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 17214Ч. 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
空йe
Перевод с английского
Б. Д Альтермана и А. Р. Назарова
под редакцией канд. техн, наук
И. О. Москаленко
МОСКВА «МИР» 1989
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 американско! о специалиста по радиоэлектронике, преподава геля университета, описывается 101 устройство, выполняющее функции измерения, управления и сигн^шзации 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 научи гься самостоятельно изготавливать несложные устройства бытового назначения.
ББК 32.85ББК 32.852302000000-093 Ш121 89
ББК 32.85
ББК 32.85
041 (01)89
Редакция литературы по электронике
ISB^ 5-03-001099-8 (русск.) © 1986 by TAB BOOKS Inc.
ISBM 0-8306-0404-9 (англ<) : © перевод на русский язык. «Мир». 19 8 9
Интегральные схемы (ИС) - основа большинства современных радиоэлектронных устройств, разрабатываемых н 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 丁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.
Глава
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 н 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 н 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 рабочу 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 разрвдке 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 N
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 * 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 н 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 н 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) заготов- ки печатной платы (из фольгированного материала) или для сеткографии прн 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: “
6600016
00BI08B
55Рис. 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, 5-полоски шириной 0,8 мм, 1,6 мм, 3,2 мм, 6,4 мм.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, 5-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.
5
5
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, 5-полоски шириной 0,8 мм, 1,6 мм, 3,2 мм, 6,4 мм.
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, 5-полоски шириной 0,8 мм, 1,6 мм, 3,2 мм, 6,4 мм.
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 получения 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 прояви- тель 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 красно- вато-бурый цвет. Затем тщательно промойте изображение в холодной воде н 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 углом 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 оборудова- НИя 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 н 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 паянном 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, изгот овленные 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 В4- 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 плагы 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.
У местно 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 необходимое гь перевер- тывания: 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 宝 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 н 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 н отметьте его плоскую сторону, которая является катодом. Установите светодиод плоским контактом в одни 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 р〃р-транзнстора (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 па грон лампу # 47 н 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 н лампа загорается, т. к. транзистор Q1 теперь смещен в прямом направлении.
Предположим, что у вас есть хороший мощный р%/?-транзнстор, 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 р叩-транзистор можно проверить и вне схемы. Отсоеди- ните 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 叩〃-транзнстор вместо /?ир-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.
Рнс. 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, переключ ател и, термисторы, фоторезисторы и т. д. при необходимости можно вынести за пределы платы.
Глава 4
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. 4.1. Печатные платы выполненные методом сеткографии.Рис. 4.2. Сравнение двух печатных плат; с половины одной из них резист после травленияРис. 4.2. Сравнение двух печатных плат; с половины одной из них резист после травления
Рис. 4.1. Печатные платы выполненные методом сеткографии.
Рис. 4.1. Печатные платы выполненные методом сеткографии.
Рис. 4.2. Сравнение двух печатных плат; с половины одной из них резист после травления
Рис. 4.2. Сравнение двух печатных плат; с половины одной из них резист после травления
При фо гографическом способе пл я 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 содержит углеводороды Этот материал чувствителен к свету, поэтому храните его в темном месте. Ес」н 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. Фотоматери;； Сс g чувствителен к ультрафиолетовым
удален.
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 представ чяет 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 пн / 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 «У л ано». 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 темпера гуры 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
Рнс. 4.5. Вырезанный вручную трафарет (А) и правильно заточенный нож (В) Ацетатный позитив (С), используемый вместе с фоточувствительной пленкой (D)
АВ
Рис. 4.6. Готовый фотографарет (В) эмульсионной стороной вверх. Для сравнения приведен позитив монтажной схемы (А). Обратите внимание: те места светочувствитель- ной 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 траФаиетое
Рис. 4.8. Готовый к выполнению печати сеткографический трафарет с картоном. ПримеРис. 4.8. Готовый к выполнению печати сеткографический трафарет с картоном. Примечание: шарнирные зажимы обеспечивают простоту снятия рамки.чание: шарнирные зажимы обеспечивают простоту снятия рамки.
Рис. 4.8. Готовый к выполнению печати сеткографический трафарет с картоном. Приме
Рис. 4.8. Готовый к выполнению печати сеткографический трафарет с картоном. Приме
чание: шарнирные зажимы обеспечивают простоту снятия рамки.
чание: шарнирные зажимы обеспечивают простоту снятия рамки.
Перенос фототрафарета на сетку. Ф01 о графарет нужно наклеивать на сетку сразу, пока эмульсия после промывки еще не высохла. Сначала замочите сетку в воде. Затем положите рамку 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 равно- мерно распределяться по всей поверхности. Посмотрите на эмульсию на свет: если все в порядке, то везде бу де i хороший контакт без воздушных пузырей. Соблюдайте осторожность, чтобы не повредить фототрафарет слишком энергичным прижимом.
Готовый трафарет снимите и cyiunie до тех пор. пока эмульсия снова не затвердеет. Момент окончания сутки може i 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 острожно. На рис. 4.7 приведен образец наклеенного фототрафарета.
«Кадрирование» сеточного трафарета. С етка должна быть кадрирована, для чтобы краска проходила при нанесении печати только через трафарет
Сетка может быть ограничена с помошью 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 помошью непрозрачной клейкой ленты.
Нанесение рисунка на заготовку. Резистивную краску вы можете получить >? 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 32
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, н такой подъем предотвращает склеивание платы (заготовки) н сетки. По окончании нанесения рисунка плату с рисунком снимите и проверьте, нанесено ли 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.
Удаление пасты с сетки. Чистка сетки после печати является скучной, но необходимой процедурой. Если резист 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 □
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 печатаюшего 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 хороший пример передачи информации между машиной и человеком, ^топ-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 звулсовых 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 сообшение. 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 исполь- зоваться 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. Хоро- шим примером такой связи является интерком, в котором каждое оконеч- ное устройство может запрашивать соединение и играть роль то передат- “шса，то приемника. Другими примерами двухсторонней связи являются телефон, радиостанции судовой связи, радиостанции для связи с самоле- тамп, 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 Со- те)Щения могут включать информационные и рекомендательные элементы. Н таком 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 тренсформатор. 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 будеп
выдавать после двухполупериодного выпрямления и фильтрации напряжение величиной 16,96 В (121,414). Потери напряжения на диодном мостике составят примерно 1,2 В, в результате чего выходное напряжение будеч приблизительно равняться 15 В. Для всех встречающихся в тексте ИС напряжение, регулируемое в пределах от 3 до 15 Вч 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 (121,414). 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 НС 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 напряжени访 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 НС〉которые требуют двухполярного питания. Для их питания можно
Рис. 6.1. Однополярный выпрямитель с регулируемым напряжением и максимальным
током 1,5 А:
Т1 трансформатор 120 В 12 В, 2 А, 60 Гц;
DI D4 диод 1N4002; С1 2500 мкФ, 25 В; С2 0/ 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 1N4002; С1 2500 мкФЛ 16 В;
С2 0,1 мкФ; СЗ 15 мкФ, 25 В; VR1 стабилизатор напряжения ИС 7808; VR2 стабилизатор напряжения ИС 7908.
Рис. 6.3. ОднополярныйРис. 6.3. Однополярныйвыходного напряжения:Т1 трансформатор 1 20 В 12 В 2 A D1D4 диод 1N4002; С1 2500 мкФ 25 В，С2 15 мкФ, 25 В; VR1 ИС стабилизаторавыходного напряжения:Т1 трансформатор 1 20 В 12 В 2 A D1D4 диод 1N4002; С1 2500 мкФ 25 В，С2 15 мкФ, 25 В; VR1 ИС стабилизаторанапряжения 7805 или 7812; VR2 - ИС ста- билизатора напряжения 7808; SW1 одно полюсный переключатель.напряжения 7805 или 7812; VR2 - ИС ста- билизатора напряжения 7808; SW1 одно полюсный переключатель.
Рис. 6.3. Однополярный
Рис. 6.3. Однополярный
выходного напряжения:
Т1 трансформатор 1 20 В 12 В 2 A D1
D4 диод 1N4002; С1 2500 мкФ 25 В，
С2 15 мкФ, 25 В; VR1 ИС стабилизатора
выходного напряжения:
Т1 трансформатор 1 20 В 12 В 2 A D1
D4 диод 1N4002; С1 2500 мкФ 25 В，
С2 15 мкФ, 25 В; VR1 ИС стабилизатора
напряжения 7805 или 7812; VR2 - ИС ста- билизатора напряжения 7808; SW1 одно полюсный переключатель.
напряжения 7805 или 7812; VR2 - ИС ста- билизатора напряжения 7808; SW1 одно полюсный переключатель.
выпрямитель с возможностью выбора одного из двух значений
рис 64 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-
□4_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 переклю чате л я.
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. АП About Power Supply Circuits., Radio-Electronics, (July -1984), page 65ft
Motorola, Inc. Voltage Regulator Hand Book, Theory and Practice, Phoenix, A2. 1976, 202 pages.
National Semiconductor Corp.. Voltage Redulator Handbook. Santa Clara. CA・.
Выпрямление переменного тока. В большинстве своем ИС работают с небольшими величинами напряжений, поэтому трансформатор, исполь- зуемый 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 феднеквадратическое значение напряжения переменного тока. Осцилло-
Рис. 6.5. Соотношения между амплитудным значением PV, величиной размаха Р-Р и величиной действующего напряжения 12 В.Рис. 6.5. Соотношения между амплитудным значением PV, величиной размаха Р-Р и величиной действующего напряжения 12 В.Р-Р = 2,828・12ВР-Р = 2,828・12В
Рис. 6.5. Соотношения между амплитудным значением PV, величиной размаха Р-Р и величиной действующего напряжения 12 В.
Рис. 6.5. Соотношения между амплитудным значением PV, величиной размаха Р-Р и величиной действующего напряжения 12 В.
Р-Р = 2,828・12В
Р-Р = 2,828・12В
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 разделшь эту величину на 2, то результат, называемый пиковым или амплитудным значением напряжения, будет составлять величину 16,96 В (121,414). 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. 6.6. Движение потока электронов при положительной полуволне напряжения пе» менного тока.
~120B~120BРис. 6.7. Движение потока электронов при отрицательной полуволне напряжения переменного тока.Рис. 6.7. Движение потока электронов при отрицательной полуволне напряжения переменного тока.
~120B
~120B
Рис. 6.7. Движение потока электронов при отрицательной полуволне напряжения переменного тока.
Рис. 6.7. Движение потока электронов при отрицательной полуволне напряжения переменного 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 нерез диод В1, т. к. этот путь является более коротким, но диод В1 смещен в обратном направлении н, 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 насть трансформатора. Обратите внимание, что в оба полуиериода 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 пульсациями и в практически «чистое»Рис. 6.8. Преобразование импульсов пульсациями и в практически «чистое»напряжение снапряжение спостоянного тока в постоянное постоянное напряжение.
Рис. 6.8. Преобразование импульсов пульсациями и в практически «чистое»
Рис. 6.8. Преобразование импульсов пульсациями и в практически «чистое»
напряжение с
напряжение с
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 7
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 D1. 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-
R9R9CD4016[С2CD4016[С2—w*R4 470—w*R4 4709В9В
R9
R9
CD4016[С2
CD4016[С2
—w*
R4 470
—w*
R4 470
9В
9В
/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; % -470 Ом; R2, R3 68 кОм; R4, R5 梵0 кОм; R6-150 кОм; R7-1 кОм; Q1 - 2N1101, SK3010, GE59; С1 6,8 мкФ (тан-логовых ключа на два направления: IC3 МС14046, схема фазовой автоподстройки; % -470 Ом; R2, R3 68 кОм; R4, R5 梵0 кОм; R6-150 кОм; R7-1 кОм; Q1 - 2N1101, SK3010, GE59; С1 6,8 мкФ (тан-таловый); С2-10 мкФ, 10 В; СЗ- 4 мкФ, 10 В; С4-0,06 мкФ; В1 -батарейка для транзисторных приемников на 9 В; Spk 8-Ом громкоговоритель; S1 - однополюс ный перекидной переключатель, нормально замкнутый; R8 1 МОм; R9-100 кОм.таловый); С2-10 мкФ, 10 В; СЗ- 4 мкФ, 10 В; С4-0,06 мкФ; В1 -батарейка для транзисторных приемников на 9 В; Spk 8-Ом громкоговоритель; S1 - однополюс ный 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; % -470 Ом; R2, R3 68 кОм; R4, R5 梵0 кОм; R6-150 кОм; R7-1 кОм; Q1 - 2N1101, SK3010, GE59; С1 6,8 мкФ (тан-
логовых ключа на два направления: IC3 МС14046, схема фазовой автоподстройки; % -470 Ом; R2, R3 68 кОм; R4, R5 梵0 кОм; R6-150 кОм; R7-1 кОм; Q1 - 2N1101, SK3010, GE59; С1 6,8 мкФ (тан-
таловый); С2-10 мкФ, 10 В; СЗ- 4 мкФ, 10 В; С4-0,06 мкФ; В1 -батарейка для транзисторных приемников на 9 В; Spk 8-Ом громкоговоритель; S1 - однополюс ный перекидной переключатель, нормально замкнутый; R8 1 МОм; R9-100 кОм.
таловый); С2-10 мкФ, 10 В; СЗ- 4 мкФ, 10 В; С4-0,06 мкФ; В1 -батарейка для транзисторных приемников на 9 В; Spk 8-Ом громкоговоритель; S1 - однополюс ный перекидной переключатель, нормально замкнутый; R8 1 МОм; R9-100 кОм.
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- 2 мкФ, 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- 2 мкФ, 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 - 470 кОм; R7-500 кОм, потенциометр; R8-1 кОм; R9-100 Ом; Q1 -2N1101, SK3010, GE 59; Spk 8-Ом громкоговори- тель; S1 - однополюсный перекидной переключатель; В1 -9 В; D1 ~ светодиод; R резистор светодиода, 470 Ом; R10- 1 кОм.прерывистым звучанием：R6 - 470 кОм; R7-500 кОм, потенциометр; R8-1 кОм; R9-100 Ом; Q1 -2N1101, SK3010, GE 59; Spk 8-Ом громкоговори- тель; S1 - однополюсный перекидной переключатель; В1 -9 В; D1 ~ светодиод; R резистор светодиода, 470 Ом; R10- 1 кОм.
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- 2 мкФ, 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- 2 мкФ, 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 - 470 кОм; R7-500 кОм, потенциометр; R8-1 кОм; R9-100 Ом; Q1 -2N1101, SK3010, GE 59; Spk 8-Ом громкоговори- тель; S1 - однополюсный перекидной переключатель; В1 -9 В; D1 ~ светодиод; R резистор светодиода, 470 Ом; R10- 1 кОм.
прерывистым звучанием：
R6 - 470 кОм; R7-500 кОм, потенциометр; R8-1 кОм; R9-100 Ом; Q1 -2N1101, SK3010, GE 59; Spk 8-Ом громкоговори- тель; 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 сигна- лизатор 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 н входящего в состав схемы фазовой автоподстройки частоты (микросхема IC31. к плюсу источника питания через резистор R5. С выводом 9 соединены также конденсатор С5 и резистор 直6, вторые выводы которых заземлены (рис. 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 ре- 來н吧е; 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 亜 схеме. Выходной сигнал с вывода 9 микросхемы IC1 подается на отпирающий вывод 5 микросхемы IC3 через конденсатор СЗ и иере-
S1, отключая таким образом сирену на время, соответствующее вьгоранному периоду выходного сигнала. Частота прерываний зависит от величины емкости конденсатора С2. Укороченные интервалы прерываний микросхемы IC3 получатся при уменьшении номинала емкости конден- сатора 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. °「“а S2 замкнут (положение, в котором он изображен на схеме), сигна- _изатор отключен. Размыкание переключателя вызовет появление звука - Ренн 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; C1 Bl. В2 9-В батареи или биполярный 0,03 мкФ; С2 -0,001 мкФ; СЗ, С4 0,002 мкФ; источник питания; S1 S2 однополюсныеРис. 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; C1 Bl. В2 9-В батареи или биполярный 0,03 мкФ; С2 -0,001 мкФ; СЗ, С4 0,002 мкФ; источник питания; S1 S2 однополюсныеIC1 CD 4001IC1 CD 4001R5 D1R5 D1С5 -0,01 мкФ; С6-200 мкФ, 15 В; С7-С5 -0,01 мкФ; С6-200 мкФ, 15 В; С7-10 мкФ, 15 В; R1 -220 кОм; R2 180 кОм; разомкнутые.10 мкФ, 15 В; R1 -220 кОм; R2 180 кОм; разомкнутые.перекидные перекл ючател и нормальноперекидные перекл ючател и нормально［署 74 Туманный гудок (непрерывный): hu~CD4001, логические элементы ИЛИ- 朋JC2-LM555; С1 - 50 мкФ, 25 В; С2 и,О26 мкФ； СЗ 220 мкФ, 25 В; D1 свето-［署 74 Туманный гудок (непрерывный): hu~CD4001, логические элементы ИЛИ- 朋JC2-LM555; С1 - 50 мкФ, 25 В; С2 и,О26 мкФ； СЗ 220 мкФ, 25 В; D1 свето-6-12В6-12ВR3 R4R3 R4диод; R1 220 кОм; R2- 22 кОм; R3 100 кОм; R4 -68 кОм; R5 10 кОм; R6 220 Омдиод; R1 220 кОм; R2- 22 кОм; R3 100 кОм; R4 -68 кОм; R5 10 кОм; R6 220 Ом
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; C1 Bl. В2 9-В батареи или биполярный 0,03 мкФ; С2 -0,001 мкФ; СЗ, С4 0,002 мкФ; источник питания; S1 S2 однополюсные
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; C1 Bl. В2 9-В батареи или биполярный 0,03 мкФ; С2 -0,001 мкФ; СЗ, С4 0,002 мкФ; источник питания; S1 S2 однополюсные
IC1 CD 4001
IC1 CD 4001
R5 D1
R5 D1
С5 -0,01 мкФ; С6-200 мкФ, 15 В; С7-
С5 -0,01 мкФ; С6-200 мкФ, 15 В; С7-
10 мкФ, 15 В; R1 -220 кОм; R2 180 кОм; разомкнутые.
10 мкФ, 15 В; R1 -220 кОм; R2 180 кОм; разомкнутые.
перекидные перекл ючател и нормально
перекидные перекл ючател и нормально
［署 74 Туманный гудок (непрерывный): hu~CD4001, логические элементы ИЛИ- 朋JC2-LM555; С1 - 50 мкФ, 25 В; С2 и,О26 мкФ； СЗ 220 мкФ, 25 В; D1 свето-
［署 74 Туманный гудок (непрерывный): hu~CD4001, логические элементы ИЛИ- 朋JC2-LM555; С1 - 50 мкФ, 25 В; С2 и,О26 мкФ； СЗ 220 мкФ, 25 В; D1 свето-
6-
12В
6-
12В
R3 R4
R3 R4
диод; R1 220 кОм; R2- 22 кОм; R3 100 кОм; R4 -68 кОм; R5 10 кОм; R6 220 Ом
диод; R1 220 кОм; R2- 22 кОм; R3 100 кОм; R4 -68 кОм; R5 10 кОм; R6 220 Ом
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 н 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 IC1.
Микросхема IC1 типа CD4001, представляющая собой четыре двух- входовых 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 может быть добавлен для получения большей мощности (смотри ге схемы 16 и 19).
Схема 5
ТУМАННЫЙ ГУДОК (ПРЕРЫВИСТЫЙ)
Описание работы схемы. Эта схема формирует звуковой сигнал, подобньш 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 низкочасютным генератором, частота которого задается величиной емкости конденсатора С2 (рис. 7.5). Во внутренних водах рекомендован звук частотой от 250 до 525 Гц. Номиналу конденсатора С2 = 0,022 мкФ соответствует звук часго- той 250 Гц. Выход микросхемы подается на громкоговоритель через конденсатор СЗ. Светодиод D1 не является обязательным и включен в схему для визуальной индикации включенного состояния.
Микросхема 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; D2 - 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; D2 - светодиод.R1 220 кОм；R4 68 кОм；R7 330 кОм；R1 220 кОм；R4 68 кОм；R7 330 кОм；зеленый (дополнительный); R2 22 кОм; R3 100 кОм, R5 -10 кОм; R6 220 Ом;R8 470 кОм; R9 270 Омзеленый (дополнительный); R2 22 кОм; R3 100 кОм, R5 -10 кОм; R6 220 Ом;R8 470 кОм; R9 270 Ом
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; D2 - 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; D2 - светодиод.
R1 220 кОм；
R4 68 кОм；
R7 330 кОм；
R1 220 кОм；
R4 68 кОм；
R7 330 кОм；
зеленый (дополнительный); R2 22 кОм; R3 100 кОм, R5 -10 кОм; R6 220 Ом;
R8 470 кОм; R9 270 Ом
зеленый (дополнительный); R2 22 кОм; R3 100 кОм, R5 -10 кОм; R6 220 Ом;
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 н понаблюдайте изменение тональности, или увеличьте емкость конденсатора С4 для увеличения времени паузы.
Схема 6
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 полу- чить 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 звуко- вои эффект может быть получен путем плавного изменения напряжения от 5 "° °т° добавит завывания в синтезированный звук
Выходные сигналы с выводов 4 и 10 микросхемы IC1 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):
si L
IC1 CD4011, четыре двухвходовых логических элемента И-НЕ; IC2- CD4011; IC3 LM386, низковольтный усилитель низкой частоты; С1 -0,019 мкФ; С2, C6-0J мкФ; СЗ, С7-0,02 мкФ; С5 0,06 мкФ; С4 - 220 мкФ, 15 В; С8 10 мкФ, 15 В (допол
нительный); R1 68 кОм; R2 22 кОм; R3- 10 кОм; R4 68 кОм; R5 -10 кОм; R6- 1 МОм, потенциометр; S1 - однополюсный перекидной переключатель, нормально разомкнутый; батарея от 6 до 9 В.
D1
R4
2
ICI CD4011
卜
R5
13)(12)(11
R1
♦
К
S1
С2
R2
R8 )КС8
Рис. 7.7. Синтезированный звук (повторяющийся):
R3|
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
1С2 CD4011
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.
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.
(V £ И J
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 SL 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 состо另ни访 по три секунды каждое). Увеличи- вах 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 лампоч- ки заднего хода). Посмотрите в этой книге схему 31 «Сигнал заднего хода».
ксперименты со схемой. Какое влияние окажет изменение номинала конденсатора С8 на частоту повторений? Сможете ли вы изменить гармонию вунання 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 полан высокий логический уровень (потенциал плюса источника питания). Выходы Q1 и QI (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 пугем 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 н 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 бьпь приспособлен для автомобиля, но он требует компрессор и соответствующую электрическую схему. Схема, показанная здесь, вырабатывает звук такого типа электронным способом.
На микросхеме IC1 тапа 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) является источником низкого звука частотой около 140 Гц.
Рис. 7.8. Двухтональное сигнальное устройство:
IC1, IC2 CD4011 четыре двухвходовых логических элемента И-НЕ; IC3-LM386, низковольтный звуковой генератор; 1С4~двой- ной JK-триггер; С1 -0,03 мкФ; С2 0,056 мкФ; СЗ, C4-0J мкФ; С5, С6 0,022 мкФ; С7 1 мкФ, 15 В; С9 10 мкФ,
15 В (дополнительный); R1, R4 68 Koм, R2 22 кОм; R3- 10 кОм; R5 1 МОм, потенциометр; R6 68 кОм: R7 -33 кОм; S1- однополюсный перекидной переключатель； Spk -8 Ом, 12-дюйм (300-мм) громкоговоритель; С8 220 мкФ, 15 В.
R13
R14
长
e6③合曲合方
IC1 556
R3
R2
С1
R6
К
R8
R12
,0 6 @@6) @ 6
IC2 LM378
R7
С5
水。c4
R9
С8 ■
e6工
R11 Масса
Spk
♦ На/” автомобильного аккумулятора
Р*с 7.9. Автомобильный гудок (имитатор клаксона): IC1 LM556, сдвоенный таймер; IC2 LM378, двухканальный 4-Вт усилитель низ- кой частоты; С1 -0,056 мкФ; C2-0Q33 мкФ;
С4 ОД мкФ* С5, С6 6 мкФ, 15 В; С7, С8 220 мкФ, 15 В; С9 60 мкФ, 15 В; S1
нормально разомкнутый; R4 68 кОм; R3- 33 кОм;
R1 -47 кОм; R2,
R5, R6- 50 кОм,
°Днополюсный перекидной переключатель.
потенциометр; R7, R8 100 кОм; R9, RW 100 кОм; R11, R12-47 кОм; R13, R14 10 кОм; R15 10 кОм; Spk - 8-Ом громкоговоритель
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 громкоговорит е- ли. Схема потребляет от источника питания ток 400 мА, или приблизительно мощность 5 Вт.
Эксперименты со схемой. Измени ге номиналы конденсаторов С1 н 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.
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 нормаль- но 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.
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 между выводами 1 и 8 последовательно соединенных резистора и конденсатора номиналами, например, 1 кОм и 10 мкФ, что обеспечивает коэффициент
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
Передача
1 9
:R--С
й 3—
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.
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; С5Г 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; RI, R2-15 Ом； Spk-8 Ом, 5-дюйм (125-мм) гром ко го ворител ь, S1 S2 переключатели с пружинным фиксатором, нормально замкнутые в одном положении
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 получе- ния максимального коэффициента усиления операционный усилитель тре- бует биполярного питания. Кроме того, напряжение смещения на выходе (вывод 6) должно быть установлено равным нулю при помоши выводов установки нуля 1 и 5 и резистора R3. Включите цифровой вольтметр между выводом 6 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 пружин- ным фиксатором Нормально замкнутая сторона переключателя соединяет- ся с усилителем на микросхеме IC2 для режима приема. Обратите внима- •е, 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, двух- канальный 2-Вт усилитель низкой частоты; Spk 8 Ом, 5-дюйм громкоговоритель; SW1 SW2 -однополюсный перекидной пе реключатель, нормально замкнутый в одном положении; С1 0,022 мкФ; С2 60 мкФ,IC1 - LF351, операционный усилитель на полевых транзисторах; IC2 LM377, двух- канальный 2-Вт усилитель низкой частоты; Spk 8 Ом, 5-дюйм громкоговоритель; SW1 SW2 -однополюсный перекидной пе реключатель, нормально замкнутый в одном положении; С1 0,022 мкФ; С2 60 мкФ,15 В; СЗ 200 мкФ, 15 В; С4, С5 1 мкФ (майларовые); С6Г 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 -100 кОм; R10 100 кОм; R12- 100 кОм.15 В; СЗ 200 мкФ, 15 В; С4, С5 1 мкФ (майларовые); С6Г 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 -100 кОм; 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, двух- канальный 2-Вт усилитель низкой частоты; Spk 8 Ом, 5-дюйм громкоговоритель; SW1 SW2 -однополюсный перекидной пе реключатель, нормально замкнутый в одном положении; С1 0,022 мкФ; С2 60 мкФ,
IC1 - LF351, операционный усилитель на полевых транзисторах; IC2 LM377, двух- канальный 2-Вт усилитель низкой частоты; Spk 8 Ом, 5-дюйм громкоговоритель; SW1 SW2 -однополюсный перекидной пе реключатель, нормально замкнутый в одном положении; С1 0,022 мкФ; С2 60 мкФ,
15 В; СЗ 200 мкФ, 15 В; С4, С5 1 мкФ (майларовые); С6Г 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 -100 кОм; R10 100 кОм; R12- 100 кОм.
15 В; СЗ 200 мкФ, 15 В; С4, С5 1 мкФ (майларовые); С6Г 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 -100 кОм; 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 зкранированнн访 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
СЗ R1СЗ R1——1(-*——1(-*ЧР@®@ 1 С2 丄 ^1 386 I!ЧР@®@ 1 С2 丄 ^1 386 I!
СЗ R1
СЗ R1
——1(-*
——1(-*
ЧР@®@ 1 С2 丄 ^1 386 I!
ЧР@®@ 1 С2 丄 ^1 386 I!
7.12. Судовое переговорное устройство, C1~[_M386, низковольтный УНЧ; IC2 LM377, двухканальный 2-Вт УНЧ; С1мкФ； С2-10 мкФ, 10 В; СЗ, С4 К мкО； С5-0Д мкФ; С6, С7 100 мкФ, 15 В; С8~60мкФ, 10 В; С9, С10-6 мкФ,7.12. Судовое переговорное устройство, C1~[_M386, низковольтный УНЧ; IC2 LM377, двухканальный 2-Вт УНЧ; С1мкФ； С2-10 мкФ, 10 В; СЗ, С4 К мкО； С5-0Д мкФ; С6, С7 100 мкФ, 15 В; С8~60мкФ, 10 В; С9, С10-6 мкФ,или мегафон:10 В; R1 500 кОм, потенциометр; R2. R3 100 кОм; R6r R7 100 кОм; R4, R5 4,7 кОм, R8 10 0м; Spk 8 0м, 5-дюйм (125-мм) громкоговоритель.или мегафон:10 В; R1 500 кОм, потенциометр; R2. R3 100 кОм; R6r R7 100 кОм; R4, R5 4,7 кОм, R8 10 0м; Spk 8 0м, 5-дюйм (125-мм) громкоговоритель.Примечание. Выводы 3, 4, 5, 10, 11 и 12 должны быть заземлены.Примечание. Выводы 3, 4, 5, 10, 11 и 12 должны быть заземлены.
7.12. Судовое переговорное устройство, C1~[_M386, низковольтный УНЧ; IC2 LM377, двухканальный 2-Вт УНЧ; С1
мкФ； С2-10 мкФ, 10 В; СЗ, С4 К мкО； С5-0Д мкФ; С6, С7 100 мкФ, 15 В; С8~60мкФ, 10 В; С9, С10-6 мкФ,
7.12. Судовое переговорное устройство, C1~[_M386, низковольтный УНЧ; IC2 LM377, двухканальный 2-Вт УНЧ; С1
мкФ； С2-10 мкФ, 10 В; СЗ, С4 К мкО； С5-0Д мкФ; С6, С7 100 мкФ, 15 В; С8~60мкФ, 10 В; С9, С10-6 мкФ,
или мегафон:
10 В; R1 500 кОм, потенциометр; R2. R3 100 кОм; R6r R7 100 кОм; R4, R5 4,7 кОм, R8 10 0м; Spk 8 0м, 5-дюйм (125-мм) громкоговоритель.
или мегафон:
10 В; R1 500 кОм, потенциометр; R2. R3 100 кОм; R6r R7 100 кОм; R4, R5 4,7 кОм, R8 10 0м; Spk 8 0м, 5-дюйм (125-мм) громкоговоритель.
Примечание. Выводы 3, 4, 5, 10, 11 и 12 должны быть заземлены.
Примечание. Выводы 3, 4, 5, 10, 11 и 12 должны быть заземлены.
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 МС1458 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. Стереоус и литель с предусилителем:Рис. 7.13. Стереоус и литель с предусилителем:4,7 кОм; С1, С2-0,1 мкФ；С4, С8-200 мкФ 15 В；4,7 кОм; С1, С2-0,1 мкФ；С4, С8-200 мкФ 15 В；100 кОм; R13, R9СЗ, С6 -0,1 мкФ;100 кОм; R13, R9СЗ, С6 -0,1 мкФ;IC1 МС1458, сдвоенный операционный усилитель; IC2- двухканальный 4-Вт усилитель; RI, R2 10 кОм; R3, R4 -1 МОм; R5, R14 2,2 кОм; R10r R6- 500 кОм потенциометры; R11, R7 100 кОм, R8, R12IC1 МС1458, сдвоенный операционный усилитель; IC2- двухканальный 4-Вт усилитель; RI, R2 10 кОм; R3, R4 -1 МОм; R5, R14 2,2 кОм; R10r R6- 500 кОм потенциометры; R11, R7 100 кОм, R8, R12С7 60 мкФ, 10 В; С9, С5-6 мкФ; Spk 8 Ом, 12-дюйм; Батареи 2 шт. (или би-
Рис. 7.13. Стереоус и литель с предусилителем:
Рис. 7.13. Стереоус и литель с предусилителем:
4,7 кОм; С1, С2-0,1 мкФ；
С4, С8-200 мкФ 15 В；
4,7 кОм; С1, С2-0,1 мкФ；
С4, С8-200 мкФ 15 В；
100 кОм; R13, R9
СЗ, С6 -0,1 мкФ;
100 кОм; R13, R9
СЗ, С6 -0,1 мкФ;
IC1 МС1458, сдвоенный операционный усилитель; IC2- двухканальный 4-Вт усилитель; RI, R2 10 кОм; R3, R4 -1 МОм; R5, R14 2,2 кОм; R10r R6- 500 кОм потенциометры; R11, R7 100 кОм, R8, R12
IC1 МС1458, сдвоенный операционный усилитель; IC2- двухканальный 4-Вт усилитель; RI, R2 10 кОм; R3, R4 -1 МОм; R5, R14 2,2 кОм; R10r R6- 500 кОм потенциометры; R11, R7 100 кОм, R8, R12
полярный 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 коэффициент о в 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 0 порядка 0 Выходной сигнал через конденсатор СЗ поступает на резистор R" включенный как делитель напряжения для регулировки громкости следу- ющего 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. :Дна половина которого (выводы 1-7) работает как предусилитель мощ- в то время как вторая половина (выводы 8-13) является оконечным усилителем. Коррекция и баланс осуществлялись при помощи элементов
Рис. 7.14. Телефонный усилитель:
IC1 - LM377, двухканальный 2-Вт УНЧ; Q1 - npnf 2N1101, SK3O1O, GE59; С1, СЗ-0,1 мкФ; С5-0,1 мкФ; С2 50 мкФ, 10 В; С4- 60 мкФ, 10 В; С6, С7 6 мкФ, 10 В; С8- 220 мкФ, 25 В; PU-телефонный звук。-
R4 R3
съемник № 44-533А; R1, R2 -100 кОм; R3, R4-100 кОм; R5, R6-47 кОм; 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 75
&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
Oz3 мкФ; C4, C5-10 мкФ, 15 В; С6 - 1000 мкФ, 2 5 В; С7 250 mk(D, 15 В; С8 0,005 мкФ; С9 1,5 мкФ (майларо- вый); Spk-4 8-Ом громкоговоритель.Oz3 мкФ; C4, C5-10 мкФ, 15 В; С6 - 1000 мкФ, 2 5 В; С7 250 mk(D, 15 В; С8 0,005 мкФ; С9 1,5 мкФ (майларо- вый); Spk-4 8-Ом громкоговоритель.усилитель мощности; R1, R4, R8 - 1 кОм; R3, R5 -25 кОм, потенциометр; R7-200 кОм, потенциометр; R6 - 10 кОм; R2 470 кОм (для коэффи-усилитель мощности; R1, R4, R8 - 1 кОм; R3, R5 -25 кОм, потенциометр; R7-200 кОм, потенциометр; R6 - 10 кОм; R2 470 кОм (для коэффи-
Oz3 мкФ; C4, C5-10 мкФ, 15 В; С6 - 1000 мкФ, 2 5 В; С7 250 mk(D, 15 В; С8 0,005 мкФ; С9 1,5 мкФ (майларо- вый); Spk-4 8-Ом громкоговоритель.
Oz3 мкФ; C4, C5-10 мкФ, 15 В; С6 - 1000 мкФ, 2 5 В; С7 250 mk(D, 15 В; С8 0,005 мкФ; С9 1,5 мкФ (майларо- вый); Spk-4 8-Ом громкоговоритель.
усилитель мощности; R1, R4, R8 - 1 кОм; R3, R5 -25 кОм, потенциометр; R7-200 кОм, потенциометр; R6 - 10 кОм; R2 470 кОм (для коэффи-
усилитель мощности; R1, R4, R8 - 1 кОм; R3, R5 -25 кОм, потенциометр; R7-200 кОм, потенциометр; R6 - 10 кОм; R2 470 кОм (для коэффи-
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 подавать- ся 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 F7 = 1/(6,28 • R7 • СЗ) (здесь эта частота равна 500 Гц) 1/(串28 0,2 • 0,0015).
Входной сигнал подается на неинвертируюший вход микросхемы IC2 (усилитель мощности). Выход микросхемы, вывод 4. подключен к громко- :Щротелю через конденсатор С6, который должен иметь емкость мкФ или больше для получения максимальной мощности. Элемент С9 является развязкой по постоянному току, а конденсатор С8 предназначен подавления паразитного самовозбуждения. Напряжение источника питания может быть от 9 до 15 В без дополнительных элементов, поскольку нутреннне цепи микросхем поддерживают рабочую точку на выводе 4 на у овне половины напряжения источника питания для хорошей линейности. ок покоя усилителя мощности составляет 100 мА, а ток покоя операцион- ОГо 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
СТЕРЕОУСИЛИТЕЛЬ 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 RI 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 С6, 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 8 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 8 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 -Б^^г^эБ^^г^эВт по каждому каналу (с предусилителем) 10ОО мкФ, 25 В; С7 0,5 мкФ; RI 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.Вт по каждому каналу (с предусилителем) 10ОО мкФ, 25 В; С7 0,5 мкФ; RI 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 8 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 8 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 -
Б^^г^э
Б^^г^э
Вт по каждому каналу (с предусилителем) 10ОО мкФ, 25 В; С7 0,5 мкФ; RI 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.
Вт по каждому каналу (с предусилителем) 10ОО мкФ, 25 В; С7 0,5 мкФ; RI 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 час готы 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. 一
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-
Рмс- 7.17 Усилитель по мостовой схеме (1 2 Вт;
•С1. IC2-LM384, усилители мощности низ-Spk- 8 Ом 12-дюйм (300-мм) громкого
ко〃 частоты; С1 1 мкФ (майларовый) С2.воритель; SO1 низкочастотным разъем;
СЗ- 5 мкФ, 25 В; С4 340 пФ; С5 0,1 мкФ: R4 200 кОм потенциометр.
R1-500 кОм; R2 -1 кОм; R3 3 Ом, 2 Вт;
Ток 1А соответствует обшемх потреблению схемы, а не одной микросхемы. Прим. ред.
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 частот ы, 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 использова гь кассетный магнитофон в качестве источника звука
Схема 18
УЗКОНАПР4ВЛЕННЫЙ 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.
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.[C1-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[C1-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.
[C1-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
[C1-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
Микросхема IC1 типа LF351, операционный усилитель на полевых транзисторах с р〃-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 мосто- в°й 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 громкого- ворителе 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 вьосодах стали одинаковыми. Конденсаторы СЗ и С4 необходимы для ^анса звуковых сигналов, подаваемых на вход усилителя.
Этот тип усилителей должен иметь цепи подавления колебаний, кото- появляются на выходе в течение отрицательной полуволны напряжения 6 гнала (эту роль выполняют R7 и R6). Когда источник питания удален Лее чем на 8 см от микросхемы, необходима развязка по напряжению
Рис. 7.19. Параболический микрофонный приемник.Рис. 7.19. Параболический микрофонный приемник.
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 дв尹 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 6м力 получен от тюнера. Можно добавить к схеме низковольтный усилитель низкой частоты на микросхеме типа LM386 в качестве предусилителя.
Рис. 7.20. 16-Вт усилитель мостового типа: |С1, IC2-ULN3701, 10-Вт усилители мощности; С1 - 0,47 мкФ; С2。,1 мкФ; R1 500 кОм, переменное; R2 25 кОм, переРис. 7.20. 16-Вт усилитель мостового типа: |С1, IC2-ULN3701, 10-Вт усилители мощности; С1 - 0,47 мкФ; С2。,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.
Рис. 7.20. 16-Вт усилитель мостового типа: |С1, IC2-ULN3701, 10-Вт усилители мощности; С1 - 0,47 мкФ; С2。,1 мкФ; R1 500 кОм, переменное; R2 25 кОм, пере
Рис. 7.20. 16-Вт усилитель мостового типа: |С1, IC2-ULN3701, 10-Вт усилители мощности; С1 - 0,47 мкФ; С2。,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.
Усилители мощности на микросхемах ULN3701 включены по упрощенной мостовой схеме. Неинвертирующий вход, вывод 1 микросхемы IC1, и инвертирующий вход, вывод 2 микросхемы IC2, соединены вместе н используются как вход сигнала. Вывод 2 микросхемы IC1 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 1еплоотво- де. 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. с°оранный по этой схеме, включает звук, когда звонит телефон Провода к громкоговорителю могут быть выведены за пределы дома.
Микросхема IC1 являет ся низковоль гным усилителем низкой частоты с
датчиком в качестве источника входного сигнала (рис. 7.21). Датчик устанавливается в корпусе телефонного аппарата возле вызывного трансформатора. Когда датчик возбуждается поступающим сигналом вызова, сигнал частотой 60 Гц усиливается. Выходной сигнал с вывода 5 преобразуется н 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 част о гы 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 Гцч 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.
9В9ВРис. 7.21. Дистанционный телефонный звонок: IC1 LM386 низковольтный усилитель низРис. 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 15В“ PU телефонный звукосъемник № 44-533А (по каталогу); D1 1 N914; R1,кой 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 15В“ PU телефонный звукосъемник № 44-533А (по каталогу); D1 1 N914; R1,R4 10 кОм, R2 270 Ом; R3 470 кОм； R5 1 кОм; R6 100 кОм; R7 68 кОм; Q1 2N110L SK3010, GE59; S1 - однополюс- ный перекидной переключатель- Spk 8-Ом громкоговорител ьR4 10 кОм, R2 270 Ом; R3 470 кОм； R5 1 кОм; R6 100 кОм; R7 68 кОм; Q1 2N110L SK3010, GE59; S1 - однополюс- ный перекидной переключатель- Spk 8-Ом громкоговорител ь
9В
9В
Рис. 7.21. Дистанционный телефонный звонок: IC1 LM386 низковольтный усилитель низ
Рис. 7.21. Дистанционный телефонный звонок: IC1 LM386 низковольтный усилитель низ
кой 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 15В“ PU телефонный звукосъемник № 44-533А (по каталогу); D1 1 N914; R1,
кой 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 15В“ PU телефонный звукосъемник № 44-533А (по каталогу); D1 1 N914; R1,
R4 10 кОм, R2 270 Ом; R3 470 кОм； R5 1 кОм; R6 100 кОм; R7 68 кОм; Q1 2N110L SK3010, GE59; S1 - однополюс- ный перекидной переключатель- Spk 8-Ом громкоговорител ь
R4 10 кОм, R2 270 Ом; R3 470 кОм； R5 1 кОм; R6 100 кОм; R7 68 кОм; Q1 2N110L SK3010, GE59; S1 - однополюс- ный перекидной переключатель- Spk 8-Ом громкоговорител ь
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 устройст- вами, 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 МЛМ-НЕ) 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).
D1 R1D1 R17.22. Сигнализатор отключения электропитания:IC1 CD4001. четыре двухвходовых логи- 330 Ом; R2, R3 10 кОм; R4 -68 кОм; R5 ческих элемента ИЛИ-HE; IC2-LM555, тай-100 кОм; Т1 120-В, первичная обмотка,^ер； D1 1N4001; CL С2 100 мкФ, 2 5 В-6,3 В - вторичная ток 100 мА F1 предо-C3-0Q1 мкФ; С4 220 мкФ 25 В: R1 хранитель, 1 А.7.22. Сигнализатор отключения электропитания:IC1 CD4001. четыре двухвходовых логи- 330 Ом; R2, R3 10 кОм; R4 -68 кОм; R5 ческих элемента ИЛИ-HE; IC2-LM555, тай-100 кОм; Т1 120-В, первичная обмотка,^ер； D1 1N4001; CL С2 100 мкФ, 2 5 В-6,3 В - вторичная ток 100 мА F1 предо-C3-0Q1 мкФ; С4 220 мкФ 25 В: R1 хранитель, 1 А.IC1 CD4001IC1 CD4001
D1 R1
D1 R1
7.22. Сигнализатор отключения электропитания:
IC1 CD4001. четыре двухвходовых логи- 330 Ом; R2, R3 10 кОм; R4 -68 кОм; R5 ческих элемента ИЛИ-HE; IC2-LM555, тай-100 кОм; Т1 120-В, первичная обмотка,
^ер； D1 1N4001; CL С2 100 мкФ, 2 5 В-6,3 В - вторичная ток 100 мА F1 предо-
C3-0Q1 мкФ; С4 220 мкФ 25 В: R1 хранитель, 1 А.
7.22. Сигнализатор отключения электропитания:
IC1 CD4001. четыре двухвходовых логи- 330 Ом; R2, R3 10 кОм; R4 -68 кОм; R5 ческих элемента ИЛИ-HE; IC2-LM555, тай-100 кОм; Т1 120-В, первичная обмотка,
^ер； D1 1N4001; CL С2 100 мкФ, 2 5 В-6,3 В - вторичная ток 100 мА F1 предо-
C3-0Q1 мкФ; С4 220 мкФ 25 В: R1 хранитель, 1 А.
IC1 CD4001
IC1 CD4001
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 дос га i очно велико.
Вывод 4 управляемого напряжением генератора микросхемы фазовой автоподстройки IC3 подключен к усилителю на транзисторе и к громкоговорителю для генерации звукового сигнала. Высоi а звука определяется номиналами элементов С2 н 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 мк①.то частота исходного звукового сигнала снизится и вся пос л ед о вате л ьность будет звучать ниже.
Микросхема IC2 типа МС14017 используется как декодер, который сдвигает сигнал на один разряд при каждом импульсе синхронизации. Хотя последовательность выходных сигналов IC2 фиксирована, тем не менее
Рис. 723. Генератор мелодии (мелодичный дверной звонок).Рис. 723. Генератор мелодии (мелодичный дверной звонок).IC1 LM555 таймер, IC2 МС14017 счет чик дешифратор делитель на 10 IC3 МС14046 схема фазовой автоподстройки: QI прп, 2N1101, SK3010; GE59; D1 D6 1N914; С1 4 мкФ, 10 В: С2 от 0,05 до 0,01 мкФ (для подбора граничной частоты) RI, R2 100 кОм; R9 150 кОм (увеличение сопротивления снижает частоту звука);IC1 LM555 таймер, IC2 МС14017 счет чик дешифратор делитель на 10 IC3 МС14046 схема фазовой автоподстройки: QI прп, 2N1101, SK3010; GE59; D1 D6 1N914; С1 4 мкФ, 10 В: С2 от 0,05 до 0,01 мкФ (для подбора граничной частоты) RI, R2 100 кОм; R9 150 кОм (увеличение сопротивления снижает частоту звука);R10 10 Ом; R11 10 кОм; R12 2,2 кОм, резисторы, определяющие выходной звук с» 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 разомкнутой Spk 8-Ом громкоговорительR10 10 Ом; R11 10 кОм; R12 2,2 кОм, резисторы, определяющие выходной звук с» 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 разомкнутой Spk 8-Ом громкоговоритель
Рис. 723. Генератор мелодии (мелодичный дверной звонок).
Рис. 723. Генератор мелодии (мелодичный дверной звонок).
IC1 LM555 таймер, IC2 МС14017 счет чик дешифратор делитель на 10 IC3 МС14046 схема фазовой автоподстройки: QI прп, 2N1101, SK3010; GE59; D1 D6 1N914; С1 4 мкФ, 10 В: С2 от 0,05 до 0,01 мкФ (для подбора граничной частоты) RI, R2 100 кОм; R9 150 кОм (увеличение сопротивления снижает частоту звука);
IC1 LM555 таймер, IC2 МС14017 счет чик дешифратор делитель на 10 IC3 МС14046 схема фазовой автоподстройки: QI прп, 2N1101, SK3010; GE59; D1 D6 1N914; С1 4 мкФ, 10 В: С2 от 0,05 до 0,01 мкФ (для подбора граничной частоты) RI, R2 100 кОм; R9 150 кОм (увеличение сопротивления снижает частоту звука);
R10 10 Ом; R11 10 кОм; R12 2,2 кОм, резисторы, определяющие выходной звук с» 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 разомкнутой Spk 8-Ом громкоговоритель
R10 10 Ом; R11 10 кОм; R12 2,2 кОм, резисторы, определяющие выходной звук с» 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 разомкнутой Spk 8-Ом громкоговоритель
Рис. 7.24. Расположение выводов м и кросхе м ы МС14017.Рис. 7.24. Расположение выводов м и кросхе м ы МС14017.^хйо^хё^ю^^ zxhBcoxHodxHUo oodgo^хйо^хё^ю^^ zxhBcoxHodxHUo oodgo
Рис. 7.24. Расположение выводов м и кросхе м ы МС14017.
Рис. 7.24. Расположение выводов м и кросхе м ы МС14017.
^хйо^хё^ю^^ zxhBcoxHodxHUo oodgo
^хйо^хё^ю^^ zxhBcoxHodxHUo oodgo
мелодию можно менять. (Объяснение смотрите в следующем абзаце.) Вывод 4 является входом 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 иерез диод поступает напряжение примерно 8 В и частота выходного звукового сигнала становится максимальной. Вывод 1 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 тонке 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 逝夕 прерывания цикла, т. е. возможны только девять звуков. Для формиро- вання другого порядка выходных сигналов следует поменять позиции подключения диодов (рис. =.24).
Изменить или подобрать другую мелодию, не изменяя схемы, можно путем подбора номиналов резисторов с R3 по R8. Эта процедура заключа- 丁ся в следующем: один конец проволочки подсоедините к плюсу источника "таннн. 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 сннхроннза、 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 произойдел, когда изменения будут сделаны.
Схема 23
ЭЛЕКТРОННОЕ ВЫЗЫВНОЕ УСТРОЙСТВО
Описание работы схемы. Электронное вызывное устройство (рис. 725) 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 устройстве IC1 -CD4011 четыре двухвходовых логических элемента И-НЕ; IC2-LM386, низковольтный усилитель; С1 15 мкФ, 15 В;С2-1,5 мкФ (майларового типа); СЗ 60 мкФ, 15 В; С4 25 мкФ, 15 В; R1 -Рис 7.25. Электронное вызывное устройстве IC1 -CD4011 четыре двухвходовых логических элемента И-НЕ; IC2-LM386, низковольтный усилитель; С1 15 мкФ, 15 В;С2-1,5 мкФ (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 к°[ Q1 рпр, мощный SK3717 SK3719 &匚〔 Spk громкоговоритель.470 кОм; R2 10 кОм; R3 3,3 кОм; R4 5 кОм, переменное; R5 -10 Ом; R6 1 к°[ Q1 рпр, мощный SK3717 SK3719 &匚〔 Spk громкоговоритель.
Рис 7.25. Электронное вызывное устройстве IC1 -CD4011 четыре двухвходовых логических элемента И-НЕ; IC2-LM386, низковольтный усилитель; С1 15 мкФ, 15 В;
С2-1,5 мкФ (майларового типа); СЗ 60 мкФ, 15 В; С4 25 мкФ, 15 В; R1 -
Рис 7.25. Электронное вызывное устройстве IC1 -CD4011 четыре двухвходовых логических элемента И-НЕ; IC2-LM386, низковольтный усилитель; С1 15 мкФ, 15 В;
С2-1,5 мкФ (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 к°[ Q1 рпр, мощный SK3717 SK3719 &匚〔 Spk громкоговоритель.
470 кОм; R2 10 кОм; R3 3,3 кОм; R4 5 кОм, переменное; R5 -10 Ом; R6 1 к°[ Q1 рпр, мощный SK3717 SK3719 &匚〔 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 про- контролируйте 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 н землей для наблюдения за состоянием выхода микросхемы.
Схема 24
ПРИСТАВКА ТРЕМОЛО
Описание работы схемы. Тремоло (рис. 7.26) является устройством звуково- го эффекта, которое видоизменяет сигнал струнного инструмента. Генера- Т0Р 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 состав- Ляет около 2 В. С блокировочным конденсатором С4 коэффициент усиления равен 33. Для предотвращения искажений при наличии в схеме конденсато- Ра С4 выходной сигнал от инструмента не должен превышать 30 мВ (без ^Ремопо). 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 皆знстор управления глубиной модуляции R4. Прямоугольные импульсы ^одулируют звуковой сигнал с частотой, определяемой резистором R2 енератор запускается ножным переключателем S1
Рис. 7.26. Приставка тремоло:IC1 MCI4046, схема фазовой автоподстройки; Q1 npnt 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 MCI4046, схема фазовой автоподстройки; Q1 npnt 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 Ом; R6 10 кОм; R7 2,2 кОм; R9чатель; R2 1 МОм, переменное; R3, R8- 10 кОм; R4 5 кОм, переменное; R5 470 Ом; R6 10 кОм; R7 2,2 кОм; R92,2 МОм.2,2 МОм.
Рис. 7.26. Приставка тремоло:
IC1 MCI4046, схема фазовой автоподстройки; Q1 npnt 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 MCI4046, схема фазовой автоподстройки; Q1 npnt 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 Ом; R6 10 кОм; R7 2,2 кОм; R9
чатель; R2 1 МОм, переменное; R3, R8- 10 кОм; R4 5 кОм, переменное; R5 470 Ом; R6 10 кОм; R7 2,2 кОм; R9
2,2 МОм.
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 Iвывод 9). можно контролировать включенное состояние (рис. 7.27).
Выводы с 1 по 6 микросхемы IC2 относятся к схеме генератора зв\ка. 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 IC1 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 R11 при первом включении. 76
При появлении внешнего звуково! о сигнала на выводе 5 появляется напряжение, которое выпрямляется диодом D1. Конденсатор С4 разряжает- ся, 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 напря- жения 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. Еслн 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; RI 2,2 МОм; R2, R11 10 кОм; 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 Ом 3-дюйм (75-мм) громкоговоритель.1N914: D2 светодиод; RI 2,2 МОм; R2, R11 10 кОм; 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 Ом 3-дюйм (75-мм) громкоговоритель.Рмс. 7.27. Звуковой (вибрационный) сигнализатор: IC1-LM386, низковольтный УНЧ; IC2 UA556, сдвоенный таймер; QI прп. SK3010, GE59; С1 -0,01 мкФ; С2 50 мкФ, 10 В;
1N914: D2 светодиод; RI 2,2 МОм; R2, R11 10 кОм; 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 Ом 3-дюйм (75-мм) громкоговоритель.
1N914: D2 светодиод; RI 2,2 МОм; R2, R11 10 кОм; 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 Ом 3-дюйм (75-мм) громкоговоритель.
СЗ-Ю мкФ, 10 В; С4 0,03 мкФ; С5 220 мкФ, 10 В; С6 0,015 мкФ: С7 6 мкФ, 1° В (танталовый). С8 - 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-Вг 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.
R3 R4
Рис. 7.28. Перестраиваемым звуковой генератор усилительРис. 7.28. Перестраиваемым звуковой генератор усилитель3 кТП1т_а」®@®0|@о^4*_3 кТП1т_а」®@®0|@о^4*_в9в9IC1 - 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: Suk 8 Ом 10-?^ громкоговорительтеристикой; R3-500 кОм переменное экспоненциальной характеристикой: R4 1 кОм R5 100 кОм: Suk 8 Ом 10-?^ громкоговоритель
Рис. 7.28. Перестраиваемым звуковой генератор усилитель
Рис. 7.28. Перестраиваемым звуковой генератор усилитель
3 к
ТП1т_а
」®@®0|@о^4*_
3 к
ТП1т_а
」®@®0|@о^4*_
в
9
в
9
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: Suk 8 Ом 10-?^ громкоговоритель
теристикой; R3-500 кОм переменное экспоненциальной характеристикой: R4 1 кОм R5 100 кОм: Suk 8 Ом 10-?^ громкоговоритель
Эксперименты со схемой. Измените номинал конденсатора С2 и обратите внимание на изменение базового уровня частоты. Дополните схему одно- полюсным переключателем на два направления и телефонным гнездом, соединив выход генератора с гнездом через резистор 10 Ом для преобразо- вання 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 дополнитель- ным 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
детектор жидкости: IC2детектор жидкости: IC2LM386,LM386,низковольтный УНЧ: D1 -мощныйнизковольтный УНЧ: D1 -мощныйва 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;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;霁■。口моа； R1 390 Ом; R2 27 кОм, Spk ' м громкоговоритель; R3 25 кОм, пере- 产н°е; С1 -0,09 мкФ; С2-0,06 мкФ; СЗ- С：к①(майларовый); С4 500 мкФ, 15 В;W мкФ 15 В (дополнительный). Спра-霁■。口моа； R1 390 Ом; R2 27 кОм, Spk ' м громкоговоритель; R3 25 кОм, пере- 产н°е; С1 -0,09 мкФ; С2-0,06 мкФ; СЗ- С：к①(майларовый); С4 500 мкФ, 15 В;W мкФ 15 В (дополнительный). Спра-выводы 10, 11 и 12- развязка: вывод 13
детектор жидкости: IC2
детектор жидкости: IC2
LM386,
LM386,
низковольтный УНЧ: D1 -мощный
низковольтный УНЧ: D1 -мощный
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;
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;
霁■。口моа； R1 390 Ом; R2 27 кОм, Spk ' м громкоговоритель; R3 25 кОм, пере- 产н°е; С1 -0,09 мкФ; С2-0,06 мкФ; СЗ- С：к①(майларовый); С4 500 мкФ, 15 В;
W мкФ 15 В (дополнительный). Спра-
霁■。口моа； R1 390 Ом; R2 27 кОм, Spk ' м громкоговоритель; R3 25 кОм, пере- 产н°е; С1 -0,09 мкФ; С2-0,06 мкФ; СЗ- С：к①(майларовый); С4 500 мкФ, 15 В;
W мкФ 15 В (дополнительный). Спра-
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 временное х арактеристики.
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 н 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, контрол ируюидее два входа (звуковой сигнализатор):
IC1 CD4001; IC2-LN555, таймер; C1 R4 470 Ом; R5, R6 1 кОм; Spk 3-°М 0,006 мкФ; С2- 300 мкФ; 15 В; D1, D2 громкоговоритель
красные светодиоды; R1, R2 -10 кОм; 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 срабаты- вания 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 (20сС). 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
или звуковой сигнализатор):или звуковой сигнализатор):ром: S3 однополюсный перекидной ключатель R1 1 кОм; RZ R3 от 5 МОм; R4 10 кОм; R5 100 кОм; 10 кОм; R7 - 390 Ом; D1 светодиод; громкоговоритель.ром: S3 однополюсный перекидной ключатель R1 1 кОм; RZ R3 от 5 МОм; R4 10 кОм; R5 100 кОм; 10 кОм; R7 - 390 Ом; D1 светодиод; громкоговоритель.Рмс. 7.31. Таймер для обработки пленки (световой Cl -CD4081, логические элементы И; IC2 LN555, таймер; IC3 78L05, стабилизатор на 5 В； С1, С2 100 мкО), 6 В fтанталовые;С3 0,002 мкФ, С4 300 мкФ, 15 В; S1 ‘2 переключатели с пружинным фиксато-Рмс. 7.31. Таймер для обработки пленки (световой Cl -CD4081, логические элементы И; IC2 LN555, таймер; IC3 78L05, стабилизатор на 5 В； С1, С2 100 мкО), 6 В fтанталовые;С3 0,002 мкФ, С4 300 мкФ, 15 В; S1 ‘2 переключатели с пружинным фиксато-пере-
или звуковой сигнализатор):
или звуковой сигнализатор):
ром: S3 однополюсный перекидной ключатель R1 1 кОм; RZ R3 от 5 МОм; R4 10 кОм; R5 100 кОм; 10 кОм; R7 - 390 Ом; D1 светодиод; громкоговоритель.
ром: S3 однополюсный перекидной ключатель R1 1 кОм; RZ R3 от 5 МОм; R4 10 кОм; R5 100 кОм; 10 кОм; R7 - 390 Ом; D1 светодиод; громкоговоритель.
Рмс. 7.31. Таймер для обработки пленки (световой Cl -CD4081, логические элементы И; IC2 LN555, таймер; IC3 78L05, стабилизатор на 5 В； С1, С2 100 мкО), 6 В fтанталовые;
С3 0,002 мкФ, С4 300 мкФ, 15 В; S1 ‘2 переключатели с пружинным фиксато-
Рмс. 7.31. Таймер для обработки пленки (световой Cl -CD4081, логические элементы И; IC2 LN555, таймер; IC3 78L05, стабилизатор на 5 В； С1, С2 100 мкО), 6 В fтанталовые;
С3 0,002 мкФ, С4 300 мкФ, 15 В; S1 ‘2 переключатели с пружинным фиксато-
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 6 (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, С1 н 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 78L05 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 устраше- нИЯ 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-
и (или) средство устрашения:R5, R7 100 кОм; С1 0,027 мкФ; С2 0,01 мкФ; СЗ, С4 100 мкФ, 15 В; Spk 8- Ом громкоговоритель.и (или) средство устрашения:R5, R7 100 кОм; С1 0,027 мкФ; С2 0,01 мкФ; СЗ, С4 100 мкФ, 15 В; Spk 8- Ом громкоговоритель.乎 7.32. Звуковое контрольное устройство ，~CD4071, четыре логических элемента ИЛИ； IC2, IC3 LN555, таймеры; R1, R2 10 KoM: R3, R4 10 кОм; R6, R8 47 кОм;乎 7.32. Звуковое контрольное устройство ，~CD4071, четыре логических элемента ИЛИ； IC2, IC3 LN555, таймеры; R1, R2 10 KoM: R3, R4 10 кОм; R6, R8 47 кОм;
и (или) средство устрашения:
R5, R7 100 кОм; С1 0,027 мкФ; С2 0,01 мкФ; СЗ, С4 100 мкФ, 15 В; Spk 8- Ом громкоговоритель.
и (или) средство устрашения:
R5, R7 100 кОм; С1 0,027 мкФ; С2 0,01 мкФ; СЗ, С4 100 мкФ, 15 В; Spk 8- Ом громкоговоритель.
乎 7.32. Звуковое контрольное устройство ，~CD4071, четыре логических элемента ИЛИ； IC2, IC3 LN555, таймеры; R1, R2 10 KoM: R3, R4 10 кОм; R6, R8 47 кОм;
乎 7.32. Звуковое контрольное устройство ，~CD4071, четыре логических элемента ИЛИ； IC2, IC3 LN555, таймеры; R1, R2 10 KoM: R3, R4 10 кОм; R6, R8 47 кОм;
говоритель выдается звуковой сигнал. Звуковые сигналы для входов № 1 н № 2 различны, что позволяет определить место вторжения.
На входах второго логического элемента микросхемы IC1 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 11) 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?
СХсл； 一
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 ICI 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 ty = 0「(RI + R2)C1 или ij =0.7 (100 кОм -+- 220 кОм) х 0,000005 или 1.15 с. Время выключения состояния короче, чем время включенного состояния, и равно: t2 = 0,7 ■ R二 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 час готы 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),「enepaicp выдает короткие звуковые сигналы частотой 1 кГц.
Рис. 7.33. Автомобильный гудок заднего хода (предупреждение о движении назад): |С1 LM556, сдвоенный таймер; Cl 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 1°，исключив этим мешающий звук при испытании. Вы не должны остав- 亜ть вывод 10 неподключенным, а временно, но надежно соедините его с минусом батареи, чтобы гарантировать выключение звука.
Схема 32
СИГНАЛИЗАТОР ТОКСИЧНЫХ ГАЗОВ
Описание работы схемы. Сигнализатор токсичных газов (рис. 7.34) предупреждает о возникновении опасных ситуаций, таких, как наличие взры- воопасных газов или загрязнения воздуха в концентрации, вредной для ровья. Пары или газы таких веществ, как спирт, лак. разбавители.
8нзин, пропан, бутан, окись углерода и другие углеводороды, могут быть
Рис. 7.34. Сигнализатор токсичных газов: IC1 - LM555, таймер; 1С2 CD4071, четыре двухвходовых логических элемента ИЛИ; IC3-7805 стабилизатор напряжения; С1 0,006 мкФ; С2-300 мкО, 15 В; R1 -47 кОм; R2- 47 кОм; R3- 470 Ом; R4 -25 кОм, пеРис. 7.34. Сигнализатор токсичных газов: IC1 - LM555, таймер; 1С2 CD4071, четыре двухвходовых логических элемента ИЛИ; IC3-7805 стабилизатор напряжения; С1 0,006 мкФ; С2-300 мкО, 15 В; R1 -47 кОм; R2- 47 кОм; R3- 470 Ом; R4 -25 кОм, переменное; D2 С106В1, тиристор; D1 светодиод, красный; датчик TGS812; Spk 8- Ом громкоговоритель; S1 - кнопка, нормально замкнутая; S2 однополюсный вы* ключатель.ременное; D2 С106В1, тиристор; D1 светодиод, красный; датчик TGS812; Spk 8- Ом громкоговоритель; S1 - кнопка, нормально замкнутая; S2 однополюсный вы* ключатель.
Рис. 7.34. Сигнализатор токсичных газов: IC1 - LM555, таймер; 1С2 CD4071, четыре двухвходовых логических элемента ИЛИ; IC3-7805 стабилизатор напряжения; С1 0,006 мкФ; С2-300 мкО, 15 В; R1 -47 кОм; R2- 47 кОм; R3- 470 Ом; R4 -25 кОм, пе
Рис. 7.34. Сигнализатор токсичных газов: IC1 - LM555, таймер; 1С2 CD4071, четыре двухвходовых логических элемента ИЛИ; IC3-7805 стабилизатор напряжения; С1 0,006 мкФ; С2-300 мкО, 15 В; R1 -47 кОм; R2- 47 кОм; R3- 470 Ом; R4 -25 кОм, пе
ременное; D2 С106В1, тиристор; D1 светодиод, красный; датчик TGS812; Spk 8- Ом громкоговоритель; S1 - кнопка, нормально замкнутая; S2 однополюсный вы* ключатель.
ременное; D2 С106В1, тиристор; D1 светодиод, красный; датчик TGS812; Spk 8- Ом громкоговоритель; S1 - кнопка, нормально замкнутая; S2 однополюсный вы* ключатель.
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 D1. Если тиристор включить, микросхема IC2 разблокирует микросхему IC1 через вывод 4 (сброс).
Управляющий 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 SL 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
Рнс. 7.35. Устройство, контролирующее вход (по отбрасываемой тени):
IC1 -LM386, низковольтный усилитель низ- R3-27 кОм; R4 390 кОм; С1 -0,01 мкФ, к°й частоты; IC2-ULN3330Y, оптоэлектрон- С2-4 мкФ, 15 В; СЗ -0,006 мкФ; D1 све- ный переключатель; IC3-7808, стабилиза- тодиод зеленый; D2 светодиод, красный. Т0Р 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 ICI (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, имитирующий тирольское пение:Рис. 7.36. Сигнализатор, имитирующий тирольское пение:4 мкФ 10 В; С5-0.01 мкФ' С6 10 мк① 15 В; С7 10 мкФ, 10 В; R1 - 1 кОм; R2 15 кОм; R3-10 кОм; R4, R5 10 кОм; R6, R7 47 кОм; С8 - 0,1 мкФ.4 мкФ 10 В; С5-0.01 мкФ' С6 10 мк① 15 В; С7 10 мкФ, 10 В; R1 - 1 кОм; R2 15 кОм; R3-10 кОм; R4, R5 10 кОм; R6, R7 47 кОм; С8 - 0,1 мкФ.IC1 LM386, низковольтный усилитель низкой частоты; |С2 LM555 таймер; IC3MC78L05, стабилизатор; С1 0,006 мкФ, С2 50 мкФ, 15 В; СЗ 50 мкФ, 15 В; С4IC1 LM386, низковольтный усилитель низкой частоты; |С2 LM555 таймер; IC3MC78L05, стабилизатор; С1 0,006 мкФ, С2 50 мкФ, 15 В; СЗ 50 мкФ, 15 В; С4
Рис. 7.36. Сигнализатор, имитирующий тирольское пение:
Рис. 7.36. Сигнализатор, имитирующий тирольское пение:
4 мкФ 10 В; С5-0.01 мкФ' С6 10 мк① 15 В; С7 10 мкФ, 10 В; R1 - 1 кОм; R2 15 кОм; R3-10 кОм; R4, R5 10 кОм; R6, R7 47 кОм; С8 - 0,1 мкФ.
4 мкФ 10 В; С5-0.01 мкФ' С6 10 мк① 15 В; С7 10 мкФ, 10 В; R1 - 1 кОм; R2 15 кОм; R3-10 кОм; R4, R5 10 кОм; R6, R7 47 кОм; С8 - 0,1 мкФ.
IC1 LM386, низковольтный усилитель низкой частоты; |С2 LM555 таймер; IC3
MC78L05, стабилизатор; С1 0,006 мкФ, С2 50 мкФ, 15 В; СЗ 50 мкФ, 15 В; С4
IC1 LM386, низковольтный усилитель низкой частоты; |С2 LM555 таймер; IC3
MC78L05, стабилизатор; С1 0,006 мкФ, С2 50 мкФ, 15 В; СЗ 50 мкФ, 15 В; С4
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 напряжение равно приблизительно 1 В при отсутствии источника инфракрасного излу-
9В9ВРис. 7.38. Инфракрасный детектор/сигнализатор:Рис. 7.38. Инфракрасный детектор/сигнализатор:IC1 - CD4009, шесть инверторов; IC2 - LM555, таймер; Q1 -инфракрасный фото- Детектор; R1 -15 кОм, переменное; Q2 - TIL906-1, мощный инфракрасный светодиод; R2, R3- 390 Ом; R4 10 кОм; R5- 47 кОм; R6 100 кОм; С1 -0,01 мкФ; С2-IC1 - CD4009, шесть инверторов; IC2 - LM555, таймер; Q1 -инфракрасный фото- Детектор; R1 -15 кОм, переменное; Q2 - TIL906-1, мощный инфракрасный светодиод; R2, R3- 390 Ом; R4 10 кОм; R5- 47 кОм; R6 100 кОм; С1 -0,01 мкФ; С2-50 мкФ, 15 В; СЗ - 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; СЗ - 0,01 мкФ; D1 светодиод, красный; D2- светодиод, зеленый: SW1 - кнопка. нормально разомкнутая; SW2 - однополюсный выключатель; R7 270 Ом; Spk - громкоговоритель.
9В
9В
Рис. 7.38. Инфракрасный детектор/сигнализатор:
Рис. 7.38. Инфракрасный детектор/сигнализатор:
IC1 - CD4009, шесть инверторов; IC2 - LM555, таймер; Q1 -инфракрасный фото- Детектор; R1 -15 кОм, переменное; Q2 - TIL906-1, мощный инфракрасный светодиод; R2, R3- 390 Ом; R4 10 кОм; R5- 47 кОм; R6 100 кОм; С1 -0,01 мкФ; С2-
IC1 - CD4009, шесть инверторов; IC2 - LM555, таймер; Q1 -инфракрасный фото- Детектор; R1 -15 кОм, переменное; Q2 - TIL906-1, мощный инфракрасный светодиод; R2, R3- 390 Ом; R4 10 кОм; R5- 47 кОм; R6 100 кОм; С1 -0,01 мкФ; С2-
50 мкФ, 15 В; СЗ - 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; СЗ - 0,01 мкФ; D1 светодиод, красный; D2- светодиод, зеленый: SW1 - кнопка. нормально разомкнутая; SW2 - однополюсный выключатель; R7 270 Ом; Spk - громкоговоритель.