TIS93 SK3466; D1 светодиод, красный; 01-5 мкФ, 10 В; 02-Рис. 8.27. Индикатор нарушения порядка (с блокировкой):Рис. 8.27. Индикатор нарушения порядка (с блокировкой):1 мкФ, 10 В; R1-3,3 МОм; R2 100 кОм1 мкФ, 10 В; R1-3,3 МОм; R2 100 кОм
R3- 56 кОм; R4-270 Ом; SW1 нормально разомкнутый однополюсный выключатель
R3- 56 кОм; R4-270 Ом; SW1 нормально разомкнутый однополюсный выключатель
IC1 - четыре двухвходовых элемента И; Q1 - рлр-транзистор TIS93 SK3466; D1 светодиод, красный; 01-5 мкФ, 10 В; 02-
IC1 - четыре двухвходовых элемента И; Q1 - рлр-транзистор TIS93 SK3466; D1 светодиод, красный; 01-5 мкФ, 10 В; 02-
Рис. 8.27. Индикатор нарушения порядка (с блокировкой):
Рис. 8.27. Индикатор нарушения порядка (с блокировкой):
1 мкФ, 10 В; R1-3,3 МОм; R2 100 кОм
1 мкФ, 10 В; R1-3,3 МОм; R2 100 кОм
(выводы 5 и 6) второго вентиля IC1 подключены к плюсу источника питания (вывод 5 через переход база-эмиттер транзистора Q1 и резистор R3), и, следовательно, выход (вывод 4) также находится в высоком состоянии. Высокий логический уровень устанавливается также на входах (выводы 1, 2) первого вентиля (вывод 1 через перемычку, замыкающую конденсатор С1, соединен с плюсом источника питания, а на вывод 2 поступает высокий уровень сигнала с вывода 4). Следовательно, в высоком состоянии находится и выход (вывод 3) первого вентиля.
Транзистор Q1 смещен положительным базовым напряжением в обратном направлении и заперт. Светодиод D1, индицирующий его состояние, погашен. Если перемычка, запускающая электрическую схему, оказывается смещенной и не шунтирует С1, то конденсатор начинает заряжаться через резистор R1 от плюса источника питания. При этом вывод 1 переходит в низкое состояние и соответственно в низкое состояние переходит вывод 3 и связанный с ним вход второго вентиля (вывод 5). Как следствие, в низком состоянии оказывается выход второго вентиля (вывод 4). Вывод 4, связанный с выводом 2 первого вентиля, удерживает его в таком состоянии, даже если возвратить перемычку на место и восстановить исходный порядок, поскольку низкий уровень напряжения на выводе 3 микросхемы отпирает транзистор Q1 и светодиод D1 продолжает гореть.
Нормально разомкнутый выключатель SW1 служит для запирания Q1, подключая его базу через разряженный конденсатор С2 к плюсу источника питания (резистор R2 обеспечивает цепь разряда конденсатора С2 при разомкнутом ключе SW1, подготавливая схему к следующему сбросу). Схему можно вернуть в исходное состояние ключом SW1 лишь при установленной на место перемычке.
Задержка срабатывания устройства определяется номиналами RI, С1. Увеличивая номиналы этих компонентов, можно увеличивать задержку. С указанными на схеме номиналами время задержки составляет около 15 с. Ток коллектора Q1 равен 20 мА, а ток базы при прямом смещении транзистора - 0,11 мА.
Эксперименты со схемой. Замените номинал С2 на 10 мкФ и замерьте время задержки. Вы можете усовершенствовать схему, введя в нее звуковую сигнализацию.
Схема 64
ПЕРЕДАТЧИК-МОДУЛЯТОР СВЕТОВОГО ЛУЧА
Описание работы схемы. Данное устройство (рис. 8.28) может служить для передачи сообщений в пределах прямой видимости. Принцип модуляции светового луча нашел применение в кинопроекторах, где звук записывается На дорожке кинопленки.
Микросхема IC1 типа LF351-операционный усилитель с полевыми транзисторами на входах для обеспечения высокого импеданса. Входной сигнал подается на инверсный вход (вывод 2), а усиленный сигнал с выхода 'Вывод 6) поступает на нагрузочный резистор R5. при помощи которого Регулируется усиление схемы. Коэффициент усиления каскада на операционном усилителе IC1 определяется соотношением сопротивлений резисторов ^2, R4 и при значениях 1 МОм/1кОм равен 1000. Такое усиление при Подключении пьезоэлектрического микрофона обеспечивает уровень сигна- Ла на выходе IC1 25-50 мВ, достаточный для раскачки усилителя мощности
Рис. 8.28. Передатчик-модулятор светового IC1 операционный усилитель с большим коэффициентом усиления и полевыми транзисторами на входе LF351; IC2 5-Вт усилитель мощности LM384; С1 - 25 мкФ, 15 В; С2 0,005 мкФ; СЗ 10 мкФ, 15 В;С4 5 мкФ, 15 В; С5 0,1 мкФ; С6 -Рис. 8.28. Передатчик-модулятор светового IC1 операционный усилитель с большим коэффициентом усиления и полевыми транзисторами на входе LF351; IC2 5-Вт усилитель мощности LM384; С1 - 25 мкФ, 15 В; С2 0,005 мкФ; СЗ 10 мкФ, 15 В;С4 5 мкФ, 15 В; С5 0,1 мкФ; С6 -луча:1000 мкФ, 15 В; IC3 регулируемый стабилизатор положительного напряжения; R1, R8-10 кОм; R2, R6-1 кОм; R3 1 МОм; R4- потенциометр 25 кОм; R5 потенциометр 50 кОм; R7 10 Ом; R9 1 50 Ом; L1 - лампа # 49, 0.06 А.луча:1000 мкФ, 15 В; IC3 регулируемый стабилизатор положительного напряжения; R1, R8-10 кОм; R2, R6-1 кОм; R3 1 МОм; R4- потенциометр 25 кОм; R5 потенциометр 50 кОм; R7 10 Ом; R9 1 50 Ом; L1 - лампа # 49, 0.06 А.
Рис. 8.28. Передатчик-модулятор светового IC1 операционный усилитель с большим коэффициентом усиления и полевыми транзисторами на входе LF351; IC2 5-Вт усилитель мощности LM384; С1 - 25 мкФ, 15 В; С2 0,005 мкФ; СЗ 10 мкФ, 15 В;
С4 5 мкФ, 15 В; С5 0,1 мкФ; С6 -
Рис. 8.28. Передатчик-модулятор светового IC1 операционный усилитель с большим коэффициентом усиления и полевыми транзисторами на входе LF351; IC2 5-Вт усилитель мощности LM384; С1 - 25 мкФ, 15 В; С2 0,005 мкФ; СЗ 10 мкФ, 15 В;
С4 5 мкФ, 15 В; С5 0,1 мкФ; С6 -
луча:
1000 мкФ, 15 В; IC3 регулируемый стабилизатор положительного напряжения; R1, R8-10 кОм; R2, R6-1 кОм; R3 1 МОм; R4- потенциометр 25 кОм; R5 потенциометр 50 кОм; R7 10 Ом; R9 1 50 Ом; L1 - лампа # 49, 0.06 А.
луча:
1000 мкФ, 15 В; IC3 регулируемый стабилизатор положительного напряжения; R1, R8-10 кОм; R2, R6-1 кОм; R3 1 МОм; R4- потенциометр 25 кОм; R5 потенциометр 50 кОм; R7 10 Ом; R9 1 50 Ом; L1 - лампа # 49, 0.06 А.
LM384. ИС LF351 питается от двух 9-В батареек либо от биполярного источника питания. Интегральный стабилизатор напряжения IC3 типа 7808 формирует положительное напряжение, подаваемое на вывод 7 1С1. Напряжение отрицательной полярности на выводе 4 формируется вспомогательной 9-В батарейкой. Операционный усилитель нуждается в балансировке для компенсации напряжения смещения на выходе (вывод 6). Это осуществляется следующим образом: измеряется напряжение на выводе 6. затем резистором R3 производится регулировка так. чтобы выходное напряжение стало равным нулю (нуль-балансировка).
IC2 типа LM384 является 5-Вт усилителем мощности с максимальным напряжением питания 26 В и коэффициентом усиления 50. Лампочка #49, работающая при токе 60 мА и напряжении 2 В, слабо нагружает его. Для предотвращения самовозбуждения к выходу усилителя необходимо подключить компенсирующую цепочку R7, С5. Резистором R9 выставляется начальная яркость свечения лампы при отсутствии модуляции света на пределе порога видимости. Для настройки схемы в рабочем режиме удобно использовать генератор звуковой частоты. Узкий пучок света, направляемый на приемник, можно получить с помощью рефлектора. Выводы 3. 4. ?. 10. 11, 12 .микросхемы IC2 можно заземлить для улучшения теплоотвода.
Эксперименты со схемой. Подайте на схему сигнал с магнитофона и посмотрите, как модулируется свет музыкальным сигналом.
С хема 65
ПРИЕМНИК СВЕТОТЕЛЕФОНА
Описание работы схемы. Данное устройство (рис. 8.29) может работать в паре с передатчиком, описанным ранее. Оптическая связь осуществляется между ними по воздуху либо по световодам.
Рис. 8.29. Приемник светотелефона:IC1 операционный усилитель с большим коэффициентом усиления и с полевыми транзисторами на входе LF351; Q1 транзистор TIS92, SK3854; Q2 фототранзистор FPT 100 (Fairchild), L14H4 (Motorola); С1-220 мкФ, 15 В; С2 10 мкФ, 16 В;Рис. 8.29. Приемник светотелефона:IC1 операционный усилитель с большим коэффициентом усиления и с полевыми транзисторами на входе LF351; Q1 транзистор TIS92, SK3854; Q2 фототранзистор FPT 100 (Fairchild), L14H4 (Motorola); С1-220 мкФ, 15 В; С2 10 мкФ, 16 В;СЗ 0,005 мкФ; С4 0,5 мкФ (майларовый); R1-10kOm; R2 220 кОм; R3 100 кОм; R4 1 МОм, потенциометр; R5 220 кОм; R6 1 кОм; R7 50 кОм потенциометр; R8 1 кОм; R9 1 МОм; R10 25 кОм, потенциометр.СЗ 0,005 мкФ; С4 0,5 мкФ (майларовый); R1-10kOm; R2 220 кОм; R3 100 кОм; R4 1 МОм, потенциометр; R5 220 кОм; R6 1 кОм; R7 50 кОм потенциометр; R8 1 кОм; R9 1 МОм; R10 25 кОм, потенциометр.
Рис. 8.29. Приемник светотелефона:
IC1 операционный усилитель с большим коэффициентом усиления и с полевыми транзисторами на входе LF351; Q1 транзистор TIS92, SK3854; Q2 фототранзистор FPT 100 (Fairchild), L14H4 (Motorola); С1-220 мкФ, 15 В; С2 10 мкФ, 16 В;
Рис. 8.29. Приемник светотелефона:
IC1 операционный усилитель с большим коэффициентом усиления и с полевыми транзисторами на входе LF351; Q1 транзистор TIS92, SK3854; Q2 фототранзистор FPT 100 (Fairchild), L14H4 (Motorola); С1-220 мкФ, 15 В; С2 10 мкФ, 16 В;
СЗ 0,005 мкФ; С4 0,5 мкФ (майларовый); R1-10kOm; R2 220 кОм; R3 100 кОм; R4 1 МОм, потенциометр; R5 220 кОм; R6 1 кОм; R7 50 кОм потенциометр; R8 1 кОм; R9 1 МОм; R10 25 кОм, потенциометр.
СЗ 0,005 мкФ; С4 0,5 мкФ (майларовый); R1-10kOm; R2 220 кОм; R3 100 кОм; R4 1 МОм, потенциометр; R5 220 кОм; R6 1 кОм; R7 50 кОм потенциометр; R8 1 кОм; R9 1 МОм; R10 25 кОм, потенциометр.
Микросхема IC1 типа LF351 представляет собой операционный усилитель с МОП-транзисторами на входе. Усиление его определяется отношением номиналов резисторов R8/R6 и равно при выбранных номиналах 1000. Каскад на транзисторе Q1 обеспечивает дополнительное усиление преобразованного светового сигнала. Для обеспечения максимального размаха сигнала на выходе IC1 необходимо выставить близкое к нулю смещение на выходе (вывод 6). Балансировка осуществляется потенциометром R10. включенным между выводами 1 и 5 ICL При наладке схемы регулировку R10 следует производить, измеряя цифровым мультиметром напряжение между выводом 6 и плюсом источника питания.
На базу фототранзистора Q2 подается регулируемое при помощи резисторов R3, R4 напряжение, равное 4,5 В. Транзистор Q2 включен по схеме эмиттерного повторителя. Модулированный свет принимается фототранзистором и преобразуется в сигнал звуковой частоты, поступающий на базу Q1. Сигнал с выхода Q1 через конденсатор С2 поступает на регулятор Уровня R7 и на операционный усилитель. Сигнал с выхода IC1 подается через конденсатор С4 и разъем на внешний усилитель. В данной схеме для снижения уровня наводок в оконечном усилителе особое внимание следует Уделить экранированию и заземлению сигнальных проводников и элементов.
Эксперименты со схемой. Для приема светового луча можно использовать Параболическое зеркало от фотовспышки. Фототранзистор следует разместить в фокусе параболы. Окошко фототранзистора при этом должно °Ыть повернуто в сторону зеркала. Попробуйте использовать в качестве световода оптоволоконный кабель.
Схема 66
СДВОЕННАЯ МИГАЛКА
Описание работы схемы. Мигалка зажигает два вспыхивающих по очереди фонаря, производя таким образом впечатление перемещения огней из одной лампы в другую и обратно. Такая система сигнализации оказывается более эффективной для предупреждения об опасности (рис. 8.30).
ИС IC1, усилитель мощности LM384, включена по схеме генератора; работающего с частотой около 5 Гц. На вывод 2 подается опорное напряжение с выхода (вывод 8) через резистор R3. Когда на выводе 8 устанавливается высокий уровень напряжения, конденсатор С2 начинает заряжаться через резистор R2, пока не достигнет уровня опорного напряжения на входе (вывод 2). Во время этого процесса горит первая лампа. После того как напряжение на выводе 6 сравняется с напряжением на выводе 2, вывод 8 переходит в низкое состояние, первая лампа гаснет и загорается вторая. Она остается включенной, пока С2 не разрядится до уровня, меньшего, чем напряжение на входе 2. При этом вывод 8 вновь переключается в высокое состояние, завершая полный цикл.
Напряжение на выходе усилителя IC1 имеет симметричную форму. Время горения каждой лампы составляет приблизительно 0,1 с. Примененные в схеме лампы рассчитаны на напряжение 6,3 В. Подавая на них напряжение 12 В, удается за счет кратковременной перегрузки добиться существенного увеличения яркости их свечения в момент вспышки. Светодиод D1 вспыхивает в то же время, что и первая лампа, являясь, таким образом, индикатором работоспособности схемы, даже если одна или обе лампы перегорят. Схема работает при напряжении питания 9-12 В (при понижении напряжения уменьшается яркость свечения ламп). Время, в течение которого включена вторая лампа, не столь точно определено, как для первой, но временные разбросы достаточно малы и практически незаметны.
Рис. 8.30. Сдвоенная мигалка:IC1 - LM384 звуковой усилитель мощности;D1-светодиод, красный; С1 5 мкФ, 15 В;Рис. 8.30. Сдвоенная мигалка:IC1 - LM384 звуковой усилитель мощности;D1-светодиод, красный; С1 5 мкФ, 15 В;С2-6 мкФ, 15 В (танталовый); R1 -390 Ом; R2-27 кОм; R3 -100 Ом; Lp-лампы #44, 6,3 В, 0,25 A; R4-15 Ом, 1 ВтС2-6 мкФ, 15 В (танталовый); R1 -390 Ом; R2-27 кОм; R3 -100 Ом; Lp-лампы #44, 6,3 В, 0,25 A; R4-15 Ом, 1 Вт
Рис. 8.30. Сдвоенная мигалка:
IC1 - LM384 звуковой усилитель мощности;
D1-светодиод, красный; С1 5 мкФ, 15 В;
Рис. 8.30. Сдвоенная мигалка:
IC1 - LM384 звуковой усилитель мощности;
D1-светодиод, красный; С1 5 мкФ, 15 В;
С2-6 мкФ, 15 В (танталовый); R1 -390 Ом; R2-27 кОм; R3 -100 Ом; Lp-лампы #44, 6,3 В, 0,25 A; R4-15 Ом, 1 Вт
С2-6 мкФ, 15 В (танталовый); R1 -390 Ом; R2-27 кОм; R3 -100 Ом; Lp-лампы #44, 6,3 В, 0,25 A; R4-15 Ом, 1 Вт
Устройство может работать с наружными лампами, установленными в колпаках желтого цвета и соединенными со схемой гибкими проводниками. Проводники, идущие к источнику питания, можно задублировать гибким кабелем с разъемом для быстрою включения в гнездо прикуривателя.
Схема проверялась в течение одного часа, и при этом не ощущалась перегрузка компонентов. Тем не менее для рассеивания тепла желательно выводы 3, 4, 5 и 10, 11, 12 интегральной схемы соединить с заземленной медной фольгой.
Эксперименты со схемой. Измените номинал резистора R2 и снимите осциллограммы напряжения на выходе 8, замерьте время, в течение которого включены лампы 1 и 2. Обратите внимание, насколько заметна разница в длительности их вспышек (при регулировке R2 не превышайте номинал 68 кОм, иначе схема перестанет работать).
Схема 67
АВАРИЙНАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ ДЛЯ АВТОМОБИЛЯ
Описание работы схемы. Мигающий желтый фонарь может служить в качестве аварийной сигнализации в непредвиденных ситуациях, например при необходимости заменить шину на загруженной магистрали, закрытом изгибе дороги, перекрестке и т. д. Кроме того, она пригодится при движении во время снегопада или дождя. Во всех случаях мигающий желтый фонарь, включенный в гнездо прикуривателя и вывешенный в окно водителя либо установленный на крыше автомобиля, повысит его безопасность (рис. 8.31).
Микросхема типа LM384, звуковой усилитель мощности, включена по схеме мультивибратора. Частота вырабатываемых им импульсов определяется номиналами RI, С1 и для выбранных значений составляет 5,5 Гц. На входе (вывод 2) делителем RI, R2 формируется опорное напряжение.
Рис. 8.31. Аварийная сигнализация для автомобиля;
-звуковой усилитель мощности LM384 R2 -390 Ом; R3-27 кОм; D1 светодиод, (используется в режиме генератора); С1 красный; Lp -лампа #44, 6,3 В, 0.25 А. 5 мкФ, 15 В; С2-4 мкФ, 15 В; R1 -100 Ом;
При включении схемы на выходе (вывод 8) устанавливается высокий уровень напряжения, и конденсатор С2 начинает заряжаться через резистор R3. После того как напряжение на выводе 6 сравняется с опорным напряжением на выводе 2, на выводе 8 устанавливается низкий логический уровень и лампа # 44 гаснет. Лампа остается выключенной до тех пор пока конденсатор С2 не разрядится настолько, что напряжение на выводе 6 станет ниже, чем на выводе 2. При этом на выводе 8 IC1 вновь устанавливается высокий логический уровень напряжения и лампа загорается завершая полный цикл. Длительность вспышки составляет 60 мс, длительность паузы между вспышками - 120 мс.
Высокая интенсивность вспышек достигается за счет того, что лампа рассчитанная на напряжение 6.3 В, питается от источника 12 В. Лампа выдерживает короткие (в течение 60 мс) перегрузки без заметного влияния на срок ее службы. Светодиод D1 индицирует работу схемы, вспыхивая в 1 такт с лампой. Он продолжает работать и в случае, если она перегорит.
Схема может быть смонтирована в желтом фонаре, снабженном гибким кабелем с разъемом для подвода питания от гнезда прикуривателя.
Работа схемы проверялась в течение двух часов, и при этом не наблюдалось признаков перегрузки элементов. Тем не менее для отвода тепла желательно соединить контакты 10-12 и 3-5 с заземленной медной фольгой (к этим контактам подводится тепло от кристалла внутри корпуса ИС).
Эксперименты со схемой. Отсоедините лампу и понаблюдайте за продолжающимися вспышками светодиода. Немного, например на 1 мкФ. измените номинал конденсатора С2 и обратите внимание на связанное с этим изменение частоты вспышек. Замерьте при помощи осциллографа соотношение длительностей вспышек и пауз между ними.
Схема 68
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТЫСКАНИЯ ДОМАШНИХ животных
Описание работы схемы. Собаки или кошки, выпущенные вечером из дома, порой неохотно откликаются на зов хозяина. Данное устройство поможет хозяину найти животное в темноте (рис. 8.32).
ИС IC1 CD4001 содержит четыре двухвходовых элемента ИЛИ-НЕ. Два из них соединены по схеме мультивибратора, частота которого определена номиналами Cl. R1. При заданных в схеме номиналах компонентов частота следования вырабатываемых генератором импульсов составляет 2 Гц. Работа мультивибратора индицируется светодиодом D1 Импульсы, сформированные на выходе (вывод 3) IC1. поступают через конденсатор С2 на входы (выводы 8. 9) третьего вентиля. В соответствии с таблицей истинности двухвходовой схемы ИЛИ-HE на ее выходе устанавливается высокий уровень, если оба ее входа находятся в низком состоянии. С выхода (вывод 10) третьего вентиля на плюс источника питания идет цепочка из светодиода D3 и резистора R4 Когда вывод находится в высоком состоянии, светодиод погашен. Вывод 10 через конденсатор СЗ соединен со входами (выводы 12. 13) четвертого вентиля- Когда выход 10 переходит в низкое состояние, зажигая D3. перепад напряжения передается через СЗ на выводы 12 и 13 IC1. Это приводит к переключению вывода 11 в высокое состояние и загоранию светодиода Uy Следует заметить, что задержка между моментами загорания D3 и U-
Рис. 8.32. Устройство для отыскания домашних животных:Рис. 8.32. Устройство для отыскания домашних животных:|С1 -четыре двухвходовых элемента ИЛИНЕ CD4001; D1, D2, D3 светодиоды с высокой интенсивностью свечения, красные;|С1 -четыре двухвходовых элемента ИЛИНЕ CD4001; D1, D2, D3 светодиоды с высокой интенсивностью свечения, красные;С1 1 мкФ, 15 В (танталовый); С2, СЗ - 0,05 мкФ; R1 330 кОм; R2, R3, R4 590 Ом.С1 1 мкФ, 15 В (танталовый); С2, СЗ - 0,05 мкФ; R1 330 кОм; R2, R3, R4 590 Ом.
Рис. 8.32. Устройство для отыскания домашних животных:
Рис. 8.32. Устройство для отыскания домашних животных:
|С1 -четыре двухвходовых элемента ИЛИНЕ CD4001; D1, D2, D3 светодиоды с высокой интенсивностью свечения, красные;
|С1 -четыре двухвходовых элемента ИЛИНЕ CD4001; D1, D2, D3 светодиоды с высокой интенсивностью свечения, красные;
С1 1 мкФ, 15 В (танталовый); С2, СЗ - 0,05 мкФ; R1 330 кОм; R2, R3, R4 590 Ом.
С1 1 мкФ, 15 В (танталовый); С2, СЗ - 0,05 мкФ; R1 330 кОм; R2, R3, R4 590 Ом.
очень маленькая. В зависимости от расстояния и местоположения трех светодиодов создается впечатление, что они загораются в разное время. Светодиоды можно расположить по окружности ошейника. Зона их видимости зависит от уровня освещенности на улице. Желательно использовать светодиоды с повышенной яркостью свечения.
Устройство занимает мало места и питается от 9-В батарейки для транзисторных радиоприемников. Ток потребления схемы колеблется в пределах 9—18 мА (среднее значение составляет 13 мА). Емкости батарейки с избытком хватает на время выгула животного. Дополнительный вес ошейника незначителен.
Эксперименты со схемой. Измените частоту вспышек, изменив номиналы Cl, R1. Светодиоды с соответствующим изменением полярности могут идти с выходов на минусовый вывод источника питания. Попробуйте сделать такую схему.
^хеми 69
СХЕМА ТРЕВОЖНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ.
контролирующая одновременно три входа в помещение
Описание работы схемы. Данное устройство (рис. 8.33) можно использовать -Ия индикации проникновения кого-либо в любое из трех контролируемых Мест. Например, оно может сигнализировать о проникновении в комнату. тУалет и сейф. Если датчиками входного воздействия являются фото- ^зисторы, то схема будет фиксировать попадание света в контролируемые Места.
ИС типа CD4011 содержит четыре двухвходовых элемента И-НЕ. Три ^Нз иля используются для отработки сигналов от трех датчиков. В со- °тветствии с таблицей истинности схемы И-НЕ на ее входе появится сигнал Узкого уровня, если оба входа перешли в высокое состояние. Как видно из
Рис. 8.33. Схема тревожной сигнализации, контролирующая одновременно три входа в помещение:
IC1 - четыре двухвходовых элемента И-НЕ R3, R12 -10 кОм; R5-R8-390 0m; R13- CD4011; IC2 таймер LN555; С1-5 мкФ, 100 кОм; R9-R11 — 1 кОм.
15 В; D1 D4 светодиоды, красные; R1, R2,
схемы, первые входы вентилей (выводы 6, 2 и 8) соединены с плюсом источника питания. В дежурном режиме вторые входы (выводы 5. 1 и 9) соответствующих вентилей также имеют потенциал плюсового вывода источника питания (за счет установленных на входах № 1, 2 и 3 перемычек). Выходы (выводы 4, 3, 10) вентилей соединены с разрешающим входом (вывод 4) IC2 через резисторы RIO, R9 и RI 1. Индикаторные светодиоды D1, D2 и D3 при этом погашены и зажгутся лишь тогда, когда выходы вентилей, подключенные к ним, перейдут в высокое состояние (катоды светодиодов соединены с минусом источника питания через резисторы R7, R6 и R5).
Если злоумышленник разомкнет перемычку, которая может быть тумблером, тонкой проволочкой и т. п., напряжение на соответствующем входе схемы за счет одного из резисторов (RI, R2 или R3) станет низким, выход IC1 перейдет в высокое состояние и загорится связанный с ним светодиод. Одновременно запускается по выводу 4 мультивибратор IC- IC2- таймер типа LM555. формирует на выходе (вывод 3) прямоугольные импульсы низкой частоты, вызывающие мигание светодиода Это сигнализирует о произошедшем вторжении. Частота вспышек светодиода определяется номиналами Cl, R12. R13. Увеличивая номинал С . можно понизить частоту появления и длительность вспышек светодиода-
Эксперименты со схемой. Если вместо перемычек поставить термисторы положительным ТК. то данная схема может работать в качестве сигналь ног о устройства, следящего за температурой в нескольких местах временно. Отношение сопротивления резисторов R1-R3 к сопротивления^ термисторов при нормальной температуре должно составлять 10 1, т^' номиналы термисторов должны быть 1 кОм. Тогда при высокой пературе, когда сопротивление термисторов станет порядка 1 МОм. схе>‘
будет функционировать нормально.
ГлаваГлава99
Глава
Глава
9
9
Управление силовыми цепями
Схема 70
ТАЙМЕР ДЛЯ ФОТОУВЕЛИЧИТЕЛЯ
Описание работы схемы. Предлагаемый таймер для фотоувеличителя имеет существенно меньшие размеры по сравнению с обычно используемыми таймерами электромеханическог о типа. Он обеспечивает отработку интервалов времени в диапазоне от 1 до 45 секунд, что и требуется для фотоувеличителя.
Схема таймера приведена на рис. 9.1. Собственно таймер выполнен на микросхеме IC1 типа CD4081, которая содержит четыре двухвходовых логических элемента И. Один из входов первого логического элемента через вывод 2 подключен к плюсу источника питания, второй же вход через вывод 1 соединен с землей через резистор RL Параллельно R1 включен конденсатор С1, нижний вывод которого подключен к контакту нормально разомкнутой кнопки S1. При замыкании контактов кнопки S1 конденсатор С1 практически мгновенно заряжается до напряжения питания, на вывод 1 поступает высокий логический уровень, в результате чего на выходе (вывод 3) также появляется высокий логический уровень.
Выход первого логического элемента через вывод 3 соединен со входами (выводы 5 и 6) второго логического элемента, который выполняет функции буферного каскада. При этом на выходе второго логического элемента высокий логический уровень появляется при установке высокого логического уровня на выводе 3. Время, в течение которого на выходах логических элементов присутствует высокий логический уровень, определяется постоян-
^с. 9.1. Таймер для фотоувеличителя: C1-CD4081, четыре двухвходовых логи- ^ских элемента И; D1 -симистор типа ^3506 (ток управления 10 мА) или SK5555 Йок управления 5 мА); С1 100 мкФ, 15 В Йанталовый); R1 -1 МОм, потенциометр.
R2 1 кОм; R3-1.8kOm; Q1 лрл-транзис- тор типа TIS92; S1 кнопка с нормально разомкнутыми контактами: S2-выключатель; S3-выключатель; F1 - плавкий предохранитель на 2 A. SO1 - сетевая розетка.
ной времени разряда конденсатора С1 и равно R1C1. Если резистор установлен в положение с максимальным сопротивлением, то время разряда конденсатора до появления на выходах логических элементов низкого логического уровня составляет примерно 45 с. Если же установить резистор R1 в положение, соответствующее половине его максимального сопротивления (или же половине полного угла поворота для резистора с линейной характеристикой), го время включения станет равно 22 с.
Выход буферного каскада, выполненного на втором логическом элементе, через вывод 4 и резистор R2 подключен к базе транзистора Q1 и управляет им. Когда транзистор Q1 включается, он отпирает симистор D1, и лампа мощностью 100 Вт, включенная в розетку SOI, зажигается. Величина отпирающего тока симистора регулируется резистором R3, который может быть увеличен или уменьшен с учетом характеристик конкретного экземпляра транзистора Q1. После снятия напряжения с базы транзистора Q1 ток управления симистора выключается, очередной полупериод напряжения сети выключает симистор и свет гаснет. Все, что осталось,-это установить на потенциометр ручку с указателем и нанести деления на шкалу времени включения таймера.
Эксперименты со схемой. Включите амперметр последовательно с резистором, соединенным с управляющим электродом симистора, и измерьте фактическую величину тока управления. Если номинал резистора увеличивать, то в конце концов наступит момент, когда лампа начнет светить вполнакала. Измерьте базовый ток транзистора Q1, когда лампа, включенная в SOI, зажжена. Попробуйте уменьшить ток управления симистора, изменяя величину резистора R2.
Схема 71
УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВКЛЮЧЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЯ
Описание работы схемы. Устройство для автоматического включения освещения включает и выключает свет в зависимости от уровня освещенности. При управлении наружным освещением оно включает освещение ночью и
IC1 - ULN333OY, оптоэлектронный ключ; IC2 CD4011, четыре двухвходовых логических элемента И-НЕ; Q1 -транзистор типа TIS92, SK3854, GE20; D1 светодиод красного свечения; D2 симистор типаIC1 - ULN333OY, оптоэлектронный ключ; IC2 CD4011, четыре двухвходовых логических элемента И-НЕ; Q1 -транзистор типа TIS92, SK3854, GE20; D1 светодиод красного свечения; D2 симистор типаРис. 9.2. Устройство для автоматического включения освещения:Рис. 9.2. Устройство для автоматического включения освещения:SK3506, ток управления 10 мА; R1 1 кО - R2 4,7 кОм; R3 470 Ом; SW1 выключатель; F1 плавкий предохранитель на 2 SO1 сетевая розеткаSK3506, ток управления 10 мА; R1 1 кО - R2 4,7 кОм; R3 470 Ом; SW1 выключатель; F1 плавкий предохранитель на 2 SO1 сетевая розетка
IC1 - ULN333OY, оптоэлектронный ключ; IC2 CD4011, четыре двухвходовых логических элемента И-НЕ; Q1 -транзистор типа TIS92, SK3854, GE20; D1 светодиод красного свечения; D2 симистор типа
IC1 - ULN333OY, оптоэлектронный ключ; IC2 CD4011, четыре двухвходовых логических элемента И-НЕ; Q1 -транзистор типа TIS92, SK3854, GE20; D1 светодиод красного свечения; D2 симистор типа
Рис. 9.2. Устройство для автоматического включения освещения:
Рис. 9.2. Устройство для автоматического включения освещения:
SK3506, ток управления 10 мА; R1 1 кО - R2 4,7 кОм; R3 470 Ом; SW1 выключатель; F1 плавкий предохранитель на 2 SO1 сетевая розетка
SK3506, ток управления 10 мА; R1 1 кО - R2 4,7 кОм; R3 470 Ом; SW1 выключатель; F1 плавкий предохранитель на 2 SO1 сетевая розетка
рис. 9.3. Сетевой источник питания для устройства автоматического включения освещения:
|С1 - LM7808, стабилизатор напряжения; Т1 - трансформатор, первичная обмотка С1, С2 500 мкФ, 15 В; D1 D4 1N4001; 120 В, 100 мА, вторичная обмотка на 6,3 В.
выключает его утром. Это устройство может также управлять освещением в комнате в зависимости от уровня освещенности на улице.
Схема устройства приведена на рис. 9.2. IC1 типа ULN3330Y представляет собой оптоэлектронный ключ, объединяющий в своем составе несколько функциональных элементов. При освещении боковой поверхности корпуса (типа ТО92) ИС находится в выключенном состоянии. При этом ее вывод 3 отключен от земли и светодиод D1 не светится. Вывод 3 IC1 соединен с выводами 1 и 2 IC2, которые являются входами второго логического элемента И-НЕ. Из таблицы состояний такого элемента можно видеть, что при подаче на оба его входа высоких логических уровней на его выходе будет низкий логический уровень и подключенный к нему транзистор запирается.
Когда что-либо заслонило источник света или же стало темно, вывод 3 IC1 приобретает потенциал земли. Это приводит к включению светодиода DI; кроме того, на выводы 1 и 2 IC2 поступает низкий логический уровень. Транзистор Q1 отпирается, на управляющий электрод симистора поступает ток и симистор включается.
Для питания устройства в процессе настройки можно использовать 9-В батарейку для транзисторных приемников, однако при эксплуатации его в течение длительного времени лучше взять сетевой блок питания. Отметим, что IC1 необходимо защитить от попадания света ламп, включаемых данным устройством, чтобы исключить возможность возникновения обратной связи, проявляющейся в виде чередования включений и выключений Устройства. Схема сетевого источника питания для данного устройства приведена на рис. 9.3.
Эксперименты со схемой. Попробуйте сделать такой корпус для IC1, чтобы свет включался при затемнении ее только с определенного направления. Можно также применить для управления светом диафрагму малого диаметра или даже затвор. Попытайтесь сделать мостовой источник питания Для данного устройства.
^Хемя ”2
терморегулятор
^писание работы схемы. При печном отоплении тепло скапливается около ^еНи. Для равномерного распределения тепла по всему помещению можно Установить вентилятор, управляемый терморегулятором. Терморегулятор
Рис. 9.4. Терморегулятор:IC1-LM308, операционный усилитель; Q1 - транзистор типа TIS92, SK3854, GE20; R1 -термистор с отрицательным ТКС, 10 кОм; R2- потенциометр, 25 кОм; R3 4,7 кОм; R4, R5 10 кОм; R6-390 Ом; R7-Рис. 9.4. Терморегулятор:IC1-LM308, операционный усилитель; Q1 - транзистор типа TIS92, SK3854, GE20; R1 -термистор с отрицательным ТКС, 10 кОм; R2- потенциометр, 25 кОм; R3 4,7 кОм; R4, R5 10 кОм; R6-390 Ом; R7-10 кОм; R8-390 0m; D1, D2-светодиоды; D3 -симистор типа SK3506, S1 -выключатель; F1 - плавкий предохранитель на 2 А; SO1 сетевая розетка; VR1 стабилизатор напряжения на 8 В типа 7808.10 кОм; R8-390 0m; D1, D2-светодиоды; D3 -симистор типа SK3506, S1 -выключатель; F1 - плавкий предохранитель на 2 А; SO1 сетевая розетка; VR1 стабилизатор напряжения на 8 В типа 7808.
Рис. 9.4. Терморегулятор:
IC1-LM308, операционный усилитель; Q1 - транзистор типа TIS92, SK3854, GE20; R1 -термистор с отрицательным ТКС, 10 кОм; R2- потенциометр, 25 кОм; R3 4,7 кОм; R4, R5 10 кОм; R6-390 Ом; R7-
Рис. 9.4. Терморегулятор:
IC1-LM308, операционный усилитель; Q1 - транзистор типа TIS92, SK3854, GE20; R1 -термистор с отрицательным ТКС, 10 кОм; R2- потенциометр, 25 кОм; R3 4,7 кОм; R4, R5 10 кОм; R6-390 Ом; R7-
10 кОм; R8-390 0m; D1, D2-светодиоды; D3 -симистор типа SK3506, S1 -выключатель; F1 - плавкий предохранитель на 2 А; SO1 сетевая розетка; VR1 стабилизатор напряжения на 8 В типа 7808.
10 кОм; R8-390 0m; D1, D2-светодиоды; D3 -симистор типа SK3506, S1 -выключатель; F1 - плавкий предохранитель на 2 А; SO1 сетевая розетка; VR1 стабилизатор напряжения на 8 В типа 7808.
включает вентилятор при достижении верхнего порогового значения температуры и выключает его при падении температуры ниже заданного предела.
Схема устройства приведена на рис. 9.4. Основой ее является IC1, на которой выполнен компаратор, включающий через резистор R7 транзистор Q1 при появлении высокого уровня на выводе 6. Эмиттер этого и/ш-тран- зистора через управляющий электрод симистора D3 соединен с землей, и открытый симистор в свою очередь подает напряжение на контакты розетки SOI, в которую включен вентилятор. Транзистор Q1 в данной схеме используется для увеличения чувствительности и имеет коэффициент усиления по току порядка 100. Q1 обеспечивает ток управляющего электрода симистора около 15 мА при токе базы 0,3 мА. Путь протекания тока управляющего электрода включает цепь коллектор-эмиттер данного транзистора, D2 и R8. Поскольку используемый симистор открывается при токе 10 мА. можно было бы увеличить резистор R8 с 390 до 470 Ом.
Контроль температуры производится путем сравнения входного напряжения на выводе 2 с эталонным напряжением на выводе 3. Эталонное напряжение на выводе 3 имеет величину примерно 4 В, при этом IC1 и вентилятор выключены.
Используемый термистор должен иметь отрицательный температурный коэффициент, т.е. его сопротивление должно уменьшаться с увеличением температуры. Если в устройстве будет использоваться термистор с положительным температурным коэффициентом, его необходимо установить на место R3, заменив R1 постоянным резистором.
Проверить работу устройства можно, например, согрев на батарее отопления кусок бумажного полотенца и затем прижав его к термистору- Повышение температуры приведет к уменьшению сопротивления термН; стора R1, напряжение на выводе 2 упадет ниже эталонного напряжения 4 У на выводе 3. Далее необходимо установить напряжение на выводе 2 при комнатной температуре примерно на 0,5 В выше эталонного напряжения, схеме используется стабилизатор напряжения VR1, который обеспечивает сохранение точности калибровки при изменении напряжения питания.
Эксперименты со схемой. Попробуйте изменить эталонное напряжение в пределах 1/3-2/3 напряжения питания, изменяя величины R4 и R5. Попробуйте применить термистор с положительным температурным коэффициентом, при этом не забудьте поменять местами R1 и R3. Не забывайте, что может потребоваться несколько раз изменить место расположения устройства относительно печки, пока вы найдете наилучший вариант управления циркуляцией тепла.
Схема 73
ТЕРМОРЕГУЛЯТОР С ЗАДЕРЖКОЙ ВЫКЛЮЧЕНИЯ
Описание работы схемы. Терморегулятор, управляющий вентилятором системы теплораспределения, может иметь очень короткие интервалы включения и выключения, если термистор размещен непосредственно в потоке воздуха. Описываемая схема обеспечивает определенную задержку выключения вентилятора, даже если измеритель температуры подал сигнал о его выключении.
Схема устройства приведена на рис. 9.5. На IC1 выполнен компаратор, на выходе которого формируется высокий или низкий уровень напряжения, если напряжение на выводе 2 ниже или выше эталонного напряжения на выводе 3 соответственно. При нагреве термистора, имеющего отрицательный ТКС, его сопротивление падает, ток через RI, R2 и R3 возрастает и напряжение на выводе 2 увеличивается. Когда напряжение на выводе 2 превысит эталонное напряжение на выводе 3, на выход компаратора (вывод б) поступит низкий уровень напряжения.
IC2 представляет собой ждущий мультивибратор, длительность импульса которого определяется постоянной времени цепи R6 C3. При указанных на схеме значениях элементов эта длительность равна примерно 1.25 мин. Спад напряжения на выводе 6 IC1 через конденсатор С2 передается на запускающий вход IC2 (вывод 2), мультивибратор запускается, и на его выходе (вывод 3) формируется высокий уровень напряжения, который через резистор R7 подается на базу Q1 и отпирает его.
VR1VR1Рж?. 9.5. Терморегулятор с задержкой выключения:^1 -прецизионный операционный усили- 470 кОм; R7 10 кОм; R8 - 390 0m; R9-Рж?. 9.5. Терморегулятор с задержкой выключения:^1 -прецизионный операционный усили- 470 кОм; R7 10 кОм; R8 - 390 0m; R9-тель типа LM308; IC2-LM555, таймер; 01 - прп-транзистор типа TIS92, SK3854, СЕ20; R3 термистор с отрицательным ТКС. 10 кОм; R1 -4,7 кОм; R2-25 кОм, потенциометр; R4, R5-10 кОм (желательно Использовать согласованную пару); R6тель типа LM308; IC2-LM555, таймер; 01 - прп-транзистор типа TIS92, SK3854, СЕ20; R3 термистор с отрицательным ТКС. 10 кОм; R1 -4,7 кОм; R2-25 кОм, потенциометр; R4, R5-10 кОм (желательно Использовать согласованную пару); R6100 кОм; С1 -0,01 мкФ: С2- 6 мкФ, 10 В (танталовый); СЗ -100 мкФ, 15 В; D1 светодиод; 02-симистор типа SK3506; VR1 - стабилизатор напряжения типа 7808; S1, S2-выключатели; F1 - плавкий предохранитель на 2 A; SO1 -сетевая розетка.100 кОм; С1 -0,01 мкФ: С2- 6 мкФ, 10 В (танталовый); СЗ -100 мкФ, 15 В; D1 светодиод; 02-симистор типа SK3506; VR1 - стабилизатор напряжения типа 7808; S1, S2-выключатели; F1 - плавкий предохранитель на 2 A; SO1 -сетевая розетка.
VR1
VR1
Рж?. 9.5. Терморегулятор с задержкой выключения:
^1 -прецизионный операционный усили- 470 кОм; R7 10 кОм; R8 - 390 0m; R9-
Рж?. 9.5. Терморегулятор с задержкой выключения:
^1 -прецизионный операционный усили- 470 кОм; R7 10 кОм; R8 - 390 0m; R9-
тель типа LM308; IC2-LM555, таймер; 01 - прп-транзистор типа TIS92, SK3854, СЕ20; R3 термистор с отрицательным ТКС. 10 кОм; R1 -4,7 кОм; R2-25 кОм, потенциометр; R4, R5-10 кОм (желательно Использовать согласованную пару); R6
тель типа LM308; IC2-LM555, таймер; 01 - прп-транзистор типа TIS92, SK3854, СЕ20; R3 термистор с отрицательным ТКС. 10 кОм; R1 -4,7 кОм; R2-25 кОм, потенциометр; R4, R5-10 кОм (желательно Использовать согласованную пару); R6
100 кОм; С1 -0,01 мкФ: С2- 6 мкФ, 10 В (танталовый); СЗ -100 мкФ, 15 В; D1 светодиод; 02-симистор типа SK3506; VR1 - стабилизатор напряжения типа 7808; S1, S2-выключатели; F1 - плавкий предохранитель на 2 A; SO1 -сетевая розетка.
100 кОм; С1 -0,01 мкФ: С2- 6 мкФ, 10 В (танталовый); СЗ -100 мкФ, 15 В; D1 светодиод; 02-симистор типа SK3506; VR1 - стабилизатор напряжения типа 7808; S1, S2-выключатели; F1 - плавкий предохранитель на 2 A; SO1 -сетевая розетка.
Транзистор Q1 отпирает симистор, напряжение подается на сетевую розетку SOI и вентилятор включается. Когда поток воздуха от вентилятора охладит термистор и напряжение на его выводе, соединенном с выводом 2 IC1, упадет ниже эталонного напряжения, на выходе IC1 снова появится высокий уровень напряжения. Однако на формирование импульса мультивибратором он не повлияет, т. е. будет сформирован импульс заданной длительности. Если же по окончании импульса температура все еще слишком высока и на выходе IC1 имеется низкий уровень напряжения, то вентилятор продолжает работать до тех пор, пока сопротивление термистора не увеличится до заданной величины. В этот момент мультивибратор выключится.
Транзистор Q1 применен для увеличения чувствительности и для развязки выхода IC2 и управляющего электрода симистора, хотя можно было бы подключить управляющий электрод симистора и непосредственно к выходу IC2. Светодиод D1 обеспечивает индикацию работы устройства.
Эксперименты со схемой. Увеличьте СЗ или R6, чтобы удлинить время включения IC2. Попробуйте откалибровать R2, чтобы иметь возможность устанавливать заданное время включения вентилятора при различных температурах термистора. Можно также попробовать применить термисторы с другими сопротивлениями и ТКС.
Схема 74
УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ НАСОСОМ ОТСТОЙНИКА
С ЗАДЕРЖКОЙ ОТКЛЮЧЕНИЯ
Описание работы схемы. Устройство управления насосом отстойника включает блок задержки отключения насоса, чтобы устранить возможность формирования слишком коротких интервалов между включениями насоса.Описание работы схемы. Устройство управления насосом отстойника включает блок задержки отключения насоса, чтобы устранить возможность формирования слишком коротких интервалов между включениями насоса.Рис. 9.6. Устройство управления насосом отстойника с задержкой отключения: стор типа SK5608, 8 А, ток управленияРис. 9.6. Устройство управления насосом отстойника с задержкой отключения: стор типа SK5608, 8 А, ток управленияIC1 CD4081, четыре двухвходовых логических элемента И; Q1 лрл-транзистор типа TIS92. SK3854. GE2O; R1 330 кОм (для времени задержки 1 мин 12 с); R2 390 0м; R3 220 0м; R4-470 0m; С1 200 мкФ, 15 В; D1 светодиод; 02-сими-IC1 CD4081, четыре двухвходовых логических элемента И; Q1 лрл-транзистор типа TIS92. SK3854. GE2O; R1 330 кОм (для времени задержки 1 мин 12 с); R2 390 0м; R3 220 0м; R4-470 0m; С1 200 мкФ, 15 В; D1 светодиод; 02-сими-15 мА; F1 - плавкий предохранитель на 10 A; PL1 - заземленная вилка; SO1 -сетевая розетка; электроды предпочтительно в виде посеребренных медных стержней.15 мА; F1 - плавкий предохранитель на 10 A; PL1 - заземленная вилка; SO1 -сетевая розетка; электроды предпочтительно в виде посеребренных медных стержней.
Описание работы схемы. Устройство управления насосом отстойника включает блок задержки отключения насоса, чтобы устранить возможность формирования слишком коротких интервалов между включениями насоса.
Описание работы схемы. Устройство управления насосом отстойника включает блок задержки отключения насоса, чтобы устранить возможность формирования слишком коротких интервалов между включениями насоса.
Рис. 9.6. Устройство управления насосом отстойника с задержкой отключения: стор типа SK5608, 8 А, ток управления
Рис. 9.6. Устройство управления насосом отстойника с задержкой отключения: стор типа SK5608, 8 А, ток управления
IC1 CD4081, четыре двухвходовых логических элемента И; Q1 лрл-транзистор типа TIS92. SK3854. GE2O; R1 330 кОм (для времени задержки 1 мин 12 с); R2 390 0м; R3 220 0м; R4-470 0m; С1 200 мкФ, 15 В; D1 светодиод; 02-сими-
IC1 CD4081, четыре двухвходовых логических элемента И; Q1 лрл-транзистор типа TIS92. SK3854. GE2O; R1 330 кОм (для времени задержки 1 мин 12 с); R2 390 0м; R3 220 0м; R4-470 0m; С1 200 мкФ, 15 В; D1 светодиод; 02-сими-
15 мА; F1 - плавкий предохранитель на 10 A; PL1 - заземленная вилка; SO1 -сетевая розетка; электроды предпочтительно в виде посеребренных медных стержней.
15 мА; F1 - плавкий предохранитель на 10 A; PL1 - заземленная вилка; SO1 -сетевая розетка; электроды предпочтительно в виде посеребренных медных стержней.
При выборе времени задержки следует учитывать производительность насоса, объем отстойника и расположение электродов датчика уровня.
Схема устройства приведена на рис. 9.6. Она выполнена на двух логических элементах И из числа входящих в микросхему IC1. Если в отстойник поступает вода и уровень ее достиг верхнего электрода, на выводе 2 IC1 формируется высокий логический уровень и С1 заряжается до напряжения питания. Поскольку на вывод 1 уже подан высокий логический уровень, то на оба входа логического элемента И приходит логическая единица и на его выходе (вывод 3) формируется высокий логический уровень. Второй логический элемент выполняет функцию буферного каскада, и на его входы, соединенные с выводом 3, также поступает высокий логический уровень. В этом случае на выходе (вывод 4) также формируется высокий логический уровень; через резистор R2 он открывает транзистор Q1, который в свою очередь отпирает симистор, и мотор насоса отстойника включается.
После того как уровень воды опустится ниже уровня верхнего электрода, напряжение питания отключается от вывода 2 первого логического элемента, однако через резистор R1 начинает разряжаться конденсатор С1, и на выводе 2 продолжает поддерживаться высокий логический уровень; при этом оба логических элемента продолжают оставаться во включенном состоянии. Проходит немногим более минуты, прежде чем конденсатор разрядится с 9 В до 3.75 В, при которых насос выключается. Время задержки выключения будет изменяться, если поменять R1 или С1. Чтобы обеспечить безопасность работы с устройством, нулевой провод сети переменного тока обязательно должен быть соединен с минусовым выводом источника питания устройства. Используйте сетевую вилку, не допускающую неправильное подключение к сети!
Эксперименты со схемой. Уменьшите С1 до 100 мкФ и убедитесь, что задержка выключения стала короче. Узнайте производительность насоса отстойника и подсчитайте количесэ во воды, которое будет откачано за одну минуту задержки выключения. Вычислите объем резервуара отстойника и определите, насколько понизится уровень воды за это время, предполагая, что вода не поступает.
С хеми
ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ С ЗАДЕРЖКОЙ ВКЛЮЧЕНИЯ И БЛОКИРОВКОЙ
Описание работы схемы. Одной из мер борьбы с воровством мог бы стать выключатель с задержкой включения, который неожиданно включает освещение или сигнал тревоги спустя короткое время после проникновения вора (при этом выключатель блокируется, так что. даже если закрыть дверь, он не выключится). Данный выключатель может быть использован также и в Других ситуациях, где необходимо обеспечить безопасность.
Схема устройства приведена на рис. 9 ' Для реализации выключателя с задержкой включения и блокировкой используются два из четырех логических элементов И микросхемы IC1. Йз таблицы состояний логического элемента И следует, что высокий логический уровень на его выходе появляется при подаче высокого логического уровня на оба входа. На выводы 5 и 6 второго логического элемента подан высокий логический Уровень: на вывод 6 - непосредственно с положительного вывода источника питания, а на вывод 5-через переход база-эмиттер Q1, поэтому на его выходе (вывод 4) также имеется высокий логический уровень. Поскольку
включения и блокировкой:ка с нормально разомкнутыми контактами;включения и блокировкой:ка с нормально разомкнутыми контактами;Рис. 9.7. Выключатель с задержкой IC1-CD4081, четыре логических элемента И; Q1 -рлр-транзистор типа TIS93, SK3466; 02-симистор типа SK35O6, 2.5 А. ток управления 10 мА; R1 - 2,2 МОм; R2- 10 кОм; R3, R4 390 0м; R5-47 кОм; С1 -4 мкФ, 12 В; D1 -светодиод с высокой яркостью свечения; F1 - плавкий предохранитель на 2 A, S2 выключатель; 53-кноп-Рис. 9.7. Выключатель с задержкой IC1-CD4081, четыре логических элемента И; Q1 -рлр-транзистор типа TIS93, SK3466; 02-симистор типа SK35O6, 2.5 А. ток управления 10 мА; R1 - 2,2 МОм; R2- 10 кОм; R3, R4 390 0м; R5-47 кОм; С1 -4 мкФ, 12 В; D1 -светодиод с высокой яркостью свечения; F1 - плавкий предохранитель на 2 A, S2 выключатель; 53-кноп-SO1 - сетевая розетка; PL-сетевая вилка с утолщенным заземленным штырем; VR- стабилизатор напряжения 7808; S1 выключатель с нормально замкнутыми контактами (может быть выполнен из проволоки диаметром примерно 0,5 мм).SO1 - сетевая розетка; PL-сетевая вилка с утолщенным заземленным штырем; VR- стабилизатор напряжения 7808; S1 выключатель с нормально замкнутыми контактами (может быть выполнен из проволоки диаметром примерно 0,5 мм).
включения и блокировкой:
ка с нормально разомкнутыми контактами;
включения и блокировкой:
ка с нормально разомкнутыми контактами;
Рис. 9.7. Выключатель с задержкой IC1-CD4081, четыре логических элемента И; Q1 -рлр-транзистор типа TIS93, SK3466; 02-симистор типа SK35O6, 2.5 А. ток управления 10 мА; R1 - 2,2 МОм; R2- 10 кОм; R3, R4 390 0м; R5-47 кОм; С1 -4 мкФ, 12 В; D1 -светодиод с высокой яркостью свечения; F1 - плавкий предохранитель на 2 A, S2 выключатель; 53-кноп-
Рис. 9.7. Выключатель с задержкой IC1-CD4081, четыре логических элемента И; Q1 -рлр-транзистор типа TIS93, SK3466; 02-симистор типа SK35O6, 2.5 А. ток управления 10 мА; R1 - 2,2 МОм; R2- 10 кОм; R3, R4 390 0м; R5-47 кОм; С1 -4 мкФ, 12 В; D1 -светодиод с высокой яркостью свечения; F1 - плавкий предохранитель на 2 A, S2 выключатель; 53-кноп-
SO1 - сетевая розетка; PL-сетевая вилка с утолщенным заземленным штырем; VR- стабилизатор напряжения 7808; S1 выключатель с нормально замкнутыми контактами (может быть выполнен из проволоки диаметром примерно 0,5 мм).
SO1 - сетевая розетка; PL-сетевая вилка с утолщенным заземленным штырем; VR- стабилизатор напряжения 7808; S1 выключатель с нормально замкнутыми контактами (может быть выполнен из проволоки диаметром примерно 0,5 мм).
вывод 4 соединен с выводом 2 первого логического элемента, а вывод 1 подключен к шине питания через контакты S1, то на выходе (вывод 3) имеется высокий логический уровень. Таким образом, в исходном состоянии на всех выводах имеется высокий логический уровень, смещение на Q1 не подается и он заперт.
Когда S1 размыкается, например из-за того, что кто-то открыл дверь, С1 начинает заряжаться через R1 и напряжение на выводе 1 остается близким к напряжению питания, однако постепенно снижается по мере заряда С1 Через семь секунд вывод 1 переходит в состояние с низким логическим уровнем, на выходе (вывод 3) появляется низкий логический уровень и на вывод 5, соединенный с выводом 3, также приходит низкий логический уровень. На выходе (вывод 4) второго логического элемента появляется низкий логический уровень, и он же поступает на вывод 2. Если человек, проникший в помещение, теперь и закроет дверь, то S1 замкнется и на выводе 1 установится высокий логический уровень, но это уже не изменит состояния схемы, поскольку на выводе 2 сохраняется низкий логический уровень, т. е. выключатель блокируется во включенном состоянии.
Когда на выводе 5 появится низкий логический уровень, Q1 откроется, через резистор R3 отопрет симистор и на сетевую розетку будет подано напряжение. Кроме этого, загорится светодиод, подключенный к коллектору QI и выполняющий функции индикатора. В розетку можно включить радиоприемник, осветитель (например, стробоскоп) или какой-либо другой прибор, рассчитанный на напряжение 120 В.
Разблокируется выключатель нажатием на кнопку S3, которая через С2 формирует на короткое время высокий логический уровень на выводе 5. При этом выключатель S1 должен быть замкнут. Резистор R5 служит для разряда С2 к моменту следующего выключения устройства.
Время задержки можно сделать больше, если увеличить R1 или CL Используйте только заземленную вилку для подключения устройства к сети
переменного тока, и обязательно соедините заземленный провод сети с отрицательным выводом источника питания схемы.
Эксперименты со схемой. Поменяйте С1 на другой емкостью 10 мкф и посмотрите, как изменилось время задержки на включение. Не забудьте, что выключатель не заблокируется до тех пор, пока свет не включится, поэтому лучше делать время задержки небольшим.
Схема 76
МАГНИТОУПРАВЛЯЕМЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Описание работы схемы. Интегральный ключ, управляемый магнитом, является прекрасным интерфейсом для управления сетевым напряжением. Небольшой ферритовый магнит, который движется в направлении или вдоль плоскости корпуса интегральной схемы, будет выполнять функцию выключателя. Схема выключателя приведена на рис. 9.8. Действие выключателя основано на использовании эффекта Холла. Он состоит в том, что при поднесении магнита к пластинке проводящего материала, по которой движется поток электронов, эти электроны смещаются перпендикулярно направлению магнитного поля к одному краю пластинки. В результате увеличивается подвижность электронов, что эквивалентно уменьшению сопротивления пластинки и увеличению тока.
IC1, на которую подается питание через выводы 1 и 2, при отсутствии магнитного поля формирует на выводе 3 высокий логический уровень. Поскольку светодиод D1 соединен с положительным выводом источника питания, а его катод подключен к выходу (вывод 3) через R1, то светодиод в данном состоянии не светится. Когда к микросхеме IC1 подносят магнит, на ее выходе формируется низкий логический уровень и светодиод зажигается. При этом северный полюс магнита должен быть ориентирован в направлении метки-указателя, нанесенной на корпус IC1.
Схема управления симистором, который включает или выключает сетевое напряжение, выполнена на двух из четырех логических элементов ИЛИ-HE, входящих в IC2. Из таблицы состояний схемы ИЛИ-HE следует,
рис. 9.8. Магнитоуправляемый выключатель •С1 -датчик на основе эффекта Холла типа Sprague UGN3013T, Radio Shack 276-1646;•C2-CD4OO1 четыре двухвходовых логических элемента ИЛ И-НЕ; D1 -светодиод с высокой интенсивностью свечения; О2-си- мистор типа SK3506, 2,5 А, ток управлениярис. 9.8. Магнитоуправляемый выключатель •С1 -датчик на основе эффекта Холла типа Sprague UGN3013T, Radio Shack 276-1646;•C2-CD4OO1 четыре двухвходовых логических элемента ИЛ И-НЕ; D1 -светодиод с высокой интенсивностью свечения; О2-си- мистор типа SK3506, 2,5 А, ток управлениясетевого напряжения:10 мА; R1 - 390 Ом, R2-390 Ом; S1 -переключатель; S2-выключатель; F1 - плавкий предохранитель на 2 А; PL-сетевая вилка с утолщенным земляным стержнем; SO1 сетевая розетка.сетевого напряжения:10 мА; R1 - 390 Ом, R2-390 Ом; S1 -переключатель; S2-выключатель; F1 - плавкий предохранитель на 2 А; PL-сетевая вилка с утолщенным земляным стержнем; SO1 сетевая розетка.
рис. 9.8. Магнитоуправляемый выключатель •С1 -датчик на основе эффекта Холла типа Sprague UGN3013T, Radio Shack 276-1646;
•C2-CD4OO1 четыре двухвходовых логических элемента ИЛ И-НЕ; D1 -светодиод с высокой интенсивностью свечения; О2-си- мистор типа SK3506, 2,5 А, ток управления
рис. 9.8. Магнитоуправляемый выключатель •С1 -датчик на основе эффекта Холла типа Sprague UGN3013T, Radio Shack 276-1646;
•C2-CD4OO1 четыре двухвходовых логических элемента ИЛ И-НЕ; D1 -светодиод с высокой интенсивностью свечения; О2-си- мистор типа SK3506, 2,5 А, ток управления
сетевого напряжения:
10 мА; R1 - 390 Ом, R2-390 Ом; S1 -переключатель; S2-выключатель; F1 - плавкий предохранитель на 2 А; PL-сетевая вилка с утолщенным земляным стержнем; SO1 сетевая розетка.
сетевого напряжения:
10 мА; R1 - 390 Ом, R2-390 Ом; S1 -переключатель; S2-выключатель; F1 - плавкий предохранитель на 2 А; PL-сетевая вилка с утолщенным земляным стержнем; SO1 сетевая розетка.
что на ее выходе формируется низкий логический уровень при подаче высокого логического уровня на любой из ее входов; когда же на оба ее входа подается низкий логический уровень, на выходе формируется высокий логический уровень. Для того чтобы включить симистор, было бы достаточно одного логического элемента, однако, используя второй элемент, можно получить дополнительную возможность изменения условия включения. На выводе 2 IC2 присутствует низкий логический уровень поскольку он непосредственно подключен к минусу источника питания, а на вывод 1 подается высокий логический уровень с выхода IC1. В результате на выходе (вывод 3) формируется низкий логический уровень и D2, на который не подано напряжение управления, заперт. Когда магнит включает 1CI, на ее выходе 3 формируется низкий логический уровень, в результате чего зажигается • светодиод. Далее, на вывод 1 IC2 поступает низкий логический уровень, и из таблицы состояний можно видеть, что выход (вывод 3) переходит в состояние высокого логического уровня, который через R2 и SI поступает на управляющий электрод симистора и отпирает его. В итоге на сетевую розетку подается напряжение сети.
Выход 3 IC2 подключен сразу к обоим входам (выводам 5 и 6) логического элемента 2. Выход (вывод 4) второго логического элемента переходит в состояние с низким логическим уровнем, если на выводы 5 и 6 подать высокий логический уровень. Если выключатель S1 находится в верхнем положении, то открытый симистор выключится. Иными словами, если S1 соединяет управляющий электрод симистора с выводом 3, то при приближении магнита к IC1 свет включается. Если же S1 подключает управляющий электрод симистора к выводу 4. то включенный свет будет гаснуть при приближении магнита.
Обязательно используйте вилку с утолщенным заземленным штырем, при этом соедините нулевой провод сети переменного тока с минусом источника питания устройства. Будьте внимательны и соблюдайте меры предосторожности при работе с сетевым напряжением 120 В.
Эксперименты со схемой. Попробуйте использовать оставшиеся логические элементы в IC2 и еще один симистор для управления сразу двумя лампами.
( хема ~'7
СЕНСОРНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Описание работы схемы. Устройство рис. 9.9 позволяет включать и выключать свет или другой прибор легким прикосновением пальца. В качестве Q1 используется составной рир-транзистор с коэффициентом усиления порядка 20000. Q1 подключен ко второму транзистору, так что обший коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления каждого из транзисторов. Коэффициент усиления двух каскадов обычно имеет величину порядка 200 000. Такое значение может показаться слишком большим, и для обычных схем так оно и есть, но не следует забывать, что сигнал на входе от прикосновения пальца имеет величину всего несколько микровольт. Такое усиление требуется, чтобы сформировать положительный перепад напряжения на входе триггера, который в свою очередь открывает Q1. От него включается симистор и на сетевую розетку подается напряжение сети.п
Возникающий при касании вывода R1 сигнал усиливается Q1 и О-;
Выходное напряжение с резистора R3 через С2 подается на вывод -
рис. 9.9. Сенсорный выключатель сетевого Q1-составной рлр-транзистор М311 SK3241. GED39C4-6; Q2 лрл-транзистор типа TIS92, SK3854, GE20; Q3 рпр-тран- зистор типа TIS93, SK3466; IC1 F4027, два jK-триггера; R1 2,2 МОм; R2, R7 10 кОм; R3 -1 кОм; R4 390 Ом; R5 10 кОм; R6 470 Ом; С1 1 мкФ; С2 0,45 мкФ (оба срис. 9.9. Сенсорный выключатель сетевого Q1-составной рлр-транзистор М311 SK3241. GED39C4-6; Q2 лрл-транзистор типа TIS92, SK3854, GE20; Q3 рпр-тран- зистор типа TIS93, SK3466; IC1 F4027, два jK-триггера; R1 2,2 МОм; R2, R7 10 кОм; R3 -1 кОм; R4 390 Ом; R5 10 кОм; R6 470 Ом; С1 1 мкФ; С2 0,45 мкФ (оба снапряжения"майларовым диэлектриком); D1 светодиод с высокой интенсивностью свечения; D2 симистор типа SK3506, 2,5 А, ток управления 10 мА; S1 выключатель; F1 - плавкий предохранитель на 2 A; PL сетевая вилка с утолщенным заземленным штырем; SO1 сетевая розетка.напряжения"майларовым диэлектриком); D1 светодиод с высокой интенсивностью свечения; D2 симистор типа SK3506, 2,5 А, ток управления 10 мА; S1 выключатель; F1 - плавкий предохранитель на 2 A; PL сетевая вилка с утолщенным заземленным штырем; SO1 сетевая розетка.
рис. 9.9. Сенсорный выключатель сетевого Q1-составной рлр-транзистор М311 SK3241. GED39C4-6; Q2 лрл-транзистор типа TIS92, SK3854, GE20; Q3 рпр-тран- зистор типа TIS93, SK3466; IC1 F4027, два jK-триггера; R1 2,2 МОм; R2, R7 10 кОм; R3 -1 кОм; R4 390 Ом; R5 10 кОм; R6 470 Ом; С1 1 мкФ; С2 0,45 мкФ (оба с
рис. 9.9. Сенсорный выключатель сетевого Q1-составной рлр-транзистор М311 SK3241. GED39C4-6; Q2 лрл-транзистор типа TIS92, SK3854, GE20; Q3 рпр-тран- зистор типа TIS93, SK3466; IC1 F4027, два jK-триггера; R1 2,2 МОм; R2, R7 10 кОм; R3 -1 кОм; R4 390 Ом; R5 10 кОм; R6 470 Ом; С1 1 мкФ; С2 0,45 мкФ (оба с
напряжения"
майларовым диэлектриком); D1 светодиод с высокой интенсивностью свечения; D2 симистор типа SK3506, 2,5 А, ток управления 10 мА; S1 выключатель; F1 - плавкий предохранитель на 2 A; PL сетевая вилка с утолщенным заземленным штырем; SO1 сетевая розетка.
напряжения"
майларовым диэлектриком); D1 светодиод с высокой интенсивностью свечения; D2 симистор типа SK3506, 2,5 А, ток управления 10 мА; S1 выключатель; F1 - плавкий предохранитель на 2 A; PL сетевая вилка с утолщенным заземленным штырем; SO1 сетевая розетка.
IC1 - вход триггера. Конденсатор С1 обеспечивает фильтрацию переменной составляющей, в результате чего на выводе 3 формируется положительный импульс с плоской вершиной. Входы установки и сброса. J и К, подключены к земле и питанию таким образом, чтобы триггер работал в счетном режиме, т.е. одно касание должно включать, а второе выключать схему. Касание сенсорного контакта должно быть кратковременным.
Для индикации состояния триггергт в схеме имеется светодиод. Транзистор Q3 используется для увеличения чувствительности и уменьшения нагрузки на триггер. При базовом токе этого транзистора около 0,5 мА обеспечивается гок коллектора 17 мА, что более чем достаточно для включения симистора, имеющего ток управляющего электрода 10 мА.
Как и в ранее описанных схемах, используйте вилку с утолщенным заземленным штырем и обязательно убедитесь в том, что нулевой провод сети соединен с минусом питания схемы. Соблюдайте правила техники безопасности при работе с силовыми цепями, находящимися под напряжением.
Эксперименты со схемой. Смогли бы вы заменить IC1 на тиристор, чтобы получить устройство, которое включается от прикосновения и блокируется? Оно могло бы стать прекрасным устройством охранной сигнализации.
Cft ML
УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ У РОВНЯ жидкости
Описание работы схемы. У стр< >йство для кон троля уровня жидкое! и. р^.- Сотаюшее на переменном токе, может оказаться полезным для управления Небольшим насосом для отстойника (рис 9 101. В данное устройство включен оптоэлектронный ключ для того чтобы гальванически развязать его от сети. Устройство может быть заблокировано, если перекрыть окошко оптоэлектронной пары.
Индикатор уровня жидкости, выполненный на микросхеме ICI. pa- ос тает в режиме формирования на выходе логического уровня, а не Импульсною сигнала Однако для этого необходимо добавить конденсатор 01 между выводом 12 и землей. Величина С! должна быть не менее
Рис. 9.10. Устройство для контроля уровня IC1 детектор жидкости типа ULN2429A: Q1 - длр-транзистор типа TIS93, SK3466; ОС оптопара типа ОРВ815 с возможностью прерывания светового потока; С1 - 150 мкФ, 1 5 В; С2 1,5 мкФ (майларовый); СЗ 0,47 мкФ; С4 0.1 мкФ (майларовый);Рис. 9.10. Устройство для контроля уровня IC1 детектор жидкости типа ULN2429A: Q1 - длр-транзистор типа TIS93, SK3466; ОС оптопара типа ОРВ815 с возможностью прерывания светового потока; С1 - 150 мкФ, 1 5 В; С2 1,5 мкФ (майларовый); СЗ 0,47 мкФ; С4 0.1 мкФ (майларовый);жидкости:R1 - 27 кОм; R2-150 180 Ом; R3 18 0м;D1 симистор типа SK3506, 2,5 А, ток управления 10 мА; В1, В2 батареи на 9 В; S1 выключатель; F1 - плавкий предохранитель на 2 A; SO1 сетевая розетка; PL сетевая вилка.жидкости:R1 - 27 кОм; R2-150 180 Ом; R3 18 0м;D1 симистор типа SK3506, 2,5 А, ток управления 10 мА; В1, В2 батареи на 9 В; S1 выключатель; F1 - плавкий предохранитель на 2 A; SO1 сетевая розетка; PL сетевая вилка.
Рис. 9.10. Устройство для контроля уровня IC1 детектор жидкости типа ULN2429A: Q1 - длр-транзистор типа TIS93, SK3466; ОС оптопара типа ОРВ815 с возможностью прерывания светового потока; С1 - 150 мкФ, 1 5 В; С2 1,5 мкФ (майларовый); СЗ 0,47 мкФ; С4 0.1 мкФ (майларовый);
Рис. 9.10. Устройство для контроля уровня IC1 детектор жидкости типа ULN2429A: Q1 - длр-транзистор типа TIS93, SK3466; ОС оптопара типа ОРВ815 с возможностью прерывания светового потока; С1 - 150 мкФ, 1 5 В; С2 1,5 мкФ (майларовый); СЗ 0,47 мкФ; С4 0.1 мкФ (майларовый);
жидкости:
R1 - 27 кОм; R2-150 180 Ом; R3 18 0м;
D1 симистор типа SK3506, 2,5 А, ток управления 10 мА; В1, В2 батареи на 9 В; S1 выключатель; F1 - плавкий предохранитель на 2 A; SO1 сетевая розетка; PL сетевая вилка.
жидкости:
R1 - 27 кОм; R2-150 180 Ом; R3 18 0м;
D1 симистор типа SK3506, 2,5 А, ток управления 10 мА; В1, В2 батареи на 9 В; S1 выключатель; F1 - плавкий предохранитель на 2 A; SO1 сетевая розетка; PL сетевая вилка.
150 мкФ, в противном случае на выходе будут присутствовать пульсации напряжения с частотой внутреннего генератора. Указанный внутренний генератор необходим для предохранения электродов, поскольку препятствует их поляризации и окислению.
В том случае, когда хотя бы один из электродов не находится в жидкости, на выходе (вывод 1) имеется высокий логический уровень. Этот сигнал через R1 поступает на базу Q1. транзистор находится в выключенном состоянии, и ток через него не течет. Когда вода поднимается до такого уровня, что покрывает оба электрода, сигнал внутреннего генератора микросхемы поступает на детектор через С4 и напряжение на выходе ее уменьшается: в результате включается транзистор Q1 Через резистор R2 к транзистору Q1 подключен светодиод оптоэлектронной пары. Он начинает светиться при включении QL
Если окошко оптопары открыто, то фототранзистор, установленный в оптопаре, включается. Транзистор оптопары соединен с управляющим электродом симистора. поэтому симистор включается и на сетевую розетку подается напряжение сети. В устройстве использованы два источника питания для того, чтобы гарантировать полную изоляцию от сети переменного тока. Соблюдайте меры предосторожности, особенно на открытом воздухе, при работе с незаземленным проводом сети. Ток потребления от батареи ' в состоянии ожидания равен -I мА. при включении схемь он возрастает до 50 мА. Ток потребления от батареи 2 при включении устройства около 11 мА.
Эксперименты со схемой. Включите 40-Вт лампочку в сетевую розетку устройства и активируйте его. опустив оба электрода в воду, затем перекройте окошко оптопары, чтобы проверить возможность блокировки устройства.
Схема 79
ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ ОПТОЭЛЕКТРОННОЙ ПАРЫ
Описание работы схемы. Оптоэлектронная пара может управлять напряжением сети через интерфейс, выполненный на базе микросхемы LM 311. представляющей прецизионный компаратор (рис. 9.11). При этом выключение света происходит при перекрытии светового потока в оптопаре. Кроме того, можно использовать вращающийся диск с прорезями как световой затвор, для того чтобы создать определенную последовательность включений и выключений сетевого напряжения.
Эталонное напряжение на компаратор (вывод 3) подается с делителя напряжения R2. R3. Поскольку оба резистора имеют одинаковую величину, эталонное напряжение равно 4,5 В или же , 2 напряжения питания. Меняющееся напряжение на выводе 3 компаратора определяется сигналом оптоэлектронной пары (фототранзистора, подключенного к выводам 1 и 2 оптопары), а также резистором R3. Если окно оптопары перекрыто, то излучение на фототранзистор не попадает и он выключен. Ток через фототранзистор и R1 не течет, и напряжение на выводе 3 IC1, поступающее с центрального вывода потенциометра, близко к нулю. Заметим, что светодиод, входящий в состав оптопары и подключенный к ее выводам 3 и
~73 >Е
Оптопара и переключатель
Эскиз вращающегося затвора
Рис. 9.11. Выключатель сетевого напряжения IC1-LM311 прецизионный компаратор, Q1-рлр-транзистор типа TIS93 SK3466 R1 -потенциометр 25 кОм: R2. R3 Ю кОм R4 10 кОм R5 390 Ом: R6 680 Ом; R7- 2,2 кОм; D1 светодиод с высокой интенсивностью свечения; D2 -сими-
на основе оптоэлектронной пары: стор SK3506, 2,5 А. ток управления 10 мА S1 выключатель, F1 плавкий предохранитель на 2 A PL сетевая вилка с утолщенным заземленным штырем: SO1 сетевая розетка; ОС оптопара типа ОРВ815 с воз
можностью прерывания светового потока.
постоянно соединен с источником питания через R7. Пока напряжение на выводе 3 микросхемы ТС1 ниже эталонного напряжения, на ее выходе (вывод 7) формируется высокий логический уровень и светодиод D1 не светится. Кроме того, на транзистор Q1 смешение не подается, и он также выключен. Симистор выключен, поскольку в его управляющий электрод ток из Q1 не поступает.
Когда окно оптоэлектронной пары открыто, свет от светодиода попадает на фоготранзистор и гот включается. Ток, протекающий через фототранзистор оптопары и R1, приводи! к увеличению напряжения на выводе 3 сверх эталонного напряжения, в результате чего на выводе 7 формируется низкий логический уровень. Когда это происходит, светодиод D1 зажигается. Затем включается транзистор Q1 и отпирается симистор. В результате на сетевую розетку подается напряжение. Отрегулируйте потенциометром R1 напряжение на выводе 3 таким образом, чтобы оно было выше 4.5 В при открытом окне оптопары. Если вы установите эго напряжение ниже эталонного, сетевая розетка будет обесточена, даже если окошко оптопары открыто.
Ток, потребляемый устройством от источника питания, равен 5,3 мА в пассивном состоянии и 39 мА в рабочем режиме. Напоминаем об эюм, чтобы вы не забыли снабдить устройство сетевым источником питания, если хотите использовать его длительное время, поскольку 9-В батарейки для транзисторных приемников расходуются слишком быстро.
Окошко оптопары можно открывать и закрывать самым различным образом, например, как это показано на рис. 9.11. Например, вы могли бы использовать часовой механизм для вращения диска, находящегося в окошке, чтобы обеспечить различные циклы включения-выключения. Как и ранее, не забывайте о технике безопасности при работе с сетевым напряжением.
Эксперименты со схемой. Попытайтесь сконструировать другие конструкции затворов для управления включением и выключением напряжения сеги.
t к не i"
ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ С ЗАДЕРЖКОЙ НА ВКЛЮЧЕНИЕ
Описание схемы. Некоторые усилители производят щелчки и другие звуки при включении. Подобные явления вызываются переходными процессами в источниках питания. Нежелательных звуков можно избежазь. если испо гь- зовать схему, которая будет подключать питание к усилительному каскаду спустя некоторое время после включения источника питания (рис 9..-1
Основу устройства составляем IC < типа ЕМ390э. которая являс -Я прецизионным таймером, включающим в себя источник эталонного напряжения. компараюр. триггер, логические схемы, схему сброса и выходной каскад на транзисторах Когда через S1 на вывод э микросхемы подае ■ ся напряжение. С1 начинае! заряжаться через RI oi источника эталонного напряжения 3.15 В. Внутренний источник эталонного напряжения необходим для того, чтобы обеспечить точное формирование времени задержки даже в том случае, если напряжение питания колеблется. Когда конденсатор <71 зарядится до 2 В. компаратор откроет выходной транзистор и сигнал с его коллектора (вывод 6). включи! эконечные элементы схемы, а именно светодиод D2 и реле RL1.
Внутренний григгер-фиксатор будет продо.чжать удерживать выхи : в проводящем состоянии, однако транзистор сброса включится и разряди1 148
Рис. 9.12. Выключатель с задержкой на включение:Рис. 9.12. Выключатель с задержкой на включение:IC1-LM3905 прецизионный таймер: R1 470 кОм; R2 390 0м; R3 100 Ом, С1 100 мкФ, 15 В (задержка 1 мин), 70 мкФ, 15 В (задержка 40 сек); D1-1N914; D2 -IC1-LM3905 прецизионный таймер: R1 470 кОм; R2 390 0м; R3 100 Ом, С1 100 мкФ, 15 В (задержка 1 мин), 70 мкФ, 15 В (задержка 40 сек); D1-1N914; D2 -светодиод с высокой интенсивностью свечения; S1 выключатель; RL1 реле типа С1 559, 6 В, 20 мА, максимальный ток контактов 3 А.светодиод с высокой интенсивностью свечения; S1 выключатель; RL1 реле типа С1 559, 6 В, 20 мА, максимальный ток контактов 3 А.
Рис. 9.12. Выключатель с задержкой на включение:
Рис. 9.12. Выключатель с задержкой на включение:
IC1-LM3905 прецизионный таймер: R1 470 кОм; R2 390 0м; R3 100 Ом, С1 100 мкФ, 15 В (задержка 1 мин), 70 мкФ, 15 В (задержка 40 сек); D1-1N914; D2 -
IC1-LM3905 прецизионный таймер: R1 470 кОм; R2 390 0м; R3 100 Ом, С1 100 мкФ, 15 В (задержка 1 мин), 70 мкФ, 15 В (задержка 40 сек); D1-1N914; D2 -
светодиод с высокой интенсивностью свечения; S1 выключатель; RL1 реле типа С1 559, 6 В, 20 мА, максимальный ток контактов 3 А.
светодиод с высокой интенсивностью свечения; S1 выключатель; RL1 реле типа С1 559, 6 В, 20 мА, максимальный ток контактов 3 А.
С1 до нуля (через выводы 3 и 4). Схема будет находиться во включенном состоянии, пока с вывода 5 не будет снято положительное напряжение выключателем S1. Изменяя величину R1 или С1, можно изменять длительность заряда конденсатора и соответственно время задержки включения. Можно заметить, что 2 В составляют примерно 63% от приложенного напряжения внутреннего источника, равного 3.15 В. поэтому время задержки примерно равно постоянной времени цепи. Точное значение времени задержки можно рассчитать по формуле t = RC(0.5-70 = 35 с).
Эксперименты со схемой. Измените величину С1 на 500 мкФ. 15 В и проверьте время задержки по секундомеру Вычислите это же время по вышеприведенной формуле.
Заземлите логический вывод 8. отключив его от вывода 2. и вы получите обратный режим работы схемы. Когда выключатель S1 замыкается. реле немедленно включается и затем выключается, после гого как С1
зарядится до 2 В. Такой режим может быть очень полезным для лампы дополнительного освещения гаража
Схем.: *
ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ С ЗАДЕРЖКОЙ ВКЛЮЧЕНИЯ
Описание работы схемы. Выключатель сетевого напряжения, обеспечивающий задержку включения или выключения, может быть полезным во многих случаях (рис. 9.13). Его можно применить, например, для включения вентилятора, который запускается на короткое время для просушки каких-то объектов и затем выключается. Его можно также использовать Для включения наружного освещения непосредственно перед выездом автомобиля (освещение выключится после вашего отъезда/ Вариант с задержкой выключения можно использовать для управления нагревателем -. заданным временем включенного состояния.
Блок-схема v +
Рис. 9 13. Выключатель сетевого напряжения IC1-LM3905, прецизионный таймер; Q1 рпр-транзистор типа TIS93 SK3466;
D1 симистор типа SK3506. 2,5 А, ток управления 10 мА; R1 -470 кОм; R2 - 390 Ом; R3 1 кОм; R4 390 Ом; С1
с задержкой включения;
100 мкФ. 15 В (1 мин), 260 мкФ 15 В (2,5 мин); S1, S2 выключатели; F1 -плавкий предохранитель на 2 A; VREF - эталонное напряжение
IC1 типа LM3905 представляет собой прецизионный гаймер с встроенным источником эталонного напряжения величиной 3.15 В. которое поступает на вывод 2 микросхемы. Наличие встроенного источника обеспечивает точность отработки временных интервалов в случае колебаний питающего напряжения После замыкания кнопки S1 конденсатор Ci начинае: заряжаться от эталонного напряжения через R2. Когда конденсатор зарядится до 2 В. включится внутренний транзистор и через вывод b и резисторы R2 и R3 откроет транзистор Q1. Этот транзистор через резне юр R4 включит симистор. который подаст напряжение сети на сетевую розетку SOI. В данной схеме ток управляющего электрода симистора равен 14 мА. что обеспечивает надежное отпирание симистора с номинальным током управления 10 мА.
Внутренний триггер IC1 фиксирует проводящее состояние выходного транзистора 1С1. а также разряжает до нуля С1. Описанный процесс будет повторен, если отпустить и вновь нажать кнопку S1.
Устройство может работать и в инверсном режиме, если переключить
вывод 8 на землю, как показано на схеме пунктирной линией. В таком режиме после нажатия кнопки S1 на сетевую розетку немедленно подается сетевое напряжение и поддерживается до тех пор. пока С1 не зарядится до 2 В.
Эксперименты со схемой. Проверьте инверсный режим работы схемы. Далее измените величины С1 и (или) R1, чтобы изменилось время задержки. Напоминаем, что время задержки может быть рассчитано по формуле t = RC, где R берется в мегаомах, а С - в микрофарадах.
Схема 82
ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ С БЛОКИРОВКОЙ
Описание работы схемы. Самоблокирующийся выключатель сетевого напряжения (рис. 9.14) является прекрасным устройством для включения охранной сигнализации. Блокировка не даст выключить сигнал тревоги, если схема уже сработала.
IC1 типа LM3905 представляет собой прецизионный таймер, который запускается положительным перепадом напряжения на входе (вывод 1). сформированным цепочкой RI, SI, R2. Внутренний триггер микросхемы при этом перебрасывается и отпирает внутренний выходной транзистор. Поскольку этот транзистор соединен с базой /л?/?-транзистора Q1. последний отпирается, на управляющий электрод симистора поступает ток 14 мА, симистор открывается и на сетевую розетку поступает напряжение сети. При этом кнопка сброса S2 должна заземлять вывод 3, устанавливая
Рис. 9.14. Выключатель сетевого напояжения IC1-LM3905 прецизионный таймер; Q1 рпр-транзистор типа TIS93, SK3466; D1 симистор типа SK3506 2,5 А, ток управления 10 мА; R1 220 0м; R2 10 кОм: R3 470 кОм; R4 390 0м; R5-1 Ом; R6Рис. 9.14. Выключатель сетевого напояжения IC1-LM3905 прецизионный таймер; Q1 рпр-транзистор типа TIS93, SK3466; D1 симистор типа SK3506 2,5 А, ток управления 10 мА; R1 220 0м; R2 10 кОм: R3 470 кОм; R4 390 0м; R5-1 Ом; R6с блокировкой:650 Ом; S1 кнопка с нормально разомк нутыми контактами: S2 кнопка с нормально замкнутыми контактами, S3, S4 выключатели; SO1 сетевая розетка; F1 плавкийс блокировкой:650 Ом; S1 кнопка с нормально разомк нутыми контактами: S2 кнопка с нормально замкнутыми контактами, S3, S4 выключатели; SO1 сетевая розетка; F1 плавкий- .,- .- предохранитель на 2 А.Внизу изображены другие виды переключателей которые можно применить вместо S1.- .,- .- предохранитель на 2 А.Внизу изображены другие виды переключателей которые можно применить вместо S1.
Рис. 9.14. Выключатель сетевого напояжения IC1-LM3905 прецизионный таймер; Q1 рпр-транзистор типа TIS93, SK3466; D1 симистор типа SK3506 2,5 А, ток управления 10 мА; R1 220 0м; R2 10 кОм: R3 470 кОм; R4 390 0м; R5-1 Ом; R6
Рис. 9.14. Выключатель сетевого напояжения IC1-LM3905 прецизионный таймер; Q1 рпр-транзистор типа TIS93, SK3466; D1 симистор типа SK3506 2,5 А, ток управления 10 мА; R1 220 0м; R2 10 кОм: R3 470 кОм; R4 390 0м; R5-1 Ом; R6
с блокировкой:
650 Ом; S1 кнопка с нормально разомк нутыми контактами: S2 кнопка с нормально замкнутыми контактами, S3, S4 выключатели; SO1 сетевая розетка; F1 плавкий
с блокировкой:
650 Ом; S1 кнопка с нормально разомк нутыми контактами: S2 кнопка с нормально замкнутыми контактами, S3, S4 выключатели; SO1 сетевая розетка; F1 плавкий
- .,- .- предохранитель на 2 А.
Внизу изображены другие виды переключателей которые можно применить вместо S1.
- .,- .- предохранитель на 2 А.
Внизу изображены другие виды переключателей которые можно применить вместо S1.
ЗапускR4
напряжение на нем ниже 2 В, т. е. ниже 2 3 опорного напряжения на выводе 2, равного 3,2 В. После того как запускающий импульс включил схему, она блокируется и отключить ее по входу S1 невозможно.
При размыкании кнопки S2 вывод 3 отключается от земли и напряжение на нем возрастает до опорного (3.2 В). Когда это происходит, внутренний компаратор переключает триггер и внутренний выходной транзистор запирается. В результате на выводе 6 устанавливается потенциал питания схемы, транзистор Q1 запирается, ток на управляющий электрод симистора перестает поступать, симистор выключается и сетевое напряжение с розетки SOI снимается.
В качестве S1 можно использовать и другие преобразователи контактного типа. Напоминаем: соблюдайте все меры предосторожности при работе с сетевым напряжением.
Эксперименты со схемой. Попробуйте использовать другие преобразователи для включения схемы, изображенной на рис. 9.14.
Схема 83
СЕТЕВОЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ С ЗАДЕРЖКОЙ ВКЛЮЧЕНИЯ И ВЫКЛЮЧЕНИЯ
Описание работы схемы. Выключатель, обеспечивающий задержки включения и отключения, может найти множество применений, число которых определяется только фантазией пользователя (рис. 9.15). Например, можно применить его для включения радиоприемника или телевизора в заданное время перед началом программы и отключения его. когда программа закончится. Время задержки до включения задается величинами R1 и С 1. а время нахождения таймера во включенном состоянии- величинами С2 и R3.
Используемая микросхема IC1 типа LM3905. представляет собой прецизионный таймер: в исходном состоянии на выходе (вывод 6) устанавли-
РисРис9.15 Сетевой выключен с. i9.15 Сетевой выключен с. iвключения и выключения:включения и выключения:мдеожкешмдеожкешIC1 IC2 LM3905 прецизионный таймер 01 рлр-транзистор типа TIS93 SK3466 D1, D2 светодиоды с высокой яркостью свечения: D3 симистор типа SK35O6 R1 390 Ом; R2, R3 10 МОм ^время задержки 30 минут) R4 1 кОм R5 680 Ом С1 02 39 мкФ 15 В (танталовые) S1 S2IC1 IC2 LM3905 прецизионный таймер 01 рлр-транзистор типа TIS93 SK3466 D1, D2 светодиоды с высокой яркостью свечения: D3 симистор типа SK35O6 R1 390 Ом; R2, R3 10 МОм ^время задержки 30 минут) R4 1 кОм R5 680 Ом С1 02 39 мкФ 15 В (танталовые) S1 S2кнопки с нормально оазомкнутыми кп-" : тами. S3 выключатель, S4 выключи' П плавкий предохранитель не 2 A Si сетевая розеткаВ таблице описаны функции neD^K"1' телей SI S5кнопки с нормально оазомкнутыми кп-" : тами. S3 выключатель, S4 выключи' П плавкий предохранитель не 2 A Si сетевая розеткаВ таблице описаны функции neD^K"1' телей SI S5
Рис
Рис
9.15 Сетевой выключен с. i
9.15 Сетевой выключен с. i
включения и выключения:
включения и выключения:
мдеожкеш
мдеожкеш
IC1 IC2 LM3905 прецизионный таймер 01 рлр-транзистор типа TIS93 SK3466 D1, D2 светодиоды с высокой яркостью свечения: D3 симистор типа SK35O6 R1 390 Ом; R2, R3 10 МОм ^время задержки 30 минут) R4 1 кОм R5 680 Ом С1 02 39 мкФ 15 В (танталовые) S1 S2
IC1 IC2 LM3905 прецизионный таймер 01 рлр-транзистор типа TIS93 SK3466 D1, D2 светодиоды с высокой яркостью свечения: D3 симистор типа SK35O6 R1 390 Ом; R2, R3 10 МОм ^время задержки 30 минут) R4 1 кОм R5 680 Ом С1 02 39 мкФ 15 В (танталовые) S1 S2
кнопки с нормально оазомкнутыми кп-" : тами. S3 выключатель, S4 выключи' П плавкий предохранитель не 2 A Si сетевая розетка
В таблице описаны функции neD^K"1' телей SI S5
кнопки с нормально оазомкнутыми кп-" : тами. S3 выключатель, S4 выключи' П плавкий предохранитель не 2 A Si сетевая розетка
В таблице описаны функции neD^K"1' телей SI S5
Функции переключателей
Запускает начало полного цикла таймера.
Сбрасывает отработку интервала IC1 и приводит ее в исходное состояние Если постоянно нажат, то блокирует работу всей схемы.
Включение и выключение сетевого напряжения на схему.
Прерывает отработку полного цикла таймера, если IC2 уже запущена. Если постоянно замкнут, то препятствует включению IC2.
На схеме не показан, однако если включить его параллельно С2, то он позволит перезапустить IC2, даже если она уже запущена. Если постоянно замкнут, то препятствует выключению IC2.
вается высокий логический уровень. Если кнопку S1 замкнуть на короткое время, импульс на запускающем входе (вывод 1) запускает цикл отработки временных интервалов. Конденсатор С1 начинает заряжаться через R2 ог источника эталонного напряжения 3,1 В (вывод 2). После запуска на выходе (вывод 6) формируется низкий логический уровень и светодиод D1 зажигается. Когда напряжение на С1 достигает 2 В или 2/3 эталонного напряжения, выход снова приходит в состояние с высоким логическим уровнем и светодиод D1 гаснет.
Выход IC1 соединен с запускающим входом IC2 типа LM3905, которая также включена в режиме одновибратора. Когда на выход IC 1 (вывод 6) в конце первого временного интервала поступает высокий логический уровень, он запускает IC2. Конденсатор С2 начинает заряжаться через R3 от источника эталонного напряжения 3,1 В (вывод 2) IC2. После запуска на выходе IC2 формируется низкий логический уровень и светодиод D2 зажигается. Выход IC2 (вывод 6) соединен с базой Q1 через резистор R4. Использован рир-транзистор, так что при поступлении на выход IC2 низкого логического уровня, на транзистор подается отпирающее смещение и он открывается. Транзистор Q1 включает симистор и на сетевую розетку SOI подается напряжение. Когда формирование импульса мультивибратором закончится, на выходе (вывод 6) снова появится высокий логический уровень, транзистор Q1 запирается и симистор выключается.
Времена задержки включения и включенного состояния можно изменить, если поменять элементы схемы. Ток, потребляемый схемой в состоянии покоя, равен 4,1 мА. При включении IC1 ток возрастает до 23 мА, при включении IC1 и IC2 ток равен 46 мА. Когда включены IC1. IC2. Q1 и симистор, ток равен 65 мА. Ток управляющего электрода симистора равен 14 мА. Поскольку общее потребление схемы достаточно велико, наиболее целесообразно сделать для нее сетевой источник питания.
Эксперименты со схемой. Существенное влияние на работу схемы имеет точка подключения логического входа (вывод 8) ICI и IC2. Попробуйте подключить выводы 8 обеих микросхем к соответствующим выводам 2 тех же микросхем, а затем запустите схему. Подключите вывод 8 IC1 к ее выводу 2. затем запустите схему. Подключите вывод 8 микросхемы IC2 к ее выводу 2, затем запустите схему. Как изменилась работа схемы?
Схема 84
СТАРТОВАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ЗАПУСКА МОДЕЛЕЙ РАКЕТ
Описание работы схемы. Устройство обеспечивает отработку четырех регулируемых временных интервалов в нарастающей последовательности, индицируя светодиодами их наступление. Оно может быть использовано
11 4X11
Рис. 9.16. Стартовая установка для запуска IC1 - LM339, счетверенный компаратор; Q1-транзистор типа TIS93, SK3466; SCR- симистор типа SK3850, 5 А, ток управления 15 мА; D1, D2, D3- светодиоды желтого свечения; D4, D5, D6-светодиоды красного свечения; D7 светодиод зеленого свечения; R1, R2, R3 220 0м; R4- 220 Ом; R5 -150 0м; R6-1 кОм; R7-керамическое.Рис. 9.16. Стартовая установка для запуска IC1 - LM339, счетверенный компаратор; Q1-транзистор типа TIS93, SK3466; SCR- симистор типа SK3850, 5 А, ток управления 15 мА; D1, D2, D3- светодиоды желтого свечения; D4, D5, D6-светодиоды красного свечения; D7 светодиод зеленого свечения; R1, R2, R3 220 0м; R4- 220 Ом; R5 -150 0м; R6-1 кОм; R7-керамическое.моделей ракет:5 0м, 15 Вт (ограничитель тока); R8, R9, R10, R11 47 кОм; R12 - потенциометр, 170 кОм; R13-150 кОм; R14, R15-220 Ом; С1 -200 мкФ, 15 В; S1. S2-кнопки с нормально разомкнутыми контактами; S3- кнопка с нормально замкнутыми контактами; S4-выключатель; VR-стабилизатор напряжения типа 7805; J-клеммы.моделей ракет:5 0м, 15 Вт (ограничитель тока); R8, R9, R10, R11 47 кОм; R12 - потенциометр, 170 кОм; R13-150 кОм; R14, R15-220 Ом; С1 -200 мкФ, 15 В; S1. S2-кнопки с нормально разомкнутыми контактами; S3- кнопка с нормально замкнутыми контактами; S4-выключатель; VR-стабилизатор напряжения типа 7805; J-клеммы.
Рис. 9.16. Стартовая установка для запуска IC1 - LM339, счетверенный компаратор; Q1-транзистор типа TIS93, SK3466; SCR- симистор типа SK3850, 5 А, ток управления 15 мА; D1, D2, D3- светодиоды желтого свечения; D4, D5, D6-светодиоды красного свечения; D7 светодиод зеленого свечения; R1, R2, R3 220 0м; R4- 220 Ом; R5 -150 0м; R6-1 кОм; R7-керамическое.
Рис. 9.16. Стартовая установка для запуска IC1 - LM339, счетверенный компаратор; Q1-транзистор типа TIS93, SK3466; SCR- симистор типа SK3850, 5 А, ток управления 15 мА; D1, D2, D3- светодиоды желтого свечения; D4, D5, D6-светодиоды красного свечения; D7 светодиод зеленого свечения; R1, R2, R3 220 0м; R4- 220 Ом; R5 -150 0м; R6-1 кОм; R7-керамическое.
моделей ракет:
5 0м, 15 Вт (ограничитель тока); R8, R9, R10, R11 47 кОм; R12 - потенциометр, 170 кОм; R13-150 кОм; R14, R15-220 Ом; С1 -200 мкФ, 15 В; S1. S2-кнопки с нормально разомкнутыми контактами; S3- кнопка с нормально замкнутыми контактами; S4-выключатель; VR-стабилизатор напряжения типа 7805; J-клеммы.
моделей ракет:
5 0м, 15 Вт (ограничитель тока); R8, R9, R10, R11 47 кОм; R12 - потенциометр, 170 кОм; R13-150 кОм; R14, R15-220 Ом; С1 -200 мкФ, 15 В; S1. S2-кнопки с нормально разомкнутыми контактами; S3- кнопка с нормально замкнутыми контактами; S4-выключатель; VR-стабилизатор напряжения типа 7805; J-клеммы.
как стартовая установка для запуска моделей ракет а также в других ситуациях, где требуется последовательный отсчет (рис. 9.16).
IC1 типа LM339 представляет собой счетверенный компаратор, который последовательно включает четыре светодиода. Последовательность включения светодиодов определяется моментами появления сигнала на выходах компараторов; в данной схеме сигнал появляется последовательно на выходах 13, 14, 1 и 2. Эталонные напряжения для компараторов формируются цепью, состоящей из R8, R9, RIO, R11 и потенциометра R12. Потенциометр изменяет одновременно все эталонные напряжения на компараторах и соответственно все длительности отрабатываемых интервалов. Напряжения, которые сравниваются с эталонными, подаются на выводы 10, 8, 6 и 4 с конденсатора С1, который может заряжаться через R13 и S1. Когда контакты кнопки замкнуты, С1 медленно заряжается с постоянной времени R13 C1 и напряжение на этих входах возрастает. Когда возрастающее напряжение становится равным величине эталонного напряжения на соответствующем входе, очередной светодиод зажигается. Если, например, эталонные напряжения имеют величины 0,33, 0.66, 0,99 и 1.32 В. то отрабатываемые интервалы составляют примерно 3 с каждый, а общий цикл длится 12 с. Не следует устанавливать общее время цикла более 30 с-для сохранения линейности, иначе интервалы между включениями двух очередных светодиодов могут сильно отличаться друг от друга).
Если эталонные напряжения на входах сделать больше, изменив R12. то интервалы между срабатываниями компараторов станут длиннее, поскольку нужно больше времени, чтобы конденсатор зарядился до напряжения срабатывания очередного компаратора. Для индикации режима отработки интервалов используется светодиод зеленого свечения, который загорается при замыкании контактов кнопки S1. Если контакты кнопки S1
разомкнуть, то устройство будет сохранять достигнутое состояние. Имеется также кнопка S2, замыкание контактов которой разряжает конденсатор. Ею можно воспользоваться, чтобы прервать отработку стартовой программы или для повторного запуска.
Четвертый светодиод зажигается, когда на выходе (вывод 2) формируется низкий уровень напряжения. При этом также поступает ток в базу транзистора Q1, он отпирается и через S4 подает ток в управляющий электрод тиристора. Наличие выключателя S4 не является обязательным, однако он обеспечивает дополнительную возможность прерывания отработки стартовой программы. Светодиод D5 красного свечения сигнализирует о включении тиристора.
Тиристор коммутирует напряжение, которое поступает через резистор R7 на выходные клеммы, и по кабелю длиной 25 фут (7,5 м) подводится к устройству зажигания ракеты. Резистор R7 ограничивает ток через тиристор при закорачивании выводов устройства зажигания и тем самым предохраняет его от выхода из строя. Параллельно клеммам подключен светодиод D6 красного свечения, он индицирует наличие напряжения на них. Заметим, что питание устройства зажигания осуществляется от 12-В источника, остальная же часть схемы питается от напряжения 5 В. Для этого в схеме установлен стабилизатор напряжения VR, который обеспечивает стабильность напряжения 5 В и точность отработки временных интервалов. Напоминаем, что при питании от источника постоянного тока тиристор блокируется в открытом состоянии, поэтому применение кнопки S3 обязательно, чтобы иметь возможность запирать его.
Эксперименты со схемой. Измерьте при помощи секундомера величины временных интервалов, отрабатываемых устройством при различных положениях R12. Попробуйте добавить в схему звуковой генератор на микросхеме LM555, чтобы при зажигании светодиода 3 включилась звуковая сигнализация, предупреждающая, что следующий шаг-взлет ракеты.
Схема 85
ИСТОЧНИК МЕРЦАЮЩЕГО СВЕТА
Описание работы схемы. Изменение интенсивности света привлекает внимание. Это используется в устройствах индикации. Данное устройство (рис. 9.17) может управлять электрическими лампами в форме свечей или елочными огнями и излучает свет, очень похожий на свет настоящей свечи.
IC1 типа LM555 включена по схеме автогенератора, частота которого может регулироваться резистором R3 в пределах от 10 до 80 Гц. Изменение сопротивления R3 приводит к изменению длительности положительной полуволны генерируемого напряжения. Регулируя R3, генератор можно настроить на частоту, близкую к частоте питающей сети. Поскольку тиристор пропускает только положительную полуволну подводимого напряжения, то лампы будут светиться вполнакала. Кроме того, положительный импульс с выхода генератора через R4 отпирает тиристор с некоторым сдвигом фазы относительно питающего напряжения сети
Суммарное влияние всех вышеуказанных причин приводит к периодическому изменению яркости света и выглядит как мерцающий свет, медленные вспышки света, или как медленное изменение яркости света от полного затемнения до максимальной яркости в такт с разностью фаз генератора и питающей сети.
Для индикации наличия положительных импульсов на выходе (вывод
155 1|*
Рис. 9.17. Источник мерцающего света:
IC1-LM555, таймер; D1 - светодиод крас- 200 кОм; R4 1,8 кОм; R5 390 0м; С1 ного свечения; SCR-тиристор С106В1;0,028 мкФ; F1 плавкий предохранитель на
R1-100 кОм; R2-220 кОм; R3 реостат, 2 A; S1 - сдвоенный выключатель.
4) IC1 используется светодиод. Он может либо непрерывно светиться при большой частоте генератора, либо мигать, если частота генератора не слишком велика (обычно ниже 30 Гц).
Эксперименты со схемой. Немного увеличьте емкость О и понаблюдайте за уменьшением частоты импульсов. Можно контролировать длительность и форму выходного сигнала генератора при помощи осциллографа. При этом обязательно убедитесь, что земля осциллографа подключена к земляному или нейтральному проводу сети, во избежание поражения электрическим током. Будьте крайне осторожны при работе с напряжением сети, поскольку сетевое напряжение может привести к смертельному исходу.
Схема 86
УПРАВЛЯЕМЫЙ ИСТОЧНИК СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Описание работы схемы. Источник искусственного освещения, изменяющий яркость от полной до минимальной, привлекает внимание и может быть использован в устройствах индикации. Данный источник (рис. 9.18) позволяет получить различную частоту миганий от мерцающего света до редких вспышек или даже медленного изменения интенсивности свечения и использовать его с елочными гирляндами или цветными прожекторами.
IC1 типа LM555 включена по схеме автогенератора, частота которого определяется R3 и комбинацией С1 и С2. Если подключен только CI. то формируется некоторая последовательность импульсов. Подключение С2 при помощи выключателя S1 снижает частоту следования импульсов и создает эффект мерцаний. Выход (вывод 4) IC1 соединен с управляющим электродом тиристора через R4 и СЗ, и на управляющий электрод подается напряжение с частотой, близкой к частоте сетевого напряжения, или же с частотой, кратной частоте сети, например 10, 20, 30, 90 или 120. Точная подстройка частоты производится резистором R3. Фазовый сдвиг между моментом появления импульса и моментом начала полупериода сетевого
Рис. 9.18. Управляемый источник сетевого напряжения:Рис. 9.18. Управляемый источник сетевого напряжения:IC1-LM555, таймер; D2 симистор типа 40526, 3 А, ток управления 3 мА; D1 - светодиод красного свечения; R1 -100 кОм; R2-270 кОм; R3 реостат, 200 кОм; R4 1 кОм; R5 390 Ом; С1 - 0,47 мкФ; С2IC1-LM555, таймер; D2 симистор типа 40526, 3 А, ток управления 3 мА; D1 - светодиод красного свечения; R1 -100 кОм; R2-270 кОм; R3 реостат, 200 кОм; R4 1 кОм; R5 390 Ом; С1 - 0,47 мкФ; С21,0 мкФ (майларовый); СЗ 100 мкФ, 15 В; F1 - плавкий предохранитель на 3 A; S1 выключатель; S2 сдвоенный выключатель;SO1 сетевая розетка1,0 мкФ (майларовый); СЗ 100 мкФ, 15 В; F1 - плавкий предохранитель на 3 A; S1 выключатель; S2 сдвоенный выключатель;SO1 сетевая розетка
Рис. 9.18. Управляемый источник сетевого напряжения:
Рис. 9.18. Управляемый источник сетевого напряжения:
IC1-LM555, таймер; D2 симистор типа 40526, 3 А, ток управления 3 мА; D1 - светодиод красного свечения; R1 -100 кОм; R2-270 кОм; R3 реостат, 200 кОм; R4 1 кОм; R5 390 Ом; С1 - 0,47 мкФ; С2
IC1-LM555, таймер; D2 симистор типа 40526, 3 А, ток управления 3 мА; D1 - светодиод красного свечения; R1 -100 кОм; R2-270 кОм; R3 реостат, 200 кОм; R4 1 кОм; R5 390 Ом; С1 - 0,47 мкФ; С2
1,0 мкФ (майларовый); СЗ 100 мкФ, 15 В; F1 - плавкий предохранитель на 3 A; S1 выключатель; S2 сдвоенный выключатель;
SO1 сетевая розетка
1,0 мкФ (майларовый); СЗ 100 мкФ, 15 В; F1 - плавкий предохранитель на 3 A; S1 выключатель; S2 сдвоенный выключатель;
SO1 сетевая розетка
напряжения определяет величину действующего напряжения, подводимого к розетке SOI в данное время, и, следовательно, изменение уровня мощности и яркости. Данное устройство можно применять только с лампами, рассчитанными на сетевое напряжение.
Эксперименты со схемой. Добавьте в схему еще один генератор импульсов на микросхеме LM555, который генерирует на более низкой частоте, чем основной, и соедините его выход со входом разрешения основного генератора (вывод 4). Это создаст ритмическое включение и выключение колебаний основного генератора. В таком варианте управляемый устройством осветительный прибор будет периодически отключаться полностью, а затем в течение некоторого интервала ритмически изменять яркость.
Схема 87
УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЩЕТКАМИ СТЕКЛООЧИСТИТЕЛЯ АВТОМОБИЛЯ
Описание работы схемы. Данное устройство задает режим работы электродвигателя. приводящего в движение щетки, позволяя уменьшать частоту переключения. Кроме того, в схеме предусмотрена регулировка частоты переключения электродвигателя соответственно погодным условиям (рис. 9.19).
Интегральная схема IC1 типа LM386-низковольтный усилитель звуковой частоты, включенный по схеме мультивибратора. Выходные импульсы мультивибратора имеют несимметричную форму, при которой время движения щеток по стеклу короче времени пауз, когда щетки неподвижны. На неинвертирующий вход (вывод 3) с выхода (вывод 5) подается опорное напряжение через делитель RI, DI, R2. В момент включения схемы на выводе 5 устанавливается высокий уровень напряжения. Инвертирующий вход (вывод 2) соединен с делителем С2. R3, подключенным к выводу 5. При высоком уровне напряжения на выводе 5 конденсатор С2 начинает
Масса
Рис. 9.19. Устройство управления щетками стеклоочистителя автомобиля:
IC1-низковольтный усилитель звуковой частоты LM386; SCR 2N4442, SK3634;
D1 - светодиод, красный; С1 - 5 мкФ, 15 В;
С2-50 мкФ, 15 В; СЗ 4 мкФ, 15 В; R1
390 Ом; R2-100 Ом; R3-25 кОм, потенциометр; R4-220 Ом; SW1 -однополюсный переключатель.
заряжаться. Постоянная времени заряда конденсатора регулируется переменным резистором R3. Как только С2 зарядится до уровня опорного напряжения на выводе 3, происходит переключение выхода и уровень напряжения на нем падает до 0,5 В. Конденсатор С2 начинает разряжаться, и, когда напряжение на нем падает ниже уровня опорного напряжения на выводе 3, выход (вывод 5) переходит в высокое состояние и цикл повторяется.
Тиристор SCR функционирует как ключ, который «защелкивается» при замыкании. Однако, когда щетки смещаются в крайнее положение, тиристор коммутируется и выключается. Поскольку нет необходимости постоянно подавать ток в управляющий электрод тиристора, конденсатор СЗ и резистор R4 формируют импульс тока, требуемый для нормального завершения цикла. Резистор R4 можно удалить из схемы, однако в этом случае может произойти преждевременное срабатывание; резистор R4 позволяет исключить этот нежелательный эффект. В зависимости от ха- ' рактеристик используемого тиристора, возможно, потребуется подобрать номинал R4. Светодиод D1 введен в схему для индикации наличия импульсов.
Эксперименты со схемой. Измерьте при помощи осциллографа или хотя бы секундомера длительности импульсов и пауз между ними на выводе 5. Увеличьте длительность импульсов, увеличивая С2. Если вы используете тиристор с большим током управляющего электрода, возможно, потребуется увеличить номинал СЗ. Подключите цифровой мультиметр между выводом 5 и минусом источника питания и измерьте амплитуду импульсов.
Схема 88
АВТОМАТИЧЕСКИЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ (С ВРЕМЕНЕМ ВЫДЕРЖКИ 1 час)
Описание работы схемы. Данное устройство полезно для тех, кто любит смотреть телевизор, лежа в постели, и порой засыпает, не выключив его Схема обеспечивает часовую задержку до момента выключения. Ее можно
Рис. 9.20. Автоматический выключатель сетевого напряжения (с временем выдержки 1 ч):Рис. 9.20. Автоматический выключатель сетевого напряжения (с временем выдержки 1 ч):IC1-CD4081, четыре двухвходовых элемента И; IC2-LM7808, стабилизатор положительного напряжения; 03-симистор SK6707 (ток анода 8 А, ток управляющего электрода 10-15 мА); Q1 - лрл-транзистор TIS92B, SK3854; R1, R2 -12MOm; R3 - 1 кОм; R4-10k0m; R5 - 270 0m; С1,IC1-CD4081, четыре двухвходовых элемента И; IC2-LM7808, стабилизатор положительного напряжения; 03-симистор SK6707 (ток анода 8 А, ток управляющего электрода 10-15 мА); Q1 - лрл-транзистор TIS92B, SK3854; R1, R2 -12MOm; R3 - 1 кОм; R4-10k0m; R5 - 270 0m; С1,С2 220 мкФ, 15 В (танталовый); D11 N916; D2 светодиод, красный; F1 - предохранитель; SW1 -однополюсный, нормально разомкнутый переключатель; SW2-однополюсный выключатель; S01 сетевая розетка.С2 220 мкФ, 15 В (танталовый); D11 N916; D2 светодиод, красный; F1 - предохранитель; SW1 -однополюсный, нормально разомкнутый переключатель; SW2-однополюсный выключатель; S01 сетевая розетка.
Рис. 9.20. Автоматический выключатель сетевого напряжения (с временем выдержки 1 ч):
Рис. 9.20. Автоматический выключатель сетевого напряжения (с временем выдержки 1 ч):
IC1-CD4081, четыре двухвходовых элемента И; IC2-LM7808, стабилизатор положительного напряжения; 03-симистор SK6707 (ток анода 8 А, ток управляющего электрода 10-15 мА); Q1 - лрл-транзистор TIS92B, SK3854; R1, R2 -12MOm; R3 - 1 кОм; R4-10k0m; R5 - 270 0m; С1,
IC1-CD4081, четыре двухвходовых элемента И; IC2-LM7808, стабилизатор положительного напряжения; 03-симистор SK6707 (ток анода 8 А, ток управляющего электрода 10-15 мА); Q1 - лрл-транзистор TIS92B, SK3854; R1, R2 -12MOm; R3 - 1 кОм; R4-10k0m; R5 - 270 0m; С1,
С2 220 мкФ, 15 В (танталовый); D1
1 N916; D2 светодиод, красный; F1 - предохранитель; SW1 -однополюсный, нормально разомкнутый переключатель; SW2-однополюсный выключатель; S01 сетевая розетка.
С2 220 мкФ, 15 В (танталовый); D1
1 N916; D2 светодиод, красный; F1 - предохранитель; SW1 -однополюсный, нормально разомкнутый переключатель; SW2-однополюсный выключатель; S01 сетевая розетка.
Примечание: Q1, R4, R5 могут быть исключены из схемы и заменены резистором 2,2 кОм, включенным между выводом 4 IC1 и управляющим электродом симистора, в том случае, если используется симистор с малым током управляющего электрода, например GE106B1 (ток анода 4 А, ток управляющего электрода 0,2 мА, допустимое напряжение 200 В).
использовать и в других случаях, когда необходимо автоматическое отключение сетевого напряжения (рис. 9.20).
IC1 типа CD4081 представляет собой четыре двухвходовых элемента И. Два из них соединены каскадно, обеспечивая два интервала задержки по 30 мин. На выводе 1 первого элемента устанавливается низкий уровень напряжения. При кратковременном замыкании ключа SW1 конденсатор С1 заряжается до уровня напряжения источника питания. Согласно таблице истинности схемы И. при высоких логических уровнях напряжения на обоих ее входах на выходе (вывод 3) также устанавливается высокий логический уровень напряжения, и конденсатор С2 быстро заряжается через диод D1. На вывод 6 второго элемента подается высокий уровень напряжения, и, поскольку на втором входе (вывод 5) высокий уровень, на выходе (вывод 4) также устанавливается высокий логический уровень, появляется ток базы транзистора Q1 и загорается индикаторный светодиод D2. Все это происходит практически мгновенно в момент замыкания ключа SW1.
При отпускании SW1 конденсатор С1 начинает разряжаться через R1. и напряжение на нем падает с большой постоянной времени. Когда напряжение на С1 опустится ниже уровня 4 В (это соответствует интервалу времени 30 мин), вывод 3 первого элемента переключается в низкое состояние. Начинается процесс разряда конденсатора С2 через R2. Примерно через 30 мин напряжение на нем упадет до 4 В. Выход (вывод 4) при этом перейдет в низкое состояние, и транзистор Q1 запрется. Это в свою очередь вызовет прекращение тока управляющего электрода симистора, который запрется при переходе синусоиды переменного сетевого напряжения через нулевое значение.
Диод D1 введен в схему для предотвращения разряда конденсатора С2 через выход (вывод 3) на землю. Ток, потребляемый схемой в дежурном режиме, составляет 4,9 мА, а в рабочем режиме-22,2 мА (на долю тока управляющего электрода симистора приходится 13,5 мА). IC2 типа LM7808 представляет собой стабилизатор напряжения. Он позволяет сохранять время выдержки неизменным при изменении напряжения источника питания.
Эксперименты со схемой. Измерьте базовый и коллекторный токи транзистора Q1; вычислите их отношение Ic/Ib для определения коэффициента усиления по току. В интегральную схему входят еще два элемента, которые можно включить каскадно, получив при этом время выдержки 2 ч.
Схема 89
УПРАВЛЯЕМОЕ ОСВЕЩЕНИЕ ГАРАЖА
Описание работы схемы. Данное устройство для вспомогательного освещения гаража зажигается по световому сигналу и затем, после определенной выдержки, автоматически выключается. Приводимая здесь схема заблокирована в течение светового дня, однако, когда становится темно, она разблокируется и может срабатывать от света автомобильных фар. Время выдержки устанавливается таким, чтобы, включив лампу, успеть вылезти из машины и открыть входную дверь (рис. 9.21).
Интегральная схема IC1 типа LM555 представляет собой одновибратор, который запускается через цепочку LDR2, R2. Сопротивление фоторезистора в темноте превышает 1 МОм, и отношение сопротивлений LDR2/R2 при этом таково, что на входе IC1 устанавливается высокий логический уровень напряжения. Когда фоторезистор LDR2 освещен, на входе IC1 устанавливается низкий уровень напряжения, и она запускается. Выход (вывод 3) переходит в высокое состояние, отпирая симистор D1
Рис. 9.21. Управляемое освещение гаража: IC1 таймер LM555; R1 1 кОм; R2 270 кОм; R3 390 Ом; 02 100 мкФ, 15 В (танталовый); С1 0,05 мкФ; R4 1 МОм; R5-470k0m; D1-симистор; LDR1, LDR2Рис. 9.21. Управляемое освещение гаража: IC1 таймер LM555; R1 1 кОм; R2 270 кОм; R3 390 Ом; 02 100 мкФ, 15 В (танталовый); С1 0,05 мкФ; R4 1 МОм; R5-470k0m; D1-симистор; LDR1, LDR2фоторезисторы; F1 предохранитель на 2 A; SW1 однополюсный выключатель L1 лампа, 100 Вт; D2 светодиод.фоторезисторы; F1 предохранитель на 2 A; SW1 однополюсный выключатель L1 лампа, 100 Вт; D2 светодиод.
Рис. 9.21. Управляемое освещение гаража: IC1 таймер LM555; R1 1 кОм; R2 270 кОм; R3 390 Ом; 02 100 мкФ, 15 В (танталовый); С1 0,05 мкФ; R4 1 МОм; R5-470k0m; D1-симистор; LDR1, LDR2
Рис. 9.21. Управляемое освещение гаража: IC1 таймер LM555; R1 1 кОм; R2 270 кОм; R3 390 Ом; 02 100 мкФ, 15 В (танталовый); С1 0,05 мкФ; R4 1 МОм; R5-470k0m; D1-симистор; LDR1, LDR2
фоторезисторы; F1 предохранитель на 2 A; SW1 однополюсный выключатель L1 лампа, 100 Вт; D2 светодиод.
фоторезисторы; F1 предохранитель на 2 A; SW1 однополюсный выключатель L1 лампа, 100 Вт; D2 светодиод.
через резистор R1, и лампа мощностью 100 Вт загорается. Время горения лампы при выбранных номиналах С2, R4 равно приблизительно 4 мин. Увеличивая либо уменьшая номиналы элементов цепочки С2, R4, можно изменять время горения лампы. В момент переключения начинается заряд конденсатора С2 от плюса источника питания через резистор R4. Когда напряжение на нем достигнет 2/3 напряжения источника питания, переключится входящий в IC1 триггер, вход которого (выводы 6, 7) соединен с С2. При низком логическом уровне на выходе триггера ток управляющего электрода симистора прекращается, и он запирается.
Для нормальной работы схемы на входе сброса (вывод 4) IC1 должен быть высокий логический уровень. Когда на фоторезистор LDR1 падает дневной свет, в течение светлого времени суток на выводе 4 удерживается низкий логический уровень напряжения, и возможность загорания лампы таким образом исключается. С наступлением темноты сопротивление LDR1 возрастает, коэффициент деления делителя LDR1/R5 изменяется и на вывод 4 подается высокий уровень, разблокируя схему запуска.
LDR2 следует поместить в кожух и укрепить на задней стенке гаража на уровне автомобильных фар. При таком размещении свет фар будет падать на LDR2 при открывании дверей гаража, и дополнительное освещение будет включаться. Кожух можно сделать из черного пластика. Ток, потребляемый устройством в дежурном режиме, составляет 5.2 мА. в рабочем режиме - 19 мА.
Эксперименты со схемой. Для задания уровня освещенности, при котором срабатывает схема, кожух светодиода LDR1 можно снабдить ирисовой диафрагмой. Подберите такой номинал конденсатора С2, чтобы лампа горела в течение необходимого для вас времени.
Схема 90
ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ СЕТИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Описание работы схемы. Данное устройство обеспечивает подключение сети переменного тока к нагрузке со следующим циклом работы: выклю- чено-включено-выдержка-выключено. Особое удобство схемы состоит в том, что управлять ею можно из двух мест (рис. 9.22).
Интегральная схема IC1 типа LM3905-прецизионный таймер с встроенным источником опорного напряжения, равным 3,15 В. Опорное напряжение подается на вывод 2 и остается неизменным в диапазоне изменения питающего напряжения 5-15 В. IC1 используется в качестве одновибратора. в котором элементы R2 и С2 определяют длительность включенного состояния. Для выбранных значений номиналов элементов она равна примерно 7 с. Увеличение номиналов R2. С2 увеличивает длительность импульса, т. е. время включенного состояния. Заметим, что на R2 подается опорное напряжение (3.15 В), поэтому длительность импульса не меняется при изменении питающего напряжения. Внутреннее опорное напряжение компаратора равно 2 В. Когда конденсатор С2 зарядится до этого значения, формирование импульса прекращается, и сеть переменного тока отключается.
Допустимая величина тока нагрузки выходного транзистора интегральной схемы IC1 равна 120 мА. что более чем достаточно для управления симистором D2. При проверке схемы рабочий ток оказался равным 30 мА и распределился следующим образом: ток управляющего электрода сими-
дс. 9.22. Выключатель сети переменного тока:дс. 9.22. Выключатель сети переменного тока::1-LM39O5, прецизионный таймер; D2- 1мистор SK6707 (ток анода 8 А, ток травляющего электрода 10 15 мА); D1 - зетодиод, красный; R1 -100 0m (не бо- эе); R2-10кОм; R3-1 кОм; R4-390 Ом; 5-470 Ом; R6-1 МОм; С1 —1 мкФ, 15 В;:1-LM39O5, прецизионный таймер; D2- 1мистор SK6707 (ток анода 8 А, ток травляющего электрода 10 15 мА); D1 - зетодиод, красный; R1 -100 0m (не бо- эе); R2-10кОм; R3-1 кОм; R4-390 Ом; 5-470 Ом; R6-1 МОм; С1 —1 мкФ, 15 В;С2-1 мкФ, 15 В; SW2, SW3-нормально разомкнутый однополюсный выключатель; SW1 - однополюсный выключатель; F1 предохранитель на 2 A; SO1 - сетевая розетка.С2-1 мкФ, 15 В; SW2, SW3-нормально разомкнутый однополюсный выключатель; SW1 - однополюсный выключатель; F1 предохранитель на 2 A; SO1 - сетевая розетка.
дс. 9.22. Выключатель сети переменного тока:
дс. 9.22. Выключатель сети переменного тока:
:1-LM39O5, прецизионный таймер; D2- 1мистор SK6707 (ток анода 8 А, ток травляющего электрода 10 15 мА); D1 - зетодиод, красный; R1 -100 0m (не бо- эе); R2-10кОм; R3-1 кОм; R4-390 Ом; 5-470 Ом; R6-1 МОм; С1 —1 мкФ, 15 В;
:1-LM39O5, прецизионный таймер; D2- 1мистор SK6707 (ток анода 8 А, ток травляющего электрода 10 15 мА); D1 - зетодиод, красный; R1 -100 0m (не бо- эе); R2-10кОм; R3-1 кОм; R4-390 Ом; 5-470 Ом; R6-1 МОм; С1 —1 мкФ, 15 В;
С2-1 мкФ, 15 В; SW2, SW3-нормально разомкнутый однополюсный выключатель; SW1 - однополюсный выключатель; F1 предохранитель на 2 A; SO1 - сетевая розетка.
С2-1 мкФ, 15 В; SW2, SW3-нормально разомкнутый однополюсный выключатель; SW1 - однополюсный выключатель; F1 предохранитель на 2 A; SO1 - сетевая розетка.
гора-13 мА, ток через светодиод-15 мА и ток, потребляемый самой ИС $ дежурном режиме),-2 мА.
IC1 может быть запущена из двух мест. Сигнал с ключа SW2 поступает а вывод 8, и, когда ключ замкнут, на этом входе устанавливается вы- экий уровень напряжения. При размыкании конденсатор С1 разряжается срез резистор R1 на минус источника питания, формируя отрицательный ронт, запускающий схему. Ключ SW3 установлен в цепи запуска по входу $ывод 1) через делитель R2. R3. Когда SW3 замыкается, положительный ронт, возникающий на выводе 1 при перепаде напряжения, запускает дновибратор IC1.
Коллектор внутреннего транзистора (вывод 6) соединен с выводом 5 и люсом источника питания, а через его эмиттер (вывод 7) задается ток правляющего электрода симистора и светодиода D1.
•ксперименты со схемой. Замените номинал С2 на 10 мкФ и измерьте время, течение которого он зарядится до напряжения 2 В. Попробуйте соеди- ить управляющий электрод симистора с помощью подходящих компо- ентов с коллектором внутреннего транзистора, добиваясь обратного })фекта с циклом переключения света: включен-выключен-выдержка- ключен. Для этого отсоедините R5 со стороны анода светодиода, разомк- ите выводы 5 и 6 и установите соответствующий резистор между выводом и плюсом источника питания; соедините освободившийся конец резистора .5 с выводом 6. При этом вам потребуется изменить номинал R5.
хема 91
(АГНИТНЫЙ БИСТАБИЛЬНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Описание работы схемы. Данное устройство переключает сетевое напря- :ение способом, отличным от традиционного. Входным элементом, пере- лючающим интегральную схему, является твердотельный, управляемый
Рис. 9.23. Магнитный бистабильный выключатель сетевого напряжения:Рис. 9.23. Магнитный бистабильный выключатель сетевого напряжения:IC1-датчик Холла VGN3013T, 1С2-два D-триггера CD4013AE; В2-симистор SK67O7 (ток анода 8 А, ток управляющего электрода 10-15 мА); D1 -светодиод, красIC1-датчик Холла VGN3013T, 1С2-два D-триггера CD4013AE; В2-симистор SK67O7 (ток анода 8 А, ток управляющего электрода 10-15 мА); D1 -светодиод, красный; R1 - 1 кОм; R2-1,8 кОм; R3- 270 Ом; С1-25 мкФ, 10 В; SW1-однополюсный выключатель; S01 -сетевая розетка; F1 - предохранитель на 8 А.ный; R1 - 1 кОм; R2-1,8 кОм; R3- 270 Ом; С1-25 мкФ, 10 В; SW1-однополюсный выключатель; S01 -сетевая розетка; F1 - предохранитель на 8 А.
Рис. 9.23. Магнитный бистабильный выключатель сетевого напряжения:
Рис. 9.23. Магнитный бистабильный выключатель сетевого напряжения:
IC1-датчик Холла VGN3013T, 1С2-два D-триггера CD4013AE; В2-симистор SK67O7 (ток анода 8 А, ток управляющего электрода 10-15 мА); D1 -светодиод, крас
IC1-датчик Холла VGN3013T, 1С2-два D-триггера CD4013AE; В2-симистор SK67O7 (ток анода 8 А, ток управляющего электрода 10-15 мА); D1 -светодиод, крас
ный; R1 - 1 кОм; R2-1,8 кОм; R3- 270 Ом; С1-25 мкФ, 10 В; SW1-однополюсный выключатель; S01 -сетевая розетка; F1 - предохранитель на 8 А.
ный; R1 - 1 кОм; R2-1,8 кОм; R3- 270 Ом; С1-25 мкФ, 10 В; SW1-однополюсный выключатель; S01 -сетевая розетка; F1 - предохранитель на 8 А.
магнитом переключатель. Эта схема исключает дребезг, поскольку переключение в ней происходит при удалении магнита. Устройство может быть использовано как секретный ключ, переключить который может лишь посвященный человек. С этой точки зрения данная схема является сигнальным охранным устройством (рис. 9.23).
Действие схемы основано на эффекте Холла, согласно которому магнитное поле магнита, поднесенного вплотную к твердотельному материалу, взаимодействует с полем электронов. В результате электроны скапливаются в определенной части этого материала, обретая при этом большую подвижность. Такое поведение электронов адекватно уменьшению сопротивления материала и соответственно увеличению тока, протекающего через него.
Интегральная схема IC2 типа CD4013—сдвоенный D-триггер, одна половина которого (выводы 1—6) используется в качестве бистабильной схемы переключения транзистора, который в свою очередь задает ток в управляющий электрод симистора. Транзистор Q1 обеспечивает требуемую величину тока управляющего электрода симистора 10-15 мА. поскольку допустимый ток нагрузки по выходам IC1 равен 2.5 мА. Входы сброса IC1 (выводы 4,6) необходимо соединить с_минусом источника питания, а входной вывод 5-с инверсным выходом Q (вывод 2). Схема переключается при каждом положительном перепаде напряжения, поступающего с магнитного ключа.
IC1 представляет собой датчик Холла. При подаче напряжения между выводами 1 и 2 на выходном выводе 3 устанавливается высокий уровень
напряжения. Поскольку анод светодиода D1 соединен с плюсом источника через резистор R1, а катод-с выводом 3, он не горит. Если северный полюс магнита поднести вплотную к IC1 со стороны круглой метки, напряжение на выводе 3 переходит в низкое состояние и светодиод загорается. Отрицательный перепад напряжения на выводе 3 не вызывает переключения IC2. Однако при удалении магнита IC1 переключается и напряжение на выводе 3 переходит в высокое состояние. Образовавшийся положительный перепад напряжения, поступая через конденсатор С1 на тактовый вход триггера IC2 (вывод 3), вызывает его срабатывание. Вследствие этого лампа загорается либо гаснет. Такой принцип действия исключает дребезг и ложное срабатывание триггера. Ток, потребляемый схемой в дежурном режиме, составляет 2,6 мА, в рабочем режиме —30 мА.
Эксперименты со схемой. Поднесите южный полюс магнита к другой стороне IC1 и понаблюдайте за произошедшими в работе схемы изменениями. Попробуйте также поднести северный полюс магнита к лицевой поверхности датчика IC1; удается ли вам добиться его срабатывания? Возьмите магниты различной силы и посмотрите, на каком удалении от IC1 они переключают схему.
Схема 92
СЕНСОРНЫЙ ВЫКЛЮЧАТЕЛЬ
Описание работы схемы. Данное устройство может быть использовано для включения сети переменного гока. В зависимости от примененного преобразователя переключение схемы может происходить от касания пальцем, дуновения ртом и т. д. Это может пригодиться, когда у вас заняты руки и неудобно тянуться к выключателю (рис. 9.24).
IC2 типа CD4013AE представляет собой сдвоенный D-триггер, в котором одна половина (выводы 1-6) используется в качестве бистабильной схемы включения транзистора. Транзистор Q2 в свою очередь задает ток в управляющий электрод симистора, через который сетевое напряжение
Рис. 9.24. Сенсорный выключатель:IC1 - таймер LM555; IC2 сдвоенный D-триггер SD4013AE; 01 02 лрл-тран- зисторы TIS92; D1 симистор SK6707 (ток анода 8 А, ток управляющего электродаРис. 9.24. Сенсорный выключатель:IC1 - таймер LM555; IC2 сдвоенный D-триггер SD4013AE; 01 02 лрл-тран- зисторы TIS92; D1 симистор SK6707 (ток анода 8 А, ток управляющего электрода10 15 мА); R1 R3 220 кОм; R4-10k0m; R2 10k0m;R5 390 Ом; R6 1,8 кОм; С15 мкФ, 10 В; С2 0,05 мкФ; СЗ-25 мкФ, 10 В; S01 сетевая розетка.10 15 мА); R1 R3 220 кОм; R4-10k0m; R2 10k0m;R5 390 Ом; R6 1,8 кОм; С15 мкФ, 10 В; С2 0,05 мкФ; СЗ-25 мкФ, 10 В; S01 сетевая розетка.
Рис. 9.24. Сенсорный выключатель:
IC1 - таймер LM555; IC2 сдвоенный D-триггер SD4013AE; 01 02 лрл-тран- зисторы TIS92; D1 симистор SK6707 (ток анода 8 А, ток управляющего электрода
Рис. 9.24. Сенсорный выключатель:
IC1 - таймер LM555; IC2 сдвоенный D-триггер SD4013AE; 01 02 лрл-тран- зисторы TIS92; D1 симистор SK6707 (ток анода 8 А, ток управляющего электрода
10 15 мА); R1 R3 220 кОм; R4-10k0m; R2 10k0m;R5 390 Ом; R6 1,8 кОм; С1
5 мкФ, 10 В; С2 0,05 мкФ; СЗ-25 мкФ, 10 В; S01 сетевая розетка.
10 15 мА); R1 R3 220 кОм; R4-10k0m; R2 10k0m;R5 390 Ом; R6 1,8 кОм; С1
5 мкФ, 10 В; С2 0,05 мкФ; СЗ-25 мкФ, 10 В; S01 сетевая розетка.
0000000
CD4013AE
0
Рис. 9.25. Сенсорный датчик (слева); назначение выводов для сдвоенного D-триггера (справа). Цоколевка приведена только для одной половины.
подводится к разъему. Каждое срабатывание схемы вызывает загорание либо выключение лампы. Транзистор Q2 необходим для усиления выходного тока IC2 (максимальное значение которого равно 2,5 мА) до требуемого тока управляющего электрода симистора (10-14 мА). Базовый ток транзистора Q2, равный 0,16 мА, слабо нагружает IC2. Вход 5 соединен с инверсным выходом Q (вывод 2) IC2, образуя бистабильную схему, переключающуюся при каждом положительном перепаде напряжения на тактовом входе (вывод 3).
Микросхема IC1 типа LM555 включена по схеме одновибратора, вырабатывающего на выходном выводе 3 положительный импульс длительностью 2 с. Такая временная задержка исключает дребезг, поскольку схема не запустится вновь, пока эти две секунды истекут. Длительность выдержки можно изменить путем изменения номиналов Cl. R2.
На коллекторе транзистора Q1 формируется импульс, запускающий IC1. Сенсорный датчик (рис. 9.25) обеспечивает поступление положительного напряжения на базу Q1.
Эксперименты со схемой. Поставьте в качестве датчика фоторезистор. Поместите его в защитный кожух и осветите сквозь проделанное в нем отверстие, добиваясь включения и выключения подсоединенной к схеме лампы. Подуйте на сенсорный датчик; будет ли он при этом управлять схемой?
Глава 1 О
Схемы измерения и контроля
Схема 93
ТЕСТЕР ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ОБРЫВОВ И ЗАМЫКАНИЙ
(СО ЗВУКОВОЙ СИГНАЛИЗАЦИЕЙ)
Описание работы схемы. Описываемый прибор (рис. 10.1) обладает расширенными возможностями, обусловленными тем, что измерения производятся на переменном токе частотой 500 Гц. Это позволяет проводить измерения через гальванически развязывающие компоненты, которые невозможны в случае применения тестеров других типов.
Тестер построен на генераторе звуковой частоты, входящем в интегральную схему IC1 типа ULN2429 (детектор жидкости). Если выход генератора (вывод 6) подключить к входу (вывод 9) внутреннего детектора, импульсы частотой 500 Гц поступят на выходы (выводы 1, 14) детектора, подключенные непосредственно к громкоговорителю, и появится звуковой сигнал.
Если щупы замкнуть между собой, то импульсы, вырабатываемые генератором, с вывода 6 через конденсаторы С4, С6 поступают на вход детектора (вывод 9), и громкоговоритель издает звуковой сигнал. Кон-
Рис. 10.1. Тестер для обнаружения обрывов и замыканий (со звуковой сигнализацией);
IC1-детектор ULN2429; С1, С2 10 мкФ, 0,047 мкФ; R1 -100 кОм; Spk-8-Ом гром- 15 В; СЗ 0,5 мкФ; С4, С5 1,5 мкФ; С6 коговоритель.
денсатор С4 в принципе можно удалить из схемы, однако он исключает возможность попадания постоянного напряжения на вход схемы в тех случаях, когда контролируемая цепь оказывается под напряжением. Как правило, тем не менее, такого рода измерения проводятся в обесточенных цепях.
Данное устройство можно использовать при проверке электропроводки, переключателей, резисторов и т.п. При испытании схемы было определено, что она позволяет проверить исправность конденсаторов с номиналами в диапазоне от 0,04 мкФ до 1500 мкФ. Аналогичные эксперименты с резисторами показали, что схема реагирует на резисторы, сопротивление которых не превышает 100 кОм.
Ток потребления ненагруженной схемы составляет 3,7 мА, а в режиме измерения-20 мА.
Эксперименты со схемой. Проверьте при помощи данного устройства электрические связи на печатной плате. Проверьте связи печатной платы с установленными на ней компонентами, включая проверку проводимости конденсаторов, резисторов, переключателей.
Замените номинал конденсатора С6 на 0,02 мкФ и обратите внимание на изменение частоты генератора. Возможно, вам все же больше понравится работать с прибором при емкости конденсатора С6, равной 0,05 мкФ, поскольку более низкий тон меньше раздражает слух.
Схема 94
ТЕСТЕР ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ ОБРЫВОВ И ЗАМЫКАНИЙ (СО СВЕТОВОЙ ИНДИКАЦИЕЙ)
Описание работы схемы. Данное устройство (рис. 10.2) удобно использовать при проверке печатных плат на предмет обнаружения обрывов печатных проводников. Невидимые для глаз микротрещины, не будучи обнаруженными, могут доставить много неприятностей. Тестером можно проверять целостность цепей, включающих резисторы величиной до 68 кОм.
Рис. 10.2. Тестер для обнаружения обрывов IC1-CD4001, четыре двухвходовых элемента ИЛИ-HE; D1-светодиод, красный; С1 0,47 мкФ; R1 -470 кОм; R2 100 кОм;Рис. 10.2. Тестер для обнаружения обрывов IC1-CD4001, четыре двухвходовых элемента ИЛИ-HE; D1-светодиод, красный; С1 0,47 мкФ; R1 -470 кОм; R2 100 кОм;и замыканий (со световой сигнализацией); R3- 390 Ом; SW1 -однополюсный выключатель, Р1 черный провод, Р2 красный провод, С2 1 мкФ (майларовый).и замыканий (со световой сигнализацией); R3- 390 Ом; SW1 -однополюсный выключатель, Р1 черный провод, Р2 красный провод, С2 1 мкФ (майларовый).
Рис. 10.2. Тестер для обнаружения обрывов IC1-CD4001, четыре двухвходовых элемента ИЛИ-HE; D1-светодиод, красный; С1 0,47 мкФ; R1 -470 кОм; R2 100 кОм;
Рис. 10.2. Тестер для обнаружения обрывов IC1-CD4001, четыре двухвходовых элемента ИЛИ-HE; D1-светодиод, красный; С1 0,47 мкФ; R1 -470 кОм; R2 100 кОм;
и замыканий (со световой сигнализацией); R3- 390 Ом; SW1 -однополюсный выключатель, Р1 черный провод, Р2 красный провод, С2 1 мкФ (майларовый).
и замыканий (со световой сигнализацией); R3- 390 Ом; SW1 -однополюсный выключатель, Р1 черный провод, Р2 красный провод, С2 1 мкФ (майларовый).
Кроме того, им можно проверять переключатели, разъемные соединения, катушки громкоговорителей.
В интегральной схеме IC1, содержащей четыре двухвходовых элемента ИЛИ-HE, два элемента объединены в схему мультивибратора, вырабатывающего импульсы частотой 10 Гц. Когда цепь положительной обратной связи генератора, в которую включен конденсатор С1, разомкнута, генератор не работает. При закорачивании щупов между собой цепь обратной связи замыкается, генератор запускается и импульсы, вырабатываемые им, поступают через конденсатор С2 на выводы 9 и 8 третьего элемента. Выход третьего элемента (вывод 10) соединен через цепочку DI, R3 с минусом источника питания. Во время работы генератора светодиод D1 периодически вспыхивает. Длительность вспышки равна приблизительно 56 мс.
При замыкании ключа S1 на выводе 10 устанавливается высокий логический уровень напряжения (4,5 В), и светодиод загорается. Светодиод D1 выполняет две функции. Непрерывное его свечение указывает на включенное состояние устройства; периодические вспышки индицируют исправность проверяемой цепи. Цветовая маркировка проводников не подразумевает каких-либо требований к полярности подключения щупов.
Эксперименты со схемой. Подключите конденсатор емкостью 0.47 мкФ параллельно конденсатору С1 и посмотрите, как изменилась частота вспышек светодиода при замкнутых щупах.
Схема 95
ТЕСТЕР ДЛЯ ПРОВЕРКИ ТАЙМЕРОВ
Описание работы схемы. Таймерные интегральные схемы, например, такие, как LM555 или LM7555. столь часто применяются в разработках, что тестер для них просто необходим. Неправильное подключение этих микросхем обычно приводит к их перегреву, и возникает опасность выхода их из строя. Бывает, что неисправные микросхемы, минуя выходной контроль, по-
Рис. 10.3. Тестер для проверки таймеров: IC SO1 8-контактная панелька; IC1 таймер LM555; С1 - 2 мкФ, 15 В; С2 1 мкФ (майларовый); СЗ 100 мкФ 15 В; С4 0,47 мкФ; D1, D3-светодиод, красный; D2 светодиод, зеленый; SW1 -однополюсРис. 10.3. Тестер для проверки таймеров: IC SO1 8-контактная панелька; IC1 таймер LM555; С1 - 2 мкФ, 15 В; С2 1 мкФ (майларовый); СЗ 100 мкФ 15 В; С4 0,47 мкФ; D1, D3-светодиод, красный; D2 светодиод, зеленый; SW1 -однополюсный двухпозиционный переключатель SW2-однополюсный нормально разомкнутый выключатель; SW3 однополюсный выключатель; R1 47 кОм; R2 47 кОм; R3 R5 390 0м; R6, R7 10 кОм; R8 47 кОмный двухпозиционный переключатель SW2-однополюсный нормально разомкнутый выключатель; SW3 однополюсный выключатель; R1 47 кОм; R2 47 кОм; R3 R5 390 0м; R6, R7 10 кОм; R8 47 кОм
Рис. 10.3. Тестер для проверки таймеров: IC SO1 8-контактная панелька; IC1 таймер LM555; С1 - 2 мкФ, 15 В; С2 1 мкФ (майларовый); СЗ 100 мкФ 15 В; С4 0,47 мкФ; D1, D3-светодиод, красный; D2 светодиод, зеленый; SW1 -однополюс
Рис. 10.3. Тестер для проверки таймеров: IC SO1 8-контактная панелька; IC1 таймер LM555; С1 - 2 мкФ, 15 В; С2 1 мкФ (майларовый); СЗ 100 мкФ 15 В; С4 0,47 мкФ; D1, D3-светодиод, красный; D2 светодиод, зеленый; SW1 -однополюс
ный двухпозиционный переключатель SW2-однополюсный нормально разомкнутый выключатель; SW3 однополюсный выключатель; R1 47 кОм; R2 47 кОм; R3 R5 390 0м; R6, R7 10 кОм; R8 47 кОм
ный двухпозиционный переключатель SW2-однополюсный нормально разомкнутый выключатель; SW3 однополюсный выключатель; R1 47 кОм; R2 47 кОм; R3 R5 390 0м; R6, R7 10 кОм; R8 47 кОм
падают в продажу. Данное устройство характерно тем, что оно проверяет все элементы, входящие в ИС (рис. 10.3).
Микросхема IC SOI-панелька для установки проверяемой интегральной схемы LM555. На ней собрана схема мультивибратора, вырабатывающего практически симметричные прямоугольные импульсы частотой 4 Гц. Выход (вывод 3) соединен через резисторы с двумя светодиодами, индицирующими наличие высокого и низкого логических уровней на этом выходе. Зеленый светодиод, подключенный к плюсу источника питания, загорается, когда вывод 3 переходит в состояние с низким логическим уровнем. Красный светодиод, подключенный к минусу источника питания, загорается, когда вывод 3 переходит в состояние с высоким логическим уровнем. Двухполюсный ключ SW1 введен в схему для формирования на входе сброса (вывод 4) IC SOI высокого или низкого логического уровня. Когда на вывод 4 подается низкий логический уровень, на выходе (вывод 3) устанавливается низкий логический уровень и горит зеленый светодиод. В этом состоянии ИС LM555 заблокирована. Когда на вход сброса (вывод 4) подан высокий логический уровень напряжения, генератор разблокируется и красный и зеленый светодиоды начинают попеременно вспыхивать. Последним тестом является проверка напряжения на выводе 5.
На IC1 типа LM555 собран другой мультивибратор, вырабатывающий импульсы частотой 14 Гц. Она определяется номиналами элементов цепочки С2, R7, R8. Этот мультивибратор спроектирован таким образом, что при запуске он формирует пачку импульсов. Длительность этой пачки импульсов определяется номиналами СЗ и R6 и равна для выбранных значений приблизительно 3 с. При кратковременном нажатии кнопки SW2 конденсатор СЗ заряжается до уровня напряжения источника питания, на входе сброса (вывод 4) IC1 устанавливается высокий уровень напряжения, разрешая тем самым генератору IC1 вырабатывать импульсы, индицируемые светодиодом D3. Когда кнопка SW2 отпущена, в течение времени, пока конденсатор разряжается от полного напряжения до приблизительно 0,9 В, генератор продолжает свою работу. Выход схемы (вывод 3) через конденсатор С4 соединен с выводом 5 проверяемой интегральной схемы типа LM555. Это управляющее напряжение на выводе 5 вызывает появление на выходном выводе 3 проверяемой интегральной схемы импульсов той же частоты, что и в пачке импульсов на выходе IC1. Все три светодиода вспыхивают при этом с частотой 14 Гц. .
Таким образом данная схема проверяет способность ИС LM555 вырабатывать высокий и низкий логический уровни на выходе, блокироваться по входу сброса и управляться по выводу 5. Интегральная схема является исправной, если она выдержала все три проверки
Эксперименты со схемой. Заметим, что импульсы на выходе проверяемой ИС имеют приблизительно симметричную форму и длительности вспышек зеленого и красного светодиодов и пауз между ними практически равны. В процессе проверки множества ИС LM555 было замечено, что некоторые из них не обеспечивают полного переключения напряжения на выходе. Другими словами, зеленый и красный светодиоды не полностью выключаются. Таким образом, тестер индицировал не 100%-ную работоспособность схемы. Попробуйте проверить работоспособность нескольких ИС LM555.
I? 4К0
xe via 96
РИБОР ДЛЯ ПРОВЕРКИ ТИРИСТОРОВ И СИМИСТОРОВ
писание работы схемы. Данное устройство (рис. 10.4) позволяет выбрако- лвать плохие приборы, а также определять их тип. Это особенно полезно, ^скольку при покупке большой партии этих компонентов подчас на них гсутствуют идентификационные номера и, возможно, что приборы пере- /таны по типам. Выгоды при таких покупках велики, но покупатель лвает вынужден сортировать по типам и выбраковывать плохие приборы.
На IC1 типа LM555 собран одновибратор, вырабатывающий импульс зительностью около 1,5 с. Этой длительности оказывается достаточно для >го, чтобы провести измерения, не беспокоясь о перегрузке проверяемого эибора. Длительность импульса на выходе одновибратора определяется эминалами элементов цепочки Cl, R2. При нажатии нормально разомкну- )й кнопки SW1 запускается одновибратор, и на его выходе (вывод 3) :танавливается высокий логический уровень. Напряжение на выводе 3, здицируемое светодиодом D1, поступает на переключатель SW2. Пере- зючатель SW2 коммутирует это напряжение через резистор R4 (при эоверке на малом токе) либо через резистор R5 (при проверке на большом же) к выводу панельки, соединенному с управляющим электродом про- фяемого элемента. Когда вилка включена в электрическую сеть пере- енного тока напряжением 120 В, лампа L1 загорается на полную яркость, та яркость является эталонной. При нажатии кнопки SW1 ток управляющего электрода открывает тиристор или симистор, установленный на анельке, и загорается лампа L2.
Если ток управляющего электрода имеет достаточную величину и роверяется тиристор, лампа L2 должна гореть в половину накала по эавнению с эталонной лампой L1 (обе лампы одинаковой мощности). Если роверяемый элемент — симистор, лампа L2 должна гореть на полную ркость так же, как и эталонная. Резистор R4 задает малый ток управляю- [его электрода величиной порядка 10 мА; резистором R5 задается боль-
иисимисторов:R3 390 0м, R4 680 0м; R5 - 270 0м; L1, 12-40 Вт, ~ 120 В; F1 предохранитель на 1 А.симисторов:R3 390 0м, R4 680 0м; R5 - 270 0м; L1, 12-40 Вт, ~ 120 В; F1 предохранитель на 1 А.ис. 10.4. Тестер для проверки тиристоров 31 - таймер LM555; S01 - панелька 0-220; D1 светодиод, красный: С1мкФ 10 В; R1 10 кОм; R2 220 кОм;ис. 10.4. Тестер для проверки тиристоров 31 - таймер LM555; S01 - панелька 0-220; D1 светодиод, красный: С1мкФ 10 В; R1 10 кОм; R2 220 кОм;
и
и
симисторов:
R3 390 0м, R4 680 0м; R5 - 270 0м; L1, 12-40 Вт, ~ 120 В; F1 предохранитель на 1 А.
симисторов:
R3 390 0м, R4 680 0м; R5 - 270 0м; L1, 12-40 Вт, ~ 120 В; F1 предохранитель на 1 А.
ис. 10.4. Тестер для проверки тиристоров 31 - таймер LM555; S01 - панелька 0-220; D1 светодиод, красный: С1
мкФ 10 В; R1 10 кОм; R2 220 кОм;
ис. 10.4. Тестер для проверки тиристоров 31 - таймер LM555; S01 - панелька 0-220; D1 светодиод, красный: С1
мкФ 10 В; R1 10 кОм; R2 220 кОм;
шой ток управляющего электрода величиной 25 мА. При таких токах можно проверять большинство тиристоров и симисторов.
Возможно, для некоторых типов тиристоров или симисторов вам придется перейти на больший ток управляющего электрода, иначе из-за его малости они будут неполностью открываться и соответственно не на полную яркость будет гореть лампа. Отрезок времени 1,5 с достаточно короток, чтобы не перегрузить проверяемый элемент.
Если лампа L2 загорается при отсутствии тока управляющего электрода, проверяемый тиристор или симистор пробит. Если же его не удается отпереть током управляющего электрода при обоих положениях SW2, то в нем обрыв. Если подлежащий проверке тиристор или симистор маркирован, следует узнать из справочника ток его управляющего электрода. Описанный тестер не можег проверять предельно допустимые напряжения, поэтому их также следует проверить по справочнику. Имейте в виду, что для 120-В сети амплитуда переменного напряжения равна 170 В; данным тестером можно проверять тиристоры и симисторы, для которых предельно допустимое напряжение превышает это значение. При наличии вариака можно регулировать подводимое переменное напряжение, приводя его в соответствие с требованиями паспортных данных.
Эксперименты со схемой. Разомкните цепь резисторов R4 и R5 и измерьте ток управляющего электрода проверяемого элемента. Заметим, что резистор сопротивлением 1 кОм при подключении к источнику питания 9 В задает ток управляющего электрода 6 мА, а сопротивлением 220 Ом- 33 мА.
Схема 9^
ТЕСТЕР ДЛЯ ПРОВЕРКИ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ
Описание работы схемы. Интегральные схемы, содержащие четверки двухвходовых вентилей ИЛИ, И, И-НЕ, ИЛИ-HE, очень удобны для построения схем задержки, электронных ключей, генераторов и т.п. В конкретных
Рис. 10.5. Тестер для проверки интегральных схем:Рис. 10.5. Тестер для проверки интегральных схем:R1 -R3 390 0м; SW1, SW2-однополюсный двухпозиционный переключатель; D1, D2, D3. D4-светодиод, красный; IC SO1 - 14-контактная панелька для счетвеR1 -R3 390 0м; SW1, SW2-однополюсный двухпозиционный переключатель; D1, D2, D3. D4-светодиод, красный; IC SO1 - 14-контактная панелька для счетверенных двухвходовых микросхем CD4001 (ИЛИ-HE), CD4011 (И-НЕ) CD4071 (ИЛИ). CD4081 (И).ренных двухвходовых микросхем CD4001 (ИЛИ-HE), CD4011 (И-НЕ) CD4071 (ИЛИ). CD4081 (И).
Рис. 10.5. Тестер для проверки интегральных схем:
Рис. 10.5. Тестер для проверки интегральных схем:
R1 -R3 390 0м; SW1, SW2-однополюсный двухпозиционный переключатель; D1, D2, D3. D4-светодиод, красный; IC SO1 - 14-контактная панелька для счетве
R1 -R3 390 0м; SW1, SW2-однополюсный двухпозиционный переключатель; D1, D2, D3. D4-светодиод, красный; IC SO1 - 14-контактная панелька для счетве
ренных двухвходовых микросхем CD4001 (ИЛИ-HE), CD4011 (И-НЕ) CD4071 (ИЛИ). CD4081 (И).
ренных двухвходовых микросхем CD4001 (ИЛИ-HE), CD4011 (И-НЕ) CD4071 (ИЛИ). CD4081 (И).
Таблица 10.1. Таблица истинности для микросхем, указанных на рис. 10.5
CD4071 (ИЛИ)
CD4001 (ИЛИ-HE) CD4081
(И)
CD4011
(И-НЕ)
Вход А
Н Н В В
Н Н В ВНН
в в
н н
в в
Вход В
Н В Н В
Н В Н ВНВ
н в
н в
н в
Выход
Н В В В
В Н Н ННН
н в
в в
в н
Примечание. Н- низкий логический уровень, В высокий логический уровень.
применениях могут быть использованы не все элементы, входящие в интегральную схему; выход из сгроя любого из них не обязательно означает полную потерю ее работоспособности. Приводимый здесь тестер позволяет простыми средствами проверить каждый вентиль, входящий в ИС (рис. 10.5).
IC SOI представляет собой 14-контактную панельку, в которую вставляется проверяемая интегральная схема. Вначале удостоверьтесь, что ИС правильно установлена в панельке (вывод 1 маркирован). Схема спроектирована таким образом, чтобы проверять все четыре элемента одновременно в соответствии с таблицей истинности. На входы А и В каждого элемента подаются высокие либо низкие логические уровни при помощи переключателей SW1 и SW2, а состояния выходов индицируются для каждого элемента соответствующим светодиодом.
Например, выводы 1, 6, 13 и 8 являются A-входами для каждого элемента и переключаются при помощи SW1. Тогда выводы 2, 5, 12 и 9 являются В-входами для каждого элемента и устанавливаются в высокое или низкое состояние переключателем SW2. Светодиоды, индицирующие состояния выходов, располагаются в непосредственной близости от соответствующих выводов ИС. что позволяет легко идентифицировать их.
Подача на вход логических уровней, а также анализ состояний выходов проверяемых схем производится в соответствии с таблицами истинности (табл. 10.1).
Эксперименты со схемой. Проверьте несколько схем ИЛИ, И, И-НЕ. ИЛИ-HE на соответствие таблицам истинности.
Схема 98
ТЕСТЕР ДЛЯ СТЕРЕОФОНИЧЕСКИХ УСИЛИТЕЛЕЙ
Описание работы схемы. Для уверенности в том, что балансировка каналов, линейность регулятора уровней, равенство коэффициентов усиления левого и правого каналов, уровень перекрестных помех и другие характеристики стереофонического усилителя находятся в установленных пределах, время от времени возникает необходимость в их измерении. Предлагаемый тестер измеряет вышеперечисленные параметры и, кроме того, может пригодиться при поиске неисправностей (рис. 10.6).
Рис. 10.6. Тестер для стереофонических усилителей:Рис. 10.6. Тестер для стереофонических усилителей:IC1 сдвоенный таймер LM556; IC2 счетверенный компаратор LM339; С1, СЗ 0,004 мкФ; С2, С4 0,002 мкФ; С5, С61 мкФ (майларовый); С7, С8 1,5 мкФ (майларовый); R1, R3 27 кОм; R2, R4270 кОм; R5, R6 1 МОм; R7, R8 10 кОм;IC1 сдвоенный таймер LM556; IC2 счетверенный компаратор LM339; С1, СЗ 0,004 мкФ; С2, С4 0,002 мкФ; С5, С61 мкФ (майларовый); С7, С8 1,5 мкФ (майларовый); R1, R3 27 кОм; R2, R4270 кОм; R5, R6 1 МОм; R7, R8 10 кОм;R9, R10 390 Ом; R11, R17 6 кОм, реостат; R12, R16 10 кОм; R15, R13 22 0м; R18, R19 390 0м; SW1, SW2 однополюсный двухпозиционный переключатель; D1, D3 светодиод, красный: D2, D4 светодиод, зеленый.R9, R10 390 Ом; R11, R17 6 кОм, реостат; R12, R16 10 кОм; R15, R13 22 0м; R18, R19 390 0м; SW1, SW2 однополюсный двухпозиционный переключатель; D1, D3 светодиод, красный: D2, D4 светодиод, зеленый.
Рис. 10.6. Тестер для стереофонических усилителей:
Рис. 10.6. Тестер для стереофонических усилителей:
IC1 сдвоенный таймер LM556; IC2 счетверенный компаратор LM339; С1, СЗ 0,004 мкФ; С2, С4 0,002 мкФ; С5, С6
1 мкФ (майларовый); С7, С8 1,5 мкФ (майларовый); R1, R3 27 кОм; R2, R4
270 кОм; R5, R6 1 МОм; R7, R8 10 кОм;
IC1 сдвоенный таймер LM556; IC2 счетверенный компаратор LM339; С1, СЗ 0,004 мкФ; С2, С4 0,002 мкФ; С5, С6
1 мкФ (майларовый); С7, С8 1,5 мкФ (майларовый); R1, R3 27 кОм; R2, R4
270 кОм; R5, R6 1 МОм; R7, R8 10 кОм;
R9, R10 390 Ом; R11, R17 6 кОм, реостат; R12, R16 10 кОм; R15, R13 22 0м; R18, R19 390 0м; SW1, SW2 однополюсный двухпозиционный переключатель; D1, D3 светодиод, красный: D2, D4 светодиод, зеленый.
R9, R10 390 Ом; R11, R17 6 кОм, реостат; R12, R16 10 кОм; R15, R13 22 0м; R18, R19 390 0м; SW1, SW2 однополюсный двухпозиционный переключатель; D1, D3 светодиод, красный: D2, D4 светодиод, зеленый.
IC1 типа LM556 представляет собой сдвоенный звуковой генератор, вырабатывающий прямоугольные импульсы симметричной формы, амплитуда которых определяется делителями напряжений RI, R2 и R3, R4. Рабочие частоты устанавливаются приблизительно равными 1000 и 500 Гц при помощи переключателей SW1 и SW2. Частота 1 кГц выбрана в качестве базовой потому, что большинство справочных данных приводится именно для этой частоты. Можно выбрать другие частоты, изменив номиналы конденсаторов CL С2 и СЗ, С4. Выходы ICI соединены через конденсаторы С5 и С6 с двумя независимыми регуляторами уровней, позволяющими выставлять равные сигналы либо, напротив, задавать больший уровень на одном из каналов.
Выходы IC1 связаны с входами IC2 типа LM339, представляющей счетверенный компаратор. Уровень сигнала каждого канала отслеживается простой и дешевой схемой, состоящей из пары компараторов. Опорные напряжения для каждого компаратора формируются номиналами резисторов R13, R12. RI1 и R15, R16, R17 и настраиваются при помощи реостатов RI I и R17. Номиналы резисторов R13 (22 Ом) и R12 (10 кОм) определяют различия в порогах включения первого и второго светодиодов, индицирующих соответствующие уровни сигналов. Первый светодиод загорается в диапазоне уровней сигнала 20-70 мВ. второй-при 2 В (размах). Это позволяет контролировать два калиброванных уровня входных сигналов-для предусилителей и для входов для подключения тюнеров соответственно. Чтобы выставить пороги включения светодиодов более точно, вы можете действовать следующим образом: выставить калиброванные уровни сигналов. а затем, подстраивая уровни сигналов, выставить светодиоды на границе выключения. Если резисторы R5 и R6 идентичны, их можно
снабдить шкалой так, чтобы положение ручки указывало на соответствующий уровень сигнала.
Настройку схемы и калибровку шкалы можно также произвести при помощи цифрового вольтметра или двух лучевого осциллографа, подключив их к выводам резисторов R10 и R18.
Эксперименты со схемой. Попробуйте использовать две ИС компараторов типа LM339 для управления четырьмя светодиодами, индицирующими уровни сигналов в каждом канале. Имейте в виду, что вы можете использовать R13 и два других резистора для задания четырех фиксированных уровней сигналов. Вероятность возникновения перегрузки, особенно предусилителей, очень высока, поэтому имеет смысл индицировать четыре уровня сигнала в диапазоне 4-100 мВ (размах). Учтите, что резисторы, при которых получаются выбранные значения сигналов, могут иметь разные номиналы, например: 10 Ом, 22 Ом, 220 Ом, 470 Ом и переменный резистор.
Вы можете также предусмотреть возможность введения новых рабочих частот путем подключения дополнительных конденсаторов, как, например, С1 и С2 (рис. 10.6). Эти конденсаторы могут вставляться в разъемы и заменяться при смене рабочей частоты.
Схема 99
ЛОГИЧЕСКИЙ ТЕСТЕР
Описание работы схемы. Логический тестер (рис. 10.7) может пригодиться при тестировании вентилей, генераторов и других импульсных устройств путем контроля логических уровней на входных и выходных выводах
Рис. 10.7. Логический тестер:IC1, 1С2-операционный усилитель с входным дифференциальным каскадом на полевых транзисторах; R1, R2, R4-10kOm;Рис. 10.7. Логический тестер:IC1, 1С2-операционный усилитель с входным дифференциальным каскадом на полевых транзисторах; R1, R2, R4-10kOm;R3-потенциометр 15 кОм; R5, R6-25 кОм;R7, R8-390 0m; D1 светодиод, зеленый;D2 - светодиод, красный.R3-потенциометр 15 кОм; R5, R6-25 кОм;R7, R8-390 0m; D1 светодиод, зеленый;D2 - светодиод, красный.
Рис. 10.7. Логический тестер:
IC1, 1С2-операционный усилитель с входным дифференциальным каскадом на полевых транзисторах; R1, R2, R4-10kOm;
Рис. 10.7. Логический тестер:
IC1, 1С2-операционный усилитель с входным дифференциальным каскадом на полевых транзисторах; R1, R2, R4-10kOm;
R3-потенциометр 15 кОм; R5, R6-25 кОм;
R7, R8-390 0m; D1 светодиод, зеленый;
D2 - светодиод, красный.
R3-потенциометр 15 кОм; R5, R6-25 кОм;
R7, R8-390 0m; D1 светодиод, зеленый;
D2 - светодиод, красный.
проверяемых цифровых схем, а также для проверки целостности проводников печатной платы.
IC1 и IC2 представляют собой операционные усилители с входными дифференциальными каскадами на полевых транзисторах. Они соединены параллельно по прямым и инвертирующим входам. На выводе 2 опорное напряжение формируется делителем R2, R4, а на выводе 3-делителем R1, R3. Напряжения на выводах 2 и 3 выставляются равными 2,14 В относительно общего вывода. Начальное смещение на выходе (вывод 6) IC1 устанавливается при помощи резистора R5 равным 7 В. Зеленый светодиод D1 при этом выключен. Аналогично для интегральной схемы IC2 при помощи резистора R6 устанавливается на выходе отрицательное смещение величиной — 6 В, и красный светодиод D2 также погашен.
.Схема питается от двух 9-В батареек или двуполярного источника питания. В результате этого тестер не зависит от питающих напряжений проверяемых элементов. Балансировка схемы будет более устойчивой, если в цепях питания вы используете регулируемые стабилизаторы напряжений: для +9 В микросхема 7808, для — 9 В микросхема 7908. Они компенсируют изменения напряжений, происходящие в процессе разряда батареек.
При тестировании общий вывод заземляется либо соединяется с общим выводом проверяемой схемы. Входной вывод 3 компаратора соединен с щупом. Если на щуп подан высокий (положительный) уровень напряжения, загорается красный светодиод D2, индицируя высокий логический уровень. При подаче на вход тестера низкого логического уровня напряжения зажигается зеленый светодиод DL Поочередное вспыхивание обоих светодиодов говорит о том, что на вход тестера поступают импульсы.
Эксперименты со схемой. Измерьте напряжения смещения на выводах 6 обоих компараторов. Соберите на ИС LM555 генератор или логическую схему и снимите показания тестера в нескольких точках этих схем.
Схема 100
ТЕСТЕР ДЛЯ ПРОВЕРКИ ОПЕРАЦИОННЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ
Описание работы схемы. Процедура тесгирования заключается в проверке переключения напряжения на выходе операционного усилителя по схеме мультивибратора. Описываемый тестер проверяет интегральные схемы операционных усилителей типа u741. LF351, TL081 и LM3O8 (рис. 10.8).
Когда ключ SW1 замкнут, на выходе (вывод 6) интегральной схемы устанавливается высокий уровень напряжения, и конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор R2. Светодиод D1 при этом горит. Делитель R1. R3, включенный между общим проводом и выводом 6, формирует на выводе 3 опорное напряжение. Когда в результате заряда С1 напряжение на выводе 2 сравнивается с напряжением на выводе 3. на выходе интегральной схемы формируется отрицательное напряжение и загорается светодиод D2. светодиод D1 при этом погашен. Конденсатор С1 начинает разряжаться через светодиод и резистор R2. и. когда напряжение на выводе 2 упадет ниже опорного на выводе 3, цикл повторяется. Выходной сигнал операционного усилителя симметричен, поэтому время горения обоих светодиодов примерно одинаково и равно 140 мс (семь вспышек в секунду). Увеличив емкость конденсатора С1. можно понизить частоту переключения схемы.
Рис. 10.8. Тестер для операционных усилителей:
IC1 - проверяемый операционный усили-вый); SO1 - 8-контактная панелька; R1, R2
тель 741, 351, TL081, LM308; D1, О2-све-330 кОм; R3-1 МОм; R4 470 Ом
тодиод, красный; С1 - 1,5 мкФ (майларо-
Если в результате работы схемы не происходит поочередное вспыхивание светодиодов, то операционный усилитель неисправен.^ Перед включением убедитесь, что светодиоды включены правильно. Имейте в виду, что точка на корпусе светодиода нанесена со стороны катода. При неправильном включении светодиоды будут вспыхивать синхронно. Напряжения батареек должны быть одинаковой величины, в противном случае яркость свечения одного из светодиодов будет выше.
Эксперименты со схемой. Замените номинал конденсатора С1 на 1 мкФ и проследите за изменением частоты вспышек. Измените номинал резистора R2 и понаблюдайте за изменением частоты. Попробуйте запитать схему от пары батареек с различными напряжениями, например 9 В и 7 В. Есть ли при этом различие в яркости свечения светодиодов? Поменяйте полярность одного из светодиодов и посмотрите, что при этом изменилось в работе схемы. ,
Схема 101
ТЕСТЕР ДЛЯ ПРОВЕРКИ ДИОДОВ И ТРАНЗИСТОРОВ
Описание работы схемы. Предлагаемый тестер (рис. 10.9) представляет собой дешевый прибор, позволяющий оценивать качество светодиодов, мощных и сигнальных диодов и транзисторов, а также разбраковывать хорошие и плохие элементы. Для измерений коэффициента усиления транзисторов. токов утечки и т. п. вам потребуется другой, более сложный тестер.
IC1 типа TL081 представляет собой включенный по схеме мультивибратора операционный усилитель. На его выходном выводе 6 формируются двуполярные импульсы. Начальное смещение сводится к нулю путем
Рис. 10.9. Тестер для проверки диодов и транзисторов:*С1 - операционный усилитель TL081, ц741, TSO1 -транзисторная панелька; DSO1 - кеРис. 10.9. Тестер для проверки диодов и транзисторов:*С1 - операционный усилитель TL081, ц741, TSO1 -транзисторная панелька; DSO1 - кеLF351; D1-светодиод, красный; 02-светодиод, зеленый; С1-2,4 мкФ, 12 В (танталовый); R1, R3 330 кОм; R2 потенциометр 25 кОм; R4-1 МОм; R5-4,7 кОм;LF351; D1-светодиод, красный; 02-светодиод, зеленый; С1-2,4 мкФ, 12 В (танталовый); R1, R3 330 кОм; R2 потенциометр 25 кОм; R4-1 МОм; R5-4,7 кОм;рамическая панелька для диодов; SW1 однополюсный нормально разомкнутый выключатель.рамическая панелька для диодов; SW1 однополюсный нормально разомкнутый выключатель.
Рис. 10.9. Тестер для проверки диодов и транзисторов:
*С1 - операционный усилитель TL081, ц741, TSO1 -транзисторная панелька; DSO1 - ке
Рис. 10.9. Тестер для проверки диодов и транзисторов:
*С1 - операционный усилитель TL081, ц741, TSO1 -транзисторная панелька; DSO1 - ке
LF351; D1-светодиод, красный; 02-светодиод, зеленый; С1-2,4 мкФ, 12 В (танталовый); R1, R3 330 кОм; R2 потенциометр 25 кОм; R4-1 МОм; R5-4,7 кОм;
LF351; D1-светодиод, красный; 02-светодиод, зеленый; С1-2,4 мкФ, 12 В (танталовый); R1, R3 330 кОм; R2 потенциометр 25 кОм; R4-1 МОм; R5-4,7 кОм;
рамическая панелька для диодов; SW1 однополюсный нормально разомкнутый выключатель.
рамическая панелька для диодов; SW1 однополюсный нормально разомкнутый выключатель.
подстройки включенного между выводами 1 и 5 резистора R2. Для предупреждения генерации мультивибратора настройка производится при удаленном конденсаторе С1. Выходное напряжение можно измерить, подключив к выводам 6 и 4 цифровой мультиметр.
Переменное напряжение через цепочку из двух параллельно соединенных и включенных встречно светодиодов поступает на коллекторный вывод панельки TSO1, в которую вставляются проверяемые транзисторы. Эмиттерный вывод панельки соединен с общим проводом. Вывод базы соединен с выводом б IC1 через резистор R5. задающий базовый ток в проверяемый транзистор. Кроме того, параллельно выводам эмиттера и коллектора колодки TSO1 установлена служащая для проверки диодов колодка DSO1. Если, в колодку TSO1 вставлен /?«/?-транзистор и на выводе 6 отрицательное напряжение, через резистор R5 протекает базовый ток и транзистор открыт. Кроме того, это отрицательное напряжение приложено к светодиодам и. если транзистор исправен, горит светодиод D2 зеленого цвета. Он вспыхивает до тех пор, пока нажата кнопка SW1.
Если в колодку вставлен и/т-транзистор и на выводе 6 IC1 положительное напряжение, транзистор открывается базовым током, протекающим через резистор R5. Положительное напряжение, поступая на анод светодиода D1 красного цвета, вызывает протекание по нему коллекторного тока проверяемого транзистора. D1 светится, сигнализируя, что транзистор исправен. Короткое замыкание в цепи коллектор — эмиттер проверяемого транзистора вызывает поочередное загорание красного и зеленого светодиодов, при обрыве оба светодиода погашены. Определить тип (при или рпр) и проверить исправность - первое, что нужно проделать перед тем, как использовать транзистор.
Описываемым тестером можно также проверять светодиоды. Установите светодиод на панельке, не обращая внимания на полярность вклю-
чения. При этом - исправный светодиод замыкает выводы эмиттера и коллектора колодки, и когда полярность приложенного к нему напряжения такова, что он отпирается, светодиод загорается. Вспышки светодиода D2 зеленого цвета означают, что его анод соединен с катодом проверяемого светодиода. При иной полярности включения проверяемого светодиода начнет вспыхивать красный светодиод D1, поскольку его катод оказывается соединенным с анодом проверяемого светодиода. Такая проверка позволяет определить качество светодиодов и назначение их выводов.Если в проверяемом светодиоде обрыв, ни один из светодиодов не вспыхивает. Если же в проверяемом светодиоде короткое замыкание, вспыхивают поочередно оба светодиода (зеленый и красный).
Проверка мощных и малосигнальных диодов осуществляется так же, как и светодиодов.
Тестером можно также проверять и мощные транзисторы, но для их подключения к стандартной транзисторной панельке требуется переходной разъем. Нами было проверено несколько типов мощных транзисторов, и у некоторых из-за больших токов утечек вспыхивали оба светодиода, правда, один из них при этом вспыхивал ярче, чем другой, показывая, что токи различны.
Для питания тестера от сети переменного тока необходим двуполярный стабилизатор напряжения. Его с успехом заменяют две 9-В батарейки. Пока выключатель SW1 не включен, ток, потребляемый устройством, равен нулю.
Эксперименты со схемой. Проверьте несколько светодиодов, мощных диодов и транзисторов для приобретения навыков работы с тестером. Перемешайте хорошие и неисправные элементы и попробуйте их разбраковать при помощи тестера.
Список возможных замен микросхем
CD4001 CD4009 CD4011
CD4013 CD4016 CD4071 CD4081
-четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕК561ЛЕ5, К176ЛЕ5
-шесть инверторовК561ЛН2, К176ПУ2
четыре логических элемента 2И-НЕК561ЛА7, К176ЛА7
-два D триггераК561ТМ2, К176ТМ2
-четыре аналоговых ключаК176КТ1
-четыре логических элемента 2ИЛИ
четыре логических элемента 2И
LF351
LF353
-прецизионный операционный усилительК57УД1*
-сдвоенный операционный усилитель на полевыхК574УД2*
LF13741
транзисторах
-операционный усилитель с полевыми транзистора-К14ОУД8* ми на входе
LM308
LM311
LM339
LM377
-прецизионный операционный усилительК14ОУД14
-прецизионный компараторК521САЗ
- четыре компаратораК521САЗ*
-сдвоенный усилитель низкой частоты с выходной мошностью 2 Вт
LM378
-сдвоенный усилитель низкой частоты с выходной мощностью 4 Вт
LM384
-усилитель низкой частоты с выходной мошностью 5 Вт
LM386
LM555
LM556
LM714
LM3905
LM3914
-усилитель с низким напряжением питания таймерКР1006ВИ1
-сдвоенный таймерКР1006ВИ1*
-операционный усилительК14ОУД7*
-прецизионный таймерКР1006ВИ1*
- усилитель-формирователь точечного/линейного индикатора уровня сигнала
MCI 458 МС14017 MCI 4027 MCI 4046 MCI 4072 MCI 4073
-сдвоенный операционный усилительК14ОУД20. КМ551УД2*
-десятичный счетчик с дешифраторомК561ИЕ8. К176ИЕ8*
- сдвоенный JK-триггерК561ТВ1, К176ТВ1*
-схема ФАПЧ
-два логических элемента 4ИЛИ
три логических элемента ЗИ
UGN3O13T
-датчик Холла с усилителем-формирователем
-является аналогом по основным параметрам и выполняемым функциям, может быть применена при условии некоторого изменения монтажной схемы устройства. В некоторых схемах может потребоваться также добавление инвертора, который, как правило, можно выполнить на одном из неиспользуемых логических элементов, входящих в состав ИС.
ULN2429A U1.N333OYULN 3701TIL113 FLOS!ZN414ULN2429A U1.N333OYULN 3701TIL113 FLOS!ZN414К574УД1*К574УД1*
ULN2429A U1.N333OY
ULN 3701
TIL113 FLOS!
ZN414
ULN2429A U1.N333OY
ULN 3701
TIL113 FLOS!
ZN414
К574УД1*
К574УД1*
детектор наличия жидкости оптоэлектронный ключ усилитель мощности
оптрон на составном фототранзисторс операционный усилигель
ИС радиоприемника АМ-ситаюн фирмы Ferranti