К. ВИТАНОВ
Полупроводникови схеми в бита и Зсекидне ието
БЛИОТЕКА ЗА РАДИОЛЮБИТЕЛЯ
ИНЖ. КОЙЧО ВИТАНОВ ВИТАНОВ
Полупрободникоби схемиобита и Всекидневието
Съхранено от LZ2CH, сканиране: LZ2XYZ, обработка: LZ2WSG, 30.Х.2007г., KN34PC
СОФИЯ —1972
ДЪРЖАВНО ИЗДАТЕЛСТВО .ТЕХНИКА
УДК 621.382:621.396.6(023)
В настоящата книга са разгледани полупро-водникови схеми, конто могат да бъдат използувани в най-различни устройства за битови цели и са свързани с нашето всекидневие.
Книгата е предназначена за напреднали любители на електрониката, конто имат известен конструкторски опит и желание за практическа реализация на полупроводникови схеми.
Може да бъде полезна и за интересуващите се читатели от тази нова и интересна облает на радиоелектрониката.
Редакционна колегия на обществени начала:
/7. Боянов, В, Грозданов, М. Илаев, Сл. Маляков, И. Маслев, Д. Мишев, И. Петров, П. Попов, Д, Рачев
621.396(023)
I.	ВЪВЕДЕНИЕ
Някои читатели сигурно си спомнят времето, когато полу-проводниковите елементи — транзистори, диоди и пр., бяха из-лагани по изложбите като новости, чието приложение едва ли се очаква да бъде масово в близките няколко десетилетия... Когато преди 15 години бяха публикувани данни за първите транзисторни радиоприемники, се смяташе, че това е нова облает, безспорно с голямо бъдеще, но тя никога няма да може да се сравнява с радиолампите. А у нас може би малцина са предри-чали, че в недалечно бъдеще ще имаме български транзистори и диоди, конто не само ще използуваме, но и ще изнасяме в чужбина. Сега и на начинаещите радиолюбители се струват наивни първите стъпки на полупроводниковата радиоелектрони-ка< Тези първите стъпки обаче трасираха пътя до днешните епохални постижения, връх на конто са микроминиатюрните полупроводникови елементи. Едва ли има друга облает на тех-никата, която да израсне в такива кратки исторически срокове. Не може да се твърди дали полупроводниците тласнаха напред други области на науката или е обратного, но фактът е налице днес полупроводниците са спътник на учените, техниците, люби-телите във всички техни опити за изработване на съвременни апаратури.
Напред с приложението на полупроводниците за радиоприемники и за телевизори, за радиоевързки и пр. се разви из-вънредно много и приложението им при промишлени апаратури за автоматизация, кибернетизация, телеуправление и пр. Докато в други области на радиоелектрониката все още не се изразя-ва пълното предимство на полупроводниковите елементи, в областта на автоматизацията на процесите това е безспорно и се дължи главно на тяхната непретенциозност, а същевременно и високата ефективност — те са малки по размери и тегло с минимална консумация, голяма издръжливост и ниска цена. Схе-
мите с полупроводникови елементи, използувани в автоматиката и телемеханиката, дават в много случаи по-големи или най-мал-кото равни възможности, сравнени с възможностите на схеми, разработени с радиолампи или само с механични възли.
Като клон на радиоелектрониката автоматизираните устройства за битово обслужване навлязоха широко в нашето всеки-дневие. Тази облает е достъпна за радиолюбителите, тъй като не изисква големи средства, а резултатите от приложението й могат веднага да бъдат видяни и почуствувани. Наистина при-емливо е да бъдат заменени сложните електромеханични възли, използувани в устройствата за битово обслужване и нашето всекидневие, с по-простите, леки и удобни полупроводникови устройства. Разбира се, в тази насока също не трябва да се прекалява, тъй като възможностите и на полупроводниците не са неограничени.
В настоящата книга сме си поставили за задача да насочим вниманието на младите конструктори-радиолюбители към никои възможности за прилагането на полупроводниковата електро-ника в обикалящата ни среда — нашия бит и всекидневие. Схе-мите, конто сме подбрали, не могат да обхванат целия комплекс от разнообразии задачи и технически решения. Ще бъде много полезно, ако те станат основа за по-нататъшни разработки и развитие на първоначалните идеи. Ако тази книга създаде подобен интерес, може да се смята, че тя е изпълнила своето предназначение.
6
II.	СХЕМИ, ИЗПОЛЗУВАНИ ЗА ВРЕМЕРЕЛЕТА
Напоследок полупроводниците все по-често се използуват при безконтактни превключватели или при случаи, когато трябва да бъде постигнато закоснение вьв включването или изключва-нето на различии вериги. По принцип схемите с полупроводни-ци не се различават от ключовите схеми с радиолампа При полупроводниците обаче проличава тяхното предимство — ико-номичност и възможност за използуване на прости, леки и удобни за реализиране токоизточници. Изследванията са показали еъщо така, че при режимите на превключване температурната зависимост, която е пречка за използуване на много други ви-дове схеми, при транзисторите е сравнително слаба и може да <се ограничи в достаточна стелен или напълно да се отстрани чрез вземане на прости допълнителни мерки.
Най-често за различии закоснения при включване и изключ-ване на вериги се използува обстоятелството, че кондензатор с определен капацитет се разрежда за определено време и вре-мето на разреждане на кондензатора през верига със сопротивление зависи както от стойността на капацитета, така и стой-ността на това сопротивление. Полупроводниците се използуват най-често за „дозиране“ на началото на задействуване на схемата за постигане на стромни фронтове на импулсите, чрез конто се включват или изключват подлежащите на командуване вериги и за автоматично сменяне на посоката на зареждане на кондензатора.
Интересно е да споменем за какви практически цели могат да бодат внедрени подобии схеми. В много приложения на олектрониката се налага да бодат използувани превключватели, конто да се задействуват при определено состояние или пок такива, конто да превключват состоянието си определено време, след като получат команда. Чрез подходяще сворзване на няколко подобии схеми могат да се изполняват и предварител-но програмирани функции — например включването и изключ-ването на някакво устройство да става на степени през опре-делени интервали от време само по зададената порвоначална команда. Приложение на схеми с подобен принцип на работа представляват най-различните столбищни автомата, времерелета за включване на отоплителни и други печки, на реклами, на
7
мигачи за автоколи, периодично включване на чистачките за предните стъкла и пр. На основата на споменатите типови схеми могат^да бъдат разработени най-различни приложения.
Проста схема за закъснение при включване (или при изключване на вериги)
Схемата (фиг. IL-1) е разработена с един транзистор. Време закъснението при включване се определи от времеконстантата на съпротивително-капацитивната трупа, съставена от резисто-рите	и кондензатора Сг. Действието на схемата е след-
ното: в спокойно състояние транзисторът Т е отпушен и емитерно-базисната му верига е със сравнително малко съпротивление. Следователно при включване на токозахранващото напрежение ще се образува токова верига от: отрицателен полюс на токоиз-точника, резистор кондензатор С\, преход база — емитер на транзистора, към положителния полюс на токозахранващия
Фиг. II-1
източник. В резултат кондензаторът Ск ще се зареди. Релето А не е задействувано, тъй като веригата му е прекъсната от ключа /С" При включването на двусекционния ключ К'—К" ще се получи следната токова верига: положителен полюс на токоиз-точника, ключ Л', кондензатор резистори и /?3 и отрица
8
телен полюс на токоизточника. Въпреки че веригата и на релето А е ’затворена (тъй като втората секция на ключа К" също се включва), релето няма да се задействува. Причината за това е, че транзисторът има достатъчен потенциал на базата си, съз-даден от кондензатора С\, и е запушен. Той ще остане запушен, а съответно релето А ще бъде задействувано, докато конден-заторът С\ се разреди за време, определено от зависимостта
/ = 0,7	(/?2+/?3)	[4
В тази зависимост е включен коефициент 0,7, който отчита влиянието на собствените загуби в кондензатора.
След изтичане на това време потенциалът на базата на транзистора не е вече положителен и той се отпушва. Релето А се задействува и остава в това положение, докато ключът К!—К' не бъде изключен, т. е. докато токовата му верига през транзистора не се прекъсне. Съпротивлението на бобината на релето е около 900 Q, като диаметърът на проводника, от който е навита намотката му, е 0,08 шш. Според предназначението на схемата контактите могат да бъдат спокойни (нормално за-творени) и работни (нормално отворени). При работни контакта се портига закъснение във включването на верига, а при спокойни контакти в изключването й. Времето на закъснение, кое-то може да бъде получено чрез такава схема, се определя от горната формула и е до 1,5—5 s.
Схема, при която се постига същият ефект, е дадена на фиг. 1I.-2. За разлика от предната схема тук ключът К1—К" нормално е включен, поради което след подаване на токозах-ранващото напрежение кондензаторът Сг се зарежда и поддържа отрицателен потенциал към базата на транзистора Т. Следова-телно преди изключването на ключа К'—К" транзисторът е отпущен и релето А е постоянно включено. След отваряне на ключа К’—К" транзисторът остава отпушен, тъй като потенциалът на ^базата му се поддържа от заряда на кондензатора. Същевременно и релето А е задействувано, тъй като токовата му верига се поддържа чрез собствения контакт а, включен паралелно на втората секция на ключа К". Кондензаторът започва да се разрежда през веригата: отрицателен полюс на токоизточника, съпротивление колектор-база, кондензатор С± и положителен полюс на токоизточника. Ако транзисторът участ-вува във веригата на разреждане на кондензатора, получава се значителна температурна зависимост на времето на задействува* не. Ето защо обикновено се използува резисторът /?2 и Раз“
9
реждането на кондензатора се извършва през него. След време* определено от формулата t—Q,7R2Cb кондензаторът се раз-режда, потенциалът на базата на транзистора става по-малко отрицателен и той се запушва. Релето А отпуска контакта си а и веригата се прекъсва.
Фиг. П-2
Описаната схема може да осигури времезакъснение до около 3 s. Схемите на фиг. IL 1 и на фиг. И. 2 имат недоста-тъка, че времето за закъснение във включването или в изключ-ването на вериги се обуславя само от времеконстаытата на капацитет и съпротивление, респ. варира в широки граници. Такива схеми могат да бъдат използувани, когато не се изиск-ва прецизност и точна повторяемост на продължителността на времето на включване и на изключване. Ето защо, когато изисква-нията са по-високи, се използуват по-сложни схеми с няколко транзистора, при конто е характерно, че в процеса на включване и на изключване участвуват освен времеконстантата на капацитет и съпротивление, но и параметрите на транзистора. Подобен е случаят и когато се изисква включването, респ. из-ключвато на релето да става рязко, т. е. фронтовете на включ-ващите и изключващите сигнали да са стръмни.
От най-често използуваните схеми могат да бъдат споме-
10
нати мултивибраторите, конто се използуват в три основни свързвания — моностабилен, астабилен и бистабилен мултиви-братор.
Схеми със закъснение във включване (изключване), използуващи моностабилен мултивибратор.
Под моностабилен мултивибратор се разбира схема, която под действието на външно подавай импулс се извежда от своето стабилно състояние и се въвежда в лабилно състояние, като след определен интервал от време се връща самостоятелно в първоначалното си стабилно състояние. Обхватът на приложение на моностабилния мултивибратор се свежда най-често до закъснение във включването на различии вериги, удължаване на времетраенето на краткотрайни импулси, за да могат те да придобият необходимата мощност за включване на командни вериги. Времетраенето н закъснение или удъжаването на вре-
Фиг, П-3
метраенето на краткотраен импулс варира в много широки граници — от 1 [is до 30 min.
За да разгледаме действието на моностабилния мултивибра-гор, ще използуваме схемата на фиг. II-3. Изхождаме от момента, в конто транзисторът 1\ е запушен, а транзисторът Т2
11
е отпушен. Потенциалът на базата на транзистора Т2 се опре деля от заряда на кондензатора С%> осъществен по следната токова верига: отрицателен полюс на токоизточника, резистор /?3, кондензатор С2, преход база-емитер на транзистора Т2, резистор /?5 (чието влияние може да бъде пренебрегнато, тъй като съпротивлението му има малка стойност) и положителен полюс на токоизточника. Тъй като съпротивлението колектор-емитер на транзистора Т2 е сравнително малко спрямо стойността на съпротивлението на резистора /?6, може да се смята, че долният (по схемата) край на този резистор е Включен към положител-ния полюс на токоизточника. Следователно към базата на транзистора 1\ се подава чрез съпротивлението на резисторите и /?2 положително напрежение и транзисторът 7\ е запушен.
Ако към входната верига на моностабилния мултивибратор подадем импулс с отрицателна полярност, независимо от про-дължителността му протича ток през прехода база-емитер на транзистора 7\. Полученият колекторен ток на транзистора 7\ създава пад от напрежение в краищата на резистора /?3. Следователно моментната стойност на потенциала на колектора на 7\ става по-малко отрицателна. Изменението на потенциала се предава през кондензатора С2 към базата на транзистора Т2г която получава също по-малък отрицателен потенциал. Това предизвиква намаление на колекторния ток през транзистора Т2. Падът от напрежение върху съпротивлението на резистора R& намалява и моментната стойност на потенциала към базата на транзистора Ть подавана през резистора става по-малко положителна. Транзисторът 7\ започва да се отпушва. Посока-та на поляритета в краищата на кондензатора С2 се сменя и той започва да се зарежда в обратна посока: отрицателен полюс на токоизточника, резистор /?4, преход колектор-емитер на транзистора резистор /?5, положителен полюс на токоизточ-ника. Малко след компенсиране на зарядите на кондензатора в двете посоки (преминаването на нулевата точка на зареждане)> транзисторът Т2 се отпушва. В краищата на съпротивлението на резистора /?6 се получава почти пълният пад от токозахран-ващото напрежение, чиято положителна стойност, както вече казахме, се подава посредстом съпротивлението на резистора /?! към базата на транзистора 7\ и го запушва. Следователно цикълът на разколебаване на схемата е приключил и тя се връща пак в първоначалното си стабилно състояние.
Лабилното състояние на схемата трае дотогава, докато кондензаторът С2 се зареди през съпротивлението на резистора /?4 и прехода колектор-емитер на транзистора 7\. Тъй като в
12
случая стойността на съпротивлението на резистора /?4 се под-бира да е по-голяма, тя определи фактически заедно с капаци-тета на кондензатора времето на това лабилно състояние. За целта се използува зависимостта
/=0,7/?4С2	[s].
От тази зависимост, след като се приеме определена стой-ност за времето t, се изчислява стойността на капацитета на кондензатора С2.
Ако на мястото на резистора /?3 или на резистора /?в включим бобината на реле, протичането на ток със закъснение ще се изрази със закъснително включване на релето след време, определено от горната зависимост. Стойността на съпротивлението на бобината на релето трябва да бъде подходяще прд-брана съобразно с тока на използуваните транзистори така, че да не се получи недопустимо силен колекторен ток.
Описаният мултивибратор е симетричен, т. е. съпротивле-нията на резисторите /?3 и са с еднакви стойности. В случайте, когато е необходимо да се осигури много стръмен фронт на включващия релето импулс, се допуска използуване! и на несиметрична схема.	.. .
.Моностабилният мултивибратор изисква известно време за възстановяване на първоначалното стабилно състояние. С други думи, след като е било извършено закъснително включване .рли изключване, повторного използуване на мултивибратора може да стане, след като кбндензаторът С2 отново се е заредил през веригата -на съпротивлението на резистора /?3. За д^ се увеличи стръмността на -фронта на изходния импулс, съпротивлението. на резистора /?3 се подбира с по-малка стойност от ,тази на съпротивлението на резистора /?0. Ако предположим, че за пълното зареждане на кондензатора С2 е необходимо тройно време от времето на разреждането му, времето за възстановяване на схемата може да се изчисли от зависимостта
4 = 3/?3 С2 [s].
В тази зависимост се пренебрегва влияниято на съпрртив лението на резистора А*б върху процеса. на зареждане, тъй като Това съпротивление е сравнително малко..
, Не е целесъобразно съпротивлението на резистора да има много голяма стойност, независимо че по този .начин се намалява необходимата стойност на капацитета С2 за лостигдне на определено време на закъснение във включването’ Обикдр.-вено стойността на това съпротивление се подбира от изисква-
13
нето да не се превиши допустимият базисен ток на транзистора Т2, като се използува зависимостта
/?4<0,8р2^?6	[Q]>
където р2 е усилването по ток на транзистора Т2.
Делителят на напрежение, съставен от резисторите Rv и /?2, определи работната точка на транзистора 7\. При стабилно състояние на схемата този транзистор трябва да бъде запушен. Следователно полученото в краищата на съпротивлението на резистора /?3 напрежение трябва да е по-малко от напрежение-то в краищата на съпротивлението на резистора /?я. Нормално върху съпротивлението на резистора /?б се получава пад 0,5 н-IV. Остатъчното напрежение между емитер и колектор на транзистора Т2 е винаги по-малко от тази стойност. Тъй като делителят от резисторите Rx и R2 е включен паралелно на резистора /?в и последователното свързано към него съпротивление на прехода емитер-колектор на транзистора Т2, необходимо е да ее спазва съотношение между стойностите на съпротивленията на делителя 1:1 до 1,5:1.
През съпротивлението на резистора R} тече базисният ток, получен от транзистора Ti при лабилното състояние на схема-та, т. е. когато транзисторът 7\ е отпушен. За да се получи оптималната стойност на съпротивлението на резистора R-, се използува зависимостта
R^OfifrRs И, където 3, е усилването по ток на транзистора 7\.
Най-често времетраенето на лабилното състояние на схемата се определи чрез изменение стойността на съпротивлеиие-то на резистора /?*. Долнатата гранична стойност на това време-траене се определя от допустимия базисен ток на транзистора Т2, като се има пред вид, че времетраенето на това състояние е право пропорцион ално на стойността на съпротивлението на резистора R4. Тъй като горната граница вече беше определена чрез усилването по ток на транзистора Т2 и стойността на сънротивлението на резистора /?6, долната граница на R4 се приема опитно да бъде 30ъ50 пъти по-малка от максималната му стойност. При необходимост от използуване на един и еъщ мултивибратор за големи граници на времетраенето на лабмлно-то състояние се препоръчва да се използуват няколко различии кондевзатори С2, конто да бъдат превключвани стъпално, а също тана съпротивлението на резистора /?в да бъде изменяемо.
14
Превключващи схеми, използуващи бистабилен мултивибратор
Бистабилният мултивибратор има две стабилни състояния, в конто той се довежда чрез два различии, най-често с противен поляритет импулси (фиг. П. 4). Схемата е разработена симетрично, т. е съответните елементи, конто определят ражимите на тран-зисторите, са еднакви.
Действието на схемата е следното. Да предположим, че в момента на подаване на входен импулс транзисторът Ту е от-* пушен. Образува се токовата верига: положителен полюс на токоизточника, резистор /?4, преход емитер—колектор на тринзис-тора Ту, резистор /?', отрицателен полюс на токоизточника. Тъй като съпротивлението на резистора /?4 и съпротивлението на пре-, хода емитер-колектор са малки, може да се смята, че долният (по схемата) край на резистора /?' е на положителен потенциал, който се подава към базата на транзистора Т2 и го запушва.
Ако през кондензатора Су бъде подаден някакъв положи-
Фиг. П-4
теле» импулс към базата на транзистора Ту последният се запушва за кратко време. Поради намалението на моментната стрйност на потенциалния пад върху съпротивление на резистора потенциалът към базата на транзистора Г2 става по-
15
отрицателен. През транзистора Т2 започва да протича колекто рен ток. Поради обратната връзка чрез общия емитерен рези стор /?4 транзисторът Г3 се запушва. Ако към транзистора 7\ бъде подаден отрицателен по поляритет импулс, той се отпуща и схемата се връща в първоначалното си състояние. Амплитудата на външния импулс се определи по начин, че в краищата на съпротивлението на резистора /?4 да се получи потенциален пад от 0,5 ч-1 V.
Подобно, както е случаят при моностабилния мултивибратор съпротивлението на резисторите /?3 и R'3 трябва да е с такава стойност, че протеклият през тях остатъчен ток да предизвиква по-малък пад от напрежение от пада на напрежение върху съпротивлението на резистора /?4. Кондензаторите С2 и имат за задачата да намалят преходните процеси на превключване, а кондензаторът С3 поддържа напрежението върху съпротивлението на резистора /?4 през време на преходния процес на превключване.
През съпротивленията на резисторите Rr и R2 при отоушен транзистор Т] трябва да протече ток, който не е по-голям от допустимия за транзистора базисен ток. Ето защо тяхната стойност се опоеделя от зависимостта
/?1	Q,8 pl R1 [2],
където [34 е усилването по ток на транзистора 7\.
Схемата на фиг. П-4 не е пригодена за директно включване на бобината .на реле. Това може ’да стане чрез свързване на допълнително усилва+елно стъпало към изхода на -схемата.
Когато искаме задействуването на схемата да се ихвърши с еднакво поляризирани импулси, подаването на вторил импулс трябва да се извършва по озна^ената с пунктир верига. В'зависимост от посоката На пропускане на включените. диоди D[ и £>", задействуването на схемата става с отрицателни или положителни импулси.
Самоосцилиращи схеми с астабилен мултивибратор
Астабилният мултивибратор няма определено стабилно, състояние, като създава колебания независимо от външни импулси около две възможни състояния (фиг. П-5). Най-чёсто намира приложение като тактов генератор за периодично'превключване.
16
Действието на схемата на фиг. И-5 е следното. Да предположим, че транзисторът 7\ е отпушен. Следователно потен-циалната разлика между колектора и положителния полюс на токоизточника се намалява. Изменението на моментната стой-
Фиг. 11-5
ноет на потенциала в колектора на транзистора 7\ се подава чрез кондензатора към базата на транзистора Г2 и той се запушва. Кондензаторът С\ се разрежда през веригата: минусов потенциал на токоизточника, резистор /?3, кондензатор Clt преход колектор-емитер на транзистора 7\, положителен полюс на токоизточника. След като зарядите на двете плочи на кондензатора Cj почти се компенсират, към базата на транзистора Г2 се получава отрицателен потенциал и транзисторът се отпушва. Моментната стойност на потенциала на колектора на този транзистор става по-отрицателна. Това изменение на потенциала се подава посредством кондензатора С2 към базата на транзистора 7\ и го запушва. Кондензаторът С2 се разрежда през веригата: минусов потенциал на токоизточника, резистор А*2, кондензатор С2, преход емитер-колектор на транзистора Г2, положителен полюс на токоизточника. След като зарядите на двете плочи на кондензатора С2 почти се компенсират, към базата на транзистора 7\ се получава отрицателен потенциал и описани-те вече явления се повтарят.
Времето, през което транзисторът 7\ е отпушен, зависи от стойността на капацитета на кондензатора Сг и на съпротивлението на резистора /?3 и може да се определи от зависимостта
/1=0,7/?3С1	[s].
От тази формула в зависимост от приетата стойност за времето tt се изчислява стойността на кондензатора Сх.
2 Полупроводникови схеми
17
Времето, през което транзисторът Т2 е отпущен, завися от стойността на капацитета на кондензатора С2 и на съпротивлението на резистора /?2, като може да се определи от зависимостта
/2=0,7/?2С2	[s].
От тази формула в зависимост от приетата стойност за времето t% се изчислява стойността на капацитета на кондензатора С2.
През съпротивленията на резисторите /?2 и R3 трябва да протече ток, който не е по-голям от допустимия базисен ток за съответния транзистор, така че тяхната стойност може да бъде определена от зависимостите:
^<0,8^/?!	[2],
< 0,8 р2	[2]
където и са коефициентите на усилване по ток съответно за транзисторите 7\ и Г2.
Описаната схема е напълно симетрична, тъй като елемен-тите, определящи режимите на двата транзистора, са напълно еднакви. При това положение изходният сигнал е симетричен, при което време го на импулсите е равно на времето на паузите между тях.
Когато искаме тези времена да се различават, може да използуваме същата принципна схема, но с изменени стойности на съпротивленията на резисторите и в колекторните вериги на транзисторите. С подходяще изменяне на тези стойности може да се получи съотношение между времетраенето на импулс а и времетраенето на паузата до 1:100.
Споменатата схема има недостатъка, че фронтът на импулсите на изходния сигнал не е стръмен, особено в предната си част. При желание да се получи изходен сигнал със стръмен фронт на импулсите може да се използува схемата на фиг. П-6. Тук за формиране на сигнала е включен трети транзистор Отпушването, респ. запушването на този транзистор от подава-ните му импулси, става със скок, поради което и импулсът на изхода на схемата е стръмен. При дадените според схемата на фиг. П-6 стойности на елементите продължителността на всеки импулс е около 5 ps.
Както вече изтъкнахме при описването на трите характерни схеми на мултивибратори, тяхното използуване е многостранно и се обуславя от качествата им. Когато е необходимо да се постигне закъснение във включване или изключване на верига независимо от предназначението й и от процеса, който тази
18
верига управлява, е целесъобразно да се използува схема~на моностабилен мултивибратор. Когато е необходимо да се кон-струира електронен превключвател с две стабилни състояния, от конто схемата може да бъде изведена само чрез подаване
Фиг. П-6
на външни импулси, удобно е да се използува схемата на бис-табилния мултивибратор. Когато искаме да разработим генератор на правоъгълни импулси, можем да използуваме схемата на астабилния мултивибратор.
В следващото изложение са дадени никои характерни практически приложения на схемите на мултивибратори. Конкретизи-рани са приложет^г, които, разбира се, са напълно примерни. При желание чи елят вин аги може да използува една или друга схема за съответно предназначение, като има пред вид основните й параметри.
Схеми със закъснение във включването, използуващи термистор
Както е известно, термисторите1 са нелинейни резистори с отрицателен или положителен температурен коефициент, т. е. такива резистори, конто при затопляне (например вследствие на протичане на ток през тях) силно намаляват или увеличават
1 В някои литературни източници термисторите с положителен температурен коефициент се наричат позистори.
19
активного си съпротивление. Този ефект може да бъде изпол-зуван с успех за закъснително включване на вериги, при конто не е критично точното време на закъснение при включване или изключване.
и
Фиг. 11-7
При необходимост от закъснение при включването на ня-каква верига може да се използува дадената на фиг. П-7 а схема. В случая бобината на релето А, което осъществява закъснителното включване, и термисторът са свързани после-дователно във веригата на токозахранването. След подаване на напрежение през бобината на релето протича ток, който се ограничава от първоначалното високо съпротивление на термистора. Поради собственото затопляне на термистора неговото съпротивление намалява, при което се увеличава, докато стане толкова силен, че котвата на релето се привлича. Съответно на това се включва и контактът а на релето А, който дава накъсо термисторът. Релето остава включено, докато токът във веригата се прекъсве посредством превключвателя А".
При използуването на подобна схема трябва да се има пред вид, че повторно й включване и задействуване може да се из-върши след изстиване на термистора до нормалната температура на околната среда. В противен случай времето на закъснение във включването на релето се измени значичително и повто-ряемостта на процеса се влошава. Обикновено необходимого време за възстановяване на нормалната температура на термистора е от порядъка на няколко минути.
Схема, при конто термисторът е свързан паралелно на бобината на релето, е дадена на фиг. П-76. Тук могат да бъдат разгледани две възможности:
Първата от тях е следната. Ключовете и са включени.
20
През термистора Т протича известен ток, който го затопля. Тъй като веригата на релето е затворена, котвата му е привлечена. След известно време, определено от характеристиката на включване на термистора, неговото съпротивление дотолкова намалява, че шунтира бобината на релето и то отпуска котвата си.
Втората възможност е следната: нека ключът /С2 е включен а ключът е изключен. Когато се включи ключът /С1? релето веднага се задействува, като се изключи, щом като термисто-рът се затопли и шунтира веригата на бобината.
Времето на сработване на двете разгледани схеми се определи от характеристиката на термистора. В каталозите за тер-мистори са дадени зависимостите за изменение на съпротивлението им при различии напрежения в краищата им. Може да бъде подбран за конкретния случай такъв термистор, чиято характеристика отговаря на необходимого време за превключва-не на веригата. В зависимост от нуждите могат да бъдат подбрани релета с подходящ набор от контакта, чрез който да се осигури не само закъснение във включване и изключване на вериги, но и различии превключвания, ако се налагат такива.
В следващото изложение са дадени някои характерни схеми, използуващи принципа на закъснително включване, изключване и превключване на токови вериги.
Закъснително включване на реле
На основание на описаните принципни методи за съставяне на схемата на моностабилен мултивибратор може да бъде из-готвена схемата, дадена на фиг. П-8, конто се характеризира с висока прецизност на времето на закъснение. Принципното описание на действието й е същото, каквото вече беше разгледано при описване свойствата на моностабилния мултивибратор. Тран-зисторите Т1 и Т2 образуват основната схема на моностабилния мултивибратор, чието време на сработване се определи от време-константата, образувана от съпротивлението на резисторите /?6 и /?7 и от капацитета на кондензатора В първоначалния момент транзисторът Т2 е отпушен, а кондензаторът Сх е зареден през веригата: отрицателен полюс на токоизточника, съпротивление на резистор /?3, кондензатор С\, диод Д преход база-емитер на транзистора Г2, съпротивление на резистор и положителен полюс на токоизточника. Ако бъде включен ключът А", базата на транзистора 1\ получава отрицателен потенциал и той
21
се отпушва. Съответно но вече описания начин транзисторът Г2 се запушва. Транзисторът Т3 е отпушен, тъй като потен-циалът на базата му е отрицателен. През бобината на релето преминава достатъчно силен ток, за да4 бъде то задейству-
Фиг. п-8
вано. Задачата на кондензатора С2 е да предотврати задейст-вуване на схемата от краткотрайни смущаващи импулси и да поддържа почти постоянно напрежението върху базата на транзистора Т3 през време на лабилното състояние на схемата на мултивибратора. Кондензаторът С± се разрежда през съпротивлението на резисторите /?6 и /?7 и колекторно-емитерната верига на транзистора 1\. След пълното разреждане на кондензатора транзисторът Г2 се отпушва, моментната стойност на потенциала на колектора става по малко отрицателна, поради което се запушва и транзисторът Т3. Колекторният му ток намалява и релето отпуска котвата си.
Последователно на кондензатора Сг е включен диод Д с голямо съпротивление (обикновено силициев), който отделя базисно-емитерната верига на транзистора Г2 от веригата на разреждане на кондензатора С\. Този диод е особено необходим, когато времето на задействуване на схемата (лабилното й състояние) е сравнително дълго, респ. капацитетът на кондензатора Су и съпротивлението на резисторите и /?7 са с го-ляма стойност.
22
Така описаната схема дава възможност за закъснение във включване, респ. в изключване на контактите на реле в грани-ците от 0,5 до 400 s, като времето на лабилно състояние се измени с изменение стойността на капацитета на кондензатора CL или на съпротивлението на резистора Препоръчва се токозахранването да се извършва от стабилизиран източник на напрежение, за да се постигне повторяемост при многократно включване и изключване на схемата. Препоръчва се също така включването на ключа К да става след включване на токо-захранващото напрежение. В противен случай кондензаторът С2 няма да може да се зареди и да поддържа потенциала на транзистора Г3. При едновременно включване на токозахранването и на ключа К може да се получи първоначално задействуване на релето, което не е препоръчително.
Какви са възможностите за практического използуване на тази схема? В много случаи се налага да се командува включването или изключването на някои процеси известно време, след като е била подадена командата — например времето на експо-ниране при фотосветкавица, различии команди за превключване в определена последователност и пр. Чрез подходящ подбор на набора от контакта на релето може да се осъществи по желание било включване, било изключване със закъснение или пък превключване на вериги. Тъй като съпротивлението на резистора /?4 е променливо, времезакъснението може да се ре-гулира в описаните по-горе граници.
Характерно приложение на схемата е при електронни стъл-бищни автомати за осветление. В този случай ключът К се замества от бутоните на стълбището и се използува работен контакт на релето.
Превключвател с ниска честота на превключване
Понякога при паркирани автомобили на тъмни места се налага да бъде включена сигнална светлина, която да определя мястото на превозното средство. Подобна задача, например може да бъде поставена и при поправка на пътно платно, когато наблизо няма токоизточник и не може да бъде включена постоянно червена сигнална светлина. Периодично светване и изгасване със сравнително ниска честота може да се използува и при други случаи, когато искаме да сигнализираме и да обър-нем вниманието на наблюдатели. За споменатите цели може да бъде използувана транзисторна схема на астабилен мултивйбра-
23
тор, която представлява генератор на тактови гимпулси. Такава схема има предимство, че е икономична и токозахранването може да стане от местен източник — например акумулаторна батерия.
Фиг. П-9
Като илюстрация да разгледаме схемата на фиг. П-9. Тя представлява астабилен мултивибратор, чиито начин на работа вече беше разгледан. Когато транзисторът Т\ е отпущен, транзисторът Т2 е запушен, тъй като базисно-емитерната му верига е поставена накъсо през колекторно-емитерната верига на транзистора 1\. Зареждането на кондензатора С се извършва посредством веригата: отрицателен полюс на токоизточника, съпротивление на резистора /?4, кондензатор С, съпротивление на резистор /?2, преход база-емитер на транзистора Т19 положителен полюс на токоизточника. Когато напрежението в краищата на кондензатора стане със стойност, равна на стойността на токозахранващото напрежение, токът през него става равен на нула. Транзисторът Tj се запушва. Транзисторът Т2 се отпуш-ва, тъй като късото съединение по отношение на входната му верига отпада (преходът между емитер и колектор на транзистора 7\ вече е с голямо съпротивление). Базисного напрежение на транзистора Т2 се подава през резистора /?3 и понеже транзисторът Т\ е запушен, то е почти равно на напрежението на токоизточника. През време на пропускането на транзистора Т2 съпротивлението на прехода колектор-емитер е малко и фактически положително напрежение от токоизточника се прехвър-ля чрез кондензатора С и резистора /?2 към базата на транзистора 7\. Това напрежение компенсира отрицателния поляритет, получен през съпротивлението на резистора към базата на
24
транзистора Т19 поради което, докато кондензаторът е зареден, транзисторът 1\ е запушен. При пълното разреждане на кондензатора транзисторът 1\ се отпушва, респ. транзисторът Г2 се запушва. Кондензаторът С се зарежда по описания вече начин, като процесът се повтаря.
При избора на съпротивлението на резистора трябва да се спазва зависимостта
/?1<0,8 р2
където и р2 са коефициентите на усилване по ток на тран* зисторите 7\ и Г2.
През съпротивлението на резистора /?2 трябва да тече та-къв ток, че транзисторът 7\ да бъде напълно отпушен, респ. трябва да бъде спазена зависимостта
0,8 Р]	[Q].
Съпротивлението на резистора /?3 се оразмерява от зависимостта
/?3
При определяне на необходимия капацитет на кондензатора С трябва да се има пред вид следното. Неговата стойност определи момента на отпушване на транзистора 7\. Ако приемем, че съпротивлението на резистора /?2 е избрано да има около ~ от определената според горната зависимост стойност, доказва се, че може да се използува за времеконстантата следната зависимост:
t^0,7R2C	[s].
В тази зависимост се пренебрегва влиянието на съпротив* лението на резистора тъй като е с малка стойност.
Практическо изпълнение на описаната вече схема, заедно с препоръчителни стойности на елементите й е дадена на фиг. П-10. Тук вместо резистор е поставена лампа с нажежаема жичка. При оразмеряване на елементите Hd схемата стойността на съпротивлението е приета да е каквато е стойността на съпротивлението на нажежаемата жичка на лампата. За стабилната работа на схемата се препоръчва да се подберат транзистори с еднакъв коефициент на усилване по ток.
За подобии цели могат да бъдат използувани сдвоени р-п-р и п-р-п транзистори (фиг. П-11). Предимство на тази схема е, че при едно и също време на сработване е необходимо да бъде използуван кондензатор със значително по-малък капацитет от този, необходим за схемата на фиг. П.-10. При асиметрично
25
оразмеряване на схемата, т. е. когато времетраенето на двата импулса— включена лампа и изключена лампа — са с различна продължителност и времетраенето на включване е значително по-малко от времетраенето на изключване, схемата със сдвоени
0 +
Фиг. П-10
Фиг. П-11
транзистори осигурява rto-малка консумация и по-висок коефициент на полезно действие. Това е така, защото двата транзистора са едновременно запушени или отпушени, докато при схемата с различии транзистори съгласно фиг. П-10 отпушванетои запушването се редуват и средната консумация на ток е по-голяма.
26
Нека като изходен момент за разглеждане действието на схемата приемем такъв, в който и двата транзистора са запушена и лампата не свети. Времетраенето на запушено състояние на транзистора 1\ се определи от напрежението на кондензатора С1( който се зарежда по веригата: положителен полюс на токоизточника, лампа-консуматор, резистор /?8, конденза-тор резистор Rx и отрицателен полюс на токоизточника. След известно време транзисторът 7\ започва да се отпушва, тъй като към базисната му верига се получава отрицателно напрежение. Най-напред протича слаб базисен ток, който, усилен от транзистора 7\, се подава като команден ток към базисната верига на транзистора Този транзистор се отпушва и падът от напрежение в консуматора (лампата) предизвиква про-мяна на моментната стойност на потенциала на колектора към по-отрицателна стойност. Чрез обратната връзка посредством съпротивлението на резистора R3 и капацитета на кондензато-' pa базисният ток през транзистора 7\ бързо се увеличава. Двата транзистора се отпушват и лампата светва. Кондензаторът Ct се разрежда през веригата: отрицателен полюс на токоизточника, кондензатор Cv преход база-емитер на транзистора 7\ и положителен полюс на токоизточника. Това разреждане трае дотогава, докато потенциалът върху базата на транзистор Тг толкова намалее, че транзисторът се запушва. Тогава мултиви-браторът обръща състоянието си, двата транзистора се за-пушват и лампата изгасва. За времетраенето на импулсната пауза има значение най-вече съпротивлението на резистора Rx, а за времетраенето на самия импулс (включена лампа) играе роля предимно стойността на съпротивлението на резистора R3. Получената форма на импулса е със стръмен фронт и затова превключването става отривисто. Това облекчава много транзисторите в техния режим на работа, тъй като най-големите загуби в тях се получават в преходния прочее на включване на консуматора. Кондензатор с дадената на фигурата стойност на капацитета (2p.F и IpF) може да се под-бере от типа на произвежданите у нас кондензатори тип КМТП-96 (полиестерни), при който загубите са значително по-ниски, от-колкото са загубите в електролитен кондензатор. Това още по-вече подобрява стръмността на фронта на импулса, конто зависи и от собствените загуби на кондензатора.
Техническите данни на схемата са следните: работно напрежение 6 V, като не е необходимо източникът да е със ста-билизирано напрежение. Времетраенето на импулса е около 50 ms
27
Командно устройство към диапроектор
При обикновените диапроектори сменянето на отделните фотоси се извършва ръчно. Много удобно за наблюдателите е това сменяне да се извършва автоматично след изтичане на определено време. В този случай освобождаващият лост на диапроектора трябва да бъде механически свързан към котвата на реле, така че при подаване на импулси към бобината зъбчето му да се освободи, и да даде съответно превключване. Механичного реализиране на командуването може да стане по най-различни начини в зависимост от конкретната конструкция на диапроектора, поради което тук върху него няма да се спираме, а ще разгледаме само електронната схема за получаване на импулсите (фиг. II-12). Като задаващ генератор се използува схемата на астабилен мултивибратор със сдвоени транзистори, която вече разгледахме при обяснението
Фиг. II-12
на схемата на фиг. П-11. През времетраенето на импулс транзисторът Т5 е запушен, докато всички останали транзистори са отпущена и релето А в колекторната верига на транзистора 7\ е задействувано. Това състояние се запазва, докато зарядният ток
28
през кондензатора Сх поддържа потенциала на транзистора Т2 и той е отпушен. След трикратно време на времето, определено от времеконстантата /?6 Clt транзисторът Т2, а съответно и транзисторите Тх, Т3 и 7"4 се запушват. Транзисторът Тъ се отпушва. Кондензаторът Сх започва да се разрежда през резисторите /?3,	/?6, и преходът колектор-база на транзистора Т5.
Тъй като съпротивлението на резистора /?3 има значително по-голяма стойност от тази на съпротивлението на другите резис-тори, то фактически определи времето на разреждане и съответно на импулсната пауза. С намалението на стойността му може да се измени тази пауза, без да се измени общото време на превключване. В схемата се използува за времеопределящ кондензатор Сх такъв с голям капацитет, например електролитен, за да може да се увеличи времето на превключване до около 60 s при времетраене на импулса 100 ms. Чрез превключвателя К може да се премине по желание на ръчно превключване.
Превключвател на рекламно осветление
При различии реклами се използуват механични превключ ватели на групите от осветителни тела, което не всякога е удобно и най-важното — получават се прекалено сложни за реализиране системи. В описания по-долу начин може да се осигури превключване на електрически лампи чрез използуване на трупа от полупроводникови релета за време и съответна контактна система. Всяка трупа (фиг. П-13) се състои от само-стоятелно времереле А със следното действие. При първоначал-ното подаване на токозахранването през бобината на релето не протича ток, тъй като транзисторът Т2 е запушен. Започва да се зарежда кондензаторът Сх. Щом като зарядът му стане дос-татъчно голям за отпушването на транзистора Tlt този транзистор се задействува, а преходът му емитер-база заедно със съпротивлението на резистори и създават потенциал към базата на транзистора Т2, достатъчен за отпушването му. Релето се задействува и включва контакта си ах, респ. а2. С контакта ах се задействува токозахранването на второто транзисторно реле (фиг. П-14), а с контактът а2 се подава верига за токозахранване на лампите от първата трупа. По описания вече начин второто транзисторно реле се задействува, като с контакта на релето ах задействува трето транзисторно реле изготвено по същата схема, каквато е дадена на фиг. П-13 С контакта си &2 това реле включва втората трупа от лампи
29
По същия начин това полупроводников© реле може да включи трета трупа от лампи и т. н. в зависимост от това, колко групи от осветителни лампи се използуват. Контактът пх на последнего полупроводников© реле (ако предположим, че имаме п.
Фиг. П-13
Фиг. П-14
такива релета) е включено също във веригата на първото полу проводников© реле и е спокоен, т. е. при включването на релето то прекъева веригата на първото полупроводников© реле-Кондензаторът Сх на първото реле сега започва да се разреж-да през веригата: част от съпротивлението на резистора
3<?
включена към отрицателната клема на кондензатора, резистор преход база-емитер на транзистора Ть преход база-емитер на транзистора Т2. Когато потенциалът на този кондензатор вече не е достатъчен за поддържането на необходимия потенциал за отпушването на транзистора 7\, релето, включено в колектор* ната верига Па транзистора Г2, отпуща котвата си, тъй като транзисторът Т2 се запушва. С контакта аг се изключва токо-захранването на второто полупроводниково реле и в него се пов-тарят вече описаните процеси. Изключва се третото реле и т. н., докато всички полупроводникови релета се изключат. С отпус-кането на контакта на последното реле започва да се зареж-да кондензаторът С± в първото реле и процесът се повтаря. По такъв начин може автоматично да се превключват различии групп или полета от лампи. Съответната трупа от лампи светва за времето, когато полупроводниковите релета са включени (при ра-ботен контакт на релето А от фиг. П-13) или когато са изключени при спокоен контакт на релето А от схемата на същата фигура). По описания принцип може да се изготви сложна система за превключване, като групите от лампи могат да бъдат разпо-ложени в съответна комбинация в зависимост от идеята на рекламата. Най-често такава система се използува при големи реклами с много на брой включени лампи. Тогава директното им задействуване от контактите на полупроводниковите релета не е възможно, а това става ст индиректни вериги — използуват се контакторни мощни електромагнитни релета, като контактите на съответните релета А (фиг. П-13) включват и изключват само токозахранването на бобините на мощните релета.
Полупроводниковите релета имат токозахранване от токо-източник с напрежение 9 V, като консумацията на всяко реле в задействувано положение на схемата е около 60 mA. Следо-вателно в зависимост от броя на включените релета трябва да се оразмери мощността на общата токоизправителна групи. Тъй като схемата не е чувствителна на пулсации на изправеното напрежение, могат да бъдат използувани обикновени токоиз-правителни групи, при които филтрирането на изправеното напрежение се извършва само с кондензатори.
Превключване на групи от осветителни тела
Схемата на астабилен мултивибратор може да бъде из^ ползувана с успех за изготвяне на автоматично устройство за превключване на реклами, свещички за елхи и пр. Осветител-
31
ните тела, конто ще превключваме, се разделят на две групи. Включването им става последователно (фиг. П-15), като по такъв начин могат да се постигнат различии светлинни ефекти. Когато устройството се използува за включване на свещички
Фиг. п-15
за елха, целесъобразно е техният брой да се подбере по начин че общото им напрежение да е равно на напрежението на токозахранването от електрическата мрежа. Те могат да бъдат ди-ректно включени към тази мрежа, а прекъсването им да става от никои от контактите на релетата към устройството за превключване. Ако чрез устройството се включват реклама с мощни лампи, не е възможно да става директното им свързване чрез контактите на релетата на устройството, а се използуват контак-торни електромагнитни релета. В този случай контактите на релетата на устойството се включват към бобините на мощните релета.
Върху действието на схемата няма да се спираме, тъй като то беше направено при разглеждане схемата на фиг. П-5. В случая мултивибраторната схема е образувана от транзисто-рите Fj и Т%, а транзисторите Т8 и Т4 са в режим на усилва-не, за да могат да бъдат задействувани съответните релета
32
А и В в колекторната им верига. Контактите на релетата се подбират с такъв набор, че да се осигури последователно включване ту на едната, ту на другата трупа осветителни тела. Времето на превключване може да се изменя, ако се измени стойността на капацитета на кондензаторите респ. С2 или на съпротивленията на резисторите /?2, респ. /?3.
С описаната схема могат да бъдат превключвани и повече на брой групи — например четири групи от осветителни тела. За целта контактите на релетата трябва да бъдат превключва-щи. Върху начина на свързване и оформяване няма да се спира-ме, а оставяме на конструкторите сами да проявят изобретател-ност на базата на основните положения в изложената схема.
Използуваните релета са от тип РЭС-22. Обикновено та-кива релета могат да се намерят или да се използуват подобии на тях със същите показатели. Ако нямаме такъв тип намотка с 175 Q, какъвто е даден на схемата на фиг. П-15, можем да я навием върху магнитопровода на реле, като използуваме проводник тип ПЕЛ-1 с диаметър 0,14 mm. Броят на навивките се определи до запълване на макарата на релето.
3 Полупроводников» схем»
33
III.	СХЕМИ, РЕАГИРАЩИ НА ТЕМПЕРАТУРИМ ИЗМЕНЕНИЯ
При различимте случаи на приложение на полупроводников вата техника за регулиране на процеси често се налага да бъ“ дат регистрирани температурим изменения. Като елементи, конто служат за това регистриране и съответното му превръщане в електрически величини, най-удобно е да бъдат използувани нелинейни полупровод никови резистори-термистори. Те се характеризират със силно изменение на съпротивлението (под влияние на температурата).
На таблицата в приложението са дадени някои характерни данни за най-често използуваните за такива цели термистори
Конструктивното оформление на термисторите е най-често като пръчки (подобии на обикновените резистори) или шайби (подобно на керамичните кондензатори). При добро херметизи-ране такива елементи могат директно да бъдат поставени в средата, чието температурно изменение трябва да бъде отчетено, например във вода. В този случай се използуват термистори конструктивно оформени най-често в стъклена тръбичка (подобно на полупроводниковите диоди).
Термисторите имат особеност, която ограничава приложението им в електронните схеми с радиолампи, затова пък при полупроводниковите схеми тя е почти без значение — стръмност-та на изменението на съпротивлението им в повечето типове рязко спада с повишение на приложеното към тях напрежение. В зависимост от използуваните типове термистори работният им температурен обхват е от няколко градуса до около 125°Q
В следващите схеми са дадени характерни приложения на нелинейни полупроводникови резистори-термистори за различии конкретни цели. Приложението им е само примерно и в зависимост от конкретните нужди читателят може да прояви само-стоятелност, като спази основните изисквания и параметри за реализиране на конкретните устройства.
Термовключвател за стайна температура
Описаният термовключвател (фиг. Ш-1) е предназначен за работа при средна стайна температура 20°С. При по-ниска температура релето А в колекторната верига на транзистора Т%
34
е задействувано, тъй като транзисторът е отпушен през веригата на базисния резистор В базисната верига на транзистора Ту е включен делител, в който учавствува и термисторът /?2. Едва част от напрежението е стабилизирано чрез ценеров диод Ду с опорно напрежение 5,6 V. По такъв начин при температура,
Фиг. Ш-1
която е под температурата на задействуване на /?2, работната точка на транзистора Ту е определена в границите на пълното му запушване. Когато покачването на температурата стане толкова голямо, че се наруши съотношението между напрежението в краищата на делителя в базисната верига на транзистора 7\ (измени се стойността на съпротивлението на термистора /?2) транзисторът се отпушва и шунтира прехода база-емитер на транзистора Т}. В образувания делител: резистор /?б, преход емитер-колектор на транзистор Ти резистор /?е, напрежението се разпределя по начин, че транзисторът Т2 се запушва и релето, включено в колекторната му верига, отпуска. В базисната верига на транзистора Т} е включен силициев диод Д2, който разделя веригата на базата на транзистора 7\ от веригата на напрежителния делител /?2, Оь В резултат се получава по-стръмен фронт на отпушване-запушване, който се влияе
35
малко от температурната зависимост на включените в схемата елементи. Стръмният фронт на превключване се определя и от наличието на общ емитерен резистор за двата транзистора, чрез който се осъществява отрицателната обратна връзка и взаимно влияние между двата режима на работа — на транзистора 7\ и на транзистора Т2. За по-добро запушване на транзистора Т2 в емитерната му верига е включен силициев диод Дз. За да бъдат отрязани евентуални импулси при преходните процеси на включване и на изключване (вследствие индуктив-ността на бобината на релето), паралелно на нея е включен диодът Д4.
Тъй като описаният термовключвател е сравнително прост, реализирането му може да стане лесно и приложението му е многостранно. Ако може да бъде осигурен добър топлинен контакт между обекти, чиято температура следим, и термистора, може да бъде използуван термистор с конструктивно изпълне-ние, което позволява завинтването му към контролирания обект. В такъв случай, когато включвателят се използува за предпаз-ване на различии апаратури от прегряване, е препоръчително монтирането му в този вид. Общата температура на обекта се предава директно на термистора. Когато не може-да бъде намерен термистор с даденото на фиг. Ill-1 съпротивление, може да бъде подбран такъв от същия тип'със съпротивление при студено състояние от 330 Q до 1 кй ’; като, разбира се, бъдат подходящо изменени стойностите на съпротивленията на резне* торите и /?4, участвуващй в напрежителния делител.
Токозахранването на устройство™ не се нуждае от специал-на стабилизация, тъй като стабилизацията на делителя в ба-зисната верига, извършена чрез ценеровия диод D19 е напълно достатъчна за определяне на работната точка на транзистора 7\. Транзисторът Т2 е в ключов режим на работа, който не е чувствителен на изменение на токозахранващото напрежение в гра-ници ±20% от номиналната му стойност. Общата консумация на ток на схемата (заедно с консумация на релето) е около 0,65 А. При дадени стойности на елементите температурата на включва-не/изключване е 20°С. На същия принцип при други стойности на съпротивленията на резисторите в напрежителния делител и дайни на термистора може да се получи друга желана температура на включване/изключване.
36
Регулатор за стайна температура
На много места поддържането на температурата в помещения се извършва посредством електрическо отопление, което дава големи предимства по отношение на удобство в обслуж-ването. Такова отопление може самостоятелно да бъде изгот-вено чрез използуване на наличии или намиращи се на пазара радиатори, предназначени за водно отопление, в конто се поставят нагреватели. Целесъобразно е обаче към така изготве-на отоплителна инсталация да бъде монтирано автоматично устройство, което при понижение на температурата в помеще-
25V**
-0
$ М
Фиг. Ш-2
нието да го включва, а при повишаване на температурата над определена граница — го изключва. Такава граница може да бъде приета например 22°С, която да може да се измени в сравнително тесен обхват. Също така в зависимост от изиск-ванията, конто поставяме пред устройством, може да се
37
наложи да се регулира точността на задействуването му, т. е. разликата между температурите на включване и на изключване. На фиг. Ш-2 е показана схема, при конто температурата на включване/изключване на командуваната верига може да се изменя между 20 и 40°С, а точността на включване/изключване— да се регулира в границите от ±1 до ±3°С.
Резисторите /?2 и термисторът /?3 образуват делител на напрежение, в краищата на който е включен ценеровият диод Д\. Препоръчва се този диод да бъде монтиран върху метална плоча с достатъчна плоскост на охлаждане, тъй като от режима му на работа зависи степента на стабилизиране на напрежението на делителя, респ. прецизността при регулиране режима на транзисторите. Емитерът на транзистора Т\ е на потенциал около 7,5 V, чието постоянно ниво се поддържа от ценеровия диод Д2. Термисторът е с отрицателен коефициент на изменение на температурата, т. е. при намаление на температурата неговото съпротивление се увеличава. Следователно при понижение на температурата под определена граница транзисторът 7\ получава по-положително напрежение на базата си и се отпушва (това е възможно, тъй като напрежението в краищата на делителя /?2, /?3 е стабилизирано). Точната стойност на увеличение на съпротивлението, при която транзисторът се отпушва, или, с други думи, температурата на отпушване може да се регулира чрез изменяне съот-ношението в стойностите на съпротивленията на резисторите. Поради тази причина съпротивлението на резистора /?2 е изменяемо. Когато първият транзистор е отпушен, вторият се запушва, тъй като напрежението на базата му става по-малко положително. При това положение през бобината на релето, включено в колекторната верига, престава да тече ток и релето отпуска котвата си. Със спокоен контакт на релето може да се командува верига за включване на отоплението. Точността на сработване на схемата се определи от стойността на съпротивлението на резистора /?6, включен в общата еми-терна верига на транзисторите 1\ и Т'2. При максималната му стойност от 30 Q се получава точност на включване при отклонение в температурата от порядъка на ±3°С. При окъся-ване на съпротивлението на резистора точността се увеличава, като отклонението не надминава ±1°С. Схемата позволява да се разместят резисторите в делителя от /?х + /?2 и /?3, при което се получават същите резултати. Даденото в схемата включване обаче има предимство, че при евентуално прекъс-ване на проводника между термистора (ако той е поставен
38
язвън устройството) и самата схема тя да дойде в състояние, при което отоплението е постоянно изключено. В този случай вторият транзистор получава базисно напрежение чрез резистора /?4, при което релето се задействува и неговият спокоен контакт изключва командната верига на отоплението.
На схемата е дадено необходимото променливо напрежение 25 V за задействуването й и съответното постоянно напрежение при използуване на филтров кондензатор с определен капацитет. Вследствие на кондензаторния ефект (зареджане на кондензатора С до върховата стойност на променливото напрежение) постоянното напрежение достига до 30 V. Не са не-обходими допълнителни изисквания относно стабилизация на на-прежението и изправянето на променливото напрежение с диод е напълно достатъчно. Изчислението на трансформатора, необходим за подаването на променливото напрежение, може да се извърши, като се използува съответната литература по въпроса.
Обикновено контактът на релето не е подходящ за директив включване на командуваната верига, тъй като в устройството се използува маломощно реле. Поради тази причина най-често този контакт командува индиректно веригата на включване/изключване — например е включен към бобината на електромагнитно контакторно реле, чиито контакта включ-ват токозахранващато напрежение за затопляне на радиаторите.
Контр олиране превиш аването на температурата на няколко места
Понякога е целесъобразно контролиране на температурата и поемане на съответни командни функции от устройство, регистриращо превишаването на температурата на няколко места. Следователно към едно такова устройство трябва да бъдат включени одновременно няколко чувствителни елемента и който от тях да се задействува, да доведе до съответната команда. Например подобна система от чувствителни елементи може да бъде използувана при пожаросъобщителни уредби (фиг. Ш-З). При превишаване на температурата в определени точки на помещението или на сградата трябва да се получи обща команда за аварийна сигнализация или за изключване на отоплявани съоръжения. По принцип схемата не се различава от описаната на фиг. Ш-2, но тук се налагат някои усложнения, обусловени от специфичните изисквания. За да се из-бегне взаимното влияние между отделните чувствителни на топли-
39
ната елементи, те се разделят от диодите Д1? Д2 и Д3. Тук също така е нецелесъобразно работната точка в базисната верига на първия транзистор да бъде определена от ценеров диод, а това се извършва от отделна токоизправителна трупа. Втора токоизправителна трупа се използува за токозахранва-
Фиг. Ш-З
нето на транзисторите. Не е необходимо да бъде извършвано специално стабилизиране на токозахранващото напрежение, като е достатъчно само поставянето в изходите на токоизправи-телни групи на филтрови кондензатори С2, С3 с голям капа-цитет, както е посочено на схемата.
Нивото, при което се задействува схемата, може да се регулира чрез изменение работната точка на транзистора 72. За целта се използува резисторът с променливо съпротивление /?9, включен в делителната верига —/?10. С оглед да се получи регулиране в широки граници и да се намали влияние га на режима на транзистора върху избора на работната точка то'зи делител се захранва от същия токоизправител, който се използува за установяване на работната точка в базисната верига на транзистора 7\.
Целесъобразно е устройството да бъде захранвано от мрежата за променливо напрежение. За целта може да бъде
40
използуван трансформатор със следните данни: брой на навив-ките на първичната намотка 5500 от проводник с диаме-тър 0,08 mm, брой на навивките на вторичната намотка w2 — — 600 от проводник с диаметър 0,23 mm, брой на навивките на вторичната намотка w3 = 350 от проводник с диаметър 0,15 mm. И за трите намотки се използува проводник тип ПЕЛ-1. Магнетопроводът е с размери Ш 16X16 от стомана тип Е-41. Събирането на пластините на магнитопровода е двустранно без въздушна междина.
Броят на навивките на бобината на релето е 3400 с диаметър на проводника 0,08 mm. Видът на контактите му, конто ще се използуват, се подбира в зависимост от характера на командната верига. Вероятии пикове, конто биха се появили вследствие влиянието на индуктивността на бобината, се от-разяват поради наличието на кондензатора Cj с капацитет 50fiF, включен паралелно на релето.
Регулиране на температурата между две определени граници
Понякога се налага да се регулира температурата между две предварително определени граници и при нужда да се включва или устройство за затопляне или устройство за ох-лаждане. По такъв начин може да бъде поддържана постоянна температурата на печки, хладилници, устройства за отопление и пр. Схема, която може да бъде използувана за целта, е дадена на фиг. Ш-4. Като термочувствителен елемент се използува термистор а превключването се извършва посредством контактите аг и а2 на релето А, включено в колекторната верига на транзистора Т3. При първоначалното включване на схемата термисторът е студен. Към базисните вериги на транзисторите 1\ и Г2 се подава положително напрежение. Транзисторът Т3 получава базисно напрежение посредством резистора /?п и е отпушен, респ. включва се релето А. С контакта «1 на това реле може да се включи устройството за затопляне, а с контакта а2 се превключва веригата на базата на транзистора Т}. Едновременно с покачване на температурата на командваното устройство се покачва температурата и на термистора, който е
41
включен на мястото, подложено на изменение на околната температура. Напрежението в краищата на термистора спада. След като базата на транзистора Т.2 стане отрицателна, той се отпушва и поема базисния ток на транзистора Т3. Напрежението на базата на транзистора Т3 става по-малко отрицателно, тран-
Фиг. Ш-4
зисторът се запушва и релето отпуска котвата си. С контакта аг сега може да бъде включено устройството на охлаждане (респ. за намаление на температурата на командваното?устрой-ство). Едновременно с това контактът а2 се връща в първо-началното си положение. Тъй като транзисторът Тя е запушен, напрежението на колектора му е значително по-отрицателно и това отрицателно напрежение, подадено към базата на транзистора 7\ през резистора го отпушва. Транзисторът Тл остава дотогава отпушен, докато термисторът не се охлади до-статъчно, т. е. не увеличи стойността си, с което се получава по-малко положително напрежение върху емитера на транзистора Гр В резултат транзисторът 7\ отново се запушва. Съ-ответно се запушва и транзисторът Т2, а транзисторът Т3 се отпушва. Релето А се включва и задействува отново веригата на отоплителното устройство.
Чрез резистора с променливо съпротивление /?4 може да се нагласи минималната температура на включване на схе-
42
мата, а чрез резистора с променливо съпротивление /?7 може да се нагласи максималната температура на изключване на схемата.
Регулаторът може да бъде използуван и като обикновен регулатор на температура, като се има пред вид, че винаги напрежението U2 трябва да бъде с по-голяма стойност от напрежението Описаната схема с дадените стойкости може да бъде използувана в обхвата от 60 до 120°С. При изменяне стойността на делителите може да се постигнат и други тем-пературни обхвати.
Токозахранването на схемата се извършва от мрежовото напрежение посредством трансформатор. Първичната намотка на трансформатора има 5500 нав. от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,08 mm, а вторичните намотки w2 и w3 имат по 550 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,14 mm. Навива-нето на трансформатора се извършва върху магнитопровод с размери III 14X14, като се използува силициева стомана Дип Е-41| Нареждането на ламелите е двустранно.
Поддържане на определена температура в печка
В някои готварски печки са предвидени камери, чрез конто може да се поддържа постоянна температура, например когато ястията са предварително приготвени и не трябва да из-стиват. При такива случаи не е наложително постоянно да е включено устройството за затопляне, а трябва да се контролира температурата в камерата. При достигане на определена температура в камерата се изключва затоплянето, а при спада-не под известна температура затоплянето отново се включва. По този начин за поддържансто на постоянна темпаратура се пести и значително количество електрическа енергия. Схема на контролиране на затоплянето на прагов принцип е показана на фиг. III-5. За разлика от други технически решения, при конто се използува постоянно включен отоплител към камерата, тук включването и изключването на такъв отоплител става периодично. Използува се астабилен мултивибратор, разработен с транзисторите Т2 и Г3. Неговото действие се управлява от мостовата схема, в едното рамо на която е включен термистор #4- Потенциалът от тази мостова схема управлява предусил-вателното стъпало, изпълнено с транзистора 7\. Режимът на запушване и отпушване на астабилния мултивибратор се управлява чрез изменяне стойността на съпротивлението на резис-
43
ора /?6 по начин, щото времето на включване на затоплянето ia печката да трае от 0,6 до 4 s, а времето на изключването да >ъде постоянно и винаги равно на 5 s. По такъв начин се юстига балансиране на температурното състояние на затопля-юта камера и сравнително най-добър коефициент на полезно
Фиг. Ш-5
1ействие на устройството. Точната стойност на времето на «лючване на затоплянето на печката завися от околната тем-гература на въздуха, от желаната температура, която искаме [а постигнем, от изолацията на камерата, поради което се на-гага допълнително регулиране при конкретните условия за ра-юта посредством изменяне на съпротивлението на резистора /?2.
В показания на схемата набор на стойностите на отделни-е елементи може да се установи температура в границите от •0 до 130°С. Спад не ли температурата под предварително
4
определената стойност базата на транзистора 7\ получава отрицателен потенциал, тъй като съпротивлението на термистора се увеличава. Транзисторът 1\ се отпушва, при което релето А в колекторната верига на транзистора е винаги включено. При това се задействува командната верига на устройство-то за затопляне (чрез контакта а на релето Л). При установление на желаната температура в камерата транзисторът 7\ се запушва и мултивибраторът започва да се включва периодически, с което консумираната мощност за затоплянето на камерата намалява значително. При този режим на работа вследствие на споменатото вече периодично включване и изключва-не се поддържа температурата на вече установеното ниво. Ако по някакви причини тази температура все пак спадне под определената граница, процесът се повтаря отново, устройството за затопляне се включва за известно време, при което температурата се повишава, докато стигне до желаната граница. За предпазване на транзисторите на мултивибратора от евенту-ална повреда вследствие на появилите се пикове в моментите на превключване в схемата се използуват двата диода Дг и Д3.
Описаната схема е предназначена за включване към токо-захранващата мрежа посредством трансформатор със следните данни: първична намотка ^г=4300 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,1 шш, вторична намотка w2^570 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,22 шш и вторична намотка w3 = 550 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,1 шш. Използуваният магнитопровод е с размери Ш 16X16 от сили-циева стомана Е-41. Нареждането на ламелите е двустранно. Използувано е реле тип РР-1. В случай че за конкретната цел на използуването на това реле контактите му не могат да из-държат на протеклия ток през затоплящата верига, следва или да се свържат паралелно контактните набори от пера (ако в релето има няколко контактни набора), или споменатото реле да се използува само за индиректно включване на веригата на друго контакторно електромагнитно реле с контакта за съответния ток. Какво решение ще бъде избрано, завися от конструктора на схемата и от конкретната цел на използуването й. Може да се използува и такова решение: мулти-вибраторната схема да задействува усилвателно стъпало с по-мощен транзистор, чийто ток е достатъчен за директно задей-ствуване на реле с изискваните качества. Такава схема може лесно да бъде прибавена към устройството, като се има пред вид казаното, поради което върху нея няма да се спираме.
45
Постоянною включване и изключване на контакта а може да доведе до смущения върху наблизо намиращи се радиосредства— радиоприемници и телевизори. За да не се получи такова неприятно явление, а също така и за да се предпази кон-тактът от износване паралелно на него е свързана групата от кондензатор и резистор за гасене на евентуално появила се искра в момента на изключване на контакта.
Конструктивною оформление на схемата може да се из-върши по свободен начин, като се има пред вид, че е нало-жително термисюрът да бъде поставен в непосредствена бли-зост до мястою, чиято температура се контролира. Поради тази причина той може да бъде изнесен извън устройството, а самата схема да бъде оформена в подходяща кутия. Също така е целесъобразно тази кутия да бъде положена директно на температурною въздействие, тъй като са използувани гер-маниеви транзистори, конто са сравнително чувствителни по отношение на повишение на температурата. За променливи резистори /?2 и Rq могат да бъдат използувани променливи резистори, конто не е необходимо да бъдат изнесени извън ус-тройството. Тяхното нагласяне е еднократно в зависимост от конкретного използуване на схемата.
Електронен термостат
Когато е необходимо да бъде поддържана температура с точно определена стойност в малки пространства, например за стабилизиране работата на кварцов кристал, може да се използува схема, при която подаването на топлинна енергия се извършва за сметка на загубната мощност, разсеяна от транзистор. Такава схема може да се използува само когато температурата, на която транзисторът може да работа сравнително продължително време, е по-висока от температурата, която искаме да постигнем в подложеното на въздействието й пространство. По такъв начин (фиг. III. 6) се постига непрекъсна-то- и стабилно регулиране на температурата. Като приемник на тази температура се използува термистор /?3, свързан с тем-пературно зависима мостова схема. В зависимост от съпротивлението на термистора се изменя и загубната мощност на транзистора Т2. Например, ако температурата е по-ниска от 45°С, която е нормалната температура за работа например на кварцови кристали, базата на транзистора 7\ получава положителен потенциал и той се запушва. Тогава транзисторът Г2
46
увеличава загубната си мощност, тъй като базисното му напрежение се определи само от стойността на съпротивлението на резистора включен между базата и отрицателния полюс на токоизточника. В резултат неговият колекторен ток се увеличава. Увеличение™ на разсеяната мощност върху транзис-
Фиг. ПЬ6
тора Т2 довежда до затопляне на корпуса му, а също така и на околното пространство. Тъй като съпротивлението на резистора /?6 е с много малка стойност, фактически може да се смята, че върху транзистора Т2 пада пълното токозахранващо напрежение. Този режим на транзистора може да стане опасен за него, ако продължи по-дълго време. Ето защо между базата и плюсовия потенциал е включен ценеров диод Д, който ограничава базисното напрежение. Съответно и колек-торният ток на транзистора Т2 се ограничава до около 100 mA.
Повиши ли се температурата над определена стойност, транзисторът 7\ получава все по отрицателно напрежение. Стойността на изменението на потенциала на колектора на този транзистор довежда до намаляване на колекторния ток, респ. до намаляване на загубната мощност и на следващия транзистор Т2. При оразмеряването на устройството трябва да се има пред вид да не се превиши допустимата стойност на
47
тази загубна мощност, понеже от нея зависи до голяма степей, дали реализацията на схемата може да удовлетвори нуж-дите за конкретна цел. Препоръчва се корпусът на транзистора Т2 и на термистора да бъдат поставени при еднакви тем-пературни условия. Освен това термостатът трябва да бъде добре топлинно изолиран.
Относно конструктивното оформление на устройството може да се препоръча следното. Най-важното изискване е да се постигне добро топлоотдаване от транзистора Г2. Целесъ-образно е той да бъде поставен върху плочка от добре топ-лоотдаващ материал — например алуминий или мед. Използу-ването на такава плочка изисква да се направи кожух с добра топлоизолация от околната външна среда, за да може от-дадената топлина да се разсейва само в пространството, предназначено за затопляне. Схемата не би могла да бъде изпол-зувана за по-високи температуря от 45°С, тъй като транзис-торите са германиеви и не допускат по-голямо прегряване без опасност от повреда.
Устройството е снабдено със самостоятелно токозахран-ване, пригодено за работа с мрежово напрежение 220 V. Из-ползуван е трансформатор с две вторични намотки, към конто са свързани две отделни токоизправителни групи — за мос-товата схема и за токозахранване на транзисторите. По такъв начин схемата на регулиране е независима от схемата на токозахранване, което създава конструктивни удобства особено когато транзисторът Т2 е монтиран върху метална плочка.
Използуван е трансформатор, навит върху магнитопровод с размери Ш 16X16. Пластините са от силициева стомана Е-41 като събирането им се извършва двустранно. Данните на намотките на трансформатора са: първична намотка ^=4700 навивки от проводник ПДЛ-1 с диаметър ОД mm, едната вторична намотка има w2 = 505 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,22 mm, вторатата намотка има w3=480 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,08 mm. Конструктивно токозахранването е оформено извън кутията на термостата, като върху нея са поставени само клеми за съответните изводи.
Техническите данни на устройството позволяват да се постигне точност в създадената температура от порядъка на ±1°С.
48
Регулатор на температурата
При най-различни случаи се налага да се използвуват ав-томатични устройства за регулиране на температурата в помещение или топлинни камери. Например, ако в стаята искаме винаги да ее поддържа определена температура, може към отоплителната печка или електрическия радиатор да включим система за регулиране, която при повишаване на температурата над определена граница да изключва отоплението и да го включва, когато температурата се понижи под определена дол-на граница. Схемата на фиг. Ш-7 дава възможност да се регулира температурата в широки граници — от 20 до 40°С при точност в регулирането от порядъка на ±3°С. Като ин-
Фиг. Ш-7
дикатор на температурата и елемент, конто действува за автоматичного включване и изключване на системата, се използува термисторът /?3.
Резисторите Т?2 и термисторът образуват делител към базата на транзистора 7\. За да се постигне точност и повторяемост при многократно включване и изключване, токо-захранващото напрежение към базисната верига на този тран-
4 Полупроводникови схеми
49
зистор, т. е. напрежението в краищата на делителя, е стабили-зирано чрез ценеровия диод Дх. Целесъобразно е самият диод да бъде монтиран по начин и на място, че да не се затопля. С това се увеличава точността на системата.
Емитерното напрежение към двата транзистора," свързани по схема с общ емитер, е също така стабилизирано с ценеров диод Д3. Ако към базата на транзистора 7\ напрежението се увеличи, той се отпушва. Такъв е случаят например, ако съпротивлението на термистора се увеличи и надмине определена стойност. Когато първият транзистор е отпушен, вторият транзистор е запушен и релето Л, включено към колекторната верига, отпуска котвата си. Контактът на това реле се включва най-често към токовата верига на отоплителя, чието действие искаме да контролираме. Стойността на температурата, при която системата се задействува, може да се изменя в доста широки граници чрез промяна стойността на съпротивлението на резистора /?2. Резисторът /?6, включен в емитерна-та верига на транзистора, е също с изменяемо съпротивление и чрез него се уточняват границите, в който вече регулирана-та система сработва. При максималната му стойност 30 Q тази граница е ±3°С, а при намаляване на стойността му точността на сработване се увеличава, за да стигне при накъсо поставено съпротивление до ±1°С.
Описаната схема има и това предимство, че транзисторът е включен с единия си край към нулев потенциал и при евенту-ално прекъсване на веригата между него и елекронната схема на регулатора системата се изключва. В този случай се отпушва вторият транзистор през резистора /?4, при което релето се задействува и изключва регулираната верига. .
Схемата е пригодена за свързване към електическата мрежа. Това може да стане или чрез използуване на трансформатор 220/23 V, или чрез резистор, включен последователно към токовата верига. Вторият начин е за предпочитане, въпреки че резисторът консумира допълнителна ейергия. Изправянето на променливото напрежение е еднопътно, тъй като не са необходимы специални мерки за стабилно постоянно напрежение. Фил-трирането на пулсиращото постоянно напрежение се извършва с кондензатор с голям капацитет С (250 pF), поради което в краищата му изправеното напрежение е по-високо (30 V) от подаденото към диода променливо напрежение (23 V).
Включването на диода Д2 паралелно на бобината на релето има за задача да предпази транзистора Т2 от повреда при получаване на преходни процеси.
50
IV.	СХЕМИ, ИЗПОЛЗУВАЩИ ФОТОЕЛЕКТРИЧЕСКИ ЕФЕКТ
Напоследък фотоелектронните полупроводникови преобра-зуватели намират голямо приложение. Достатъчно е като примеря за тяхното гизползуване да бъдат споменати различии устройства за контрол и регулиране на автоматично протича-щи процеси, при измервателни уреди и при различии схеми за включване и за изключване, в конто като първичен приемник трябва да бъде използувана превърнатата в електрически сигна-ли светлина. Фотоелектронните преобразуватели по качествата си значително превъзхождат механичните преобразуватели на енергия, тъй като притяхпреобразуването на енергия се извършва без допир до изпробвания обект и сработването на регулира-щите схеми е почти моментно.
При фотоелектронните полупроводникови преобразуватели се използува така нареченият вътрешен светлинен ефект. Той се състои в следното. При попадане на светлина, т. е. при проникване на фотони към светлочувствителната част на полупроводника, се излъчват електрони, конто образуват електро-нен сноп. В зависимост от начина на използуване на фотоелек-тронните преобразуватели в конкретните случаи могат да бъдат разгледани два основни вида — фоторезистори и фотоеле-менти. При фоторезисторите може да се приложи сравнително високо напрежение, при което се постига голяма чувствител-ност. Като недостатък може да се посочи температурната зависимост на тока, която довежда до неточно възпроизвежда-не на процеса на преобразуване на енергия. Много често фоторезисторите се използуват в схемите като съпротивления с изменяема стойност в зависимост от осветяването им.
Фотоелементите могат да се разгледат като източници на напрежение, като това напрежение се повишава с повишение на осветеността на фотоелемента. Най-често фотоелементите са разработени на силициева основа и работят без предварително подадено преднапрежение, при което не се получава нежелана температурна зависимост, какъвто е случаят при фоторезисторите.
И в двата случая независимо дали се използуват като преобразуватели, фоторезистори или фотоелементи, получениях електрически сигнал трябва да бъде усилен, за да може да
51
задействува командна верига, например реле.
Освен фоторезистори и фотоелементи се използуват също така силициеви фототранзистори, конто при сравнително малка сила на светлината могат да си осигурят големи изходни сигнал и.
Няма да се спираме върху същността на фотоелектронни-те полупроводникови преобразуватели, а ще разгледаме някои характерни приложения. Използуването на един или друг вид преобразувател се обуславя както от обстоятелствата на приложение™ му, така и от изисканата чувствителност на фото-електронния преобразувател и конкретного му предназначение.
Прагово включване и изключване
Праговите схеми за включване и изключване на командни вериги при осветяване използуват фоторезистори, включени в електронни схеми, чието действие се определи от известен праг на осветеност. Когато тази осветеност е над известна определена граница, схемата се задействува, като се връща в изход-
Фиг. IV-1
ното си състояние, когато осветеността намалее също така под определена граница. Вследствие на инерцията в изменение на
52
съпротивлението при двата вида преходни процеса от светло към тъмно и от тъмно към светло не може да се постигне пълна идентичност на задействуване и колкото по-малко е отклонение™ в стойностите на тока през фоторезистора в двете посоки, толкова праговата схема е по-точна.
Такава прагова схема е дадена на фиг. IV-1. В случая е използуван фоторезистор СФ2-2 с максимална чувствител-ност в спектъра на оранжевия цвят, което отговаря на цвета на осветяването при залязващо слънце. В състояние „светло" съпротивлението на фоточувствителния елемент е малко, поряди което транзисторът 7\, в чиято базисна верига е включен този елемент, е запушен. Поради малкия напрежителен пад в съпротивлението на резистора /?4 транзисторът Т2 е запушен и релето в колекторната му верига е отпуснато. Ако силата на осветеност върху фоторезистора спадне под определена стойност, увеличава се стойността на съпротивлението му и напрежението на базата на транзистора 1\ става с по-малка отрицателна стойност. Транзисторът 7\ се отпушва, колектор-ният му ток се увеличава, увеличава се падът от напрежение върху резистора /?4, моментната стойност на потенциала на базата на транзистора Т2 става по-малко отрицателна, той се отпушва и релето А се задействува. Веригата на обратната връзка през резисторите /?3 и намалява вероятността от самовъзбуждане на схемата поради голямото й усилване. Кондензаторът предпазва схемата от включване при кратко-трайни импулси. Така описаната схема позволява сигурно задействуване при изменение на съпротивлението на фоторезистора от състояние на тъмно в състояние на светло с около 504-80 пъти.
Контрол на процеси с повече фоторезистори
В някои случаи не е достатъчно поставянето само на един фоторезистор, за да може да бъде решена задачата за контрол на няколк® процеса. В такива случаи се разполагат „очи“ на повече места, който се включват в обща команда (например алармена) верига. В някои случаи свързването на.па-ралелно разположените фоторезистори става с разделителни стъпала, но това може да стане и чрез директно паралелно свързване, когато не се изисква висока чувствителност при сработване на схемата. Като пример на едновременно използуване на фоторезистори е дадена схемата на фиг. IV-2. При
53
тази схема се получава задействуване на електродвигател в една или друга посока в зависимост от това, кой от фото-чувствителните резистори е задействуван.
ДваГа фоторезистора /?3, /?4 са свързани към делител на напрежение /?5, Z?G в базисната верига на транзисторите 7\ и
Фиг. IV-2
Т2 и задействуват постояннотоков усилвател с общ изходен кръг, който представлява котвата на малък постояннотоков двигател за напрежение 12 V. В постояннотоковите усилвате-ли са подбрани п-р-п и п-п-р транзистори,
Когато схемата е в спокойно състояние (при осветеност, по-малка от 200 1х), двата фоторезистора /?3 и /?4 не са задей-ствувани. Това е състояние „тъмно — тъмно“, при което транзисторите 7\ и Т2 са запушени, респ. падът от напрежение в резисторите и /?8 е малък, напрежението база — еми-тер към транзисторите Т3 и Г4 не е достатъчно, за да ги отпугни. Двигателят не се задействува. Ако например фоторезис-торът /?3 се освети повече от 200 1х, едното рамо на схемата започва да пропуска ток и двигателят започва да се върти
54
наляво. Ако се освети над 200 1х другият фоторезистор /?4, включва се друго рамо на схемата и двигателят започва да се върти надясно. При състояние „светло — светло" двигателят не се задвижва, тъй като токовете в двете рамена на схемата се компенсират.
Командни устройства, задействувани от светлинни импулси
В някои случаи изменението на съпротивлението на фото-чувствителния елемент е толкова малко, че не е достатъчно да може да задействува следващия постоя ннотоков команден усилвател. Дори в някои случаи това изменение е от порядъ-ка на измененията, конто се допускат вследствие на темпера-турната нестабилност на устройствата или пък е от порядъка на пулсациите от работното токозахранващо напрежение. В такива случаи може да бъде използувано действие™ на мо-дулиран светлинен сигнал, който се усилва от усилвател на
Фиг. 1V-3
променливи напрежения. Поради голямата стойност на капацитета в спиращата посока на фоточувствителния елемент мо-дулираната честота не може да бъде висока.
Ако като източник на осветяване бъде използувана лампа, захранвана с мрежово напрежение с честота 50 Hz въпреки
55
топлинната инертност на жичката, трептения с амплитуда да 0,1 V са достатъчни за задействуването на двустъпален усилва-тел. С по-висока честота могат да бъдат модулирани йонизи-рани газове с неонова лампа, луминесцентни тръби и пр. Раз-бира се, че в този случай трябва да се държи сметка за спек-тралното разпределение на чувствителността на източника на модулирани колебания и той да се задействува със светлинни лъ* чи с подходящ цвят. Колкото честотата на модулиране е по-висока, толкова по-малка амплитуда на трептенията е необходима за постигане на достатъчно усилване.
На фиг. IV-3 е показан фотоусилвател за усилване на сигналите от светлинен източник. Като приемник и преобазу-вател на светлинната енергия в електрическа се използува фоторезистор /?2 със следващ двустъпален усилвател с голямо входно съпротувление, който натоварва съвсем слабо фоторезистора. Положението на работната точка на фоторезистора се определи от осветеността му при спокойно състояние, например 500—1000 1х и от отношението в съпротивленията на делителя и /?2- Ако изменението на осветеността е примерно ±500 1х, върху съпротивлението на емитерния резистор /?6 се получава сигнал с амплитуда 0,2 V при съпротивление на консуматора 600 Q. Честотната лента на усилване от усил-вателя е 25-и 10 000 Hz с честотна неравномерност под ±2 Филтровите групи R^Cr и RbC2 шунтират външни смущаващи импулсни сигнали.
Сигнализация при паркиране
Много често никои улици, по конто вечер паркират пре-возни средства, не са достатъчно осветени и при недостатъч-но внимание на водачите на други движещи се по тези улици превозни средства има опасност от сблъсквания. Ето защо понякога се налага паркиралите превозни средства да включат лява сигнална светлина, което изтощава акумулатора им. Също така при поправка на пътно платно и при други случаи, когато е необходима сигнализация, а наблизо няма елекричес-ка мрежа за ниско напрежение, се налага да се поставят спе-циални сигнализационни осветители, захранвани от местни из-точници.
В дадената на фиг. IV-4 схема се използува прост начин за сигнализация с автоматично задействуване при осветяване на фоторезистор и следващо усилване. Броят на използувани-
56
те полупроводникови елементи е малък и консумацията е ми-нимална, особено като се има пред вид, че включването на сиг-нализацията става само при нужда. Това позволява да се използува местен токоизточник с готовност за работа дори през цялата нощ.
Като командващ елемент в схемата се използува фоторезистор СФ2-1, чрез който при достатъчно осветяване се по-
Фиг. IV-4
дава по-положителен потенциал към базата на транзистора 1\ и го запушва. Транзисторът Т2 при това положение е отпушен, респ. транзисторът Т3 е отпушен и включената в колекторната му верига осветителна лампа Л светва. За да може осветител-ната лампа да се задействува директно от транзистора Г3 при сравнително по-слабо изменение на тока, лампата предварител-но е затоплена, като й се подава известно напрежение посредством резистора /?10. Консумираният ток е от порядъка на 0,6 А и спокойно може да бъде поет за продължително време от автомобилния акумулатор. Използувана е лампа с мощност 3 W при напрежение 6 V. Когато желаем да включим по-мощен източник на светлина, може да използуваме индирек-тен токов кръг, като вместо лампа в колекторната верига на Т3 се включва бобината на реле. В този случай използуването на резистора /?10 е излишно.
Токозахранването на схемата може да се вземе от коя да е точка на арматурного табло, която е под напрежение, тъй като консумацията на схемата е минимална и няма опасност
57
от претоварване на веригата на токозахранването. «Ротор е-зисторът се извежда на място, което ще бъде осветявано от насрещното превозно средство. Лампата също така е изведена, за да може да се забелязва от идващите превозни средства. Препоръчва се включването и изключването на схемата да става с ключ, с който при желание да бъде изключвано цяло-то устройство, например през деня, когато е излишно изпол-зуването му.
Фотоелектронен брояч
Фотоелектронният ефект на преобразуване на светлинна-та енергия в електрическа може да бъде използуван при устройства за определяне броя на преминали през дадено място посетители, за броене на детайли, при приближаване на хора и пр.
Фиг. IV-5
На фиг. IV-5 е даден преобразувател с фоторезистор и след-ващ след него постояннотоков усилвател с командна релейна система. Действието на схемата е следното. Поради осветяване фоторезисторът СФ2-1 изменя стойността на съпротивлението си, като отпушва транзистора 7\. В резултат моментната стойност на колекторното напрежение в точката, свързана към базата на следващия транзистор Т2, намалява и тя става по-малко отрицателна. Транзисторът Т2 се запушва. Базата на транзис
58
тора Г3 е галванически свързана с емитера на транзистора Г2, поради което и транзисторът Г3 се запушва. Релето А отпуска котвата си, тъй като остатъчният ток на транзистора Г3 не е достатъчен, за да бъде това реле задействувано.
При затъмнение на фоторезистора процесите в усилвателя се развиват в обратна посока, в резултат на което повишилият се колекторен ток е достатъчен за задействуването му и релето А привлича котвата си. Второто реле Б също ще се задей-ствува, тъй като веригата му се затваря през контакта а на релето Л. Чрез блокиращия се контакт b това реле остава задействувано дори и ако релето А отпусне котвата си. Релето Б ще отпусне котвата си само ако бъде ръчно прекъсната веригата му чрез ключа /С.
Режимът на работа на усилвателя се наглася чрез изменение съпротивлението на резистора /?4, с което се регулира ни-вото на сработване на релето Л, т. е. осветеността, при която схемата ще се задействува.
Друга схема, която е пригодена специално ,за броячи, е дадена на фиг. 1V-6. Предметите, конто се движат и трябва да бъдат преброени, преминават в пространството между освети-телна лампа L и фоторезистор /?2, като по такъв начин при всяко преминаване на предмет се намалява осветеността върху фоторезистора. При изменението на съпротивлението на фоторезистора вследствие изменение на осветяването му се получа-ва токов импулс, който се усилва от усилвателя. Усиленият от транзистора 7\ импулс се подава през кондензатор С2 към бистабилния мултивибратор (транзистори Т2 и Т3) и усилва-телното стъпало, изпълнено с транзистор Т±, с механически брояч в емитерната му верига (посредством реле Л). След преминава-нето на предмета покрай светлинния източник се получава нов, но противно насочен импулс, който връща бистабилния мултивибратор в първоначалното му състояние и той е готов да приеме нов броячен импулс. Най-подходяща работна точка на уст-ройството се получава, когато върху съпротивлението на резистора /?5 в колекторната верига се получава пад от 7-9 V. Тази работна точка може да се нагласи посредством изменение съпротивлението на резистора
Към устройството е предвидена токоизправителна трупа, която позволява включването му към мрежово напрежение. Тъй като за токозахранването не е необходим стабилизиран източник на напрежение, използува се опростен филтър само с кондензатор С5.
59
Технические данни на така описаното устройство са: раб-отно мрежово напрежение 220 V, постояннотоково захранващо напрежение—от 12 до 18 V, чувствителност на усилвателя—около 15 |1А. Мрежовият трансформатор е с магнитопровод с размери
Фиг. IV-6
Ш 16X16 от стомана Е-41, като ламелите се нареждат двупо-сочно. Първичната намотка има Wi ~ 4300 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,1mm, а вторичната намотка—w2 = 350 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,3mm.
Конструктивно лампата L е изнесена извън устройството и се намира на около 50-г-70сш от фоторезистора. Препоръчва се осветяването да бъде фокусирано, за да може светлината да попадне точно върху резистора без разсейване.
60
Фотосветкавица
Фотолюбителите използуват много често така наречените фотосветкавици за моментно осветяване на тъмни обекти, конто те снимат. Задачата на фотосветкавицата е да създаде в момента на извършване на снимката достатъчна осветеност, конто се получава от изпразване на заряд на кондензатор с голям капацитет върху лампа. Тъй като устройството трябва да бъде портативно, захранването му е батерийно. Предлагани-те на пазара фотосветкавици работят най-често с две високи напрежения за лампата: 300 или 500 V. През време на процеса на светването енергията за лампата се доставя от кондензатор с капацитет от 250 до 1000 p,F, като енергията на зареждане на лампата е в границите от 12 до 250 Ws. Напрежението на батерията е няколко волта (например 2,4 V). Преди да бъде доставено необходимого високо постоянно напрежение за за-реждането на кондензатора, то трябва да бъде накъсано чрез постояннотоков преобразувател — трансвертор, и съответно транс-формирано. След изправянето му високото пулсиращо напрежение зарежда кондензатора. В някои устройства е предвиден и електронен регулатор, който след извършване на зареждане-то на кондензатора изключва системата за зареждане. При елек-тронните светкавици трябва да бъдат спазени две основни изис-квания — маскимално висок коефициент на полезно действие, за да може да се използува по-дълго докозахранващият източник — батерия или акумулатор, и възможно най-висока стабилност на получената осветеност. Второго условие зависи както от изпол-зувания кондензатор, така и от качествата на лампата и е важно условие, за да може да бъде нагласена точно блендата и експозицията при извършване на снимката. Тъй като съхранява-ната в кондензатора енергия се увеличава с квадрата на токо-захранващото напрежение, за постигане на условието е съще-ствено да се използува кондензатор с възможно минимални собствени загуби и постоянен режим на работа. При включването на постояннотоков източник (в случая токоизправителя) с определено вътрешно съпротивление към кондензатора може да се подаде само половината от създадената енергия. Друга-та половина се отлага върху вътрешното съпротивление на източника. Тази нежелана загуба на енергия довежда в първия момент до силен ток при ниско напрежение върху кондензатора, а в края на зареждането — до слаб ток при сравнително високо напрежение. Ето защо да се използува източник с постоянно вътрешно съпротивление през целия процес на зареж-
61
дане е неизгодно. Затова се използува най-често еднопътен постояннотоков преобразувател, при който през единия полупериод енергията се запазва върху токоизточника, а през вто-рия се отдава към кондензатора. През време на разреждането може да се смята, че кондензаторът представлява източник с малко вътрешно съпротивление. С разреждането на кондензатора съотношението ток/напрежение се изменя в съответствие с изменение на товара. Следователно през целия процес на разреждане трябва да се получи нагаждане между източник — товар. От всичко казано може да се заключи, че от известните схеми за осигуряване на енергия за лампата най-изгодна се явява схемата с постояннотоков преобразувател с еднопътно токоизправяне и кондензатор с голям капацитет и малки собст-вени загуби.
Прилагането на допълнително устройство за автоматично изключване на зареждащия източник предпазва самия токоизпра-вител от обратно действие при максималното напрежение на зареждане.
Най-голямата трудност при конструирането на подобна схема е в изготвянето на подходящ преобразувател (трансвер-тор). Съотношението между напреженията на първичната и вто-ричната намотка на трансформатора е високо и ако се използува обикновеният начин за изчисление на трансформатори, ще се получи голям брой на навивките на отделните намотки, което пък довежда до значително разсейване на енергия и до получаване на нежелани преходни процеси, който могат да повредят транзисторите на трансвертора. Ето защо трансформа-торът се оразмерява да бъде с възможно минимално разсейване, което се постига с използуване на магнитопровод с по-голя-мо сечение и по-добри магнитни качества, респ. с намаляване броя на навивките. В случая също така трябва да се държи сметка и за теглото на самия трансформатор, тъй като фото-светкавицата е портативно устройство. При самото навиване на трансформатора трябва да се спазват изискванията за минимален собствен капацитет, за минимален капацитет между навивките и магнитопровода и за максимална магнитна връзка между отделните навивки.
Практическа схема на фотосветкавица е дадена на фиг. IV-7. Върху действието на трансвертора няма да се спираме, тъй като то не се отличава от това при подобии схеми, използувани за най-различни цели за превръщане на ыиско постоянно напрежение във високо напрежение. Запазената през време на работата на транзисторите енергия във вторичната намотка на
62
трансформатора се подава към кондензатора през време на полупериода на запушване на трансверторната схема. Тъй като подаването на енергията става на „порции", не е необходимо батерията да има голям капацитет, например е достатъчно да се използуват две батерии от типа за джобни фенерчета.
Фиг. IV-7
Ако към трансвертора се приложи постоянно напрежение от батерията, той започва да генерира за времетраене около 250 [.is, като на изхода му се получава напрежение с трионо-образна форма при ток с върхова стойност около 6 А. При различии по параметри транзистори Т 214 тази стойност може да да се донагласи чрез изменяне съпротивлението на резистора През времетраенето на запушване на транзистора Т3 получена-та преди това енергия се подава през намотката U73 и след изправяне от диода Д зарежда кондензатора С. Времето на запушване се определи от величината на зареждащото напре-
1	'Г
жение и е около 7 от времето на отпушване на транзистора /3. Паралелно на кондензатора С е свързан делителят от резисто-ри /?3 и /?4, като чрез изменение на стойността им може да се измени стойността на зареждащото напрежение в границите между 300 и 500 V.
След завършване на зареждането се включва автоматиката за изключване, която действува по следния начин. Резисторни-те делители 7?3 и се нагласят по начин, щото при напрежение-63
то на зареждане на кондензатора С да светне глим-лампата GI включена в базисната верига на транзистора Г2. Съпротивлението на прехода емитер-колектор на този транзистор е включено в базисната верига на транзистора 7\ и намалението му пред-извиква отпушване на транзистора 7\. Входът на трансвертор-ния транзистор се шунтира от съпротивлението колектор-емитер на транзистора 1\ и транзисторът Т3 се запушва, като генерациите на трансвертора спират. При спадане на напрежението в краищата на кондензатора С(под известна предвари-телно определена стойност) глимлампата G1 изгасва и запушва транзистора Г2. Съответно транзисторът Тх се запушва, а транзисторът Т3 се отпушва и продължава генерацията си. Чрез донагласяне опитно на съпротивлението на резистора /?3 или на съпротивлението на резистора може да се осигури ра-ботно напрежение 300 или 500 V. Подбирането на това напрежение се извършва чрез ключа К-
Времето за зареждане на кондензатора С до върховата стойност на напрежението се определи от избраното зарежда-що напрежение и от капацитета на кондензатора. В долната таблица IV. 1 са дадени някои стойности на това време.
Таблица IV. 4
Капацитет на кондензатора С М	1 1 Напрежение на зареждане IV]	Време па зареждане	j ММ	|
300	300	4	!
300	500	13	;
500	300	6,5	i
500	500	20	|
Ще се спрем накратко върху някои рпецефични изисква-ния при оразмеряването на трансформатора на трансвертора.
Обикновено като изходни данни за изчислението му се приемат напрежението на токоизточника, напрежението на зареждане на кондензатора С и времето на зареждането му (s) и на разреждането му /2 (5). Най-често съотношението между Л и /2 се избира да бъде 8:1. Времето tx на зареждане на кондензатора се избира в зависимост от работното напрежение Uz [V] и капацитета на кондензатора С [р/7] от табл. IV.1.
Честотата на работа на трансвертора се определи от за-висимостта

64
Енергията, необходима за зареждането на кондензатора, е
[Ws],
където с С е означен капацитетът на кондензатора, (р/7).
Върховият ток, който се получава от транзистора и про-тича през първичната намотка на трансформатора, се определи от зависимостта
z - f
/с
където а е коефициент със стойност З-т-4;
у; — ксефициент на полезното действие на трансформатора. Обикновено се приема = 0,7,
£/в— токозахранващо напрежение, [V].
Токът е с трионообразна форма и тече само през време на отпушването на транзистора Т3.
Тъй като мощността е сравнително малка и трансверторът <е с висока работна честота, предпочита се за магнитопровод да бъде използувана феритна черупкова сърцевина. У нас такива магнитопроводи' се използуват, производство на ГДР. Продават се също магнитопроводи на фирмата Сименс, който имат аналогични показатели. За подобен магнитопровод са известии пермеабилитетът pg, средната дължина на магнитната сило-ва линия Zx (mm) и величината AL. Ако за стойността на макси-малната магнитна индукция В през магнитопровода приемем 1500 Gs, броят на навивките на първичната намотка на трансформатора се определя от зависимостта
От получените данни може да проверим дали фактического време за включване на транзистора Т3 е по-голямо от времето за зареждане на кондензатора съгласно зависимостта
, AL w^Ic 109 ------------- М-
Ако изчисленото от горната зависимост време е по-малко, трябва да се вземе друг тип магнитопровод, като съответно се преизчисли броят на навивките wx на първичната намотка и повторно се провери изпълнението на изискването за времето според горната зависимост.
5 Полупроводникови схеми
65
Броят на навивките на вторичната намотка <w3 може да бъде начислен чрез зависимостта
Намотката w2 за обратна връзка трябва да може да оси-гури напрежение от 1,5~-2 V. Броят на навивките й се определи от зависимостта
Данните на трансформатора в описаната схема при използува-не на феритна сърцевина с AL 250 и типови размери 36x22 mm са: намотка ^ = 16 навивки с диаметър на проводника ПЕЛ-1 от 0,8 mm; намотка w2 = 12 навивки с диаметър на проводника ПЕЛ-1 от 0,4 mm; намотка w3 = 450 навивки с диаметър на проводника ПЕЛЛ от 0,2 mm. Навиването на отделяйте навивки на намотките става в една посока, като свързването им се извършва в строго определен ред. На фиг. IV.7 началото на навиване на всяка намотка е отбелязана с точка. Навиването на намотките става в следния ред: най-отдолу е навита намотка га w3, над нея е навита намотката w2 и най-отгоре е навита намотката Между намотката w3 и намотката w2 трябва да има достатъчно издръжлива на високо напрежение изолация, например може да се използува хоста-фанова лента.
Токозахранващото напрежение на схемата е 2,4 V при средна стойност на консумирания ток от около 3 А.
66
V.	СХЕМИ ОТ НАШЕТО ВСЕКИДНЕВИЕ
Електронни схеми, конто по принцип се използуват в други области на електрониката, могат да бъдат приложени с успех и в нашето всекидневие. Достатъчно е конструкторът да има малко по-богата фантазия, за да може да използува извест-ните портативни радиопредаватели и радиоприемници, предна-значени за свръзки, като устройства към безжични микрофони или пък с тях да отваря от разстояние вратата на гаража или на двора си. Усилвателите, конто се използуват широко в най-различни области — за радиоприемници, за усилвателни уредби или при звуковия съпровод на телевизорите, винаги могат да бъдат изго гзувани и за слухови апарати, и за разговор от близко разстояние с насрещен посетител. Ето защо не може конкретно да се определи дали дадена схема, която основно е предназначена за някаква цел, не може да бъде използувана и при други технически решения, а това зависи от редица допълнителни обстоятелства.
В тази глава са описани някои схеми, който почиват на технически решения от други области на радиоелектрониката. С малк I преобразувания те могат да бъдат използувани и в нашето всекиднезие, като съобразно с конкретното им предназначение бъдат прибавени допълнителни устройства за индикация, контрол или команда.
Насоките за гриложение, конто даваме, могат да бъдат доразвити с използуването на устройства за други задачи, конто досега не сме имали пред вид. Поради това предлагаме на читателя да помисли и прецени за още какви задачи може да приложи или доразвие описаните в главата схеми.
Трябва да се има пред вид обаче, че произволното използуване на радиочестотните обхвати за любителски и други цели е строго забранено. Това може да стане само с разрешение на Междуведомствената комисия по честотите у нас, която определи работните честоти, разрешава максималната мощност на предавателите и координира използуването на радиочестотните обхвати. Ето защо при практическото реализиране на съответ-ните схеми трябва да се изиска специално разрешение за из-лъчване в даден радиочестотен обхват и да се използува мощност, която не е по-голяма от разрешената.
67
Безжични микрофони
Рецитаторите и естрадните певци много често се нуждаят от по-голямо разстояние за движение, отколкото им позволява дължината на микрофонния кабел към усилвателната уредба. За създаване на настроение и близък контакт със слушателите изпълнителите биха желали да се движат между тях, да говорят и пеят и все пак изпълнението им да се предава и от усилвателната уредба. Следователно изискването, което най-много би се ценяло при безжичен микрофон, е той да е прено-сим, да усилва достатъчно подаваната му звукова енергия и да мрже да обслужва район в диаметър поне 40-4-50 метра. Токозахранването на такова устройство трябва да е икономич-но, а качеството на възпроизвеждане — достатъчно високо. По принцип безжичният микрофон представлява подобно устройство на масово използуваните радиотелефони. Блоково той представлява микрофонен капсул, свързан към съответния усилвател, който модулира предавателно стъпало. Цялото устройство е монтирано в малка естетично оформена кутия, от която е изведен проводник — антена на предавателя с дължина, съответ-ствуваща на дължината на вълната, на която работа предава-телят. В същата кутия е монтирана акумулаторна батерия, която осигурява токозахранването на устройството. Обхватът на метровите радиовълни, който се използува за радиолюбител-ски цели (144-4-146 MHz), е удобен и за безжични микрофони, тъй като дължината на настроен четвъртвълнов антенен кръг е около 50 ст и е напълно възможно да бъде спуснат като висящ проводник от кутийката с микрофона и предавателя.
В устройството могат да бъдат вградени елементи, конто са достъпни за радиолюбителите, като може да бъде използу-ван широко опитът им за строеж на радиопредаватели за радиосвръзки в метровия честотен обхват. Специфично изиск-ване при безжичните микрофони е миниатюрността, което пък поставя и високи изисквания спрямо конструкцията и схемното изпълнение.
По-долу ще разгледаме само схеми на усилватели и преда-ватели към безжични микрофони с полупроводници, работещи в обхвата на метровите радиовълни за радиолюбителски цели (144-146 MHz).
На фиг. V-1 е дадена схемата на предавател с модулятор към безжичен динамичен микрофон. Транзисторите Ть Т2 и Т3 образуват тристъпален нискочестотен усилвател. Предвидена е обратна отрицателна връзка от третото към първото стъпало
68
Свръзката между отделните стъпала е галванична, като само първото стъпало е отделено променливотоково от веригата на микрофона. Предвидена е също така местна отрицателна обратна връзка между колектора и базата на третото усилвателно стъпало, която съдействува за намаление на склонността към самовъзбуждане. Четвъртото стъпало, осъществено с тразисто-
*
69
ра 7”4, представлява осцилатор, работещ в схема съе заземена база. В колекторната верига на този транзистор есвързан треп-тящия осцилаторен кръг. Кръговата бобина е оразмерена за работна честота в обхвата между 144 и 146 MHz. Съставена е от 6 навивки с диаметър 0,3 mm и диаметър на намотката 3 mm. В средата на бобината е изведен отвод. Точното измер-ване на работната честота на осцилатора може да се извърши с помощта на резонансметър, а регулирането с оглед на точ-ната й настройка се извършва посредством разтегляне или свиване на навивките или изменяне стойността на капацитета С6. Като осцилаторна бобина може да се използува кръгова бобина от ултракъсовълнов приемник, като броят на навивките й се намали с около 25%.
Крайното стъпало на предавателя е оформено с транзистора ТГ), който работи в режим клас С и базата му е директно свързана с колектора на предния транзистор Г4. Като колекто-рен импеданс може да се използува индуктивността на дросел Др2 със следните данни: 5-н 10 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,3 mm, навит върху високочестотен феритен магнитопровод. За тази цел може да бъде използуван и фабричен дросел с индуктивност 10 pH от тези, който се използуват например в немските телевизионни приемници „Стадион*. Същи-те данни има и дроселът Дрг в емитерната верига на транзистора Г4. Както се вижда от схемата, модулацията на ниско-честотния сигнал от микрофона се извършва в базисната верига на транзистора Г4. При нелинейна модулация може да се измени съотношението между съпротивленията на резисторите /?5 и R7.
Микрофонният капсул, който се използува за задействуване на предавателя, може да бъде монтиран в обща кутия с него при подходящо естетично оформление. Препоръчва се кутията да бъде от месинг със съответно галванично покритие.
Елементите на схемата могат да бъдат разположени върху печатна платка, като настройката на осцилатора се извърши преди моятирането й в кутията. Трябва да се има пред вид, че след поставянето на платката в кутията се намалява често-тата на осцилиране. Следователно точното й нагласяване следва да стане с неколкократно изваждане и донастройка.
Дължината на антенния проводник е 50 ст. Може да се използува обикновен изолиран проводник, който при мястото на свръзка с кутията трябва да бъде здраво закрепен за нея и краят му да бъде запоен към свързващия кондензатор
Микрофнният капсул може да бъде монтиран чрез фасонна шайба към кутията или по друг начин в зависимост от конст-
70
рукцията му. Металната му част трябва да бъде галванически свързана (предпочита се чрез спойка) към кутията.
Токозахранващият източник — акумулаторна батерия или обикновена батерия, може също така да бъде монтирана в кутията. Тъй като консумацията на ток от микрофона е сравни-
телна малка (около 30 mA при спокойно състояние и около 70 шА при предаване), могат да бъдат използувани 3 бр. аку-мулаторни .клетки или пък батерия от джобно фенерче. Когато микрофонът не работи, токозахранването му може да бъде из-ключено чрез ключа К.
Интересна схема на предавател за безжичен микрофон е дадена на фиг. V-2. Тя се състои от нискочестотна част (тран-
71
зисторите Ть Т2 и Г3) модулятор с варикап, осцилатор (транзистор Г4) и крайне предавателно стъпало (транзистор Гб). Осци-латорът е с добра честотна стабилност и малки хармоничниг като токозахранващото му напрежение е стабилизирано посредством ценеровия диод КС 162. Работната му честота е в обхвата между 144 и 146 MHz и може да се нагласи точно посредством изменение калацитета на полупроменливия конден-затор С4. За възможно най-голямото намаление на излъчването на нежелани хармонични съставни на полезния сигнал осцила-торното стъпало е монтирано в отделна ширмована кутийка.
Нискочестотният усилвател е с високоомен вход и е предназначен за работа с кристален микрофон М Входът на микрофонния усилвател е променливотоково отделен от веригата на микрофона.
Осъществяването на честотна модуляция с варикап има предимство със своята простота и добри качества на модули-рания високочестотен сигнал. Честотната девиация се наглася посредством полупроменливия кондензатор С2.
Крайното стъпало с транзистор Т~ работи по схема със заземена база в режим на клас С. Антенният му кръг е съста-вен от полупроменливия кондензатор С7 и антенната намотка (шлейф) с дължина около 50 ст.
Конструктивно предавателят е монтиран най-често отделно от микрофона. Може да се използува например табакера, която да бъде поставена в джоба на изпълнителя. Връзката между предавателя и микрофона с^е осъществява посредством ниско-честотен ширмован кабел с дължина няколко десетки сантиметра, така, че да е възможно поставянето на кутията в джоба на изпълнителя, без кабела да му пречи. От кутийката трябва да бъде изведен и антенният проводник. Пропоръчва се устройството така да бъде конструктивно оформено, че нискочестотният микрофонел кабел и антената да бъдат възможно най-да-лече един от друг. След цялостното монтиране на устройството трябва да се извърши донастройка на антенния кръг посредством полупроменливия кондензатор С7. Това би могло да бъде направено, след като бъде монтиран приемник за приемане на изльчените сигнали и като индикатор се използува максимално полученият сигнал на изхода му.
Приемането на сигналите от безжичния микрофон се извър-шва или със специално конструиран приемник, или ако се използува готов транзисторен приемник с УКВ обхват, който се пригажда за приемане на сигнали с по-високата честота (144-^146 MHZ). Диодният изход (след дискриминатора) на
72
приемника се свързва към грамфонния вход на използуванатЯ в залата радиоуредба. Като приемка антена може да бъде из-ползувана телескопната антена на приемника, която в случая няма да е напълно извадена. Оптималната дължина на прием-ната антена се наглася опитно по максималната сила на приемане.
Описаната схема на транзисторния предавател за безжичен микрофон има следните технически показатели: токозахранващо напрежение 9 V, което може да се осигури от акумулатор или от батерия за транзисторен приемник, тъй като консумацията> при липса на сигнал е около 10 mA, а при сигнал — 50 mA; бобина Lr със следните данни: 2,5 навивки с диаметър 5 mm, като се използува посребрен проводник с диаметър 1 mm, обща височина около 12 mm. Препоръчва се за антенен проводник; да се използува плоска метал на шина с ширина около 10 тин
Разговорно устройство за къси разстояния
При жилища с дворно място би било много удобно, ако освен дистанционно включване и изключване на входната врата се осигури и разговорно устройство между сградата и врататц на двора. Устройство™ се използува за сравнително ограниче-ни цели и трябва да е възможно най-просто. Ето защо се предпочита едновременно да не се говори и слуша, а телефон-» ната слушалка да бъде използувана и като микрофон. Такава схема е показана на фиг. V-3. Известна трудност при реализи-рането й, ако се използуват високоговорители, е, че те трябва да бъдат високоомни. Могат направо да бъдат използувани телефонии слушалки. Усилвателят се състои от две предусил-вателни стъпала с транзисторите 7\ и Г2 и крайно противотакт-но стъпало със сдвоените транзистори Г3 и 7^ (п-р-п и р-п-р транзистори). За да могат да бъдат шунтирани смущаващите сигнали, появили се поради сравнително голямата дължина на свързващите проводници, между единия високоговорител и входа на усилвателната схема се поставя паралелно кондензатор С2 с капацитет 10 nF. Усилването на усилвателя се наглася посредством резистора с променливо съпротивление 7?3. Посредством /?б се подбира работната точка на крайното стъпало. Командата за преминаване от говор към слушане се осъщест-вява чрез натискане на бутона /С, с което преминаваме от режим на предаване в режим на приемане. Този бутон трябва да бъде поставен на подходящо място извън устройството, което
73
Фиг. V-3
не е трудно изпълнимо, тъй като е включен и изходът на усилвателната схема. Самото устройството се монтира в кутия. Двата високоговорителя (телефонии слушалки) също се изнасят и се поставят в двете точки, между конто искаме да осъще-ствим свръзката. Релето А е от тип например РЭС-9 със съпротивление на бобината ЗОЙ. Тъй като то се задействува при напрежение 6 V, последователно се поставя резисторът за да се намали консумацаята на веригата.
Работното напрежение на схемата е 9 V при консумация в спокойно състояние около 20 mA, а в работно състояние — 100 mA (без консумацията на релето). Чувствителността на усилвателя е около 150 pV.
Автоматично отваряне на врати
Интересно приложение на автоматичните устройства за далечно командуване е при отваряне и затваряне на врати. Например по такъв начин можем да отворим вратата на гаража малко преди превозното ни средство да я е достигнало, могат да бъдат отваряни врати на дома ни и пр. Устройството за отваряне на врати се състои от електронна част — предавател и приемник, и механична част — релейна система, свързана с преводен механизъм или система за отблокиране, която по за-дадена команда да позволи отварянето, а след известно време (ако това се налага) да извърши обратното действие.
Ще се спрем на някои решения, който позволяват по елек-тронен път да се извърши командата за отваряне и за затваряне на врата. Принципно методът е прост — необходим е предавател, който по наше желание да подава командни импулси, като ги излъчва в околното пространство. За да не пречи на други радиосъоръжения, предавателят трябва да е маломощен и оразмерен да излъчва на разстояние не повече от 304-50 ш, което е напълно достатъчно за реализиране на командата. Сигналите от предавателя се приемат от приемник, разположен до вратата, в чийто изход вместо високоговорител е включена командната част на системата — най-често бобината на реле с индиректно задействуване на командните вериги. Приемникът не трябва да бъде много чувствителен, тъй като не трябва да се задействува от външни случайни сигнали и смущения. Предавателят е много близко до него и създаденото електромаг-нитно поле е с достатъчна сила. При по-усложнени системи могат да се използуват и модулирани сигнали, кодирани по
75
определен ред, за да може да се осигури надеждно включване от сигналите само на определен предавател.
Тук не засягаме въпроса за разрешаване честотата за пре-даване, което е предмет на държавни разпоредби. Ето защо подборът на честотата на предавателя трябва да бъде извършен с оглед да не пречи на други радиосъоръжения, намиращи се в района на действие на предавателя.
Обратного затваряне на вратата може да се извърши чрез повторна команда от предавателя или пък автоматично — след изтичане на определеното време. Във втория случай може да бъде използувано (към командната система) времереле със закъснение във включването или в изключването от типа, да-ден на фиг. П-8 или от друг подобен тип.
За далечно отваряне на врати най-удобно е да се използува ултракъсовълновият честотен обхват, тъй като тогава предава-телната и приемната антена са с малки размери, а и разпростра-нението на радиовълните се ограничава в близост до излъчва-нето им.
Предавателите и приемниците могат да бъдат и с подобии схеми на тези, използувани при командуване на корабни модели. Такива схеми има публикувани и пригаждането им за нуждите при отваряне на врати не представлява особена трудност. На фиг. V-4 е дадена схема на предавател, а на фиг. V-5—схема на приемник за автоматично отваряне на врати. Те работят в обхвата на 27 MHz, който се използува за радиолюбителей цели.
Като генератор на нискочестотни трептения, конто се модул ират в предавателя, е използувана схема на мултивибратор с транзисторите 7\ и Т2. Модулацията се извършва в стъпалото с транзистор Т3. Крайното стъпало на предавателя е осъщест-вено с транзистора 7\.
Дроселът Др се навива примерно върху тяло от половин-ватов резистор от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,1 mm, като навивките са разположени плътно една до друга. Бобината е с 13 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 1 mm при диаметър на намотката 8 mm. Тази бобина се поставя по такъв начин, че оста й да бъде на растояние около 15 mm от повърхността на плочката, върху която се разполага монтажът. Бобината £2 има 6 навивки също от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 1 mm, разположена съосно до бобината L±. Предавателят може да бъде монтиран върху печатна платка или с обемен монтаж и целият е вграден в метална кутийка. Използува се телексопна антена от транзисторен радиоприемник, която се разполага та-
76
-f2V
77
Фиг. V-5
78
ка, че да бъде надиплена в кутийката. Предавателят се захран-ва от постояннотоков източник с напрежение 12 V.
Приемникът може да бъде разработен по суперхетеродинна схема и във високочестотната си част не се различава от обик-новен радиоприемник. Тъй като изискванията към него не са високи, може да се използува и суперрегенеративна схема (фиг. V-5), например с транзистор SFT 358. Следва тристъпален усилвател, като в колекторната верига на последний транзистор Г4 е поставена бобината А на командното реле. Бобината £г е навита от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,8 mm, като диаме-търът й е около 15 mm. Дроселът Др има около 30-?-35 навивки от проводник с диаметър 0,1 mm, плътно навити върху тялото на половинватов резистор. Трансформаторът Тр може да се изработи или по-добре е да се използува направо готов драйверен трансформатор от радиоприемник „Ехо“. Нискочес-, тотният филтър с бобина £2 е със 750 навивки и кондензатор С8 с капацитет 0,168 t^F. Точната стойност на капацитета му се подбира при експериментиране на схемата. В колекторната намотка на транзистора е включена бобината на реле тип РР-1, българско производство.
При съвместно изпробване на двете схеми — на предавателя и на приемника — трябва да бъде обърнато внимание върху настройката на модулаторната честота, създавана от мултивиб-ратора и максималната ефективност на нискочестотния филтър за тази честота в базисната верига на крайния транзистор Г4 на радиоприемника. Схемите позволяват да се извърши честот-на кодировка на сигнала на предавателя, обаче това би ги усложнило неоправдано, тъй като трябва да се има пред вид, че предавателят трябва да бъде възможно най-прост и лек.
Контактите на командното реле А се включват във веригата на контактор, захранващ изпълнителния механизъм на вратата. В зависимост от тежестта на вратата, от възможностите за наработка на механически детайли и пр., могат да се използуват различии решения.
Друга схема на предавател за отваряне на врати на гаражи е дадена на фиг. V-6. Използван е синусов осцилатор със срав-нително ниска работна честота — 9 kHz, който е извън радиочестотните обхвати и няма опасност да пречи на други радио-съоръжения. Трептящият кръг, определящ честотата на генери-ране, е образуван от първичната намотка и от капацитета на кондензатора С\. За магнитопровод е използувана антенна феритна пръчка, която едновременно служи и като честотно
79
нагласящ елемент. Честотата на генератора се регулира чрез вкарването или изкарването на тази пръчка в навивките.
Така описаната схема работа с токозахранващо напрежение между 6 и 12 V. Консумацията при токозахранващо напрежение 6 V е 15mA, а при 12 V — 35 mA.
Конструктивно предавателят се монтира под бронята на превозното средство. Бобината с феритната пръчка трябва да
Фиг. V-6
е разположена перпендикулярно на плоскостта на пода на превозното средство. Като приемна антена по пътя на превозното средство близо до гаража се поставя индукционен шлейф — проводник, в който се индуктира сигналът от предавателя. Следователно при преминаване покрай антената предавателят трябва да се включи за известно време, за да се създаде ко-мандата за отварянето на вратата на гаража.
Бобината на предавателя е навита върху макара с кръгъл отвор, в който може да се вкара феритната пръчка. Диаметъ-рът на отвора на макарата е около 10 mm (при стандартен диаметър на феритната пръчка 9,6 mm), а дължината й е около 50 mm. Върху макарата се поставят двете намотки, като първичната намотка fw1 има междинни изводи. Общо тя съдържа 400 навивки с изводи на 150, 200 и 250 навивка. Вторичната намотка w2 се навива върху първичната намотка и се състои от две еднакви части от по 10 навивки със среден извод.
За двете намотки се използува проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,2 mm
80
като приемна шлейф-антена могат да бъдат използувани три навивки с диаметър на намотката около 1 ш. Най-често се поставя трижилен кабел, чиито краища се включват последова-телно. Полученото в така образуваната бобина напрежение се усилва от четиристъпален усилвател (фиг. V-7), като в колек-
Фиг. V-7
торната верига на последния транзистор 7\ е включена бобината на командного реле А.
За да wee намалят смущенията от външни електрически полета и брума, в колектора на първото усилвателно стъпало е поставен паралелен резонансен кръг, настроен на честотата на предавателя. Командного напрежение за задействуване на второто усилвателно стъпало се получава чрез индуктивна връзка с този резонансен кръг. Полученият сигнал се детектора и се подава вече като команден потенциал към базисната верига на транзистора Г3. Постоянного напрежение в емитерна-та верига на този транзистор се филтрира от кондензатора С5 и се подава за усилване от крайния транзистор
Данните на използуваните бобини са следните: магнитопровод от черупкова феритна сърцевина AL 160 с типови размери 18X14 mm, първичната намотка е с ^ = 420 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,15 mm, вторичната намотка е w=150 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,15 mm.
6 Полупроводникови схеми
81
Самата конструкция на механизма за отваряне на вратата не се различава от този, който би бил използуван например при реализиране на схемата по фиг. V-4.
Индикатор за приближаването
Индикаторите за приближаване представляват електронни устройства, конто реагират при приближаване на лице или на определен предмет към някакъв чувствителен елемент. В зависимост от предназначение™ си такива устройства се използуват в най-различни варианта със сигнални, контролни, управля-ващи и пр. функции. Например чрез такъв индикатор може да се включи осветлението на витрина при приближаване на човек» да се предпази работник от злополука при приближаване до опасно за допир място, както и за най-различни други цели.
На фиг. V-8 е дадена схема на индикатор за приближаване, при който се използува обстоятелството, че генератор с определена честота на генериране изменя честотата си, когато паралелно на трептящия му кръг бъде внесен допълнителен капацитет Ср. Капацитетът на кръга е сравнително малък, за да може внесеният от чуждото тяло допълнителен капацитет Ср да оказва влияние на схемата. При индуктивност на бобината А^ЗОтН капацитет на кондензатора C2 = 100pF резонанс-ната честота на кръга Lx С2 ще бъде 91,5 kHz. Ако внесеният допълнителен капацитет от чуждото тяло Ср е около 10 pF, честотата на генератора ще се измени с 4,6%, т. е. с 4,5 kHz. Индикацията на това изменение може да се отрази по два начина: или следващите стъпала да бъдат с много остро настрое-ни кръгове, така че сигналът с изменена честота да не бъде пропуснат през тях, или да се използува вторият генератор и по-нататък да се усилва сигнал с честотата на биене. В описаната на фиг. V-8 схема е използуван втория начин. Вторият генератор е с транзистор Т2 и е напълно еднакъв по схема на първия генератор с транзистор 7\. Самият чувствителен елемент — датчик, представлява пластинка, спрямо която се образува капацитетът на външното тяло Ср. Разстройката на кръга на първия генератор, която се получава от поставянето на споменатата пластинка, когато не е осъществен капацитетът Ср, може да се компенси-ра чрез съответното преместване на сърцевината на бобините £j, Л2. Напреженията от двата генератора се смесват в диода ДР Паралелно на диода е свързана групата, състояща се от резистора R} и кондензатора С3, образуваща нискочестотен фил-
82
ОЭ
Ср <?
Фиг. V-8
тър. Този филтър пропуска сигнала с честотата на биене толкова по-добре, колкото тази честота е по-ниска. Транзисторът Т3 е включен като предусилвател към крайното усилвателно стъпало с транзистор Г4. Нормално, когато не е осъществен капацитет Ср, транзисторът 7\ работа със слаб базисен ток, респ. колекторен ток, и неговото регулиране може да се извърши чрез изменение съпротивлението на променливия резистор /?14. Поради наличието на тази възможност може да се подбере режим, при който при незадействувана схема котвата на релето Л не е привлечена. При получаване на сигнал на биене върху схемата на удвояване на напрежение с диодите Д3 и Д± се получава постоянно напрежение, което се подава като допъл-нително напрежение върху транзистора Г4. Неговият поляритет е отрицателен и спомага за увеличение на колекторния ток дотогава, докато се включи релето.
Токозахранването на схемата е допълнително стабилизира-но посредством ценеровия диод Д2 със стабилизиращо напрежение 8-г-10 V. Консумацията на схемата е около 20 mA.
Бобините Lr и Л2 могат да бъдат навити върху тяло от бобина за синусов генератор на телевизионен приемник. Бобината Ll има около 2000 навивки, а бобината L2 има 50-и 100 навивки като се навива над навивките на бобината L±.
Най-удобно е да се извърши следната »настройка на схемата. Първия генератор (свързан с датчика) трябва да е с малко по-ниска честота от честотата на втория генератор — например с няколкостотин херца. При това положение релето А трябва да е с привлечена котва. При приближаване на тяло до датчика честотата на първия генератор още повече намаля-ва и разликата между нея и честотата на втория генератор достига до няколко килохерца. Напрежението с честотата на биене при такова голямо отклонение затихва силно от филтъра след диода Дг и релето отпуска котвата си. Контактът, който включва системата за индикация или за аларма, трябва да е спокоен, т. е. когато не е внесен капацитет Ср, този контакт ej отворен, а при внасянето на такъв капацитет създава необхо-} димата верига.
Когато датчикът трябва да бъде поставен на известно разсц тояние от генератора, може да се използува ширмован незазе-i мен кабел, който се явява част от капацитета на кръга С2 на схемата. Когато капацитетът на този кабел е по-голям от 100pF, трябва да се увеличи и капацитетът на кръга на втория генератор.
Токозахранването на цялата схема е стабилизирано и е със стойност на напрежението 12 V. Схемата на токоизточника не
84
е критична, но се препоръчва да се използува и стабилизиран токоизправител от вида, даден на фиг. VIII-1. По такъв начин може да се осигури стабилност в генерациите на двата генератора.
Конструктивното оформяване на устройството може да се извърши, без да се държи сметка за малогабаритност, тъй като обикновено то се поставя на скрито място и е напълно неподвижно.
Описаната схема е от типа на капацитивните индикатори за приближаване, при който не е от значение дали приближа-ващият се предмет е метален или не.
Голяма трупа от индикатори на приближаване използуват и така наречения индуктивен начин — изменяне на честотата на осцилиране на генератор при приближаване до бобината му на метален предмет, който я разстройва и предизвиква необходи-мата реакция в схемата. На фиг. V-9 е даден датчикът, рабо-
Фиг. V-9
тещ на подобен принцип, а на фиг. V-10 — начинът на свързва-нето му към електронна схема с командно реле А в изходящата й верига.
Схемата на датчика на фиг. V-9 съдържа осцилатор по схема на свързване „Хут-Кюн“ с честота на генериране 100 kHz. Осцилациите спират, когато към въздушната междина в базис-ния трептящ кръг се приближи някакво метално тяло. В треп-
85
тящия кръг на колекторната верига е поставен полупроменлив кондензатор, чрез който се съгласува честотата на резонанс на двата кръга — в базисната и в колекторната верига. Осъщест-вена е обратна връзка от колекторния към базисния кръг на транзистора Тг посредством полу промен Ливия кондензатор С3, чрез който схемата се наглася да бъде на границата на генерация, така че осцилациите да спрат, когато се внесе допълни-телна индуктивност на външното тяло, Включеният в емитерна-та верига на транзистора 7\ резистор /?3 създава местна обратна връзка, чрез която се намаляват температурните влияния върху режима на транзистора.
Към първото стъпало на датчика индуктивно е свързано второто стъпало с транзистор Т2 в режим на отпушване. Когато осцилациите на първото стъпало затихнат, токът в колекторната верига на стъпало спада десет пъти — от 15 на 1,5 mA.
Настройката на датчика за конкретна цел се извършва по следния начин. Полупроменливият кондензатор С3 се поставя в средно положение. Чрез полупроменливия кондензатор С2 (без наличие на външно тяло) схемата се настройва на макси-малната токова консумация. След това се поставя в близост до базисната намотка метално тяло и чрез кондензатора С3 се наглася положение, при което да спрат осцилациите. Фактически по този начин схемата се настройва за по-голяма или по-малка чувствителност.
Работата на датчика не се изменя значително при големи вариации на токозахранващото напрежение, например в граничите от 3 до 9 V.
Датчикът може да се използува към най-различни индика-торни и измервателни устройства. Устройство™ се задействува при доближаване на феро-, пара- и диамагнитни тела.
Самото включване на датчика към електронна схема с командно реле А е дадено на фиг. V-10. Металната част, чието приближаване се индицира, изменя индуктивността на базисния трептящ кръг на датчика, поради което генерациите затихват и консумираният ток, респ. съпротивлението на изходната верига на датчика, се изменя. Всяко приближаване на външното метално тяло довежда до импулс, който се формира от инди-каторната схема.
Например по такъв начин може да се контролира движение™ на машина. При всеки оборот се получава изменение в съпротивлението на делителя в базисната верига на транзистора Гр Транзисторите Т{ и Т2 образуват тригер на Шмид, чия-то задача е да превърне изменението на входния сигнал в
86
правоъгълни импулси със стръмни фронтове. Следващото стъпало е свързано с тригера на Шмид посредством диференцира-ща трупа /?9 Тази трупа е кратковременно задействувана, когато транзисторът 7\ от тригера на Шмид е запушен. На-лрежението в колекторната верига на транзистора Т3 се поддър-
Фиг. V-10
жа от заряда на кондензатора С2. Този заряд зависи от времето между подаваните импулси от тригера на Шмид. При кратко-трайни импулси не се получава достатъчно напрежение за отпушване па ценеровия диод Д[у поради което крайният транзистор Т4 не се отпушва и релето А остава отпуснато.
Когато движещото се тяло, например машината спре, три-герът на Шмид не се включва повече и транзисторът Т3 остава запушен. Кондензаторът С2 се зарежда, като напрежението върху ценеровия диод става достатъчно за пропускането му, поради което и крайният транзистор 74 се отпушва. Релето се задействува и дава индикация. Схемата е така оразмерена, че релето остава изключено приписки обороти (под 100 обор/min). Чрез изменение на капацитета на кондензатора С2 може да се измени броят на оборотите, при конто релето се включва.
При тази схема могат да се използуват повече на брой пара-лелно включени датчици, така че изменението на кой да е от процесите да предизвика индикация. Фактически към тях се
87
използуват и стъпалата с транзистори Тх, Г2 и Г3, а само край-ният транзистор Т± е общ за всички датчици. Паралелнота свързване се извършва спрямо отделената с пунктирна линия част от схемата.
Данните на бобините към датчика са следните (Фиг. V-9): бобина, включена към колекторната верига на транзистора — магнитопровод от феритна черупкова сърцевина AL 100 с ти-пови размери 11X7 mm; брой на навивките на първичната намотка 50 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,1mm; брой на навивките на вторичната намотка ^2 = 260 навивки от проводник ПЕЛЛ с диаметър 0,1 mm; брой на навивките на третичната намотка rc»3=^40 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,1 mm.
Бобината, включена към базисната верига на транзистора, е със следните данни: върху макара с диаметър 18 mm и дъл-жина 7 mm. Първичната намотка е ^'=750 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,13 mm; вторична намотка ж> = 250 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,13 mm.
Фиг. V-11
Изключване на верига при приближаване на метална пластинка може да се извърши, като се използува схемата на фиг. V-1L По принцип тук се използува „майсенов" осцилатор с чес-тста на генерация около 200 kHz. При вкарване на метална пластинка между базисната и колекторната намотка на тран
88
зистора Тх генерацията спира и включеното в колекторната верига на транзистора 73 реле А отпуска котвата си.
Конструктивно двете бобини са поставени върху двете черупки на феритния магнитопровод, конто са разположени една от друга на разстояние около 5 mm и чрез вкарването на метал-ната пластинка между тях се изменя магнитната им свръзка, поради което се въздействува върху генерациите на генератора»
Включеният към емитера променлив резистор /?2 поддържа обратната връзка на генератора. При настройката той се поставя при такова положение на плъзгача, че вкарването на външното тяло между намотки да доведе до спиране на генерациите. От колектора на транзистора 7^ се взема сигналът за по-нататъшно усилване от следвашите стъпала. При генерация в краищата на кондензатора Сб се получава напрежение, което се подава за усилване от крайняя транзистор 73. При отпадане на генерациите напрежението в краищата на кондензатора С5 се ану-лира, респ. транзисторът Т3 се запушва, поради което релето А, включено в колекторната му верига, отпуска котвата си.
За бобините може да бъде използуван магнитопровод с черупкова сърцевина AL 100 при типови размери 11X7 mm» Данните на намотките са: Wj = 40 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,12 mm; w2 = 75 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър също 0,12 mm.
Устройството може да бъде оформено в кутия с процещ през който да влиза металното тяло, чието наличие трябва да бъде индицирано.
Самото конструктивно оформление се определи от задачите, конто са поставени пред това устройство.
Тохозахранването може да бъде осигурено от нестабилизи-ран постояннотоков източник с напрежение 12 V. Консумация-та на устройството е под 100 mA.
Слухови арарати
Задачата на слуховия апарат е да компенсира загубата на слуха, когато това е частично и все още е възможно протези-ране както по пътя на въздушната, така и по пътя на костна-та звукопроводимост. По принцип такива апарати представляват икономични, с минимално тегло и размери усилватели с вграден микрофон и миниатюрна батерия или акумулатор. Именно по това тези апарати се отличават от обикновените усилватели, използувани за най-различни цели. Възпроизвеждането от слухо-
89
вия апарат трябва да бъде възможно най-качествено, без странички шумове, фон и изкривявания. Необходимо е също така да бъде регулирано усилването от усилвателя, така че да бъде пригоден към различии случаи на частично загубване на слуха. Друго много важно изискване към слуховия апарат е той да може да бъде лесно преносим, дори и незабележим. Във връз-ка с това изискване напоследък са разработени различии конструкции, в конто слуховият апарат е монтиран. Много известии и оригинални са „слуховите очила“ конто имат за задача да компенсират както недостатъци в зрението, така и частична загуба на слуха. Такива апарати са монтирани в рамки за очи-ла, чиито странични части са удебелени и в тях са поставени микрофонът, телефонът и усилвателят заедно с токозахранването. В други конструкции (предназначени за жени) апаратът се монтира в „надкосичник“ — брошка за прибиране на косата, и почти е скрит от страничните наблюдатели. При трети видове апарати самият усилвател с токозахранването е поставен в малка кутия с размерите на табакера, а микрофонът и телефонът са изнесени с мек шнур извън апарата. Усилвателят се поста-вя в джоба на сакото. Недостатък е при тези видове апарати, че усиленият сигнал действува само на едното ухо и този, който ги използува, е все пак с чувство за непълноценно слу-шане.
Схема на слухов апарат, който е предназначен за монтира-не в отделна кутийка, е дадена на фиг. V-12. Използуван е че-тиристъпален усилвател. Първото стъпало е оформено с транзистор 1\ с възможно минимален собствен шум. Освен дадения в схемата транзистор П5Д може да бъде използуван например и транзистор тип AF126, който е също така със минимален собствен шум. За намаляване вероятността от самовъзбуждане, вследствие голямото усилване на първото стъпало е използу-вана развързваща филтърна трупа от резистора 7?3 и кондензатора С2, която отделя токозахранването на първото стъпало от общото токозахранване на схемата. Усилването на схемата може да бъде регулирано чрез резистора /?6 в колекторната верига на третото стъпало. В първите три стъпала е използу-вана обратна връзка чрез резисторите /?2 и /?5.
При тази схема е интересен методът на получаване на вход-ния сигнал от усилвателя. Това може да се извърши или чрез микрофон, или по желание чрез индуктивно приемане на енер-гия от бобината Б. При приближаване на апарата до източни-ка на енергия, например изходящ трансформатор на радиоприемник, вследствие на разсеяното електромагнитно поле в нея
90
о
се индуктира достатъчно напрежение, което се усилва от усилвателя и се възпроизвежда от телефона. Това е направено с цел, когато слушането на музика и говор чрез радиоприемник се извършва в помещение с голям шум, неговото влияние да бъде отстранено. Също така евентуалните изкривявания, получены при повторного преобразуване на звуковата енергия, из-лъчвана от високоговорител, могат да бъдат избягнати. Постиг-натата чувствителност е от порядъка на 50 |xV, като напрежението на изхода на телефона е напълно достатъчно за нормал-но възприемане на изпълнението. При дадените данни на схемата може да се получи изходна мощност от около 1 mW, която е напълно достатъчна за задействуването на телефонната слушалка при достатъчна сила на звука. Входната бобина Б за индуктивно приемане на звуковите сигнали е навита върху пер-малоена пръчка със сечение 0,5 cm2 и има 1500 навивки от проводник с диаметър 0,07 mm. Съпротивлението на бобината за постоянен ток е около 90 Q. Така изготвената конструкция може да бъде покрита с пластмасова обвивка, като от нея е изведен двужилен шнур с щекер, който се включва към слуховия апарат.
За микрофон може да бъде използуван миниатюрен микрофон, например от тези, който специално са разработени за слу-хови апарати. Такива микрофони тип М-1 (съветско производство) могат да се намерят у нас. Микрофонът М-1 е с дифе-ренциална магнитна система при вътрешно съпротивление 600 Q. Като телефонна слушалка може да бъде препоръчана тип ВТМ (съветско производство) със съпротивление около 85 Q.
Токозахранването на усилвателя се осигурява от една аку-мулаторна батерия — паричка с капацитет 50 mAh (например от типа на никелкадмиевите акумулатори, конто се произ-веждат у нас). Използуването на акумулатор има предимство-то, че той може да се зарежда.
Конструктивно слуховият апарат може да бъде монтиран заедно с токозахранващия източник в кутия, като микрофонът е изведен с мек ширмован кабел. Върху кутията е монтирана букса, в която се включва по желание допълнителната бобина Б. Препоръчваме като такава букса да бъде използувана от тези за магнетофони, чрез конто при включване на щекер се разлада свръзката с магнетофона и се осъществява свръзката с бобината. Телефонната слушалка също така се монтира отдел-но от кутията и се свързва чрез мек шнур с нея.
Друг тип слухов апарат е такъв, който може да бъде монтиран в очила или по друг начин, като остава почти незабеля-
92
CD GO
-13
зан за странични наблюдатели. Използуваният усилвател (фиг„ V-13) твърде малко се различава от този, описан вече според фиг. V-12. Тъй като апаратът е пригоден предимно за компен-сиране на недостатъци на слуха чрез въздушна звукопроводи-мост, неговото усилване е по-слабо, поради което е възможно използуване и на допълнителна обратна връзка и за четвъртото (крайното) усилвателно стъпало. Друга разлика с преди описания слухов апарат е, че се използуват две паралелно свързани телефонии слушалки — по една за всяко ухо. По такъв начин се избягва недостатъкът от възприемане на разговор само с едно-то ухо. От друга страна пък, твърдото свързване чрез общата конструкция на очилата създава опасност от самовъзбуждане и обратна връзка между микрофона, който се намира също в рамката на очилата и телефонните слушалки. Ето защо при изработване на конструкцията трябва да се вземат специални мерки за омекотяване на закрепването на микрофона в рамките на очилата.
Тук могат да бъдат използувани съветски миниатюрни микрофони тип М-2 и телефонии слушалки тип Т-2. Използуване-то на две слушалки обаче се препоръчва само ако разликата в слуховия недостатък между двете уши не е голяма. В противен случай се получава претоварване по звуково налягане на едното ухо и съответно могат да се появят допълнителни фи-зиологични повреди в него. Използуването на слухов апарат едновременно за двете уши трябва да бъде препоръчано от лекар-специалист.
Данните на микрофона М-2 са: съпротивление около 700 Q. Телефонните слушалки са със съпротивление по 200 Q.
Конструктивната изработка на слуховия апарат за очила се извършва върху печатна платка с миниатюрни детайли. Върху нея няма да се спираме, тъй като конструкцията й зависи от въз-можностите на конструктора и от материалите, който той може да намери на пазара.
94
VI.	ЕЛЕКТРОННИ СХЕМИ В ПОМОЩ НА АВТОЛЮБИТЕЛИТЕ
Много от радиолюбителите са също така и автолюбители. За тях представляват интерес някои схеми, чрез конто могат да заменят електромеханични възли от електроуредбата на ко-лата или да проконтролират работата й с помощта на електрон-ни устройства. Безспорен интерес представляват и методите за сигнализиране при достъп на външни лица и предпазване сре-щу евентуални кражби. Подобряването на динамичните качества на превозното средство чрез използуване на тиристорно запалване е въпрос, върху който от няколко години се диску-тира по страниците на различии специализирани списания. Не-говото реализиране е най-доброто потвърждение за предим-ствата и за недостатъците на използуването му.
Описаните в тази глава схеми засягат само тесен кръг от въпроси, коитр са достъпни за реализация в радиолюбителски условия. В книгата не сме си поставили за цел да ориентираме специално автолюбителите за всички възможни подобрения на електроуредбата в моторните превозни средства или пък за използуването на най-различните нови начини за заменяне на някои електромеханични възли с електронни. Това е далеч над възможностите и познанията на радиолюбителите. Много такива устройства са още в експериментален стадий на разработка и производство и тяхната целесъобразност тепърва ще трябва да бъде обоснована.
Електронно тиристорно запално устройство
за безинови двигатели
Напоследък все по-често започнаха да се публикуват схеми за подобряване на запалителната система в бензиновите двигатели. Голям брой от тези схеми се отнасят до увеличение мощността на искрата с цел да се постигне по-пълно изгаря-не на горивната смес. Очертаха се главно два вида решения — чрез транзисторно запално устройство и чрез тиристорно-конден-заторно запално устройство. Транзисторного устройство има редица принципни недостатъци, затова не се препоръчва като.
95
изгодно решение. Затова пък се появиха най-различни решения за осъществяване на тиристорно-кондензаторни запални устройства. На едно от тях те се спрем.
Оправданият интерес към такова устройство се дължи на обстоятелството, че особено при по-старите модели бензинови двигатели изгарянето не става пълно, интензивността на искра-та при повишение на оборотите намалява и изгарянето на го-ривото се влошава.
Използуването на тиристорно-кондензаторно запално устройство дава следните предимства:
а.	Увеличава се интензивността на искрата и се запазва константно запалното напрежение независимо от оборотите на двигателя. Това от своя страна дава относително повишение на мощността на двигателя, особено при високи обороти, в ре-зултат на по-доброто изгаряне на горивната смес.
б.	При еднакви други условия намалява се разходът на гориво. Статистически наблюдения са показали, че при нормал-ни условия на градска експлоатация на превозното средство се постига икономия в горивото с около 10%«
в.	Намалява се консумираният за нуждите на запалването ток особено при ниските обороти на двигателя. Премахва се нежеланият постоянен ток през бобината на запалителната система при спрян двигател и неизключен стартов ключ.
г.	Съкращава се времето на силно натоварване на акуму-латорната батерия при пускане ь на двигателя в ход и с това се удължава животът й.
д.	Намалява се токът, който протича между контактите на разпределителя — чукче и наковалня, като по този начин те се предпазват от бързо износване.
Няма да се спираме по-подробно върху предимствата на тиристорното кондензаторно запалване. Те могат да бъдат про-четени в някоя от многото статии, издадени у нас и в чужбина по този въпрос.
Независимо от схемата си тиристорното кондензаторно запално устройство се състои от три възела — трансвертор, енер-гиен кондензатор и тиристорен включвател, управляван от ме-ханичния прекъсвач на токоразпределителя. При подаване на напрежение от акумулаторната батерия трансверторът го на-късва, повишава го, получените импулси се изправят и зареж-дат енергийния кондензатор независимо от положението на механичния прекъсвач. При отваряне на контактите на прекъс-вача към командния електрод на тиристора се подава импулс, който го задействува. Натрупаната в енергийния кондензатор
96
енергия се изразходва в първичната намотка на индукционната бобина. През време на разреждането на кондензатора трансвер-торът прекъсва своята работа, тъй като изходът му е даден накъсо. След като токът през тиристора спадне под стойността на тока на запалване, тиристорът се запушва, окъсяването на изхода на трансвертора се преустановява и последният започва отново да подава напрежение към кондензатора. Прак-тическа схема на тиристорно кондензаторно запално устройство е дадена на фиг. VI-1.
Ю/lW ffO/ltv
Фиг. VI-1
Трансверторът представлява генератор на правоъгълни импулси, изпълнен с транзисторите Т 214 по двупътна схема с общ емитер. Принципно действието на този трансвертор не се отличава от използуваните двупътни трансвертори за най-раз-лични цели, когато се налага превръщане на постоянно напрежение в променливотокови импулси. Обратната връзка се осъ-ществява чрез двете базисни намотки, навити заедно, свързани индуктивно с колекторните намотки, също навити заедно. Между намотките вследствие на симетричното разположение съ-ществува малка индуктивност на разсейване, което осигурява липса на свръхнапрежения в импулсите и бързо разколебаване на генератора. За намаляване на тези свръхнапрежения напре-жителните пикове в преходния режим на работа на трансвертора са подтиснати чрез включване на кондензатор паралелно на един от резисторите в делителя, определящ работната точка
7 Полупроводникови схеми
97
на транзисторите. Пак със същата цел в общата емитерна верига на транзисторите е поставен антипаразитен резистор със съпротивление от около 0,1 Q, навит върху керамично тяло от съпротивителен проводник. Трансверторът трябва да има възможно най-малко време на сработванс след окъсяването му^ което се получава при всеки цикъл на разреждане на енергий-ния кондензатор С2. Честотата на пулсациите на импулсното напрежение, прехвърлено^към вторичната намотка на трансформатора на трансвертора, е около 100 Hz.
Токоизправителят на пулсиращото напрежение е изготвен по мостова схема и е натоварен с товарно съпротивление, поради което вариацията на изправеното напрежение е сравнително малка. Стойността на капацитета на енергийния кондензатор е 1 |iF.
Тиристорният включвател е съставен от тиристор Т, свър-зан чрез анода и катода си последователно на енергийния кондензатор. Между катода и управляващия електрод е включен шунт, съставен от последователно свързани резистор /?5 и диод Д. Отрицателното преднапрежение на управляващия електрод е около 2 V. Тъй като механичният прекъсвач е свързан галванически с управляващият електрод на тиристора чрез резистор /?6 със съпротивление 2,4 kS, при изключване на пре-късвача се увеличава отрицателното преднапрежение.
За избягване на погрешни командни импулси, причинени от притрепването на контактите на механичния прекъсвач на разпределителя при тяхното затваряне, както и за избягване влиянието на други паразитни смущения по електрозахранваща-та система на бензиновия двигател, тиристорният включвател се задействува само от импулси с по-голяма интензивност. За получаването им се използува малка бобина с отворен магнитопровод, свързана последователно с механичния прекъсвач. При отваряне контактите иа механичния прекъсвач върху бобината се получава импулс с много голяма стойност на амплитудата. Към командния електрод на тиристора се подава обаче само малка част от командния импулс чрез делител на напрежението в съотношение 10:1.
Данниге на дросела Др са следните: той е навит върху пръчка от магнитен материал с диаметър 10 mm и има около 2500 навивки от проводник ПЕЛ-1.
Трансформаторът на трансвертора е навит върху магнитопровод с размери Ш 24x30 mm. Броят на колекторните намотки е 2x52, навити заедно (едновременно) от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,9 mm. Базисните намотки също така са,
98
навита заедно— 2X15 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,41 mm. Вторичната намотка има 1500 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,19 mm. Напрежението на изхода на токоизправителната трупа трябва да бъде около 3601V.
Фиг. VI-2
Описаната схема не може да бъде използувана при двигатели с повече на брой индукционни бобини, каквито са например случайте при автомобили „Вартбург" и „Трабант". При „Трабант" може да се използува схемата, дадена на фиг. VI-2, която е пригодена за две бобини и два отделни прекъсвача. Използува се общ трансвертор с две токоизправителни групи. Включвателната част с тиристора рстава принципно същата, но за всяка бобина се прави отделна такава част. Данните на трансформатора на трансвертора са: магнитопровод с размери III 24X30 mm; колекторни намотки 2X16 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 1,32 mm; базисни намотки 2X5 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,41 mm и вторична намотка с 950 навивки от проводник ПЕЛ-1 с диаметър 0,20 mm,
Относно конструктивното оформяване на устройството може да се препоръча следното. Транзисторите на трансвертора разсейват доста голяма мощност и трябва да бъдат поставени върху достатъчно голяма охлаждаща повърхност. Най-удобно е транзисторите да легнат с цялата си повърхност плътно към охлаждащата плоскост. Тъй като колекторът при транзисторите Т 214 е свързан към корпуса на транзистора, предвижда се
99
цялостно изолиране на охлаждащата плоскост, така че тя да няма електрическа връзка с масата на устройството. Кутията, в която е поставено запалното устройство, трябва да позволя-ва достатъчно добро охлаждане, тъй като режимът на работа на двигателя, особено при по-продължително използуване е при сравнително висока температура. Конструктивного оформяване трябва да позволява стабилно (издържащо на механични удари и сътресения) закрепване на всички детайли.
Една мярка, която не трябва да се забравя при монтира-нето на устройството е, че след поставянето на електронно за-палване, напрежението към свещите се увеличава значително (до около 50 kV), което налага да се вземат допълнителни мерки за изоляция на проводнипите към разпределителя. Най-често се практикува вкарването им в допълнителна пластмасова тръба.
Действието на устройството без електронно запалване се основата на механичного прекъсване на контакта между чук-чето и наковалнята, където нормално е свързан кондензатор. При използуване на електронно запалване този кондензатор трябва да бъде изключен.
Електронен регулятор за включване и изключване на автомобилей вентилятор
При всички двигатели за моторни превозни средства с водно охлаждане вентилаторът е постоянно включен независимо от това, дали температурата на водата в радиатора е повишена или не е достигнала до степента, при която се налага охлаждане. Това представлява допълнителна загуба на енергия, която може да бъде избягната.
В някои съвременни автомобили вентилаторът се включва автоматично посредством електромагнитен съединител, когато температурата на двигателя стане по-висока от предварително пределна температура и сс изключва, когато двигателят се охлади до друга също така предварително определена при регулировката температура. Такова устройство се състои от електронна част и електромагнитен съединител, монтиран върху вентилатора. Като указател за включване или за изключване може да се из-лолзува резистор с отрицателен температурен коефициент на изменение на съпротивлението — термистор.
Тук ще разгледаме схемата на електронно устройство, което се поставя към електромагнитния съединител като електронен включвател.
100
Използува се известният тригер на Шмид с видоизменение (фиг. VI-3). Състоянието на схемата се определи от съпротивлението на термистора /?3, включен между базата на първия транзистор и положителния полюс на токозахранването.
Фиг. VI-3
Когато температурата на двигателя е ниска, съпротивле нието на термистора е голямо и към базата на транзистора Т се подава отрицателен потенциал така, че последният е отпу шен. Потенциалът към базата на транзистора Т2 е положите лен и той е запушен.
Ако температурата на двигателя се повиши над предвари-телно определена при регулировката на устройството стойност, съпротивлението на термистора намалява и става по-малко от това на резисторния делител	Тогава поляритетът на
напрежението, приложено към базата на транзистора 7\, става по-малко отрицателен и транзисторът се запушва. При това положение приложеното отрицателно напрежение към базата на транзистора Г2 е достатъчно, за да го отпуши. През резистора протича ток и падът от напрежение в краищата му до-пълнително запушва транзистора 7\. Същевременно това напрежение се подава и към транзистора 73, който представлява постояннотоков усилвател. В колекторната верига на транзистора е включена намотката А на електромагнитния съеди-нител към вентилатора.
Точното подбиране на горната и долната температурна граница за включване и изключване на схемата се извършва чрез
101
резистора с изменяемо съпротивление /?Р Колкото неговата стойност е по-голяма, толкова отпушването на транзистора 7\ става при по-голямо съпротивление на термистора, т. е при по-ниска температура. Когато стойността на изменяемого съпротивление е малка, трябва и съпротивлението на термистора да е малко, т. е. той да се загрее до по-висока температура.
Чрез резистора с изменяемо съпротивление /?5 се регулира температурният интервал на сработване на схемата, т. е. разли-ката между температурата на включване и на изключване на вентилатора. Когато това съпротивление е с малка стойност, па-дът от напрежение върху /?6 е по-малък, подаденият към базата на транзистора TL положителен потенциале спо-малка абсолютна стойност и отпушването на транзистора 7\ става по-лесно. За да се стесни температурният интервал, необходимо е да се увеличава стойността на съпротивлението на резистора /?5. Диодите Д2 и Д3 са силициеви и са поставени за температурка стабилизация, т. е. за намаляване на влиянието на транзисторните преходи върху процесите на задействуване на схемата. Чрез ста-билизиращия ценеров диод Дк пък се осигурява постоянно токозахранващо напрежение на схемата независимо от вариаци-ите на токозахранващото напрежение на акумулатора.
Сигнализатор срещу кражба на превозни средства
Методите за защита на превозните средства срещу злое торници са много актуални, тъй като напоследък превозните средства в градовете се увеличиха извънредно много, а пове-че от тях паркират по улиците. Освен това не всякога клю-човете на вратите са с достатъчно сигурни секрета и превозните средства могат да бъдат отворени от странични лица. При модерните превозни средства са взети мерки от предприятията производители на моторните средства, например волана се зак-лючва и може да бъде отключен само с оригинален ключ. Все пак използуването на допълнителни сигнализатори се препоръч-ва като средство за спестяване на големи неприятности.
Схемите за защита на превозните средства от кражба могат да бъдат разделени на три групи според метода на защита: а) с директна комутация, непосредствено в оперативните вериги на електроинсталацията на колата;
б) с индиректна електромеханична комутация — създаване на допълнителни вериги, който се задействуват със закъснение и дават съответната сигнализация;
102
в) с електронна комутация.
В повечето случаи трите метода се комбинират при кон-кретните реализации на сигнални устройства. Начините за пред-пазване на превозното средство взаимствуват идеи от други приложни области на електротехниката и на електрониката и кол-кото са по-остроумни, толкова ефектът от приложението им е по-голям.
Тук ще се спрем само на две схеми, конто биха дали на-сока за технически решения и за създаване на самостоятелни конструкции.
На фиг. VI-4 е показан най-простият възможен начин за защита срещу кражба. Прекъсват се важни оперативки възли в колата, поради което се нарушава (по желание) нормалната функция на веригите на електрозахранването. Достатъчно е за целта да разполагаме с превключвател с 4X2 положения, чрез който могат да се предпазят по важните вериги, за чието въз-становяване по друг начин злосторникът не би имал време. Целесъобразно е да се прекъсне общата верига на токозахранването от акумулатора. Това обаче не винаги е възможно с налипните ни средства, тъй като консумираният ток от превозното средство е няколко десетки ампера и обикновен превключ-
вател не може да издържи на такава сила на тока. Ето защо прекъсването може да се извърши във веригата на разпредели-теля. Същевременно може да се включи сигнализатор (лампа или допълнителен клаксон) така, че ако странично лице вклю
103
чи токозахранването на колата, щом като превключвателят е дал контакт, да започне да свири клаксон или да светва сигнална лампа.
По-сложна, но и значително по-сигурна е дадената на фиг. VI-5 схема на устройство против кражба. Използувани са два чакащи мултивибратора. Първият от тях е с транзисторите ТА и а вторият с транзисторите Г3 и Т4. Транзисторът Т~ има за задача да създаде достатъчно силен ток за включване на релето А в колекторната му верига. На някои възлови места в колата са включени контакта и при отваряне например на капак, на врата, на багажник и пр. се създава импулс^ който през кондензатора Сх и диода Дх се подава към базисная верига на транзистора 7\ от схемата на първия мултивибратор. След изтичането на времето на задействуването му транзисторът Г2 се отпушва и полученият в колекторната му верига импулс задействува втория мултивибратор. След известно време транзисторът се отпушва и задействува транзистора Д, в чиято колекторна верига е включено релето А. В зависимост от желанието и възможностите контактите на това реле могат да включат клаксона на колата, да прекъснат веригата на повишаващата бобина на стартера и пр. Общото време на задействуване на схемата е около 30ч-40 s, т. е. сигнализация ще бъде дадена известно време след отваряне на колата. Това се прави с цел да не се получи такъв нежелан ефект — устройството да започне да алармира и когато притежателят му иска да отвори колата. Времето от няколко десетки секунди е напълно достатъчно, за да бъде изключена при желание сигнали-зацията. Както вече описахме, когато разглеждахме принципите на работа па моностабилните мултивибратори, времето на задействуване на схемата може да бъде регулирано чрез изменение на стойността на съпротивленията, определящи време-константата на задействуване. В случая това време е фиксира-но, ио по желание на конструктора може да бъде изменено. Чрез резисторите с изменяемо съпротивление и Т?2 се регулира чувствителността на задействуване на схемата.
Реализирането на описаната схема може да стане сравни-телно просто, като устройството бъде монтирано в кутая и бъде поставено на подходящо място под арматурного табло. На скрито място се поставя допълнителен ключ, чрез който се включва токозахранването, за да може при желание да бъде изключвано. Като контакта, конто да създават импулси при отваряне на вратите, могат да бъдат използувани контактните бутони за осветление на купето, когато вратата е отворена. С
104
Сл
Фиг. VI-5
подобии контактни бутони са снабдеии повечето типове коли. Ако такива липсват, трябва да бъдат пригодени контактни бутони, действуващи на същия принцип. Сравнително по-трудно могат да бъдат монтирани контактни бутони на капака и на багажника на колата, тъй като нормално няма предвидено мяс-то за такива и трябва да се извършва приспособяване. Счита-ме, че задачата може да бъде решена за конкретните случаи, като се имат пред вид бутони, който се използуват и за вра-тите. Тяхното монтиране и свързването на проводниците е въп-рос на индивидуално решение и едва ли съветите, конто бихме дали ще помогнат за вземане на най-подходящите конструктивни решения.
Електронен „пазач“ на коли
Въпросът за предпазване при нежелан достъп до моторно-то превозно средство дава възможност за изява на най-различ-ни конструкторски възможности и остроумии решения, конто в края на краищата се свеждат до известяване на собственика чрез звуков или светлинен сигнал, когато в превозното средство има достъп странично лице. При решението на задачата като проблем се явява и необходимостта устройството за известяване да не се задействува, когато в превозното средство влиза собственикът му, или пък да има достатъчно време за изключването му.
Схемата на фиг. VI-6 дава едно от възможните решения на задачата за известяване на собствениците при нежелан достъп до превозното средство. Тук, както и в схемата на фиг. VI-5, в системата за известяване са включени контактните вериги на вътрешното осветление на колата при отваряне на вратата. Могат да бъдат използувани и други видове контакти, конто да бъдат монтирани допълнително не само към вратите, но и на места, до конто може да има евентуално достъп външното лице— например багажника, двигателя и пр. На схемата на фиг. VI-6 тези контакти са означени с цифри и броят им завися от възможностите и желанието на конструктора да предпа-зи от достъп различии места.
Схемата е оформена с две времерелета от прост тип (транзистори 7\, Т2 и транзистори Д, Т4) и един мултивибратор (транзистори и Гб). Задействуването на схемите се определи от времеконстантата, образувана от капапитета на кондензатора CL и съпротивлението на резистора респ. от капацитета на
106
Д'
Фиг. VI-6
О
кондензатора С2 и съпротивлението на резистора /?2. Чрез ком-бинацията от действието на различните контакта се постигат желаните възможности за включване на командните вериги. Първото времереле (транзистори 7\, Т2 и релето Лх) се задействува при включването на ключа К от притежателя на моторного превозно средство, с което се прекъсва токозахранването на останалата част от схемата (подава се посредством спокойния контакт на релето Дг). Следователно водачът включва ключа К и може спокойно да излезе от колата си. След време, определено от времето за зареждане на кондензатора С\ (например 20ч-25 s) потенциалът на базата на транзистора 7\ става достатъчно положителен и транзисторът 7\ се запушва. Съот-ветно се запушва и транзисторът Г2 и релето в емитерната му верига отпуска котвата си. При желание да се увеличи времето трябва да се измени времеконстантата на резисторно-конден-заторната трупа CVR^ например да се увеличи капацитетът на кондензатора С4. След изключването на релето AL контактът а4 затваря веригата на токозахранването на останалата част от схемата и тя е готова да се задействува.
При отваряне на вратата или на някоя от предпазените части на превозното средство, към която са монтирани контак-тните вериги 1—6, се подава напрежение към релето Д2 през веригата: минусов потенциал, контакт на вратата, реле Д2, контакт , ключ К и плюсов потенциал на токоизточника. Релето Л2 сработва и чрез контакта а2 се самоблокирва. С контакта си а" то затваря веригата на токозахранване на второго времереле, разработено с транзисторите Т3 и Г4. След време, определено от времеконстантата на резисторно-капацитивната трупа C2R2, схемата се задействува, като през бобината на релето Д3 в емитерната верига на транзистора Г4 протича достатъчно силен ток. Релето привлича котвата си и чрез контакта си а'3 включва токозахранването на мултивибраторната схема. Обикновено времето на задействуване на второго времереле е също 20ч-25 s. Тъй като релето А2 е самоблокирано чрез контакта си а>2, до-ри и вратата или предпазваната част да се затвори, схемата е вече задействувана и ще даде указания, че външно лице е има-ло достъп до колата.
Мултивибраторът, разработен с транзистори и Т6 е с подобна схема на тази, дадена на фиг. П-З, поради което няма да се спираме подробно върху начина на действието й. След време, определено от времеконстантата на мултивибратора, за-висеща от капацитета на кондензатора С4 и на съпротивлението
108
на резистора /?4, релето А4 в колекторната верига на транзистора се задействува и включва контакт (а4) към сигналната уредба на превозното средство — например включва се клаксо-нът й или някоя друга командна верига по избор на конструктора. Най-често контактът на релето а4 се включва паралелно на ключа за сигнализация в колата. Аларменият сигнал продъл-жава дотогава, докато не бъде изключен ръчно ключът /С, с което се разпадат веригите на токозахранването на схемата. Необходимо е обаче ключът К да бъде поставен на място, което е известно само на водача на моторното превозно средство. Използувани са релета с ток на сработване до 20 mA и съпротивление на намотките 900 Q, например от типа на българ-ските релета РР-1. Разбира се, тс могат да бъдат заменени и с други релета със същите данни за ток на сработване и съпротивление на намотките.
Токозахранването може да бъде осигурено и от общото токозахранване на двигателя, но при прекъеване директно на веригата от акумулатора сигнализацията спира. Ето защо пре-поръчваме токозахранването на сигнядизационното устройство да бъде осигурено от отделен, напълно самостоятелен източник юще повече, че когато системата не е задействувана, тя не консумира ток.
Командуване работата на чистачките на предното стъкло
Известно е за водачите на превозни средства неудобството при слаб дъжд чистачките на предното стъкло да се движат със същата скорост, както е необходимо и при силен дъжд. Ненужното им движение действува уморително за водача на превозното средство, хаби се излишно електроенергия от акумулатора на колата, чистачките работят „на сухо“ и гумените четки задират в 'стъклото. Налага се отвреме-навреме чистач-ките да бъдат спирани и след това пак пускани. Това неудобство може да бъде премахнато чрез използуване на устройство със схемата на фиг. VI-7. Принципът на работа на такова устройство е да се запази скоростта на чистачките при различии случаи, но според желанието на водача на превозното средство времето на тяхното включване и изключване се регулира автоматично, като цикълът на задействуване се изменя например в граничите от 5 до 40 s.
109
о
Фиг. VI-7
-I2V
Транзисторите 1\ и Г2 са свързани в схема на обикновен несиметричен астабилен мултивибратор, който вече беше описан по схемата на фиг. П-5. Използувани са електролитни кон-дензатори, за да се постигне достатъчно голямо времетраене на цикъла на включване и на изключване. Транзисторът Г3 е включен в схемата на постояннотоков усилвател, тъй като ди-ректно включване на бобината на релето А към асиметричния мултивибратор не е възможно или пък трябва да се използува чувствително реле, което не може да бъде намерено на пазара. Освен това електромоторът на чистачките консумира ток ня-колко ампера и контактите на релето грябва да бъдат оразме-рени за този ток. Времето на задействуването на устройството може да се регулира чрез изменяне стойността на съпротивлението на резистора 7?3 по желание на водача на превозното средство.
В почти всички моторни превозни средства е предвидено приспособление за обратно връщане на чистачките в изходното им положение. Няма да се спираме на сложните начини за пос-тигане на това изискване, конто биха довели до изменение на съществуващата инсталация в превозното средство. При елек-тродвигатели с електромагнитен съединител достатъчно е да се подбере времето на задействуване на чистачките да бъде по-голямо от времето за половин размах и по-малко от времето за пълен размах на чистачките. Ако към електродвигателя на чистачките липсва такъв съединител, може да се подберат ка-пацитетите на кондензаторите С3 и С2 и да се постигне същият ефект. Препоръчва се чрез изменяне на капацитета на кондензатора С± и на съпротивлението на резистора /?3 да се постигне време, равно на един пълен размах на чистачките.
Контактът на релето А в колекторната верига на третия транзистор се включва паралелно на съществуващия ключ за включване и изключване на чистачките. Оста на плъзгача на резистора с изменяемо съпротивление /?3 би могла да бъде изведена на достъпно място за водача на превозното средство и да се използува ключ — потенциометър, който дава възможност за изключване на устройството и за включване само на съществуващия включвател тогава, когато има силен дъжд и използуването на нововграденото устройство не е целесъобразно. Препоръчва се прекъсването на веригата на токозахранването да се извършва или в плюсовата или в минусовата верига, но в тази, която не е заземена. Транзисторите и елементите могат да бъдат монтира-ни върху плочка на подходящо място до арматурното табло.
Ш
Трябва да обърнем внимание, че описаната схема не се отличава с голяма точност на включване и на изключване, оба-че такава не се налага. За токозахранване може да се използува акумулаторът на превозното средство. Допълнителни мерки за стабилизацията му не се налагат.
Друга схема за същата цел, която можем да препоръчаме, е дадена на фиг. VI-8. Използуван е също астабилен мултивиб-ратор със сдвоените транзистори Г2 и Г3. Схемата му се раз-личава от досега разгледаните, че подаването на потенциала за времетраенето на паузата в задействуването на чистачката се извършва с транзистор 7\. При включване на устройството се зарежда кондензаторът Сх. Тъй като напрежението на базата е по-малко положително от това на колектора, транзисторът Т2 се отпушва, а неговият колекторен ток създава моментно на-маление на отрицателната стойност на потенциала на базисна-та верига на транзистора Т3. Транзисторът Г3, който е п-р-п, се отпушва и неговият колекторен ток, протичащ през бобината на релето А, го задействува. С контакта си а това реле включва чистачката. През време на задействуването на транзистора Т3 транзисторът 7\ е запушен, тъй като преходът колек-тор-емитер на транзистора Т3 е с малко съпротивление и шун-тира входа на транзистора 7\. Положителната стойност на напрежението към базата на транзистора се увеличава и той се запушва. С това се запушва и транзисторът Т3 и релето отпуска котвата си. Същевременно транзисторът 7\ се е отпушил, тъй като вече транзисторът Т3 не го шунтира и кондензаторът Сг започва да се разрежда през веригата на съпротивлението на резистори /?2, /?з и и преход колектор-емитер на транзистори 1\ и Т3. Разреждането на кондензатора довежда до повишение на моментната отрицателна стойност на потенциала към базата на транзистора Т2 и той отново се отпушва, като процесът започва повторно. В схемата е включен също така резисторът чието съпротивление е равно на съпротивлението на бобината на релето. За действието на схемата то няма роля, обаче през него тече ток когато не тече ток през бобината на релето. По такъв начин наличието на този резистор осигурява постоянна консумация на ток, независимо от състоянието на включване или на изключване на чистачката. Това е предимство, което позволява да бъде компенсирана неравномерно стта на движение на чистачката и повторяемост в различните цикли на ра-ботата й. Кондензаторът С2 има филтрираща функция срещу случайни импулси, проникнали през запалителната система на превозното средство.
112
Фиг. VI-8
8 Полупроводникови схеми
113
На фиг. VI-9 е даден примерен начин на свързване на устройството към електрозахранващата верига на чистачките. Контактът а на релето се включва паралелно на съществуващия ключ за включване на чистачките. Резисторът с изменяемо съп-
ротивление 7? заедно с ключа за токозахранване на устройството е на една ос и се поставя на арматурното табло. Ако желаем да включим допълнителното устройство, трябва да включим ключа ЛГ2 и с ₽ Да нагласим по желание времето за пауза между два последователни цикли на работа на чистачките. В описаната схема това време може да се изменя в граничите от 2 до 100 s, т. е. чистачките да работят 2 s, а оста-налите 100 s няма да работят.
При желание винаги можем да включим независимо от елек-тронното устройство електродвигателя на чистачките през ключа 7^. Това например се налага, когато неочаквано насрещно превозно средство изцапа стъклата и те трябва спешно да бъдат зачистени.
Техническите данни на описания електронен регулатор за чкГстачки са следните: работно напрежение 6 V или 12 V (в зависимост от токозахранването в провозното средство), консу-миран ток около 30 mA (при токозахранващо напрежение 12 V), време на включване на чистачките около 2 s и пауза около 100 s. Това време може да бъде изменяно чрез изменение съпротивлението на резистора 7?. Като реле може да бъде използу-вано например РР-1 българско производство. Контактите му се запаралеляват, за да не се повредят от сравнително силния ток
114
през електродвигателя на чистачките. В зависимост от набора могат да бъдат използувани само трите работни контакта на това реле.
Електронен измерител на оборотите
От голямо значение за извършване на правилна регулировка при моторните превозни средства е да може да бъде измерен броят на оборотите на двигателя. Поредицата от импулси, чрез която може да се измерят оборотите на двигателя, може да се вземе от веригата на разпределителя — чукче и паковал-ня. Тъй като при механичните устройства на разпределителя най-често времетраенето на импулсите не е напълно еднакво, преди да бъде извършено отчитането, тези импулси трябва да
Фиг. VI-10
бъдат формирани по съответния начин. За целта се използува схема на моностабилен мултивибратор (фиг. VI-10). В спокойно състояние на схемата транзисторът е отпушен, а транзисторът 1\ е запушен. При всяко прекъсване на веригата на чук-чето транзисторът Т\ се задействува чрез положителния импулс, формиран от диода и схемата попада в метастабилно състояние. В колектронния кръг на транзистора 7\ е включен
115
измервателен уред (милиамперметър). Неговото показание е право пропорционално на оборотите и е независимо от формата на подаваните от чукчето импулси. Времето на включване на транзистора Т\ е около 3,5 s, което е напълно достатъчно, за да се изравнят появили се трептения от преходните процеси на ме-ханичния прекъсвач. Тъй като уредът отчита средната стойност на протеклия през транзистора Тг колекторен ток от отделяйте импулси, показанието му ще бъде лесно отчетено. При честота на импулсите до 250 Hz за четирицилиндров двигател се получава брой на оборотите до 7500, което е в границите на из-ползуваните двигатели.
За да се направи показанието на уреда независимо от температурата, в емитерната верига на транзистора 7\ се поставя диодът Д2. Чрез тази мярка при повишение на температурата на околната среда до 50°С се получава грешка в показанието на уреда под 1°/0-
За независимостта на показанията от външни влияния има особено значение стабилизирането на токозахранващото напрежение на транзистора 7\. Както е известно, при различии обороти на двигателя се изменя напрежението на акумулатора и от 12 V може да се покачи на 14-^15 V. Напрежението на акумулатора също така зависи от броя и вида на включените кон-суматори. Ето защо поставянето на ценеровия диод Д3 е мини-мална мярка и ако се наложи (например, ако акумулаторът на двигателя е стар и е с голямо вътрешно съпротивление), устройството би трябвало да се захранва от външен токоизточ-ник.
Значително по-добри резултати се получават, когато само колекторното напрежение на транзистора Т1 се стабилизира с ценеров диод и предсъпротивление, а базисного напрежение на транзистора Т2 се вземе чрез делител, образуван от резисторите /?5 и /?6. Колекторното съпротивление на транзистора Т2 се включва с единия си край директно към токозахранващото напрежение на схемата. С повишение на напрежението токът през уреда се стабилизира поради постоянного захранващо напрежение, а определящият времето на задействуване на моно-стабилния мултивибратор кондензатор се разрежда чрез съпротивлението на резистора /?3. Като следствие от такова свър-зване времето на разреждане на кондензатора се скъсява с повишение на напрежението. Показанието на уреда, което е пропорционално на колекторния ток и времето на включване на транзистора Т[у в определен обхват на оборотите е почти независимо от токозахранващото напрежение. С повишение на нап-
116
режението най-напред показанието се увеличава, относителното повишение на тока е по-голямо от намалението му вследствие на намалението на времето на включване. При по-високи напре-жения времето на включване по-бързо спада от времето за по-качване на тока, при което се получава известно намаление в показанието. В обхвата на напрежение от 11 до 14 V обаче грешката в показанието е по-малка от ±0,5%, докато при из-ползуване на обикновен начин на стабилизиране на токозахран-ването тази грешка е от порядъка на ±5%.
Известен проблем при еталонирането на измерителя е в пра-вилното награфяване на стрелковия уред. Това може да стане при реални условия по сравнителен метод, ако разполагаме с друг готов вече оборотомер. Като се има пред вид, че показанието на уреда е право пропорционално на увеличение на оборотите, достатъчно е да се извърши награфяване само за ня-колко стойности на оборотите.
Друг начин за награфяването на уреда е, като се използува външен генератор, който да замести механичния разпредели-тел на двигателя. Честотата на генератора трябва да бъде оп-пределена, като се има пред вид съотношението между нея и оборотите на двигателя, от зависимостта
/= обороти	[Hz]
J 60. тактове	L J
където / е честотата на генератора.
Трябва да бъдат определени няколко стойности на съот-ветствие между честота и обороти и за тях да бъде награфе-на скалата на уреда, а за останалите стойности да се приеме линейна зависимост.
Устройството може да бъде използувано както за двига-тел с токозахранване 6 V, така и за двигател с токозахранване 12 V. При токозахранване от 12 V трябва да бъде поставено предсъпротивление /?п.
Конструктивната разработка на устройството не е сложна. Препоръчително е да бъде оформено в подходяща кутийка с клемни изводи, конто да позволяват включването му към то-козахранването на моторното превозно средство, а също така и към веригата на разпределителя.
117
Универсален измервателен уред за автомобилиста
Всеки водач на моторно превозно средство трябва да има елементарни познания на регулировката и търсене на най-прос-ти повреди в двигателя и в електрооборудването. Тази задача много често се затруднява, когато не разполагаме с необходи-ми измервателни уреди. Тяхното набавяне е както трудно, така и доста скъпо. С описания на фиг. VI-11 се предла-га универсален измервателен уред за автомобилисти, чрез който е достатъчна за практиката точност, могат да се измерят някои от основните параметри, от който зависи добрата работа на двигателя и на електрооборудването.
По принцип уредът е предназначен за моторни превозни средства с 12 V токозахранване. Преработването му за 6 V то-козахранване обаче не представлява особена трудност и може да бъде извършено от самите притежатели на моторните средства.
Възможностите, конто могат да бъдат осъществени с този уред, са следните: проверява се напрежението на акумула-торната бетерия или на други възли от електрооборудването на моторното превозно средства; проверява се рдботата на реле-регулатора и прекъсвача (чукчето и наковалйята) на разпределителя; измерват се с достатъчна точност оборотите на рабо-тещ двигател и се проконтролирва ъгълът на изпреварване при различии обороти на двигателя. Уредът е снабден с превключ-вател с три положения, чрез който могат да се осъществят споменатите възможности. Ще ги разгледаме поотделно.
При първото положение (1) на превключвателя уредът се използува като волтметър в напрежителен обхват от 10 до 15 V, какъвто е необходим за електроуредбата на моторното превозно средство. Микроамперметърът с обхват 100 рА и по-следователно свързаният към него резистор 7?х се включват към гнездото „вход" на уреда. За да може да се повиши точността на отчитане на скалата на микроамперметъра, към едната му клема се подава опорно напрежение със стойност 10 V, осигурено от ценеровия диод Дх. По този начин може да се отчете напрежение с точност до 0,1 V. Наложително е обаче ценеровият диод да се подбере така, че напрежението му на стабилизиране да бъде точно 10 V. Съпротивлението на резистора се подбира при окончателната настройка на уреда, което е препоръчително да се извърши чрез сравняване с показа-нията на друг, предварително еталониран волтмер. Входът се явява винаги плюсовата клема на волтметъра, а минусовата му
118
Rn 270
Фиг. VI-11
клема е заземена и трябва да се свърже към корпуса на двигателя. Тази възможност на универсалния уред позволява да се проверява не само напрежението на акумулатора, но и при нужда да се проверява напрежението и в други точки на електро-захранването на моторното превозно средство.
При второто (2) положение на превключвателя може да се провери съотношението във времената на отваряне и затваря-не на контакта на прекьсвача (чукчето и наковалнята) на раз-пре делителя към делкото. За целта гнезд ото на уреда „вход* се съединява с неподвижния контакт на прекъсвача или с извод „минус* на повишаващата бобина, който е свързан в съ-щата точка на прекъсвача. През време на работа на двигателя напрежението на входа на уреда ще има форма на повтарящи се правоъгълни импулси, чието времетраене е равно на времетраенето, през което контактът на прекъсвача е отворен. В това положение на прекъсвача се използува усилвателното действие на транзистора Г3, който се запушва периодически от постъпващото към базата му напрежение на импулсите. Откло-нението на стрелката на микроамперметъра е пропорциоиална на средната стойност на протеклия ток. За да може това да бъде по-прецизно отчетено, преди извършване на измерването при затворен накъсо вход на уреда, чрез резисторът с изменяемо съпротивление /?14 се докарва стрелката на амперметъра да показва крайното дясно положение на скалата. При правил-на регулировка на разстоянието между контактите на прекъсвача стрелката на микроамперметъра трябва да се отклони до средата на скалата независимо от числото на оборотите на двигателя. Ако с увеличение на оборотите показанието на стрелката намалява, имаме указание, че пружината между контактите на прекъсвача е отслабнала и трябва да бъде регулирана.
За определяне броя на оборотите на двигателя могат да бъдат използувани отрицателните импулси, който се получават във високоволтовата намотка на бобината в момента на раз-пределянето на контактите на прекъсвача. Амплитудата на те-зи импулси е около 180-^200 V и е напълно достатъчна за про-светването на глимлампата ЛА. Следователно в момента на отдел яне на контактните пластини една ot друга ще се получи просветване на глимлампата.
При третото (3) положение на превключвателя отрицателните импулси, конто са с малко времетраене и са пропорцио-нални на броя на оборотите, трябва да бъдат отчетени. Това се извършва по следния начин. В краищата на резистора /?2 в момента на запалването на глимлампата Лк възникват импулси,
120
конто се подавят към бистабилния мултивибратор, разработок с транзистори 7\ и Г2. На неговия принцип на работа няма да се спираме, тъй като го разгледахме когато разгледахме действието на схемата на фиг. П-4. Тези импулси предизвикват сработването на мултивибратора. С цел да не се получи пов-реда в транзисторите амплитудата на импулсите се ограничава посредством щунтирането им от ценеровия диод Д±. Получени-те формирани на изхода на мултивибратора импулси се интег-грират от кондензатора С3 и се подават за отчитано от микро-амперметъра. Показанията на стрелката му са пропорционални на броя на импулсите в секунда, а следователно и на оборотите на двигателя.
За калибриране на скалата на микроамперметъра при отчитано на оборотите на двигателя може да се постъпи по след-ния начин. Към входа на уреда се подават импулси с отрицателна полярност (например от генератор). Ако не разполагаме с генератор, може да използуваме допълнителен токоизточник с напрежение 10ч-20 V и поляризовано реле, чиято намотка се включва към напрежение с честота 50 Hz. Напрежението на батерията се подава към входа на уреда посредством контактите на това реле. При честота 50 Hz към входа на уреда постъпват импулси с честота 3000 бр/min. Като се има пред-вид, че за един оборот на коляновия вал се получават две пре-късвания на прекъсвача (при четиритактов двигател), подавани-те импулси ще съответствуват на 1500 оборота/min за двигателя.
Броят на подаваните импулси зависи право пропорционално от броя на оборотите, поради което е достатъчно да отчетем само върху няколко точки от скалата броя на оборотите и ос-таналите точки да нанесем в линейна зависимост.
Така описаният уред може да бъде изготвен върху каква да е плочка. Монтажът ще се опрости много, ако за целта се използува печатна платка, която всеки радиолюбител може сам да конструира. Като микроамперметър може да бъде използу-ван какъв да е уред с чувствителност 100 |хА. Ако се използува уред с друга чувсвителност, трябва да се променят стой-ностите на някои елементи, например на Д19 /?1Б и /?14. Не се препоръчва да се използува уред с чувствителност, по-ниска от 1 mA.
Като глимлампа може да бъде използувана такава, намира-ща се на пазара за работно напрежение 110 V (с предсъпро-тивление), за да може достатъчно добре да реагира при напрежение 180 V. Превключвателят К е трипозиционен и може да
121
се подбере от някои от наличните намиращи се на пазара ти-пове.
Препоръчва се уредът да бъде оформен в отделна кутия, върху която да бъдат поставени букси на входа, микроампер-метъра и резисторите /?10 и /?15. Оформление™ на кутията, е без значение.
122
VII.	СХЕМИ ЗА АВТОМАТИЧЕН КОНТРОЛ
И ТЕЛЕУПРАВЛЕНИЕ НА ПРОИЗВОДСТВЕНИ ПРОЦЕСИ
Кякто споменахме още в първата глава на книгата, въпро-сите за телеуправление и контрол намериха много добро решение с използуване на различии полупроводникови схеми. Най-различни електромеханични датчици могат да бъдат заменени с прости и леко реализуеми полупроводникови схеми, при който механичните възли са сведени до минимум. Командуването на такива процеси и техният контрол имат същественото предим-ство, че когато се извършват по електронен път са безинерцион-ни и е възможно моментно реагиране и точно отчитане.
В нашето всекидневие се срещаме и с процеси, конто могат да бъдат много лесно командувани и контролирани по електронен път. Например превключване на осветителни тела, реклами и др. под. по електронен път може да даде възможност на конструктора да изяви своя талант и като художествен оформител при различии светлинни ефекти на витрини, реклами, в домашна обстановка и пр.
Пред вид голямото многообразие от възможни начини на технически решения за контролиране на различии процеси в тази глава са подбрани само схеми, конто могат да бъдат реа-лизирани в радиолюбителски условия и конто дават насоки за по-нататъшното им развитие от самите конструктори.
Използуването на интегрални схеми вече навлиза в нашето всекидневие. Работата с тях е приятна, лека, сигурна и удобна и се свежда предимно до логическо проектиране на поставена-та предварително задача. Тяхното прилагане е свързано и с използуването им за различии кибернетични устройства, някои от конто са предназначени и за нашето всекидневие.
Автомат за улично осветление
Почти навсякъде за включване и изключване на осветле-нието на обществени места — било улично или пък на реклами, се използуват часовникови механизми, конто се нагласят ръчно от поддържащия персонал. Тъй като това донагласяне на времето на включване и на изключване става на периоди през
123
доста голяма продължителност от време, не всякога включването и изключването на осветлението става в най-удобните за това часове. Предлаганата на фиг. VII-1 схема дава начин за автоматичного включване и изключване както и на лампи от улично осветление, така и на реклами или въобще на освети-
Фиг. VII-1
телни тела в зависимост от осветяването на околната среда-Реализирането му е сравнително просто и може да се извърши с подръчни материали или такива, който могат да се намерят на пазара. Устройството не изисква периодична настройка и обслужване, с изключение на необходимого профилактично поддържане, по-специално на изнесената навън кутийка с фоторезистор, която трябва да бъде предпазвана от замърсяване и запрашване.
Като светлочувствителен елемент на схемата се използува фоторезистор Подходящ за целта е съветският фоторезистор ФСК-1, а може да бъде използуван и какъв да е от фоторе-зисторите, конто се включват към някои модерни телевизори за автоматично регулиране на яркостта в зависимост от осве-теността на околната среда. Този фоторезистор е включен в базисната верига на транзистора 7\ и при „тъмно“ е със стойност 3,3.MS. Тогава колекторният ток на транзистора Т2 е сравнително малък (3—4 mA), като не е достатъчен за задействуването на включеното в колекторната му верига реле Л. Лампите Л са включени посредством спокойния контакт на това реле, т. е. в такова състояние на схемата светят. Когато околната среда бъде осветена, съпротивлението на светлочув-ствителния елемент намалява до около 70—100kQ и токът в колекторната верига на транзистира Т2 се увеличава, тъй ката
124
транзисторът 7\ е отпушен и подава отрицателно напрежение към базата на транзистора Т2. Увеличеният ток на транзистора Т2 (от порядък на 30—35 mA) е достатъчен за задействуване на релето в колекторната му верига и съответно за изключване на лампите.
Схемата се захранва от токоизправителна трупа по мостова схема. За да се избегне използуването на трансформатор, пос-ледователно на веригата на токозахранването е включен кондензатор Сг със сравнително малък капацитет, който се явява допълнително съпротивление във веригата. Понеже е подложен на сравнително високо напрежение, целесъобразно е работното му напрежение да бъде над 400 V, например може да бъде използуван съветски кондензатор тип МБГО, който е с добри изолационни качества и високо работно напрежение. Стабили-зацията на изправеното напрежение се извършва от два после-дователно свързани ценерови диода Д1 и Д2, а филтрирането на полученото постоянно напрежение—от кондензатор С2 с голям капацитет. Така описаната схема не се нуждае от специал-на регулировка.
Конструктивно™ оформление на устройството може да се извърши по следния начин. Необходимо е светлочувствител-ният елемент Ал да бъде поставен на място, където може най-добре да реагира на изменението на светлината. Обикновено той се поставя в плексигласова обвивка — калпак, и се монтира под стряха, така, че да не е подложен постоянно на замър-сяване. При нужда периодично се почиства повърхността на на кутийката, за да се запази светлопроницаемостта й. Самото устройство се монтира на удобно за достъп и профилактика място.
В описаната схема е използувано обикновено реле тип РЭС-22 със съпротивление на намотката 175 Q. Може да бъде използувано какво да е друго реле от подобен тип. Когато обаче броят на консуматорите е по-голям: трябва да бъде предвидено реле, чиито контакти да могат да издържат силата на тока на консуматорите, например електромагнитно реле (контактор), чиято бобина се включва от контактите на основното реле на схемата.
Прост превключвател за рекламно осветление
В някои случаи ефектно е да бъдат превключвани светли-ни, за да обърнат вниманието на наблюдатели. Съвсем просто
125
устройство, пригодено за тази цел, е показано на фиг. VII-2* Състои се от командно реле А с два контакта — работен и спокоен, кондензатор диод и резистор с изменяемо съпротивление А*. Действието на схемата е следното. При подаване на токозахранването към устройството светва първата трупа лам-
Фиг VII-2
пи, която получава верига през спокойния контакт на релето /Ср Първоначално ппотеклият ток през бобината на релето не е достатъчен за задействуването му и релето не превлича котвата си. Това състояние трае докато се запели конлензаторът С? включен паралелно на бобината на релето. При определена стойност на напрежението в краищата на този кондензатор бобината на релето привлича котвата си и контактът се задействува, като включва втората трупа лампи към токозах-ранващото напрежение. Същевременно контактът А\ изключва веригата на първата трупа лампи. При затваране на контакта К2 верш aid 01 диода, резисюра, кондензатора и бобината се дава накъсо и кондензаторът започва да се разрежда. Котвата на
релето е привлечена дотогава, докато напрежението в краищата
ва изходното положение, при което релето е отпуснато, контактът Ki е включен и контактът К2 е изключен. Процесът на зареждане на кондензатора започва отначало. Честотата на превключване на веригите на лампите зависи от времето на зареждане и на разреждане на кондензатора, като се определи от времеконстантата на групата /?.С. Това време може да се регу-лира чрез изменение стойността на съпротивлението на резистора А*. Токът на сработване на релето е около 60—80 mA, поради което и включеният последователно на бобината му диод трябва да издържа такъв ток. Мощността на резистора
126
трябва- да е около 1 W, за да може да издържа без прегрява-не на протичащия през него ток.
Оптически сигнализатор
В някои случаи акустичните сигнали са нежелани, например в болйици, в научни и други учреждения и пр. Сигнализа-цията в такива случаи може да бъде заменена с оптически сигнал — периодично светване на лампа за определено време, която да обърне внимание за повикването. Чрез натискане на бутон (например от тези, цзползувани при звънците) започва да светва лампа, например с честота няколко херца. След изтичане на 20-т-ЗО s светлината на лампата започва да намалява, докато най-после съвсем изгасва. При повторно натискане на бутона (през време на светенето) устройството се включва, като времето започва отново да се отчита и просветването трае още 20-ьЗО s.
Схемата на подобно устройство е дацена на фиг. VII-3. Използува се астабилен мултивибратор (транзистори и Г4) и командна част (транзистори 7\ и Г2)- Понеже изискванията за стабилност на токозахранващото напрежение не са големи, постоянного напрежение се осигурява чрез изправяне с диод и за филтрирането е достатъчен кондензатор с голяма стойност на капацитета. Устройството е предвидено за включване към мрежовото захранващо напрежение 220 V.
В командната част на схемата е използувано свързване . „Дарлингтън", за да се постигне по-голямо усилване по ток. При натискане на бутона К се зарежда кондензаторът С\ чрез изправеното от диода Дк напрежение. Токът на зареждането му се ограничава само от съпротивлението на вторичната намотка на мрежовия трансформатор, от съпротивлението на свъ-рзващите проводници и от "съпротивлението на диода Дх в права посока (което е малко), така че необходимого време за зареждане на кондензатора е малко. Необходимости от това предварително зареждане с да сс „дозира“ времето на за-действуване на схемата независимо от продължителността на еднократното натискане на бутона К. Създаденият отрицателен потенциал към базата на транзистора 7\ го отпушва и кондензаторът С\ започва да се разрежда през веригата на резистора Rb прехода база-емитер и резистора /?3. Получениях потенциал в краищата на резистора R3 отпушва транзистора Т2. След разреждането на кондензатора Сг потенциалът на базата
127
ND 00
Фиг. VII-3
на транзистора 7\ страна равен на нула и транзисторът 7\ се запушва, респ. се запушва и транзисторът Т2. Съпротивлението на препода колектор-емитер на транзистора Г2 е емитерно съпротивление на астабилния мултивибратор (с транзистори и 7\) и той е задействуван, когато транзисторът Т2 е отпущен.
При оразмеряване на схемата на фиг. VII-3 могат да бъдат дадени следните указания: За командната част на схемата могат да бъдат избрани транзистори от произволен тип, но да се спази изискването транзисторът 7\ да има малък остатъчен ток, тъй като този ток се усилва. Възможно е при голям остатъчен ток на транзистора Т\ транзисторът Т2 да не може да се запуши и Да спрат генерациите след изтичане на определено™ време. С намаление на съпротивлението на резистора /?3 може да се намали влиянието на остатъчния ток, но за сметка на общото усилване на командната част на схемата. Колкото стойността на капацитета на кондензатора Сг е по-голяма, толкова по-дълго ще трае времето, през което лампата Лпросветва. Оразмеряването на схемата на мултивибратора се извършва по начините, който вече описахме при разглеждане на принципна-га му схема (глава II).
Препоръчва се за лампа Л да се използува скална крушка или друга подобна с възможно минимална консумация, например 0,07 А при 3,5 V или 0,05 А при 6 V. Трансформаторът се оразмерява с такова преводно отношение, че на вторичната намотка да бъде осигурено променливо напрежение от 4,5 V при ток над 100 шА.
Стабилизатор на скоростта на постояннотоков двигател
В някои битови апаратури се използуват малки електродви-гатели. Такива са транзисторизирани магнетофони, грамофони и др. под. От тяхната стабилна скорост зависи качеството на работа на апаратурата. Например, ако двигателят на магнетофона измени скоростта си при различно натоварване, ще се, получи виене и изкривявания в извършения запис и при възпроиз-веждането му. Поставянето на допълнително стабилизиращо устройство, което не консумира силен ток, би могло да бъде препоръчано и напълно оправдава допълнителните разноски за изработването му.
Практическата схема за токозахранване на постояннотоков двигател заедно със стабилизатор на оборотите му е дадена
Э Полупроводникови схеми
129
на фиг. VII.-4. Чрез резистора с изменяемо съпротивление може да се нагласи подходяще усилване от транзистора Т2„ респ. да се дозира подаденото към двигателя токозахранващо напрежение на обратната връзка. Самото токозахранващо нап-
Фиг. VH-4
режениеТза двигателя се получава от стабилизатор, изпълнен с транзисторите Т\, Т\ и 7^, от конто транзисторът действу-ва като опорен. Емитерното (опорного) напрежение се получава от външен токоизточник (например от делител, включен паралелно на клемите на токозахранването) и е винаги с точно определена стойност. По такъв начин чрез изменянето му може да се измени и скоростта на въртене на двигателя, без да е необходимо да се поставя допълнителен регулатор за оборотите.
Подаваното към двигателя общо токозахранващо напрежение е стабилизирано чрез два ценерови диода иД2.
Описаната схема за стабилизиране оборотите на двигател има следните предимства:
—оборотите на двигателя се стабилизират при изменение на неговото натоварване. При маломощни двигатели за магне-тофони такъв случай имаме при изменение вътрешното съпро-
130
тивление вследствие състаряване на батериите на токоизточника, при различии по размери ролки, поради недобро движение на водещия механизъм за ролките и пр.;
— при изменение на токозахранващото напрежение се за-пазва скоростта на двигателя. Такова изменение може да се получи например, когато напрежението на общия токозахранващ източник не е достатъчно добре стабилизирано по отношение на товара;
—стабилизацията на оборотите на двигателя се «запазва при различии скорости, подбрани чрез изменение на опорното напрежение на транзистора Г4.
При случайни външни фактори, конто биха довели до мо-ментно изменение на скоростта, устройството е много по-ста-билно, отколкото би било без използуване на описания стабилизатор.
Направени измервания показват, че при изменение на товара с около три пъти скоростта на двигателя се изменя само с около 1%.
Настройката на схемата се свежда до следното: най-напред се установява определено опорно напрежение към емитера на транзистора Г4, например с порядък 2-?7 V. Посредством резистора с изменяемо съпротивление /?] се увеличава коефици-ентът на усилване на стъпалото, докато се получат автоколебания (те се усещат по вече забележимите „удари“ при движение™ на двигателя). След това съпротивлението на резистора се намалява плавно, докато тези „удари“ престанат да се чувствуват. Ако искаме да изменим скоростта на движение на двигателя в широки граници, трябва да изменим стойността на подаваното опорно напрежение към транзистора Г4. Трябва да се има пред вид, че колкото вътрешното съпротивление на източника на това напрежение е по-голямо, толкова коефицпен-тът на усилване и ефектът на стабилизация на скоростта на-маляват.
Напрежението, което трябва да бъде подадено за токозахранване на двигателя, е по-високо от това, с което най-често работа магнетофонът (например 9 V или 12 V). Не е наложи-телно да бъде поставен нов токоизточник, а е достатъчно да бъде включена батерия последователно на общия токоизточник на магнетофона с напрежение, равно на разликата между необходимого за токозахранване на схемата и наличного. Тази мярка няма да доведе до неправилно износване на собствената батерия на магнетофона, тъй като главната консумация от нея е за двигателя.
131
Електронен тахометър
За да може един модел на самолет или на катер да пока-же добри резултати при състезания по моделизъм, от голямо значение е да се знае броят на оборотите на двигателя и ре-жимът на неговата работа. Моделистите най-често не разпола-гат със специални уреди за измерване на обороти и регулират двигателя на слух, като много пъти грешат. На фиг. VII-5 е дадена сравнително проста схема, чрез която може да се из-готви устройство за контролиране оборотите на двигателя. Ценно ^качество на метода за отчитане броя на оборотите по този начин е, че това може да става и от разстояние — например до 20 in от работещия двигател.
Фиг. VII-5
Принципът на проверка е прост и се основава на интерес-ния физически принцип, открит още през XIX век от Хелмхолц. При едновременно звучене на два източника на звук слушате-лят чува трети звук с честота, равна на разликата от честотите на сигналите от двата източника. Най-добре този ефект се пре-ценява, когато двата звукови източника имат еднаква сила.
Да допуснем, че единият от източниците на звук е бензи-новият двигател. ПовечетО от двигателите, използувани при моделизъм, работят с 2000 до 6000 об/min, или за една секунда
132
такъв двигател ще излъчва звукови трептения с честота между 100 и 333 Hz.
Като втор източник на звук може да се използува дадени-ят на схемата генератор. Честотата му се изменя с изменение съпротивлението на резистора 7?3, включен в общата колектор-на верига на астабилния мултивибратор. Променяме честотата на излъчване на сигнала от генератора дотогава, докато двата тона почти се изравнят по честота. В този момент отчетливо се чува звук с много ниска честота. Ако положим повече усилия при изработването на уреда, може да награфим потенцио-метъра /?3 със скала, направо отчитаща честотата. Умножаваме получената стойност на 60 (тъй като оборотите се отчитат за минута) и получаваме с достатъчно голяма точност данни за броя на оборотите на двигателя. Разбира се, награфяването на скалата може да се извърши и директно в обороти за минута
Действието на дадената на фиг. VII-6 схема не е необходимо подробно да описваме, тъй като вече разгледахме прин-ципната схема на астабилен мултивибратор (фиг. П-5). Самата мултивибраторна схема е съставена от транзисторите Т\ и Т2, симетрично оразмерени. Използуваните транзистори нямат достатъчна мощност за задействуване на звуков индикатор, например слушалка от телефонен апарат, поради което е използуван трети транзистор Т3 в режим на усилване. В неговата колекторна верига е включена слушалката Т със съпротивление бО-т-70 S.
Градуирането на скалата на тахометъра може да се извърши с помощта на еталонен генератор и осцилоскоп по сравнителен метод, например чрез криви на Лисажу или чрез сравня-ване на честотите на двата генератора — еталонймя и този, който сме изготвили — при различии положения на плъзгача на потенциометъра. За улеснение при градуирането на таблица VII. 1 е дадено съответствието между честоти и обороти за минута.
Таблица VII. 1
* Честота [Hz]	Обор.пнп	Честота [Hz]	|	Обор min
I	350	21 000	217	13 000
333	20 000	200	12 000
317	19000	183	11000
300	18 000	166	10 000
,	283	17000	160	9000
265	16 000	133	8000
.	250	15 000	117	7000
233	14 000	100	6000
133
Електронният тахометър се нуждае от токоизточник с напрежение 12 V при консумация на ток около 10 mA. Следователно може да бъдат използувани три плоски батерийки от джобно фенерче или други подобии. Конструктивно устройството се монтира в кутия, в която се вгражда и телефонната слу-шалка. Целесъобразно е върху предната плоча на устройството да бъде изведена оста на потенциометъра /?3 и скалата за ди-ректно отчитане на скоростта.
Сигнализатор за нивото на течност (нивомер)
В много системи при достигане на определено ниво на течност в съд са предвидени механични системи с поплавък, чрез който се дава команда, например за спиране на дебита или някаква друга сигнализация. Такъв сигнализатор може да се разработи да действува и по електронен път (фиг. VII-6). При достигане на течността в съда до определено ниво се дава сигнал, а еле т спадането на това ниво сигналът се прекъсва. Устоойствотп < * състои от датчик и усилвателна система с
Фиг. VII-6
командно реле А. Използуван е двустъпален усилвател с транзисторите и Г2. Работната точка на първия транзистор се определи от резисторния делител Rr и /?2, като последователно даежду тях е включен споменатият датчик. В емитерната вери
134
га на втория транзистор е включена бобината на релето А. Когато течността в съда не е достигнала до датчика и няма контакт между електродите му, базисният ток на транзистора 7\ се определи само от стойността на /?2 и той е запушен. Когато течността достигне до определеното ниво и даде накъсо електродите на датчика, резисторът /?t се оказва включен към базисната верига на транзистора 7\ и заедно с резистора /?2 създава режим, при който транзисторът 1\ се отпушва, съот-ветно се задействува и транзисторът Г2 (тъй като съпротивлението на прехода колектор — емитер на транзистора 7\ е включено в базисната верига на транзистора Г2). В резултат на про-теклия през бобината ток релето се задействува и дава съответната команда. При различии типове транзистори може да се измени съотношението между съпротивленията на резисторите /?! и /?2 в съответствие с казаното, така че да осигурят сигурно задействуване на транзистора 7\.
Трябва да се има пред вид, че течността между електродите на датчика има известно съпротивление, което се изменя в зависимост от състава на течността, разстоянието между електродите на датчика и тяхната площ. Това съпротивление се прибавя към стойността на съпротивлението на резистора и измества работната точка на транзистора 7\. Ако негова-та стойност не е достатъчно голяма спрямо стойността на до-пълнителното съпротивление, може да се окаже, че полученият потенциал на базата на транзистора 7\ няма да е достатъчен за отпушването му. Именно поради тази причина се използува споменатата схема, при която транзисторът 1\ представлява променливо съпротивление, чрез което се задействува транзисторът Г2. Чрез изменяне стойността на съпротивлението на резисторите	и /?2 при положение на включен датчик може да
се нагласи режимът на работа. Ключът К се използува за включване на токозахранването.
Датчикът се прави от две метални пластини, като растоя-нието между тях е възможно минимално, за да може съпротивлението в краищата му при включено състояние да е възможно най-малко. Достатъчно е за задействуването на устройството датчикът да има площ около 2—3 ст2.
Датчикът се монтира отделно от усилвателя с командного реле на място, където трябва да бъде индицирано определено ниво на течността. Самото устройство с усилвателя и релето се тионтира в отделна кутия.
' Схемата не е критична по отношение на стабилността на напрежение и за токозахранването й може да бъде изпол-
135
зуван какъв и да е токоизправител, който осигурява напрежение 9 V. Общата консумация на устройството при спокойно състояие, когато релето не е включено, е ококо 1 mA, като се увенличава до 30 — 40 mA (в зависимост от използуваното реле), когато схемата е във включено състояние.
От важно значение за работата на моторно превозно средство е нивото на спирачната течност да бъде поддържано в определените граници. В противен случай може да се получат неприятии последний, а ако това е станало незабелязано, е въз-можно дори да се получи авария. Обикновено нивото на спирачната течност се контролира визуално или чрез пробка, и то сравнително рядко. Свързващите тръбички между съда за тази течност и мястото на въздействието на спирачката — колелата^ минават на места, който са подложени на удари, повреди и пр. Поради това изготвяне на устройство за контрол на нивото на спирччната течност в моторното превозно средство е мярка за сигурност, която не трябва да бъде пренебрегвана.
В описаната на фиг. VII-7 схема е даден един възможен начин за контролиране нивото на тази течност. Този метод може
Фиг. VI1-7
да бъде използуван не само при моторни превозни средства^ но и другаде, където е необходимо да се контролира ниво на течност. Трябва да се има пред вид, че методът се основана
136
на изменение на преходното съпротивление на верига и кол-кото течността е с по-малко специфично съпротивление за елек-трическия ток, толкова методът за индициране е по-сигурен.
Устройството се състои от датчик, усилвател за постоянен ток и реле, което включва сигнализация или съответна командна верига.
Датчикът е контактен и неговото конструктивно оформление зависи от мястото, където ще бъде поставен, и от възможностите за пригаждането му към конкретного контролирано устройство. Тук ще опишем един начин на поставяне на датчик,, който е само примерен. За изготвянето му в основата на проб-ката на контролираното устройство се пробива дупка с диаметър три милиметра, която се нарязва. В отверстието се навива винт, на чиито край е прикрепена метална шайба. Изолирането й от винта се извършва с помощта на изолационна шайба. Най-добре е самият винт да е изработен от изолационна материя* към която да се прикрепи шайбата. Колкото плоскостта й е по-голяма, толкова по-сигурно ще работи датчикът, тъй като плоскостта на допиране с изследваната течност е тази, която дава критерий за намалението на нивото й. Към шайбата се прикрепва проводник, който се свързва с усилвателната схема за контролиране нивото на течността.
Самият усилвател е изпълнен с три транзистора с директна връзка. Необходимо е транзисторът 7\ така да се подбере, че да има минимален начален ток. Изборът на типа на транзистора не е от значение, тъй като има за задача само да осигури необходимого възбуждане на транзистора Т3. Последният се подбира с оглед да осигури необходимия ток през намотката на релето 4, включено в колекторната му верига. Ако релето е с по-голяма консумация та ток, избира се мощен транзистор. В дадената’ на фиг. VII-7 схема токът е от порядъка на 60 mA. Ако може да бъде намерено реле с ток на задействуване до> 20 mA, може да бъде използуван транзистор П-14, какъвто се използува и за първите две стъцала на устройството.
Датчикът е включен в делителя, определящ работната точка на базисната верига на първия транзистор. Нормално транзисторът 1\ е запушен, тъй като към базата му се подава поло-жително напрежение спрямо емитера. Когато датчикът е запъл-нен с течност обаче, базисното напрежение на транзистора, подавано вече чрез делителя Rb R2, и съпротивлението на датчика е .отрицателно, и транзисторът е отпушен. В такъв случай транзисторът Т3 е запушен и релето в колекторната му верига е с отпусната котва.
137
Когато нивото на течността в датчика се понижи дотолко-ва, че шайбата да не допира в нея, може да се смята, че съпротивлението между база и колектор на транзистора 7\ е много голямо и базисного му напрежение се определи само от съпротивлението на резистора R{. Поради това този транзистор се запушва. В резултат се запушва и транзисторът Г2. Транзисторът Г3 получава вече базисного си напрежение чрез резисторите и свързани към минусовия потенциал на схемата. Поради това транзисторът се отпушва и релето, включено в колекторната му верига привлича котвата си. С контакта си а релето може да включи сигналната лампа Л (или някаква друга командна верига, в зависимост от предназначението на устройството за контролиране на нивото). В моторните превозни средства може да бъде използувана сигналната лампа за прегряване на водата в двигателя, която едновременно ще се използува и за сигнализация при намаление нивото на спирачната течност. Когато и при студен двигател тази лампа свети, това показва, че причината за неизправността е в спирачната течност. По такъв начин няма опасност да се създаде излишка тревога у водача на превозното средство, тъй като светването на лампата показва неизправност и той трябва да провери или нивото на водата за охлаждане, или нивото на спирачната течност.
Ако лампата бъде включена директив в колекторната верига на транзистора Г3, необходимостта от допълнително реле отпада. Степента на светване на лампата се определи чрез подбор на съпротивлението на резистора /?5 в базисната верига на транзистора Г3. Препоръчва се сигналната лампа да бъде с малка консумация (например с консумация на ток 100 mA), за да не товари излишно транзистора Г3 на усилвателната схема. Но дори използуването на по-мощна лампа (например с консумация на ток 200 mA) не е опасно, тъй като такъв ток може да бъде пропуснат за кратко време от транзистор П203. Токозахранването на схемата се включва едновременно с включване на двигателя.
Изполузване на интегрални схеми за устройства с логически функции
При различните устройства, използувани за битови цели’ могат да бъдат конструирани най-различни варианта, при конто се изпълняват логически функции — например при различии включвания могат да се предвидят възможности за едновре-
138
менно или последователно задействуване на вериги или за из-пълнение на команди, който облекчават човешкия труд. Тук няма да се спираме подробно на логическите основи, по конто се изготвят кибернетичните схеми, а ще споменем само за реа-лизацията им с помощта на интегрални елементи. Интегралният елемент представлява комплектна схема с транзистори, резистори и пр., изработена на тънкослоен принцип, при която са изве-дени само изводите на схемата. Чрез подходяще свързване на тези изводи могат да бъдат комбинирани различии интегрални елементи, конто да изцълняват определени логически функции. Конструктивного оформление на тези елементи е такова, че те са събрани в компактна херметически изолирана конструкция. От различните интегрални елементи, конто се използуват у нас, в скоро време радиолюбителите ще имат достъп само до така наречените TTL микросхеми (елементи с транзисторна логика). Предимството при работа с такива елементи е, че след като се извърши логического проектиране по схемата, не е наложител-но тя да се реализира с дискретни елементи — транзистори, резистори, кондензатори, чиито режими да се подбират и дона-гласят. При елементитё, конто се използуват за съставяне на логически схеми, изработени на интегрален принцип, е достатъчно само да се съблюдават правилата за свързването на логически схеми и съответно към определени изводи на корпусите да се подадат дадените в каталозите токозахранващи напреже-ния. Разбира се, реализацията на дадена схема на такъв принцип се свежда предимно до правилното й логическо проектиране и съставяне.
Интегрални елементи от TTL логика в момента се произ-веждат в СССР, ЧССР, ГДР и в някои други страни и са известии също така и под названието „логика 2й. В таблица VII.2
Таблица VIL2
	Тип на елемента		 ЛЛГИЧРСКЯ СУАМЯ
			 	vlvl riiVVnCl V-AVlYlil
СССР	ЧССР ГДР,' Тексас	| Сименс !
1ЛБ551	IMHC111 ' D120 j SN7420	I FLH121 1 2 схеми „И-НЕ“ с по 4 входа
1ЛБ552	! МН 111 i D130 ; SN7430	FLH131 . 1 схема ЯИ-НЕ“ с 8 входа
1ЛБ553	МНА111 ! D100! SN7400	FLH101 | 4 схеми ЯИ-НЕ“ с по 2 входа
1ЛБ554	МНВ111 | DUO! SN7410	; FLH111 f 3 схеми „И-НЕ* с по 3 входа
1ЛБ556	МНЕ111 D140 i SN7440	1 FLH141 1 2 схеми „И-НЕ“ с по 4 входа
1ЛП551	МУАШ i D160! SN7560	FLyiOl ' 2 схеми „И-НЕ“ с по 4 вхо-
1ЛР553 \	MHG111 i — ‘ SN7453	' даН-разш. FLH171 j 1 схема ,И-ИЛИ-НЕ‘ с 4X2
	MJA111 i D172 ! SN7472	(	1 входа । FLJ111 ; П,схема eJK“ тригер
1ЛР551	MHF111 i D150 SN7450	FLH151 | 2^сх. .И-ИЛИ-НЕ* с2Х2вх.
—	MJBlll I — । SN7474	1 FLJ141 1 2 схеми „D* тригер	|
139
		HllWflM	j^’ l^b« l^< 6 oM		
	□				
	CZ0 <CJpp:>				
	Itbl	I*4 i	I	1 1	1				
	<-}—	i_g “—Fp				
					
Табл. VII-3
Г	-1 i			
		!	
		4 \	лЧ  -4ZU-J	fLzH	
		।	i
			
		6}?f i || 1 1 t I I f J	
Табл. VII-4
Табл. Vll-5a
		А 	1 \ 8 —1 > с —4— я—-Lzi —\ Гг2-^, Н--' f зд у1 G	ГЛ н—1 J	
		т *=1 ’'<!> Ч	
		,^>-ГО	
Табл. Vll-56
Към табл. VII-3
Функция	|	Тип	Схема	В код
АВ	|	!/2МНАШ 1	—	нормален
АВ	i		—	инверсен	(
авс :	-7зМНВШ	—	,	нормален	J
ABCD	МНСШ !	—	нормален
ABCD	I	MHGIII ;	—	1	инверсен	|
			Към табл. VII-4
Функция	Тип	|	Схема	Вход
А+В	<	1/4MHAIII !	—	инверсен
А+В	;	MHFIII	—	i	нормален
А+В	i/2MHFIII ‘ 1/4МНАШ |	—	1	нормален
A-I-B+C |	1/зМНВШ [	—	।	инверсен	।
A+B-J-C+D j 	2 j	MHGIII i 1/4MHAIII 1	—	i	j !	нормален	'
Към табл. VII-5
Функция	|	Тип	(	Схема	j	- - - ] Вход
АВ4 CD	।	2/3MHAIll '	L _ L	нормален	;
AB+CD	j	MHFIII	— :	нормален
AB+CD	।	i/2MHFIII J 1/4MHAIII i	!	i нормален	•
AB+CD+EF+GH	MHGIII ^MHAIII	—	нормален	j I
ABC+DEF	MHBHI i	—	1	нормален
ABCD+EFGH j	MHCIII 1/4MHAIII 1	1 —	1	нормален i
A+B	|	1/4MHAIII 1		7“ _ _ i	инверсен	!
144
са дадени техните съответствия и логическите функции, конто те изпълняват.
Логически елемент, който изпълнява елементарна логическа функция „И", „ИЛИ-HE", „ИЛИ И-НЕ" се нарича „врата" (на английски gate на немски patter, на френски porte). Според конст-рукцията на интегралната схема, в един корпус може да се съдържат една или няколко „врати". При нормална работа вратата може да се намира в едно от двете състояния „включено"—„изключено" (логическа „1“ или логическа „О"). Тъй като термините „включено"—„изключено" не определят точно състоянието на елемента, а понятията „единица" и „нула" са свързани с определен вид логика, по-често се използуват двете понятия „ниско ниво" и „високо ниво", като определението се разбира по отношение на изхода на вратата. В най-разпро-странените серии на TTL елементи се използува токозахранващо напрежение 5 V. На ниско ниво съответствува изходно напрежение от 0 до+ 0,4 V, а на високо ниво—от+ 2,4 V до+ 4,5 V.
При проектирането на логически схеми важни параметри са „коефициент на обединение по вход" (на английски fan-in) и „коефициент на разклонение по изход" (на английски fan-out). Доколкото при интегралните схеми броят на входовете е зада-ден от конструкцията на вратата, по-важен е коефициентът на разклонение по изход. Той показва с колко входа на аналогич-ни схеми може да се натовари даден изход, без съответните изходни напрежения да излязат извън допустимите граници.
Интегралните елементи, конто могат да се намерят у нас, са сравнително в ограничено разнообразие, като изпълняват само някои от всичките възможни логически функции. Независимо от това и с тях могат да бъдат изградени различии съставни схеми.
По-долу са дадени някои логически функции, конто могат да бъдат осъществени с наличии интегрални елементи, и типо-вете на самите елементи, конто е целесъобразно да бъдат използувани.
В таблица VII.3 са дадени примерни реализации на логическа функция „И", във таблица VII.4 — примерни реализации на логическа функция „ИЛИ", а в таблица VII.5—на функция „И-ИЛИ". След като се знаят основите на логического проектиране1, чрез тези таблици могат да се извършат конкретните „сглобявания" на елементите за изпълнение на предвидени логически функции.
КАзбука на кибернетиката от В. Касаткин, изд. Техника, 1?71.
10 Полупрводникови схеми
145
Като илюстрация ще приведем реализацията на една от проектираните в спомената книга (7) логически схеми за автомат за включване на осветлението на стая от няколко места. За яснота сме запазили графичните означения на интегралните елементи, както са дадени в тази книга (те не съответствуват на обичайно приетите графични символи в литературата).
Съгласно със задачата, поставена пред конструктора, трябва да се построй автомат със следните възможности: разпола-гаме с един ключ на входа на стаята (Д) и два ключа на лег-лата (В) и (С). При влизане в неосветена стая лампата може да бъде запалена с ключа (Д). От леглата лампата може да бъде изгасена с кой да е от ключовете (5) и (С). След това при включването на всеки от ключовете (Д), (5) и (С) лампата трябва да светва.
Логическото решение на задачата е дадена в същата книга (фиг. VII-8) и ние няма да се спираме на начина на реализация-
та му. С интегрални елементи схемата ще има вида, даден на фиг. VII-9. В случая са използувани 6 броя елементи „И-НЕ“ с два входа, четири броя елементи „И-НЕ“ с три входа и един
146
брой елементи „И-ИЛИ-НЕ“ с четири двойни входа. Тъй като няма точно съответствие на наличните логически елементи и реализираната логическа функция по отношение на брой на входовете, допустимо е някои от тях да не се използуват и да не се комбинират отделните схеми в корпусите в размера на обща-
JxMHAUf Т*МНВП1
0	0 0
ABC
Фиг. VII-9
та логическа схема. При това положение реализацията на проекти-раната схема ще бъде извършена с два броя корпуси тип МНА 111, всеки от конто съдържапочетири броя двувходови схеми „И-НЕ“ (двете няма да се използуват), два броя корпуси тип МНВ 111, всеки от конто съдържа по три броя тривходови схеми „И-НЕ“
147
(две схеми няма да се използуват) и един корпус тип MHG 111 със схема „И-ИЛИ-НЕ“ с четири двойни входа. Използували сме означенията на интегрални елементи от чехословашко производство. При наличие на елементи от съветско производство или такова от ГДР може да бъде направена съответната замя-на според таблица VII.-2.
Реализацията на схемата с логически елементи е проста и не изисква голямо „конструкторско“ творчество, тъй като е необходимо само да се извърши правилно свързване на отдел-ните схеми в копрусите и да се подаде съответното токоза-хранващо напрежение.
В таблица VII.-2 са дадени и елементи с вградени схеми на тригери (MJA 111 и MJB 111). Тъй като тяхното приложение е предимно в областта на цифровата електронноизчислител-на техника, не сме дали характерни приложения. При желание и необходимост от използуване на такива елементи (например когато трябва да бъдат изготвени делители на честотата на сигналите, моновибратори и пр. за конкретни схеми), читателят може да се обърне към специалната литература по въпроса за нриложението им.
148
VIII.	ТОКОЗАХРАНВАЩИ СХЕМИ
Всички дадени в книгата устройства се нуждаят от токозахранване. Тъй като изискванията към токозахранването на различните полупроводникови схеми, както са описани, се раз-личават малко помежду си, в тази глава сме обобщили някои показатели, с оглед за универсално използуване при изработва-нето на схемите. Дадените данни в таблица VIII.-1 за универсални-те токоизправителни устройства могат да бъдат изменени и коригирани, ако това се наложи от конкретните изисквания*
Не сме се спрели върху въпросите за изчисление на токоизправителни устройства, тъй като те са достатъчно добре осветлени в литературата у нас. По същите причини сме дали само крайните данни на използуваните трансформатори. При нужда от корекция или замяна, ако конструкторът има на раз-положение магнитопроводи с други качества, необходимо е да се^използува специалната литература по въпроса.
Универсален токоизправител със стабилизатор на напрежение
В повечето схеми, конто са описани вунастоящата|книга се използуват токозахранващи източници. Тъй като изискванията към тях са общи, в конкретните схеми не са описани токо-източниците, а само някои основни параметри, конто са необ-ходими при избора на съответния по мощност и напрежение токоизточник. Читателят има пълна свобода да използува и други токоизточници, стига те да отговарят на конкретните изисквания.
За улеснение при реализиране на конкретни схеми, по-долу даваме препоръчителни данни за източници на токозахранване заедно със стабилизатори на напрежение (ако такива трябва да бъдат използувани при по-високи изисквания за стабилност на токозахранващото напрежение). В зависимост от необходимого напрежение и консумирания ток от таблица VIIL-1 могат да бъдат подбрани стойностите на отделяйте елементи на схемата.
На фиг. VIII-1 е дадена схема на източник на токозахранване, която обхваща три основни възела: трансформатор, тоню-изправител и стабилизатор.
149
СИ о
Фиг. VIII-1
Трансформаторът може да бъде подбран според данните в таблица VIII.-1 или, разбира се, ако това се налага, да бъде използувана специалната литература за изчисление на мрежови трансформатори. Данните в таблицата се отнасят за съветска силициева стомана тип Е-41, която масово се използува у нас за изготвяне на малки трансформатори и може да се намери на пазара. При използуване на други типове трансформаторна стомана трябва да се направи съответна корекция в данните.
В схемата на фиг. VIII-1 е използуван изправител тип „Гретц", като трансформаторът е изчислен за такава схема. При използуване на двупътна схема на изправяне трябва броят на навивките на вторичната намотка на трансформатора да се удвой, като бъде изведен и среден извод. На пазара също така има достатъчно голям избор от диоди и заместването на едни типове с други подобии може да стане без особени трудности.
Считаме, че не е необходимо да изясняваме действието на токоизправителя. Ще се спрем обаче на начина на работа на стабилизатора към него.
Този стабилизатор е образуван чрез подходяще евързване на транзисторите 7\, Т2, стабилизиращия диод Д1} диода Д2 и съответен брой кондензатори и резистори, конто определят работайте характеристики на транзисторите.
През транзистора Т2 (колекторно-емитерната му верига) протича стабилизираният ток. Падът от напрежение в краищата му, респ. работната характеристика на транзистора се определи от изменяемого напрежение към базисно-колекторната му верига.
Транзисторът 1\ се използува за регулиране на работната характеристика по базисно-колекторната верига на транзистора Т2. Транзисторът 7\ е включен във веригата на делителя, образуван от резисторите /?2 и емитерно-колекторната му верига. Напрежението база-емитер на този транзистор зависи от стойността на изходното напрежение на схемата чрез обратна-та връзка, осъществена посредством резисторите и Д:>. В схемата е използуван ценеров диод Дх така, че винаги напрежението на емитера на транзистора 7\ спрямо положителния полюс на токозахранването да е постоянно.
Схемата действува по следния начин: част от изходното напрежение чрез делителя, образуван от резисторите /?4 и /?5, се подава обратно между базата на транзистора 7\ и положителния полюс на токозахранването. Разликата между това напрежение и постоянного напрежение върху диода Дл образува моментната стойност на базисно-емитерното напрежение на транзистора 7\.
151
Сл ьс
Параметра
Елемент и
Е
Е,
CJ
Е
Е,
с? S
	to	7	Ю II	и a?	1Q	О	
6	2505		1!	'10001	250	820;2
6	10007		4	150 0,5	250	820 2 1
9	 200 0,4		oajioooi 1		250	8202
9	750 1		0,2	1 330 0,5	250	820 2
12	200 1		Jo,6	1500 1	250	820 2
12	; 7OO'l 1 _ 1		jo,2	510 0,5	250	820,2 	l. .
Л 1	7’.
6
Таблица VIII.l
Трансформатор
	1 > £		£
	: -		£
	1	’ £	
24
, 25 6-12 6-12
100 2 3004 2505
7004
1
S1 |1,0 'о,2
|2000| 25*SFT353 SFT214 'КС156А 1BZY87| 5000100БРТ35з'п210А 2000 25‘SFT353iSFT214
5000 1001SFT353 'SFT240 КС156А BZY87
2000l 25JSFT353\SFT214 КС156АIBZY87
5ООо! 100^1353^1240 KC156ABZY87i
।	1 i । i*	I I
1500 2,7 1000 51004,3 50001 10 SFT353[SFT214 KC156A BZY87
820,1 [1000 5100 4,3^2000' 5o’sFT353'SFT214 KC156AIBZY87, 15001 , 500 470’2 !2000' 25SFT353 SFT214 KC156A BZY87 110Х1Ю
I 1	1 I 1	, a 1	t 1
510 0,5 500 470 2 12000 100 SFT353 SFT240 KC156A BZY87| 160X150
КС156А BZY87
КС156А BZY87
| 60x60 |ш16Х15 4300,1,0 !198*0,38 80X80 Ш20Х 20 2400 0,13 109 0,70 I	I
60X60
80X80
60X60
80X80
60X60
60X60
I ’ I I I Ш16Х16 4300(0,1 |279]0,34| Ш20Х20 [2400 0,13146 0,5б[ Ш16Х16 кзооод 13180,34; 11120X20 124Оо'о,1з'16б!о,55 Ш16Х16 [43000,1 62о[о,26 Ш20Х20 12400 0,13320,0,45 Ш16Х16 14300 0,1 360'0,34 Ш20Х20 [2400 0,12'166,0,55
Ако по някакви причини се повиши моментната стойност на изходното напрежение, повишава се падът от напрежение и върху резисторите и 7?б, респ. потенциалът към базата на транзистора 7\ става по-отрицателен спрямо потенциала на емитера. Поради това колекторният ток на транзистора 7\ се повишава. Повишава се и напрежението между колектора и базата на транзистора Т2. Този транзистор става по-малко про-пускащ, поради което автоматически се намалява и изходното напрежение. Поради намалението на моментната стойност на отрицателния потенциал към базата на транзистора 7\ съпротивлението на емитерно-колекторната верига на транзистора Т2 се намалява и изходното напрежение автоматически се повишава.
За запазване на транзистора Т2 от претоварване при увеличение на консумацията на ток в изходната верига е предвидена схема за ограничение на максималната стойност на консумира-ния ток, състояща се от резистора 7?3 и диода Д2, включени в емитерно-базисната верига на транзистора Т2. Стойността на съпротивлението на резистора /?3 е така подбрана, че докато не е превишен допустимият нормален консумиран ток за схемата, образуваното в краищата му напрежение заедно с базисно-емитерното напрежение на транзистора Т2, е винаги с мо-ментна стойност, която е по-малка от напрежението за пропускане на диода Д2. Ако консумираният от схемата ток надмине известна допустима стойност, падът от напрежение върху резистора /?3 се увеличава. Диодът Д2, започва да пропуска ток и изменя стойността на подаваното към транзистора Т2 емитерно-базисно напрежение. От момента, в който започва да действува обратната връзка чрез диода Д2 се повишава значително температурата върху корпуса на този транзистор. При накъсо даден изход почти целият пад от напрежение в схемата се получава между емитера и колектора на транзистора Т2 и раз-сеяната върху него мощност изцяло се превръща в топлина. При нормално оразмерена охлаждаща повърхност този режим на работа може да продължи няколко минута без опасност от повреда в транзистора. Разбира се, по-дългото поддържане на такъв режим не е допустимо. Затова е наложително, ако има опасност консуматорът да даде накъсо изхода на токоизправи-телната схема, във веригата на транзистора Т2 да се постави предпазител, който да бъде оразмерен за максимално допусти-мия през схемата ток.
Изходното номинално напрежение на схемата може да се фиксира точно чрез изменение стойността на съпротивленията
153
на резисторите от делителя /?4 и /?б. Ето защо единият от тях, например се препоръчва да бъде с изменяемо съпротивление.
Всеки стабилизатор действува и като допълнителен филт-риращ елемент към токоизправителя. Следователно при по-ви-соки изисквания за минимални пулсации на променливото напрежение на изхода на токоизправителя включването на стабилизатор автоматически намалява тези пулсации.
На таблица VIIL-1 са дадени няколко варианта за използуване токоизправител със стабилизатор, като са подбрани стойности на консумирания ток, конто са в граници на използуване за дадените в книгата конкретни схеми. В случайте, когато на тази таблица е отбелязано напрежение 6-12 V, схемите могат да бъдат използувани за каква да е стойност на изходното напрежение в споменатите граници, като, разбира се, точната му стойност се регулира посредством изменение съпротивлението на резистора /?4.
За всяко напрежение в таблицата са дадени две стойности на тока, като схемите са напълно аналогични. При по-голямата стойност на тока трябва да бъде избран транзистор Т2 с по-голяма мощност на разсейване.
В графата за охлаждаща повърхност е дадена необходима-та минимална повърхност, която трябва да бъде осигурена за транзистора Г2, така че той да не се прегрява. Това може да стане чрез различии конструктивни решения, като за справка може да бъде използувана специалната литература по въпроса.
В таблицата също е дадена получената след стабилизатора стойност на напрежението на пулсации на изхода при две различии значения на консумирания ток — равна на номиналния консумиран ток на половината от неговата стойност.
Магнитопроводите на трансформаторите са с данни при сечение на „Ш-образен“ магнитопровод, щанцован по безотпа-дъчен начин. Ако бъдат използувани други типове магнитопро-води, например затворени магнитопроводи само с въздушна междина в средната част на пластинките, при който допусти-мата свободна повърхност за вместване на намотките е друга, трябва да се извърши преизчисление на размера на магнитопровода, като се запази минималната стойност на активного му сечение.
За конструктивного оформление на токоизправителя може да се препоръча следното. Целесъобразно е, когато се използува стабилизатор, той да бъде изготвен върху отделна платка с печатен или обемен монтаж на свръзките заедно с токоиз-правителните диоди без транзистора Г2 и трансформатора, кои-
154
то могат да се закрепят отделно. Последните отделят значител-но коичество топлина и трябва да бъдат поставени на място, което се охлажда добре и не е в близост до други детайли, конто могат да бъдат повлияни от сравнително повишената температура.
Електронно захранване на луминесцентни тръби
Тръбите с газов пълнеж изискват в режим на запалване по-високо напрежение, отколкото е необходимо за тяхната нор-мална работа. При луминесцентните тръби се използуват спе-циални кондензатори, дросели, стартери, чрез който в момента на запалването на тръбата напрежението е значително по-висо-ко, за да се понижи, когато настъпи режимът на нормална работа с тлеещ разряд между електродите на тръбата.
Интересен е случаят, когато луминесцентната тръба трябва да бъде захранена от местен източник—например от акуму-латорна батерия. Тъй като консумацията на такива тръби е сравнително ниска и те работят с висок коефициент на полезно действие, използуването на местен токоизточник на токозахранване там, където няма в близост токозахранваща мрежа за ниско напрежение, е изгодно и препоръчително.
За захранване с високо напрежение за първоначалното запалване на тръбата може да бъде използувана дадената на фиг. VIII.-2 схема с трансвертор на напрежението, работещ по схема със заземени колектори. Принципно тя не се различава от схемите на използуваните за най-различни случаи трансверто-ри за превръщане на постоянно ниско напрежение в пулси-ращо високо напрежение. Трансформаторът от първичната си страна също не се различава от другите видове трансформа-тори за трансвертори. Във вторичната му страна са предвиде-ни две намотки W4 и Wz4 за отопление на електродите на тръбата. За галванично отделяне на намотката за високо напрежение от отоплителните намотки е поставен кондензатор с капацитет 0,25 mF. Високото напрежение за първоначалния импулс на запалване на тръбата се получава чрез допълнителна намотка. Навивките трябва да се навиват по определен начин, за да се получи необходимата обратна връзка за сработване на трансвертора. Същото се изисква и за вторичните намотки от глед-на точка за симетрия, минимален капацитет и най-силна магнитна връзка между тях. На схемата е показан с точки началният край на всяка намотка и свързването трябва да се извърши в
155
съответствие с това изискване. Тъй като трансверторът е двупъ* тен, двете части на първичната намотка трябва да са напълно* идентични. Ето защо те се навиват едновременно (от две мака* ри с отделяй проводници). Трансформаторът може да бъде из* готвен от магнитопровод от стомана типЕ-41 или от>друга_ка*
Фиг. VIII-2
чествена силициева стомана. Бихме препоръчали катоТ^магнито* провод да се използува феритна сърцевина о г трансформатора за хоризонтално отклонение при телевизорите или пък черуп-кова феритна сърцевина с въздушен процеп. Дадените по-долу данни се отнасят за„Е“ магнитопроводи тип AL3 900 с типов раз* мер 12 x15mm.
При наличие на друг тип магнитопровод трябва да се нап* рави корекция в данните на намотките, което считаме, че не представлява особена трудност.
След навиването на бобината и сглобяването на магнито* провода се препоръчва трансформаторът да се залее със смола както за повишаване на електрическата му якост, така и за да не се получават резонанси, който са в звуковия обхват на честоти и са неприятии за слуха.
След монтирането на трансвертора се препоръчва неговото изпробване при ненатоварени вторични намотки. При спазване посоката на навиване на отделяйте намотки и начина на свър-зването им, както е дадено в схемата, би трябвало веднага да
156
се получи генерация и съответно напрежение в краищата на вторичните намотки. Ако се наложи, поради асиметрия при на-виването на намотките може да се извърши компенсация чрез изменяне съпротивленията на резисторите в базисните вериги на транзисторите.
Техническите показатели на така описаното устройство са следните: работното напрежение на трансвертора е 24V при кон-сумиран ток от токоизточника около 1,4 А. Трансверторът е с честота на генерациите 3,3 kHz. Консумираният ток от тръбата в постоянен режим на работа (след като се запали) е около 0,4 А. Необходимого запално напрежение за първоначалното й задействуване е 300 V.
Трансформаторът е навит върху магнитопровод от фери-тен материал от типа, даден по-горе. Данните на навивките на •отделните намотки са:
<£^=^/ = 23 навивки с диаметър 0,9 mm, навити одновременно;
-ze;2=^2, = 2 навивки с диаметър 0,35 mm, навити одновременно;
w3 = 70 навивки с диаметър 0,6 mm;
^ = ^ = 6 навивки с диаметър 0,55 mmi
w6 = 280 навивки с диаметър 0,08mm.
Редът на навиването на намотките върху магнитопровода се епазва по реда на описването им.
Всички намотки са от проводник тип ПЕЛ-1.
На същия принцип и схема може да бъде захранена и по-мощна луминесцентна тръба—например за мощност 40W. Необходимо е само да бъдат изменени данните на трансвертерния трансформатор. Навиването му се извършва върху същия тип магнитопровод. Измененият брой на навивките на отделните намотки е:
—23 навивки с диаметър 0,9 mm, навити единовременно;
^2=^'2=5 навивки с диаметър 0,35 mm, навити одновременно;
•£2/3—152 навивки с диаметър 0,55 mm;
= навивки с диаметър 0,55 mm;
w5 — 370 навивки с диаметър 0,08 mm.
Използува се същият тип проводник ПЕЛ-1.
Токозахранващото напрежение е 24 V при консумиран ток 2,8А.
157
Токоизправител за зареждане на акумулатори
Напоследък много портативни радиоапаратури работят с акумулаторни батерии, конто трябва да бъдат периодично за-реждани. Също така притежателите на моторни превозни средства имат голяма нужда от,,собствен" токоизправител, чрез който да дозареждат при необходимост акумулатора на колата или на мотоциклета си.
За разлика от другите видове токоизправители, където се изисква да се получи определена сила на ток при също така определено напрежение, акумулаторите са товар с променливо съпротивление и при тях е от значение токът да бъде ограничен на определена стойност. Ето защо, ако се използуват допълнителни стабилизиращи транзистори, този от тях, който е опорен (в случая транзисторът Т2) измени работната си точка в зависимост от напрежението на токоизправителя, а не на товара. В дадената на фиг.УШ.-З схема това регулиране може да се из-
Фиг. VIII-3
вършва посредством изменяне съпротивлението на резистора Изправянето на променливото напрежение в краищата на вторичната намотка на трансформатора се извършва посредством четири диода, свързани с мостова схема. Към изхода на стабилизатора е свързан резистор /?2, чрез който се осигурява сравнително постоянна стойност на товара на схемата.
Трансформаторът е с магнитопровод тип Е-41, като сече-нието му е около 6 ст2. Нареждането на пластинките е двупо-сочно. Първичната намотка има Wj = 675 навивки с диаметър 0,35 mm, а вторичната намотка има w2 = 45 навивки с диаметър 1,5 mm. Използуван е проводник тип ПЕЛ-1. За да се постигне необходимого охлаждане на транзистора 7\, той е монтиран върху радиатор с повърхност най-малко 350 cm2. Тази повърхност се отчита и за двете плоскости, ако дебелината на радиа
158
тора е над 3 mm. Към изходната верига е поставен амперме~ тър А, чрез който се отчита токът на зареждане. Обхватът му трябва да отговаря на този ток.
Зареждащо устройство за никелкадмиеви акумулатори
В много транзисторни приемници се използуват акумулатори като токоизточвици, конто трябва да бъдат зареждани през известен период от време. Обикновено зареждането на акуму-латорите стаза вечер и степента му не може да бъде контро-лирана. На фиг. 4 е дадена схема, при която автоматически се
Фиг. VII0-4
прекратява зареждането на акумулаторите, щом като това прес~ тане да бъде необходимо. Устройството е предвидено за едно-временно зареждане на шест последователно включени акуму-латорни клетки. Зареждащото напрежение се получава от елек-трическата мрежа след съответно токоизправяне от свързани-те в мостова схема токоизправителни диоди —Д±. Огранича-ването на съпротивлението по веригата на токозахранването се извършва посредством свързания последователно кондензатор Ct с капацитет 0,5 mF, който трябва да е с минимално работно напрежение 400 V. Резисторът зарежданата акумулаторна
159
батерия и делителят от резистори, който определя базисния ток на транзистора (резистори R2, R3, R± и R6) образуват мост, в чиято нулева верига е включен входът на транзистора (преход база — емитер). Подаденият през мрежовото токозахранва-не ток е достатъчен, за да създаде необходимия напрежителен пад за сработването на ценеровия диод Д5. Транзисторът е запушен, когато напрежението на акумулаторната батерия не е достатъчно и акумулаторите са разредени. Когато напрежението в краищата на акумулаторната батерия се увеличи, към базата на транзистора се подава отрицателен потенциал. Транзисторът се отпушва и през него протича една част от зарежда-щия ток. Съответно токът през акумулаторната батерия спада. Точката, при която престава зареждането, се определя чрез изменяне съпротивлението на резистора R2.
Описаното устройство може да бъде монтирано едновре-менно с необходимия щепсел за директно включване на акумулаторната батерия към мрежовото напрежение 220 V.
160
Приложение
Данни за някои от използуваните елементи в схемите
Релета
тип РЭС-9
Брой на контактите — два превключващи.			
Релето е за постоянен ток.			
Разновидности:			
Начин на обозначение:	РС4.524.200	РС4.524.202	PC4.524.203
Съпротивление за постоянен			
ток:	500 Й	72 Й	30 2
Брой на навивките:	4600	1800	1400
Работно напрежение:	23—32 V	10 V	6V
Ток на задействуване:	30 mA	80 mA	108 mA
Ток на отпускане:	5 mA	13 mA	6 mA
тип РЭС-22
Брой на контактите: четири превключващи.			
Релето е за постоянен ток.			
Начин на обозначение:	РФ4.500.129	РФ4.500.131	РФ4.500.163
Съпротивление за постоянен			
ток:	175 Й	650 Й	700 Й
Брой на навивките:	3400	6200	6200
Работно напрежение:	12 V	14 V	30 V
Ток на задействуване:	36 mA	20 mA	21 mA
Ток на отпускане:	8 mA	4 mA	3 mA
тип РР-1
Брой на контактите: три превключващи. Релето е за постоянен ток.
Съпротивление за постоянен ток: 900 й
Брой на навивките: 6800
Работно напрежение: 9—15 V
Ток на задействуване: 30 mA
Ток на отпускане: 8 тД
11 Полупроводникови схеми
161
Термистори
Тип	Съпротивление |	Константа В [°К] i	Г КС, р/о/1' С]
СТ1-17	от ззо а до 22 ка ! I	3600—6000 j	-4,2 до -7
СТ1-18	1,5 ка, 2,2 ка 22 ка, зз ка । 1,5 ма, 2.2MS 1	4050—4050 5750—7030 7380—9000	-2,25 до -2,75 -3,2 до -3,95 — 4,1 до - 5
СТ1-19	3,3 ка, 4,7 ка 6,8 ка, ю ка , юо ка, 150 ка 1,5 ма, 2,2 ма	4230—5170 4950—6050 5670—6930 6300—7200	-2,35 до -2,9 -2,75 до -3,4 -3,15 до -3,9 -3,6 до -4,0
Фоторезистори
Тип: j	р ''тъмно (MS) j	1	и^6. (V)	Темп. коеф. (%/°С)	А ьмно (нА) '	Ав (2001х) (нА)	Л/? (200 1х)
СФ2-1 !	>15	<15	0,3—0,4		>500	>500
СФ-2 |	>2	1,3—5	0,4	1 1	>500	>500
! ФСК-1	>3,3 i	<50	0,2	15	>1500	>100
162
литература
1.	сп. Радио и телевизия, 1968, 1969, 1970 и 1971.
2.	сп. Радио, 1969, 1970 и 1971.
3.	сп. Das Elektron, 1969, 1970.
4.	сп. Radioschau, 1669, 1970.
5.	Siemens Halbleiterbeispiele, 1966, 1967, 1968.
6.	Gelder u. Hirschmann. Schalfungen mit Halbleiterbauelemente, Bd. 1, 2, 3, 1968.
7.	Касаткин В. Азбука на кибернетиката, Техника, 1971.
163
СЪДЪРЖАННЕ
1.	Във едение...........................................   5
П. Схеми, използувани за времерелета . . . . •.................. 7
Проста схема за закъснение при включване (или при изключване) на вериги............................................................... 8
Схеми със закъснение във включване (изключване), използуващи моностабилен мултивибратор............................................... И
Превключващи схеми, използуващи бистабилен мултивибратор ....	15
Самоосцилиращи схеми с астабилен мултивибратор....................... 16
Схеми със закъснение във включването, използуващи термистор ...	19
Закъснително включване на реле....................................... 21
Превключвател с ниска честота на превключване........................ 23
Командно устройство към диапроектор.................................. 28
Превключвател на рекламно осветление................................. 29
Превключване на групи от осветителни тела........................... 31
III.	Схеми, реагиращи на температурим изменения............	34
Термовключвател за стайна температура.............................. 34
Регулатор за стайна температура.................................... 37
Контролиране превишаването на температурата на няколко места ...	39
Регулиране на температурата между две определени граници........	41
Поддържане на определена температура в печка....................... 43
Електронен термостат. .  .......................................... 46
Регулатор на температурата......................................... 49
IV.	Схеми, използуващи фотоелектрически	ефект............ 51
Прагово включване и изключване..................................... 52
Контрол на процеси с повече фоторезистори.......................... 53
Командни устройства, задействувани от светлинни импулси............ 55
Сигнализация при паркиране......................................... 56
Фотоелектронен брояч............................................... 58
Фотосветкавица..................................................... 61
V.	Схеми от нашето всекидневие............................ 67
Безжични микрофони..........................•................... 68
Разговорно устройство за къси разстояния........................ 73
164.
Автоматично отваряне на врл'и.............*........................ 75
Индикатор за нриближаването........................................ 82
Слухови апарати.................................................... 89
VI.	Електронни схеми в помош, на автолюбителите...........	95
Електронно тиристорно занално устройство за бензинови двигатели . .	95
Електронен регулятор за включване и изключване на автомобилей вентилятор .......................................................... 100
Сигнализатор срещу кражба	на	превозни средства.................. 102
Електронен „пазач* на коли........................................ 106
Команду ване работата на чистачките на предното стъкло............ 109
Електронен измерител на оборотите................................. 115
Универсален измервателен уред за автомобилиста.................... 118
VII.	Схеми за автоматичен контрол и телеуправление на производствени процеси............................................. 123
Автомат за улично осветление....................................... 123
Прост превключвател за рекламно	осветление........................ 125
Оптически сигнализатор.........................................•	.	127
Стабилизатор на скоростта на постояннотоков двигател............... 129
Електронен тахометър...........................•................... 132
Сигнализатор за нивото на течност (нивомер)........................ 134
Използуване на интегрални схеми за устройства с логически функции .	138
VIII.	Токозахранващи схеми . ............................... 149
Универсален токоизправител със стабилизатор на напрежение ....	149
Електронно захранване на луминесцентни тръби..................... 155
Токоизправител за зареждане на акумулатори....................... 158
Зареждащо устройство за никелкадмиеви акумулатори................ 159
Приложение....................................................... 161
Литература....................................................... 163
165
БИЫ1И01ЬК\ НА РЛДИ0ЛЮЬИ1ЕЛЯ
ПОЛУПРОВОДНИКОВИ СХЕМИ В БИТА И ВСЕКИДНЕВИЕТО
Инж. Койчо Витанов Витанов
Първо издание
Рецензент — Димитър П армак лиев
Научен редактор — инж. Благовест П. Радев
Изд. № 7659 Тем. № 87 Лит. гр. Ш-1
Художник — Симеон Леков.	Худ. редактор — Л. Б а с а р е в а
Технически редакюр — T. М о с к о в с к а Коректор — М. К а ч у л е в а Дадена за набор 14 IX 1972 г. Подписана за печат 30 ХП 1972 г. Излязла от печат 10 I 1973 г. Формат —59/84/17 Печатни коли 10,50 Издателски коли 8,72 Тираж 8080 Цена 0,63 лв.
Дьржавно издателство „Т е х н и к а“
Печатница Д\ Димитров" Ямбол
ОТ СЪЩАТА БИБЛИОТЕКА
от Д. Македонски
2.	Отговори на въпроси от любителите на телевизията
от Д. Мишев
Драги радиолюбители,
Търсете и другите издания на ДИ „Техника*, предназначена за Вас:
1.	Рыбоводство за подготовка на радиолюбители — опера-тори
от К. Уручев, С. Минчев, В. Грозданов
2.	Христоматия на радиолюбителя
от В. Бурлянд, И. Жеребцов, превод от V руско изд.
3.	Радиотехника, П прер. изд.
p-во за проф. курсове и самоподготовка, от И. Балтаджиев,
И. Лазаров, Г. Караиванов
4.	Любителски измервателни уреди
от Н. Маринов
5.	Електроника за всички
от Я. Войцеховски, превод от полски
6	Любителска технология (от схемата до апарата)
от К. Шленциг, превод от немски
7.	Книга за конструктора на електронни модели
от Р. Йотел, К. Шленциг, Д. Франц, превод от немски
8.	Мойте автомати
от В. Димчев, Р. Банов, И. Бераха
9.	Кибернетични игри и устройства
от~Ю. Столяров и Д. Комски
10.	Приемници за лов на лисици
от С. Дунев и С. Делистоянов
Следете и серийните ни издания:
Передицата „Млади приятели на техниката* и библиотеката „Млад радиоелектроник*
ЦЕНА 0,63 лв