Text
                    г

Шелестов Игорь Петрович Радиолюбителям: полезные схемы Домашняя автоматика, охранные устройства, приставки к телефону, зарядные устройства и многое другое... “СОЛОН-Р” Москва, 1998
Шелестов Игорь Петрович Радиолюбителям: полезные схемы Домашняя автоматика, охранные устройства, приставки к телефону, зарядные устройства и многое другое... Для любителей-конструкторов электронной техники, занимаю- щихся самостоятельным техническим творчеством, приведены прак- тические схемы с подробным описанием различных радиотехниче- ских устройств, предназначенных для бытового использования. Все устройства собраны на современной отечественной элементной базе и доступны для изготовления даже тем, кто не обладает глубокими знаниями в радиоэлектронике. Начинающим радиолюбителям лучше познакомиться предва- рительно с 7 разделом, где приведен полезный опыт и знания, нуж- ные для выполнения радиотехнических работ. Для удобства сборки описанных схем, в конце брошюры раз мещены справочные данные по применяемым деталям. Ответственный за выпуск: С. Иванов Корректор: А. Лебедева Обложка: А. Микляев ISBN 5-85954-070-1 ©“СОЛОН” 1998 © И. П. Шелестов
Содержание Содержание.....................................................3 Домашняя автоматика........................................ 6 Автоматический НЧ - видеовход телевизора................. 6 Дистанционное переключение телевизионных программ.........8 Свет выключается автоматически............................9 Плавное включение усилителя мощности.....................13 Автоматическое отключение усилителя от сети..............14 Автоматический селектор входных сигналов усилителя.......16 Электрический термометр..................................20 Простой термостабилизатор...-.. ..........................22 Термостабилизатор для температуры 150...1000 °C..........24 Электрическая зажигалка для газа.........................30 Автоматическое управление водяным насосом.................32 Таймер для заваривания чая...............................34 Таймер с 24 часовым циклом...............................37 Автоматическая защита сетевой радиоаппаратуры............40 Кодовый включатель.......................................44 Приставки к телефону..........................................46 Индикатор занятой телефонной линии.......................46 Индикатор прослушивания разговора на параллельном ТА.....47 Свет вместо звонка....................................... 49 Второй звонок для телефона...............................53 Микропередатчик УКВ к телефону ..........................55 Автоматическая запись телефонного разговора..............57 Адаптация импортных телефонных аппаратов.................59 Охранные устройства и средства безопасности...................61 Охрана квартиры с оповещением по телефонной линии........61 Простые охранные устройства для квартиры и дачи..........67 Универсальное охранное устройство........................69 Охранная сигнализация для фермера........................75 Электрический "ежик".....................................78 Карманная сирена..........................................81 Датчик дыма для сигнализации о пожаре...................82. Датчики для охранной сигнализации........................84 Емкостной датчик.........................................87 Генератор шума.......................................... 3
Радиочастотный искатель подслушивающих устройств........93 В помощь автолюбителям........................................95 Пусковое устройство.....................................95 Восстановление и зарядка аккумулятора...................96 Автоматическое зарядное устройство......................98 Стрелочный вольтметр с растянутой шкалой 10...15 В.....100 Многоуровневый индикатор напряжения....................102 Сигнализатор уровня воды в радиаторе...................104 Звуковой индикатор "антисон"...........................105 Питание радиоаппаратуры от бортовой сети автомобиля....107 Изготовление электролита...............................108 Источники питания и зарядные устройства......................109 Питание низковольтной радиоаппаратуры от сети..........109 Универсальный блок питания.............................111 Два напряжения от одного источника.....................112 Импульсный преобразователь сетевого напряжения.........115 Зарядное устройство — это очень просто.................119 Блок питания с автоматическим зарядным устройством на компараторе..!..............122 Сигнализаторы разряда элементов питания................124 Обзор схем восстановления заряда у батареек............125 Схемы разных устройств.......................................129 Имитатор голосов птиц..................................129 Электроакопунктурный стимулятор........................130 Простой прерыватель тока в нагрузке....................132 Порт Кемпстон джойстика для ZX-Spectrum................133 Подключение монитора "Электроника 32 ВТЦ-202" к компьютеру семейства IBM.134 Промежуточный усилитель для звуковой карты компьютера...136 Переключатель световых гирлянд.........................139 Регулятор мощности для нагревателей....................140 Регулятор яркости освещения............................142 Управление электромотором постоянного тока.............145 Озонатор воздуха.......................................148 Полезный опыт................................................150 Изготовление печатной платы в домашних условиях........150 Особенности сборки и монтажа электрических схем........152 Замена радиодеталей в схемах...........................154 Параллельное включение резисторов и последовательное конденсаторов.......................157 4
Сами ремонтируем "денди"..............................158 Перестройка импортных УКВ радиоприемников.............160 Определение параметров коаксиального кабеля......,....162 Простая антенна для дачи..............................163 Как правильно выбрать провода для электропроводки и изготовить плавкий предохранитель.165 Видимый ночью включатель..............................166 Методика расчета сетевого трансформатора..............167 ЭлектробезопасносУь при выполнении работ....,.........172 Рекомендуемая литература.............................173, (правочный листок 1 Маркировка конденсаторов и резисторов.................175 ( правочный листок 2 % Микросхемы стабилизаторов напряжения..................178 ('правочный листок 3 Расположение выводов радиоэлементов...................182 5
Домашняя автоматика Современный мир насыщен электронными устройствами, которые облегчают нашу жизнь. В данном разделе приведены простые и надежные схемы, которые помогут вам повысить удобства при пользовании различны- ми домашними устройствами и приборами. По мнению автора этих работ, наилучшим радиотехническим устройством является то, которое можно не замечать, а оно при этом само будет выполнять все необходимые функции. К этой цели мы и постараемся приблизиться, раньше чем промышленность соберется удовлетворить наши потребности. Да и обойдется это намного дешевле. Некоторые приводимые схемы являются полезным дополнением к уже имеющейся радиоаппаратуре, другие же функционально независимы и легко размещаются в любом подходящем по размеру корпусе. К числу автоматических устройств относятся и некоторые схемы, при- веденные в других разделах, но размещены они там по близости тематики для удобства поиска. АВТОМАТИЧЕСКИЙ НЧ - ВИДЕОВХОД ТЕЛЕВИЗОРА При просмотре видеокассет видеомагнитофон к телевизору можно подключать через антенный вход или использовать низкочастотный (НЧ) видеовход телевизора. В первом случае происходит двойное преобразова- ние видеосигнала. В магнитофоне видеосигнал преобразуется в высокочас- тотный, а в телевизоре происходит обратное преобразование. В результате в сигнал вносятся искажения и возрастает уровень шумов, что заметно по качеству изображения на телевизоре при просмотре видеокассет. Возникают и другие неудобства и проблемы, особенно при подключе- нии импортных видеомагнитофонов. Есть второй путь - подключить видеомагнитофон, используя НЧ- видеовход (видеоадаптер) телевизора. К сожалению, большинство отечест- венных телевизоров, особенно ранних выпусков, не имеют такого устройст- ва, хотя и предусмотрено место для установки. На рис. 1.1 приведена схема простого видеоадаптера для телевизо- ра. Схему не потребуется включать и выключать, так как она включится в работу автоматически йри появлении сигнала с подключенного видеомагни- тофона. Устройство состоит из коммутатора видеосигнала на микросхеме D1.1 и транзисторе VT1, ключа изменения постоянной времени развертки на D1.2, а также селектора синхроимпульсов на VT2 и VT3 (используется для автоматического включения режима работы с видеомагнитофоном). Сигнал с выхода магнитофона через разделительный конденсатор СЗ и эмиттерный повторитель поступает в модуль радиоканала телевизора. Постоянная со- ставляющая напряжения на эмиттере VT1 отключает работу радиоканала телевизора, и на вход видеоусилителя телевизора поступает только сигнал с видеомагнитофона. 6
К ВИДЕОМАГНИТОФОНУ
Звуковой сигнал с видеомагнитофона через конденсатор С1 и под- строечный резистор R4 поступает на звуковой вход телевизора. Резистором R4, при работающем видеомагнитофоне можно выставить громкость звука такую же, как и при приеме телевизионных программ. Предварительную проверку собранной схемы удобно проводить, подав импульсы (Т = 64 мкс, tn = 58 мкс) амплитудой 0,5 В от генератора на вход гнезда Х1/1, и прокон- тролировать их появление на эмиттере VT1 без искажений. Для этого к эмиттеру временно нужно подключить резистор R сопротивлением 470 Ом (показан пунктиром на схеме). Постоянная составляющая напряжения на резисторе при этом должна быть около 6,5 В (контролировать осциллогра- фом). Это напряжение обеспечивает запирание модуля радиоканала теле- визора при работе с видеомагнитофоном. Схема видеоадаптера предназначена для установки в телевизоры моделей ЗУСЦТ. Конструктивно все устройство размещается на одной пе- чатной плате, которая устанавливается в телевизоре на плату А1 модуля радиоканала (МРК-2-5) в разъем ХЗ, если он есть на плате, или же подпаи- вается к соответствующим контактам платы на месте этого разъема. Гнездо Х1 (любого типа) закрепляется на задней стенке телевизора и соединяется с платой адаптера двумя экранированными проводами длиной около 40 см. В заключение отметим, что данный видеоадаптер можно использо- вать и для подключения простейшего бытового компьютера к телевизору. Для этого на вход видеоадаптера через ограничительный резистор 0,1...1 кОм (подобрать при подключении) подается синхросмесь сигналов с выхода компьютера. ДИСТАНЦИОННОЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ПРОГРАММ Это устройство будет полезным дополнением к телевизору, не имеющему дистанционного управления. Оно не требует элементов питания, как это имеет место в пультах ДУ на ИК-лучах, и значительно дешевле и проще, что делает возможным его изготовление и подключение даже не- опытными в радиоэлектронике людьми. Устройство может быть применено в моделях телевизоров ЗУСЦТ, (например РУБИН Ц231, Ц281 и др.), имеющих блоки псевдосенсорного выбора программ типа СВП-4-5, СВП-4-6, СВП-4-7. Схема устройства (рис. 1.2) позволяет последовательно (по кругу) переключать с помощью одной кнопки телевизионные программы. Электрическая схема состоит из формирователя импульса на D1.1 (после нажатия и отпускания кнопки S1, что позволяет устранить эффект дребезга контакта), повторителя импульсов D1.2 и коммутатора на транзи- сторе VT1. Конденсатор С1 позволяет избавиться от наводок по длинным соединительным проводам (до 10 метров) от кнопки до схемы. Соединение с кнопкой лучше выполнять перевитыми между собой проводами. Микро- схему D1 можно заменить на 1561ТМ2 или 564ТМ2. Транзистор подойдет любой, с аналогичной проводимостью, например КТ312, КТ3102, КТ3117. Конденсаторы С1 и С2 лучше использовать не электролитические, а любого другого типа. В качестве диода VD1 можно применить диоды типа Д2, Д9 или любые импульсные. 8
Рис. 1.2 Располагается схема внутри телевизора вблизи от блока переключе- ния программ. Три соединительных провода удобно подпаять непосредст- венно к выводам микросхемы 155ИЕ9. Если соединительные провода от схемы до кнопки длиннее 10 метров, то для повышения помехоустойчивости устройства цепь питания схемы (2) полезно подключать не к выводу 16 мик- росхемы, а к цепи +12 В на плате. При правильной сборке и исправных деталях схема настройки не требует и будет надежно служить вам многие годы. СВЕТ ВЫКЛЮЧАЕТСЯ АВТОМАТИЧЕСКИ Данное устройство предназначено для использования его в прихожей квартиры для автоматического выключения света через 30...90 секунд после его включения кнопкой SB1 (звонковой) или SB2 (внутри квартиры). Этого Схема, рис. 1.3, состоит из тиристора VS1, который будет находиться в открытом состоянии в течение времени, пока идет заряд конденсатора С1. Кнопку SB2 можно уста- новить рядом с уже имеющимся в квартире включателем света S1 (включателем удобно пользоваться, если свет нужен надолго, напри- мер при наведении времени достаточно, чтобы раздеться. порядка). Кнопка SB1 находится снаружи двери и является звонковой. При нажатии на нее зазвенит звонок и включится свет в прихожей на установ- ленный при настройке интервал времени, что позволит при свете подойти к двери. При работе схемы автомата в режиме освещения, лампа EL1 будет светиться вполнакала, так как она работает на одной полуволне сетевого 9
напряжения, но этого вполне достаточно для освещения, а увеличить яр- кость можно, увеличив мощность лампочки. При желании схему легко дополнить еще одной кнопкой — SB3 (включенной параллельно с кнопкой SB2), которая будет связана с дверью и при ее открывании включит свет. Устройство может найти и другие приме- нения, например для включения света в подвале. В этом случае кнопка SB1 и звонок не нужны, а время работы освещения можно увеличить, применив конденсатор С1 большей емкости (в схеме применен конденсатор типа К50-29 на 300 В) или подобрав резистор R2. Для стабильной работы схемы ток утечки у конденсатора должен быть минимальным. В качестве кнопки SB2 удобно использовать любой двухсекционный включатель света, дора- ботав одну секцию для использования ее в качестве кнопки. Для этого под подвижный контакт подкладывается пористая резина, которая не позволит одной секции включателя находиться в фиксированном состоянии после нажатия на нее. Имеющуюся кнопку звонка можно доработать, дополнив ее еще одним контактом, но если у вас есть реле с рабочим напряжением 220 В можно обойтись одной группой контактов. При этом реле включается па- раллельно со звонком и при его срабатывании своими контактами (работающими вместо второй группы контактов кнопки) разряжает С1. Топология печатной платы и расположение на ней элементов приве- дено на рис. 1.4. По сравнению с другими опубликованными устройствами аналогично- го назначения данная схема имеет меньшие габариты, не содержит дефи- цитных деталей и проще в изготовлении и подключении. Иногда хочется иметь постоянную подсветку, например в коридоре. Подсветка не потребляет много энергии (7...15 Вт), но экономичней, если она будет работать только в темное время суток. Включать и выключать 10
подсветку вручную не всегда удобно. Тем более что это успешно может выполнять автоматика. Электрическая схема автоматического включателя приведена на рис. 1.5. Она состоит из усилителя (VT1) сигнала с фотодатчика R2, генера- тора импульсов на однопереходном транзисторе VT2 и симисторного комму- татора VS1. Рис. 1.5 Фоторезистор в зависимости от освещенности меняет свое сопротив- ление от 1 кОм (при максимальном освещении) до сотен кОм (в темноте). Этот сигнал усиливается транзистором VT1, который, как правило, находит- ся в насыщении или закрыт - это зависит от освещенности датчика R2. Если транзистор VT1 закрыт, то работает генератор на транзисторе VT2. Принцип работы генератора основан на свойстве однопереходного транзистора раз- ряжать конденсатор С2 через базу 1 при превышении напряжения на нем порогового значения (база 2). Периодический разряд конденсатора С2 через обмотку 1 трансформатора, формирует во вторичной обмотке импульсы открывания симистора VS1. Нагрузкой симистора может быть лампа мощностью от 5 до 2000 Вт. Сама схема управления потребляет не более 1,3 Вт и для уменьшения га- баритов имеет бестрансформаторное питание. Для нормальной работы схемы необходимо, чтобы фотодатчик рас- полагался удаленно от зоны освещения. Нужная чувствительность схемы к освещенности устанавливается ре- зистором R3. В устройстве применены детали: R2 типа СФ2-19 (ФСК-1), R3 — СП4-1, С1 — К52-1Б на 63 В, С2 — К10-17. Стабилитроны VD2, VD3 допус- тимо’заменить на Д814Б, В. Трансформатор Т1 наматывается проводом ПЭЛШО диаметром 0,18 мм на ферритовом кольце М4000НМ1 типоразмера К16x10x4 мм и содержит в обмотке 1 — 80 витков, 2 — 60 витков. Острые края каркаса кольца закруглить напильником перед намоткой. Топология печатной платы для схемы и расположение элементов приведена на рис. 1.6 . Радиатор для симистора необходим при работе его на нагрузку мощностью более 1000 Вт. Корпус может быть любым, из диэлектрических материалов. 11
70 Рис. 1.6 12
ПЛАВНОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ Это простое приспособление позволяет повысить надежность вашей радиоаппаратуры и уменьшить помехи в сети в момент включения. Любой блок питания радиоаппаратуры содержит выпрямительные диоды и конденсаторы большой емкости. В начальный момент включения сетевого питания происходит импульсный скачок тока — пока идет заряд емкостей фильтра. Амплитуда импульса тока зависит от величины емкости и напряжения на выходе выпрямителя. Так, при напряжении 45 В и емкости 10000 мкФ ток зарядки такого конденсатора может составить 12 А. При этом трансформатор и выпрямительные диоды кратковременно работают в ре- жиме короткого замыкания. Для устранения опасности выхода этих элементов из строя путем уменьшения броска тока в момент первоначального включения и служит приведенная на рис. 1.7 схема. Она также позволяет облегчить режимы и других элементов в усилителе на время переходных процессов. Рис. 1.7 В начальный момент, когда подано питание, конденсаторы С2 и СЗ будут заряжаться через резисторы R2 и R3 — они ограничивают ток до безопасного для деталей выпрямителя значения. Через 1...2 секунды, после того как зарядится конденсатор С1 и на- пряжение на реле К1 возрастет до величины, при которой оно сработает и своими контактами К1.1 и К1.2 зашунтирует ограничительные резисторы R2, R3. В устройстве можно использовать любое реле с напряжением сраба- тывания меньшим, чем действует на выходе выпрямителя, а резистор R1 подбирается таким, чтобы на нем падало "лишнее" напряжение. Контакты реле должны быть рассчитаны на действующий в цепях питания усилителя максимальный ток. В схеме применено реле РЭС47 РФ4.500.407-00 (РФ4.500.407-07 или др.) с номинальным рабочим напряжением 27 В (со- противление обмотки 650 Ом; ток, коммутируемый контактами, может быть до 3 А). Фактически реле срабатывает уже при 16...17 В, а резистор R1 вы- бран величиной 1 кОм, при этом напряжение на реле будет 19...20 В. Конденсатор С1 типа К50-29-25В или К50-35-25В. Резисторы R1 типа МЛТ-2, R2 и R3 типа С5-35В-10 (ПЭВ-10) или аналогичные. Величина номи- 13
налов резисторов R2, R3 зависит от тока нагрузки, и их сопротивление мо- жет быть значительно уменьшено. Рис. 1.8 Вторая схема, приведенная на рис. 1.8, выполняет ту же самую зада- чу, но позволяет уменьшить габариты устройства за счет использования времязадающего конденсатора С1 меньшей емкости. Транзистор VT1 вклю- чает реле К1 с задержкой, после того как зарядится конденсатор С1 (типа К53-1А). Схема позволяет также вместо коммутации вторичных цепей обес- печивать ступенчатую подачу напряжения на первичную обмотку. В этом случае можно использовать реле только с одной группой контактов. Величина сопротивления R1 (ПЭВ-25) зависит от мощности нагрузки и выбирается такой, чтобы напряжение во вторичной обмотке трансформа- тора составляло 70 процентов от номинального значения при включенном резисторе (47...300 Ом). Настройка схемы состоит в установке времени задержки включения реле подбором номинала резистора R2, а также выборе R1. Приведенные схемы можно использовать при изготовлении нового усилителя или же при модернизации уже существующих, в том числе и про- мышленного изготовления. По сравнению с аналогичными по назначению устройствами для двухступенчатой подачи напряжения питания, приведенными в различных журналах, описанные здесь — самые простые. АВТОМАТИЧЕСКОЕ ОТКЛЮЧЕНИЕ УСИЛИТЕЛЯ ОТ СЕТИ Устройство может использоваться как полезная дополнительная при- ставка к любому стационарному звуковому усилителю и позволяет при от- сутствии сигнала на выходной нагрузке (динамиках в колонках) в течение интервала времени более 4 минут, автоматически выключать питание ра- диоаппаратуры от сети 220 В, если вы забудете это сделать сами раньше. 14
Рис. 1.9 ОТ ДИНАМИКОВ * КАНАЛ 1 КАНАЛ 2 ДИСТАНЦ. ВЫКЛЮЧЕНИЕ

Электрическая схема устройства приведена на рис. 1.9, и не содер- жит дефицитных и дорогих деталей. Сигнал с выходов на динамики стерео- усилителя (если усилитель одноканальный, подключается только один вход) через разделительные конденсаторы С1 и СЗ поступает на выпрямитель из диодов VD1...VD4 (их можно заменить одной диодной матрицей КД906А). При наличии выпрямленного напряжения на конденсаторе С2 компаратор D1 открывается и своим выходом (вывод 7) через диоды закорачивает кон- денсатор С4. При отсутствии звукового сигнала компаратор не работает и С4 через резистор R6 заряжается до напряжения 7.5 В за 4...5 минут (время можно увеличить или уменьшить, изменив номиналы С4 и R6). Как только напряжение на конденсаторе превысит уровень порога пе- реключения микросхемы D2.1, на ее выходе (выводе 11) появится нулевое напряжение, что приведет к переключению триггера на элементах микро- схемы D2.3, D2.4 (появится нулевое напряжение на выводе 4). При этом реле К1 отключится и своими контактами К1.1 обесточит цепи питания уси- лителя, а также другую радиоаппаратуру, подключенную к гнездам Х2, ХЗ. Для ручного включения (S2) и выключения (S1) радиоаппаратуры ис- пользуются две независимые кнопки без фиксации, любого типа, с контак- тами, рассчитанными на работу при напряжении 220 В. В схеме устройства предусмотрена возможность дистанционного от- ключения радиоаппаратуры. Для этого на вход D2.2 через диод VD7 подает- ся положительный импульс амплитудой 7 В, например, от временного тай- мера. Питается схема от имеющегося в усилителе положительного напря- жения 16...30 В. При нажатии кнопки S2 включается трансформатор усилителя, со вторичной обмотки которого сразу после выпрямителя подается напряжение питания на схему. Реле К1 включается и своими контактами К1.1 блокирует кнопку S2. Реле К1 использовано типа ТКЕ54-ПД1, но подойдут и многие другие, например РЭН34 ХР4.500.000. При его выборе необходимо учитывать до- пустимое рабочее напряжение на контактах, коммутируемый ток, а также рабочее напряжение обмотки: оно будет определяться величиной напряже- ния, которое есть в усилителе. Используемые резисторы и конденсаторы могут быть любого типа, компаратор D1 можно заменить на 554САЗ, но при этом изменится нумера- ция выводов, она на схеме указана в скобках. АВТОМАТИЧЕСКИЙ СЕЛЕКТОР ВХОДНЫХ СИГНАЛОВ УСИЛИТЕЛЯ Данное устройство может работать в составе звукоусилительного комплекса или в виде отдельной приставки к любому усилителю. Оно обес- печивает автоматическое подключение одного из четырех входов к усилите- лю при появлении на этом входе звукового сигнала с уровнем более 60 мВ. Это сделает пользование радиоаппаратурой более удобным, а также отпа- дает необходимость в переключателях входного сигнала. Схема устройства не вносит искажений в звуковой сигнал, так как его коммутация осуществляется поляризованными реле К1...КЗ типа РПС32 или 16
аналогичными, с двумя группами переключающих контактов. Это позволяет использовать схему в высококачественной радиоаппаратуре. Второй отли- чительной особенностью приведенной схемы является однополярное пита- ние, а также малое потребление тока. Поляризованные реле не требуют постоянного питания для фиксации положения контактов и в данной схеме потребляют энергию только в момент переключения группы контактов для выбора входа с источником сигнала. Схема селектора (см. рис. 1.10) собрана на трех микросхемах, одной транзисторной матрице DD3 и трех реле (К1...КЗ). Она состоит из четырех компараторов на элементах операционных усилителей DA1, с выходов кото- рых сигнал с логическим уровнем поступает на один из триггеров на DD1. В момент переключения соответствующего триггера по положительному фронту перепада напряжения дифференцирующая цепь из конденсатора С9...С12 и резистора R14...R17 формирует импульс, который усиливается одним из транзисторов матрицы DD3. Этот импульс и переключает контакты реле в нужное положение. В начальный момент включения питания схемы, даже если нет входных сигналов, будет всегда подключен вход Х1 — это обеспечивает импульс, сформированный цепью R13 и С13 в момент включения. К этому входу лучше подключать источник сигнала, который наиболее часто используется. При настройке схемы необходимо резистором R12 выставить порог срабатывания компараторов DA1 так, чтобы при отсутствии входных сигна- лов на выходах компараторов был логический "0". При использовании поляризованных реле с низковольтным питанием, например из серии РПС45, РПС43, напряжение питания схемы может быть значительно снижено. В схеме применено реле типа РПС32Б РС4.520.224 . Вторая схема селектора, приведенная на рис. 1.11, рассчитана на работу с двумя входами и содержит две микросхемы и одно поляризованное реле РПС45 РС4.520.755-08 (или РС4.520.755-18) с номинальным напряже- нием обмотки 6,3 В (фактически оно срабатывает при меньшем напряже- нии). Схема может питаться от любого источнику с напряженйем 4,5...9 В и позволяет применить ее даже в переносной радиоаппаратуре. Ток потреб- ления схемой не превышает 3 мА, а без применения светодиодов индикации работающего входа HL1 и HL2 он будет еще меньше. Использование инди- кации, подключенного входа не является необходимым, и их можно исклю- чить йз схемы, если она питается от автономного источника. Принцип работы схемы и ее настройка аналогична приведенной на рис. 1.10. Так как микросхема DA1 из-за внутреннего сопротивления не может обеспечить нулевое напряжение на выходе, то в схеме выполнено на диодах VD2 и VD3 смещение напряжения питания логической микросхемы DD1. Используемые в обоих схемах операционные усилители можно заме- нить на 140УД6 (соответствующим количеством), но при этом возрастет потребляемый ток и габариты устройства. Резисторы и конденсаторы подойдут любого типа, малогабаритные. 17
00
s <о DD1 561ЛЕ5 (564ЛЕ5)
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТЕРМОМЕТР Каждому приходилось во время болезни измерять себе температуру ртутным термометром. Эта процедура занимает обычно 5...7 минут. Если взрослые держат градусник спокойно, то за детьми приходится наблюдать, чтобы они его случайно не сломали. Предлагаемое устройство позволяет за 3 секунды измерить темпера- туру тела или предмета (например микросхемы) в диапазоне от 20 до 45°С с точностью не хуже 0,1 °C. Этот диапазон при желании легко можно расши- рить или сдвинуть при изготовлении. По сравнению с ртутным термометром электрический более удобен и безопасен, особенно когда приходится измерять температуру у малёньких детей или у животных. Рис. 1.12. Электрическая схема термометра В основу по- строения схемы (рис. 1.12) взят мос- товой преобразова- тель. Изменение величины сопротив- ления термодатчика R8 приводит к раз- балансу моста и появлению на стре- лочном индикаторе РА1 тока, пропор- ционального темпе- ратуре. Особенностью данного прибора является применение в качестве дат- чика температуры терморезистора типа СТЗ-19 10 кОм, который обладает очень малой массой, за счет чего и удается получить высокую скорость измерения. Этот датчик удобно закрепить на конце пластмассовой трубки от шариковой авторучки и перевитыми между собой проводами длиной 1 ...0,6 м через разъем Х1 подключить к измерительному блоку. На разъеме от датчика между контактами 1 и 2 установлена перемычка, которая не по- зволит включить схему устройства, если не подключен термодатчик, что предохраняет измерительный прибор РА1 от повреждения. Питается схема от двух любых аккумуляторов или батареек с общим напряжением 2...3 В и потребляет от источника ток не более 5 мА. Транзисторы VT1 и VT2 используются как низковольтные стабилитро- ны и могут быть заменены на КТ3102А, Б, В, Г. Переменные резисторы, для удобства настройки, лучше применить многооборотные, типа СП5-2 или аналогичные. Габариты устройства определяются размерами стрелочного индика- тора РА1, и при использовании микроамперметра М4205 на ток 0...50 мкА они не превышают 85x65x60 мм (см. рис. 1.13). Топология печатной платы и размещение на ней элементов показаны на рис. 1.14. 20
Рис. 1.13. Внешний вид конструкции Настройку прибора начинают с измерения сопро- тивления резисто- ра R8 (желательно с высокой точно- стью) при фикси- рованной темпера- туре 20 °C. Для термодатчик этих целей удобно > воспользоваться промышленной термокамерой с РА1 R8 Рис. 1.14 автоматическим поддержанием заданной температуры, куда и помещают термодатчик. Возможны и другие 'способы получения температуры 20 °C, но надо учитывать, что от точности измерения сопротивления термодатчика при этой температуре зависит точность измерения прибора. После измерения R8 из двух резисторов R6+R7 подбираем такой же номинал сопротивления и припаиваем их в схему. 21
После этого, установив движки резисторов R2 и R3 в среднее поло- жение, включаем схему тумблером S1 и выполняем последовательно сле- дующие операции: а) установить переключатель S2 в положение КАЛИБРОВКА и рези- стором R2 вывести стрелку измерительного прибора в нулевое положение на шкале; б) поместить датчик температуры в место с известной постоянной температурой (в пределах желаемого измерительного диапазона); в) установить переключатель S2 в положение ИЗМЕРЕНИЕ и рези- стором R3 установить стрелку прибора на значение шкалы, которое будет соответствовать измеренной величине; Операции а), б) и в) необходимо повторить последовательно не- сколько раз, после чего настройку можно считать законченной. В заключение хотелось бы отметить, что в настроенном приборе диа- пазон измерения можно сдвинуть резистором R2 при переключении в режим КАЛИБРОВКА и устанавливая стрелку (ее положение будет соответствовать значению 20° С) на любое значение шкалы. После этого при переключении прибора в режим ИЗМЕРЕНИЕ шкала будет соответствующим образом сдвинута относительно положения стрелки в режиме КАЛИБРОВКА. Прибор имеет большой запас по чувствительности, которая увеличи- вается с уменьшением сопротивления R3 (при первоначальной настройке). Можно сделать так, чтобы прибор улавливал температуру дыхания или же изменение температуры при циркуляции воздуха. ПРОСТОЙ ТЕРМОСТАБИЛИЗАТОР Устройство является универсальным и предназначено для поддер- жания фиксированного значения заданной положительной температуры в диапазоне +1...80 °C с точностью 0,2 °C. Термостабилизатор может применяться в искусственном инкубаторе для выведения цыплят из яиц (+37,5 °C), сушильном шкафу (+60 °C), до- машней бане или же поддерживать положительную температуру (+2 °C) в утепленном хранилище для овощей на балконе при отрицательной темпе- ратуре окружающего воздуха. При этом на работе устройства не сказывает- ся возможная нестабильность сетевого напряжения. Питается устройство по бестрансформаторной схеме (рис. 1.15) не- посредственно от сети 220 В, что позволяет значительно уменьшить его габариты. Принцип работы схемы на компараторе D1 в особых пояснениях не нуждается — он часто применяется в различных устройствах и описан в литературе. Особенностью данного включения компаратора является управление выходной нагрузкой по эмиттерному выходу микросхемы. Ис- пользование транзистора VT1 позволяет улучшить работу компаратора и упростить схему управления тиристором. 22
В качестве нагревателя подойдет любая нагрузка мощностью не бо- лее 1000 Вт (я использовал "воздушный" ТЭН на 500 Вт — он более долго- вечен, чем нагреватель в виде лампочки). Если же требуется управлять более мощной нагрузкой, то диоды VD3...VD7 необходимо применять на больший допустимый рабочий ток (например Д246А, Б, Д247А, Б) и подклю- чить дополнительный тиристор совместно с еще одним транзистором КТ940А аналогично с приведенной схемой. Сигнал управления второй на- грузкой (она подключается к отдельным гнездам) снимается с вывода D1/1. Рис. 1.15 Для управления нагрузкой мощностью более 1000 Вт можно приме- нить один тиристор типа Т122-20-4 или Т122-25-4 (последняя цифра в обо- значении может быть и больше). Индикаторами режимов работы схемы являются светодиоды HL1, HL2. Так, при включении устройства тумблером S2, если не подключен на- гревательный элемент А1 (или он перегорел), тб светиться будут одновре- менно оба светодиода, а при нормальной работе устройства свечение меж- ду индикаторами будет чередоваться: при нагреве А1 светится красный светодиод HL1 (тиристор открыт), при остывании HL2 — зеленый. В схеме применен в качестве датчика температуры терморезистор типа СТЗ-19 (он обладает малыми габаритами и массой), но подойдут и другие типы (при этом может возрасти инерционность термостабилизации). Для удобства эксплуатации термостабилизатора используется пере- ключатель (S1), который позволяет иметь 5 фиксированных значений тем- пературы и одно изменяемое. В шестом положении переключателя пере- менный резистор R2 позволяет устанавливать любую температуру в указан- ном диапазоне. 23
Наиболее часто используемые значения температуры удобно на- строить резисторами R3, R6...R8, R10 (многооборотные, типа СП5-2) в соот- ветствующих положениях переключателя. задняя стенка Рис. 1.16 В схеме применены по- стоянные резисторы типа С2-23; переменный резистор Рг'Типа СП2-2; конденсатор С1 — К50-15, С2 — К10-7В; пере- ключатель S1 типа ПГ2-5-6П2Н; тумблер S2 типа ТЗ; разъем Х1 — РС-4; гнезда Х2, ХЗ типа Г4,0 . При изготовлении конст- рукции необходимо преду- смотреть теплоотвод для тири- стора VS1 и диодов VD3...VD7. Внешний вид конструк- ции корпуса показан на рис. 1.16. Выполняется он из диэлектрических материалов. Соединительный кабель от гнезда Х1 до термодатчика может иметь длину до двух метров и выполняется переви- тыми между собой проводами — это уменьшит влияние по- мех и наводок на вход схемы. ТЕРМОСТАБИЛИЗАТОР ДЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ 150...1000 °C Схема предназначена для автоматического поддержания нужной температуры с высокой точностью и может найти применение в различных промышленных и бытовых устройствах для управления нагревом термока- меры или паяльника. ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕРМОСТАБИЛИЗАТОРА 1. Диапазон рабочих температур +150...1000 °C. 2. Точность поддержания установленной температуры в рабочем диапазоне не хуже 2 °C. 3. Рабочее напряжение нагревателя может быть от 100 до 400 В. 4. Мощность нагревателя допустима до 4 кВт (или 8 кВт при исполь- зовании радиатора для симистора большей площади). 5. Датчиком температуры является термопара из спая Хромель- Алюмель. 6. Схема управления термостабилизатора имеет электрическую раз- вязку по постоянному току от сети питания нагревателя. 7. Включение цепи нагревателя производится электронным бескон- тактным способом. 24
8. Питание схемы управления осуществляется от двухполярного ис- точника питания с напряжением 12 В (ток потребления схемы управления не превышает 15 мА). К одному блоку питания допустимо подключать до 10 схем термостабилизаторов. Термостабилизатор содержит минимальное число элементов, что обеспечивает высокую надежность, а малые габариты позволяют легко разместить его внутри любого корпуса. Устройство состоит из двух узлов: схемы управления и блока пита- ния. Рис. 1.17. Электрическая схема термостабилизатора Схема управления (рис. 1.17) выполнена на одной сдвоенной микро- схеме DA1 (140УД20А) и симметричном тиристоре (симисторё) VS1. На элементе DA1.1 собран дифференциальный усилитель сигнала с термопа- ры, а на DA1.2 — интегратор, который управляет работой генератора им- пульсов на однопереходном транзисторе VT1. Импульсы через раздели- тельный трансформатор Т1 поступают на управление коммутатором VS1. Использование в схеме интегратора вместо обычно применяемого компаратора позволяет обеспечить мягкую характеристику изменения мощ- ности в нагревателе при выходе на режим термостабилизации. Это осуще- ствляется за счет изменения времени заряда конденсатора С8, от которого зависит частота генератора, а значит, и начальный угол от- крывания симистора. Пока напряжение с выхода DA1/12 не превысит пороговое значе- ние, установленное резистора- ми R1 и R2 (на DA1/6), на вы- ходе микросхемы DA1/10 будет напряжение +12 В, что обеспе- чит работу генератора (VT1) на максимальной частоте. При Рис. 1.18. Форма импульсов на управляющем выво- де симистора 25
этом форма импульсов на управляющем электроде симистора должна иметь вид, приведенный на рис. 1.18. Если форма импульсов другая, следует поменять местами выводы на одной из обмоток трансформатора Т1. Электрическая схема блока питания термостабилизатора может быть собрана по одному из приведенных на рис. 1.19 вариантов. Обе схемы име- ют внутреннюю электронную защиту от перегрузки и в особых пояснениях не нуждаются, так как являются типовыми. При использовании одного источни- ка питания для нескольких термостабилизаторов включение каждой схемы управления производится отдельным тумблером. Рис. 1.19. Двухполярный источник питания для термостабилизатора Топологии печатных плат и расположение деталей приведены на рис. 1.20...1.22. Симистор устанавливается на радиатор, состоящий из двух медных пластин, одна из которых показана на рис. 1.23. Для удобства под- ключения внешних цепей схемы на плате (рис. 1.21) закреплены винты М3 и М4 с гайками.
150 80 Рис. 1.20. Топология печатной платы схемы управления 10 отв. X3,3 \ботв. Х4,2 27
Винт М4 Рис. 1.21. Расположение деталей 28
in Юотв.03.5 Рис. 1.22. Печатная плата источника питания, ваоиант 2 29
В схеме применена прецизионная микросхема, и замена ее на другой тип недопустима, так как это ухудшит точность поддержания температуры из-за увеличения дрейфа нуля, который будет соизмерим с величиной сиг- нала от термопары. Импульсный трансформатор Т1 наматывается проводом ПЭЛШО- 0,18 на ферритовом кольце М4000НМ1 типоразмера К16x10x4 мм или коль- це М2000НМ1 — К20х12х6 мм и содержит в обмотке 1 — 80 витков, 2 — 60 витков. Перед намоткой острые грани сердечника нужно закруглить надфи- лем. Иначе они прорежут провод. После намотки и пропитки катушки лаком нужно обязательно убедиться в отсутствии утечки между обмотками, а также обмотками и ферритом каркаса. Остальные детали схемы не критичны и могут быть любого типа, на- пример: переменные резисторы R1 и R2 типа СПЗ-4а; R3 и R4 — подстро- ечные многооборотные СП5-2; постоянные резисторы типа С2-23; электро- литические конденсаторы С6 и С7 — К53-1А на 16 В; остальные — типа К10-17. Диоды VD2, VD3 предназначены для защиты схемы от неправильно- го подключения источника питания и могут быть любыми, на ток до 100 мА. Подключая схему управления, необходимо соблюдать положение фа- зы, указанное на рисунке (при правильном соединении на радиаторе сими- стора должна находиться фаза сетевого напряжения). Это особенно важно, если от одного источника питания включено несколько термостабилизато- ров. При подаче питания на схему управления должен включиться нагрев нагрузки Rh. Индикатором включения нагревателя является свечение све- тодиода HL1 или включенной параллельно с нагрузкой лампы. Рис. 1.23. Конструкция радиатора для симистора Для настройки температуры стабилизации устанавливаем в сред- нее положение регуляторы R1, R2 и, дождавшись повышения температуры в зоне нагрева до нужной величины, регулятором ГРУБО добиваемся от- ключения нагревателя. Когда процесс термостабилиза- ции установится, скорректировать температуру можно регулятором ТОЧНО. Схема позволяет иметь не- сколько фиксированных значений тем- пературы при переключении S1. В этом случае нужная температура на- страивается соответствующими под- строечными резисторами R3 и R4 на плате управления. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЗАЖИГАЛКА ДЛЯ ГАЗА В журналах приведено много схем для самостоятельного изготовле- ния аналогичных по назначению устройств, однако, как показывает опыт, наибольшую сложность при изготовлении таких устройств представляет намотка высоковольтной катушки так, чтобы не было пробоя у нее внутри, а ЗП
также изготовление красивого корпуса. Приводимая ниже схема и конструк- ция легко решает эти проблемы. Рис. 1.24 Электрическая схема (рис. 1.24) содержит только унифицированные и легко доступные детали, в том числе и высоковольтную катушку Т2, в каче- стве которой применен трансформатор строчной развертки от черно-белых миниатюрных телевизоров ТВС-70П1. Предлагаемая схема позволяет снять зависимость напряжения пода- ваемого в высоковольтную катушку от порога срабатывания динистора (их наиболее часто применяют), как это реализуется в опубликованных ранее схемах. Схема состоит из автогенератора на транзисторах VT1 и VT2, повы- шающего напряжение до 120...160 В с помощью трансформатора Т1 и схе- мы запуска тиристора VS1 на элементах VT3, С4, R2, R3, R4. Накопленная на конденсаторе СЗ энергия разряжается через обмотку Т2 и открытый ти- ристор. Рис. 1.25 31
Трансформатор Т1 выполнен на кольцевом ферритовом магнитопро- воде М2000НМ1 типоразмера К16x10x4,5 мм. Обмотка 1 содержит 10 вит- ков, 2 — 650 витков проводом ПЭЛШО-0,12. Используются конденсаторы: С1, СЗ типа К50-35; С2, С4 типа К10-7 или аналогичные малогабаритные. Диод VD1 можно заменить на КД102А, Б. S1 — микровключатель типа ПД-9-2. Тиристор можно использовать любой, с рабочим напряжением не менее 200 В. Трансформаторы Т1 и Т2 крепятся к плате клеем. Печатная плата устройства имеет размеры 88x55 мм (см. рис. 1.25). Вся схема вместе с двумя элементами питания А316 или аккумулято- рами НКГЦ-0,45 легко размещается в пачке от сигарет с жестким каркасом (типа СТОЛИЧНЫЕ) (рис. 1.26). Разрядная камера рас- полагается между двумя жесткими проводами диамет- ром 1...2 мм на расстоянии 80...100 мм от корпуса. Искра между электродами проходит на расстоянии 3...4 мм. Схема потребляет ток не более 180 мА, и ресурса элементов питания хватит более чем на два часа непре- рывной работы, однако не- прерывная работа устройства более одной минуты не жела- тельна из-за возможного перегрева транзистора VT2 (он не имеет радиатора). При настройке устрой- Рис. 1.26. Вариант конструкции корпуса ства может потребоваться подбор элементов R1 и С2, а также изменение полярности включения обмотки 2 у трансформатора Т1. Желательно также проводить настройку с неустановленным R2: проверить напряжение на кон- денсаторе СЗ вольтметром, а после этого установить резистор R2 и, кон- тролируя напряжение осциллографом на аноде тиристора VS1, убедиться в наличии процесса разряда конденсатора СЗ. Разряд СЗ через обмотку трансформатора Т2 происходит при откры- вании тиристора. Короткий импульс для открывания тиристора формируется транзистором VT3 при возрастании напряжения на конденсаторе СЗ более 120 В. Устройство может найти и другие применения, например, в качестве ионизатора воздуха* или электрошокового (пугающего) устройства, так как между электродами разрядника возникает напряжение более 10 кВ, что вполне достаточно для образования электрической дуги. При малом токе в цепи это напряжение не опасно для жизни. АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ВОДЯНЫМ НАСОСОМ Это устройство может пригодиться на даче или в фермерском хозяй- стве, а также во многих других случаях, когда требуется контроль и поддер- жание определенного уровня воды в резервуаре. 32
Так, при пользовании погружным насосом для откачки воды из колод- ца на полив необходимо следить, чтобы уровень воды не снизился ниже положения насоса. В противном случае насос, работая на холостом ходу (без воды), будет перегреваться и выйдет из строя. Избавиться от всех этих проблем вам поможет схема универсального автоматического устройства (рис. 1.27). Она отличается простотой и надеж- ностью, а также предусматривает возможность многофункционального ис- пользования (водоподъем или дренаж). Рис. 1.27 Цепи схемы никак не связаны с корпусом резервуара, что исключает электрохимическую коррозию поверхности резервуара, как это имеет место во многих опубликованных ранее схемах аналогичного назначения. Принцип работы схемы основан на использовании электропроводно- Рис. 1.28 сти воды, которая, попадая между пластинами датчиков, замыкает цепь базового тока транзистора VT1. При этом срабатывает реле К1 и своими контактами К1.1 включает или выключает (зависит от положения S2) насос. В качестве датчиков F1, F2 можно ис- пользовать пластины из любых металлов, не подверженных коррозии в воде. Так, напри- мер, можно воспользоваться отслужившей нержавеющей бритвой (см. рис. 1.28). Рас- стояние между пластинами датчика может быть 5...20 мм, и крепятся они на диэлектри- ческих основаниях из материалов, не задер- живающих воду, например из оргстекла или фторопласта. При включении питания схемы тумб- лером S1, если в резервуаре нет воды, реле К1 работать не будет и его контакты К1.1 (нормально замкнутые) обеспечат питание насоса до момента времени, 33
пока вода достигнет уровня расположения датчика F1. При этом сработает реле и своими контактами отключит насос. Повторно включится насос, толь- ко когда уровень воды снизится ниже уровня датчика F2 (контакты К1.2 под- ключают его к работе при сработавшем реле). Так работает схема в режиме ВОДОПОДЪЕМ (начальное положение тумблера S2 указано На схеме как раз для этого режима). При переключении тумблера S2 в положение ДРЕНАЖ схема может использоваться для автоматического управления погружным насосом при откачке воды — отключать его при снижении уровня воды ниже положения датчика F2. При этом водозаборник насоса должен располагаться немного ниже самого датчика. Схема не критична к используемым деталям. Трансформатор подой- дет любой, с напряжением во вторичной обмотке 24...30 В — оно связано с рабочим напряжением обмотки реле. В схеме применяются: реле К1 типа ТКЕ52ПОД; конденсатор С1 типа К50-29 или аналогичный. Светодиод может быть любым, транзистор КТ827 можно применять с буквой А, Б, В или КТ829А, Б, В. Датчики F1, F2 удобнее подключать к схеме через разъем (он на ри- сунке не показан). При правильной сборке схема настройки не требует. ТАЙМЕР ДЛЯ ЗАВАРИВАНИЯ ЧАЯ Любители чая знают, что в зависимости от технологии изготовления его можно разделить на два основных типа — зеленый и черный. Для хоро- шего заваривания черного чая необходимо выдерживать его в кипятке до 4 минут, а зеленого до 7 минут. Если время заваривания превышает указан- ный интервал, то в заварку из чайного листа начинают переходить вредные для здоровья вещества (что подтверждено медицинскими исследованиями). Использование таймера позволит исключить такую возможность. Таймер не потребует- Рис. 1.29. Внешний вид таймера го типа (ЗП-1, ЗП-22, ЗП-18, ЗП-З). ся включать и выключать, так как он выполняется в виде подставки под зава- рочный чайник и включается' при установке на него чайни-1 ка или чашки с чаем. Таймер1 (рис. 1.29) имеет два вре- менных интервала — 4 и 7 минут, один из которых уста- навливается переключате- лем S2. Прерывистый звуко- вой сигнал оповещения соз- дает пьезоизлучатель любо- 34
Время срабатывания таймера зависит от величины емкости С4 и ре- зисторов R4...R7 (настройку удобнее проводить подбором резисторов). Час- тота звука зависит от номиналов R9 и С6, а прерывистость звучания задает- ся R8 и С5. Питается устройство по бестрансформаторной схеме непосредствен- но от сети через выключатель S1 (см. рис. 1.30) который срабатывает под действием веса. При включении питания таймера светится светодиод HL1 Рис. 1.30 (можно применить светодиод любого типа). В схеме используются: конден- саторы С1 — типа К73-17В на 400 В; С2...С4 — типа К50-29 или К53-4А на 16 В; С5, С6 — любые малогабаритные. Резисторы годятся любого типа с рассеиваемой мощностью, не меньше указанной на схеме. Транзистор VT1 можно заменить на КТ3102А, Б, КТ312, стабилитрон подойдет любой с на- пряжением стабилизации 9... 13 В. В качестве включателя S1 можно исполь- зовать кнопку от разобранного тумблера типа МТ-1, а в качестве S2 — мало- габаритный включатель. Сетевой предохранитель F1 можно изготовить из медного проводника диаметром 0,04...0,08 мм. Топология печатной платы и расположение на ней элементов приве- дены на рис. 1.31 и 1.32. Элементы крепятся пайкой к контактным площад- кам. При использовании микросхемы D1 типа 561ЛА7 контактные площадки в месте ее установки при выполнении печатной платы надо раздвинуть в соответствии с расположением выводов. Настройку таймера начинают с интервала 7 минут при разомкнутом включателе S2, подбирая номинал резистора R7. Интервал 4 минуты на- страивается при замкнутом включателе S2 резистором R5. Общие габариты устройства, не превышают размеры 125x100x20 мм. Верхняя крышка выполняется из термостойкого диэлектрического материа- ла (толстого стеклотекстолита или пластмассы). Крепится она на петле так, чтобы при установке на нее небольшого веса срабатывала кнопка S1. 35
Этот таймер на кухне может быть полезен и для других целей, когда для приготовления еды требуется точное соблюдение таких же временных интервалов. Рис. 1.31. Топология печатной платы 36
Рис. 1.32. Расположение элементов со стороны печатных проводников ТАЙМЕР С 24 ЧАСОВЫМ ЦИКЛОМ Иногда требуется включать и отключать устройства в одно и то же время в течение суток. Например, отключать звонок в квартире на ночь, включать электрочайник утром и т. д. Я использую данный таймер для авто- матического отключения телефона вечером с 22-х до 6 часов утра (на 8 часов), что позволяет избавиться от случайных звонков. Таймер обеспечивает с дискретностью одна минута установку нужно- го интервала времени и повторение процесса через 24 часа. Таймер состоит из генератора минутных импульсов на микросхеме D1, делителей частоты с изменяемым коэффициентом деления D2 и D3 (16 входов для установки коэффициента деления) и формирователей коротких импульсов на элемен- тах микросхемы D4 (рис. 1.33). 37
Рис. 1.33 ♦SB 1 К ВЫВ. м/сх 01/16, 02/24,03/24,04/14 В разрыв телефонной линии -220В
Переключение цепей выполняет поляризованное реле К1. Оно не требует постоянного питания обмотки для фиксации положения контактов, и для их переключения достаточно кратковременного импульса на соответст- вующую обмотку. Схема выполнена на легкодоступных КМОП микросхемах и отличает- ся малым потребляемым током, что позволяет, при желании, питать ее от батарейки 9 В. В этом случае реле К1 лучше использовать с низковольтным рабочим напряжением, например РПС45 РС4.520.755-08 (или РС4.520.755- 18), и тогда стабилитрон VD2, светодиод HL1 и резистор R10 не надо уста- навливать, а конденсатор С6 необходимо увеличить до 1000 мкФ. Работает схема следующим образом. Включение таймера проводится тумблером SA1 в момент времени, с которого требуется обеспечивать вре- менной интервал. В начальный момент, когда подано питание на схему, пока идет заряд конденсатора С1, на выходе D4/11 формируется импульс на- чального обнуления счетчика D1, и этот же импульс через элементы D4.2 , D4.4 переключит реле К1 (контакты реле 22 и 23 замкнутся), а на входах начальной установки счетчика D2 появится логическая "1" в соответствии с необходимым коэффициентом деления (N). На схеме показано положение перемычек на выводах D2 для интер- вала 8 часов: N=8*60=480. Коэффициент деления для другого временного интервала легко мож- но определить, воспользовавшись соотношением: n=m (1000Р1+100Р2+ЮРЗ+Р4) +Р5 , где Р1...Р4 — изменяемые коэффициенты, называемые множителями тысяч, сотен, десятков и единиц; Р5 — остаток; М — коэффициент называемый модулем (на схеме показано положе- ние перемычек для значения М=2). Значения чисел десятичной системы Р1...Р4 устанавливаются на со- ответствующих входах счетчиков в двоичном коде. Так, для коэффициента деления 1440: N=2(700+20)=1440 (Р1=0, Р2=7, Р3=2, Р4=0, Р5=0); для ко- эффициента деления 480: N=2(200+40)=480 (Р1=0, Р2=2, Р3=4, Р4=0, Р5=0). Как только на выводе D2/23 появится логическая "1", элемент D4.1 формирует импульс для переключения реле К1 (контакты 22 и 23 разомк- нутся, а 12 и 13 замкнутся). В таком состоянии схема будет находиться до момента, пока на выводе D3/23 не появится импульс (лог. "1"). Счетчик D3 имеет коэффициент деления 1440, что соответствует 24 часам. Через этот интервал,, с момента включения таймера, на выходе счет- чика будет периодически появляться сигнал для автоматического переклю- чения цепей. В зависимости от того, какая группа контактов реле К1 исполь- зуется, устройства могут включаться или отключаться в течение суток на необходимый интервал времени. 39
При управлении мощной нагрузкой, например электронагревателями, необходимо использовать дополнительное промежуточное реле с соответ- ствующим допустимым током через контакты (для нагрузки мощностью 2000 Вт ток 10 А). Промежуточное реле можно включать контактами реле К1, которые рассчитаны на максимальный ток не более 0,5 А. Если в процессе работы таймера требуется на некоторое время включать или выключать подключенное устройство, не меняя цикла работы таймера, то можно воспользоваться соответствующими кнопками: SB1 — включение и SB2 — выключение. При отключении таймера от сети вторая группа контактов тумблера SA1.1 подключает обмотку ВГ реле К1 к конденсатору. Разряд С7 через обмотку реле позволит ему сработать, и оно вернет свои контакты в исход- ное положение, независимо от того, на каком этапе цикла мы отключили таймер. Эта же группа контактов через диод VD1 ускорит разряд конденса- тора С1, что обеспечит готовность схемы к работе в любой момент времени при последующем включении. В схеме применены резисторы типа С2-23, конденсаторы С1...С5 типа К10-17, С6 и С7 типа К50-24 на 63 В. Кварц ZQ1 подойдет любого типа с рабочей частотой 32768 Гц (они широко используется в часах). В схеме применены поляризованные реле типа РПС43 РС4.520.735-01, но подойдут и многие другие типы, например РПС32 РС4.520.224. Сетевой трансформатор Т1 должен обеспечивать на- пряжение во вторичной обмотке, достаточное для срабатывания применен- ного реле. При правильном монтаже схема настройки не требует. Проверку ра- боты таймера удобно производить при подаче на вход счетчиков (D2, D3) секундных импульсов с вывода 4 микросхемы D1. При этом следует учиты- вать, что первоначальное запоминание коэффициента деления производит- ся через три такта входных импульсов. Схема таймера не меняет режимов при кратковременном исчезнове- нии сетевого напряжения. Но для того, чтобы работа таймера не наруша- лась при длительном отсутствии сетевого напряжения, необходимо приме- нять элемент резервного питания (9В), от которого достаточно питать только микросхемы. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА СЕТЕВОЙ РАДИОАППАРАТУРЫ Устройство предназначено для предотвращения перегрузки и неис- правностей в радиоаппаратуре из-за отклонения сетевого напряжения пита- ния за допуск. Оно будет особенно полезно на даче или в деревне, где не- редки значительные колебания напряжения в сети. Часто используемые при нестабильной сети ферромагнитные стабилизаторы имеют узкий диапазон стабилизации и при значительных колебаниях напряжения (в сторону увели- чения) просто выходят из строя. Для некоторой радиоаппаратуры опасно не только повышенное, но и пониженное напряжение сети. Контролировать сеть измерительным прибором, каждый раз перед включением радиоприборов, неудобно да и неэффективно, так как отклоне- ние может произойти в процессе работы. Но эту задачу может взять на себя автоматическое контрольное устройство, через которое и питается аппара- тура. 40
Рис. 1.34 Рис. 1.35 При первоначальном включении устройства (кнопкой SB1) оно в те- чение одной секунды проверяет уровень сетевого напряжения на нахожде- ние его в допуске 170...260 В, а также на наличие помех. В случае отклоне- ния напряжения за допуск схема не позволит включить радиоаппаратуру. 41
♦ *. Рис. 1.36. Топология печатной платы для узла А1 42
В процессе работы защитного устройства схема производит непре- рывный контроль за состоянием сети, и при выходе напряжения за допуск 190...245 В начинает работать звуковая сигнализация, предупреждая, что лучше выключить радиоаппаратуру. При этом по свечению светодиодного индикатора можно определить вид отклонения напряжения в "+" (увеличение) или "—" (снижение). В случае опасного несоответствия сетево- го напряжения (при выходе за допуск 170...260 В) радиоаппаратура, подклю- ченная к гнездам Х1, Х2, отключится автоматически. Электрическая схема устройства приведена на рис. 1.34 и 1.35 и со- стоит из четырехуровневого компаратора на элементах микросхемы D2, звукового генератора на элементах D3.1...D3.3, узла коммутации на транзи- сторе и реле К1, а также блока питания со стабилизатором напряжения на микросхеме D1. Порог срабатывания компараторов устанавливается при настройке резисторами, отмеченными на схеме звездочкой Их значения указаны на схеме ориентировочно. Настройка устройства производится при помощи ЛАТРА, изменяя напряжение питания на штекере ХР1. При этом резистором R15 устанавливаем превышение порога 245 В (на выходе D2/8 появится лог. "1"), а резистором R14 — снижение напряжения ниже 170 В (на выходе D2/8 лог. "0"). Для настройки удобно использовать многогабаритные регулиро- вочные резисторы. Настройку схемы лучше начинать с проверки работоспособности уз- ла, показанного на рис. 1.34. При нажатии на кнопку ВКЛ (SB1), реле К1 срабатывает с задержкой примерно в 1 секунду и контактами К1.2 блокирует кнопку. Время задержки включения реле зависит от номинала емкости С2 и резистора R7. Выключение реле К1 может производиться кнопкой ОТКЛ (SB2) или же от схемы автоматики, когда на выходе микросхемы D3/11 поя- вится импульс или лог. "1" (при выходе напряжения за допуск). На рис. 1.36 приведена топология печатной платы для участка схемы (А1), выделенного пунктиром. Остальная часть схемы выполнена на универ- сальной макетной плате объемным монтажом. В схеме применены конденсаторы С1...С4 типа К52-16 на 63 В; С5, С6 — К10-17. Резисторы и диоды подойдут любые аналогичные. Трансформа- тор Т1 лучше использовать из унифицированной серии ТПП. Он должен обеспечивать во вторичной обмотке напряжение 22...24 В и ток не менее 60 мА. Реле К1 применено типа РЭС48 (паспорт 4.590.201), но подойдут и многие другие, с рабочим напряжением 24 В. Устройство автоматической защиты можно упростить, если отказать- ся от,звуковой и световой сигнализации отклонения напряжения. В этом случае схему контроля уровня напряжения на рис. 1.35 заменяем приведен- ной на рис. 1.37 . Она состоит из транзисторов, работающих в режиме мик- ротоков. В нормальном состоянии подстроечными резисторами R12 и R15 устанавливаем на коллекторах VT2 и VT3 лог. "0" и лог. "1" соответственно. В этом случае транзисторы VT4 и VT5 заперты и на резисторе R19 нет на- пряжения (при его появлении сработает VS1). Меняя сетевое напряжение с помощью ЛАТРА, резистором R12 уста- навливаем порог срабатывания схемы при напряжении ниже 170 В, а рези- стором R15 — при превышении 260 В. 43
Рис. 1.37 При использовании второго варианта схемы упрощается и блок А1. В этом случае стабилизатор D1 не нужен, а если у трансформатора Т1 имеет- ся свободная обмотка на напряжение 6...12 В, то она может быть подключе- на к цепям 5 и 6 (вместо резисторов R1...R3 установить перемычки, R4 и R10 исключить из схемы). КОДОВЫЙ ВКЛЮЧАТЕЛЬ Предлагаемая схема может найти применение в любых устройствах, где требуется ограничить доступ посторонних к переключению режимов. В зависимости от того, что подключено на выходе схемы (электромагнит, ре- ле, сигнализация и т. д.), назначение может быть самым разным, например отключение режима охранной сигнализации. В простейшем варианте, совместно с электромагнитом, схема может быть использована в качестве кодового замка. Его открывание производится набором известного ограниченному кругу лиц кода. Код состоит из 4 цифр (из 10 возможных). Кнопки с определенными цифрами необходимо нажать в заданной последовательности. Это позволяет иметь не менее 5040 возмож- ных вариантов кода. Код легко и оперативно можно сменить, переставив зажимы проводов с кнопками в любой последовательности. При установке кода нежелательно занимать цифры последовательного ряда (1, 2, 3, 4). Лучше, если код будет состоять из цифр вразброс, например: 9, 3, 5, 0. Схема кодового устройства (рис. 1.38) собрана на двух микросхемах КМОП серии 561ТМ2 (возможна замена на 564ТМ2), что обеспечивает высо- кую надежность и экономичность работы. Потребление схемой микротока позволяет легко выполнить, при необходимости, автономное питание. По- дойдет любой, даже не стабилизированный источник постоянного напряже- ния 4...15 В. Работает электрическая схема следующим образом. В начальный момент, при подаче питания, цепь из конденсатора С1 и резистора R1 фор- мирует импульс обнуления триггеров (на выходах 1 и 13 микросхем будет лог. "0"). 44
Рис. 1.38 При нажатии на кнопку первой цифры кода (на схеме — SB4), в мо- мент ее отпускания триггер D1.1 переключится, т. е. на выходе D1/1 появит- ся лог. "1", так как на входе D1/5 есть лог. "1". При нажатии очередной кнопки, если на входе D соответствующего триггера имеется лог. "1", т. е. предыдущий сработал, то лог. "1" появится и на его выходе. Последним срабатывает триггер D2.2 , а чтобы схема не осталась в таком состоянии надолго, используется транзистор VT1. Он обеспечивает задержку обнуления триггеров. Задержка выполнена за. счет цепи заряда конденсатора С2 через резистор R6. По этой причине на выходе D2/13 сиг- нал лог. "1" будет присутствовать не более 1 секунды. Этого времени впол- не достаточно для срабатывания реле К1 или электромагнита. Время, при желании, легко можно сделать значительно больше, применив конденсатор С2 большей емкости. В процессе набора кода нажатие любой ошибочной цифры обнуляет все триггеры. Если сигнал управления транзистором VT1 снимать с выхода не последнего триггера (например с вывода D2/12), то будет ограничено необходимое время на нажатие цифр кода. В этом случае даже при пра- вильном, но медленном наборе кода выходной сигнал не появится. Размещается схема вблизи кнопочной панели. Все используемые детали, за исключением транзистора VT2, могут быть любого типа. Транзистор VT2 применен с большим коэффициентом усиления, и в случае использования в качестве нагрузки вместо реле элек- тромагнита его нужно заменить на более мощный из серии КТ827. Для открывания защелки дверного замка лучше использовать не электромагнит, а электромоторчик с редуктором. Такие узлы используются в составе автомобильных сигнализаций для автоматической блокировки две- рей (их можно приобрести в магазине). Они потребляют небольшой ток (60... 150 мА от 12 В) по сравнению с электромагнитом и позволяют иметь источник питания небольшой, мощности, что особенно важно для автономно- го питания. 45
Приставки к телефону Все приведенные в этом разделе устройства разрабатывались с уче- том требований к телефонной линии, и их подключение никак не скажется на качестве работы телефона, даже если он у вас с автоматическим определи- телем номера. Это проверено в течение длительного времени их эксплуата- ции. Для изготовления всех устройств не требуется высокая квалификация, и при правильной сборке они начинают работать сразу или же потребуют минимальной настройки. ИНДИКАТОР ЗАНЯТОЙ ТЕЛЕФОННОЙ ЛИНИИ Если в квартире имеется несколько телефонных аппаратов (ТА) в разных комнатах, подключенных к одной телефонной линии, то данное уст- ройство вам просто необходимо. При поступлении телефонного вызова часто снимают трубку на всех ТА, что вызывает осложнения в начале разго- вора. Если же необходимо позвонить из одной комнаты, а в другой в это время идет телефонный разговор, то приходится неоднократно поднимать трубку, чтобы узнать освободилась ли линия. Бывают также случаи, когда на одном из телефонных аппаратов плохо положена трубка и, не зная об этом, можно не дождаться нужного звонка. Избавиться от всех перечисленных неудобств поможет электрическая схема, приведенная на рис. 2.1. Она позволяет иметь световую индикацию при снятой трубке на любом из ТА. Схема подключается к телефонной линии параллельно с ТА в любом удобном месте, например можно установить ее внутри корпуса каждого ТА, закрепив светодиод HL1 на видном месте. Электрическую схему можно упростить, исключив диодный мост VD1, но при этом подключать устройство к телефонной линии необходимо со- блюдая полярность, указанную на схеме. 46
Принцип работы устройства основан на использовании изменения напряжения в телефонной линии. Так, если телефонная линия не занята, то напряжение на ней около 60 вольт, а при снятии трубкй на любом из ТА, оно снижается до 6...15 В (в зависимости от внутреннего сопротивления ТА). Схема состоит из детектора уровня напряжения линии на транзисторе VT1 и усилителя тока на VT2, VT3. Транзистор VT1 работает в режиме мик- ротоков, что обеспечивает ему максимальный коэффициент усиления. По этой причине он будет находиться в одном из двух состояний: заперт или открыт, что зависит от напряжения питания. При настройке напряжения срабатывания индикатора потребуется подбор номинала резистора R3,,a при изготовлении схемы допустимо при- менять R1, R2 — от 3 МОм до 5,1 МОм и R4 — от 750 кОм до 1 МОм. Светодиод HL1 можно заменить на АЛ310А или любой из серии КИП, а диодный мост VD1 четырьмя диодами типа КД102А, Б. Проверку работы схемы лучше проводить, подав от ре- гулируемого источника постоян- ное напряжение 6... 15 В (при этом должен светиться индика- тор HL1). Постепенно повышая напряжение до 30 В, следует убедиться что при напряжении более 20 В светодиод гаснет. Приведенная схема пока- зала себя надежной в работе и не оказывает влияния на работу телефонной линии. Ток потребления схемы от телефонной линии при опу- щенной трубке не превышает 0,01 мА. Топология односторон- ней печатной платы и располо- жение на ней элементов (без VD1) приведена на рис. 2.2. Размеры платы выбраны с учетом возможности установить ее в стандартное телефонное гнездо (рис. 2.3). ИНДИКАТОР ПРОСЛУШИВАНИЯ РАЗГОВОРА НА ПАРАЛЛЕЛЬНОМ ТА Устройство предназначено для использования его на телефонной ли- нии с подключенными двумя параллельными ТА и позволяет иметь индика- цию, что снята еще одна трубка, кроме той, через которую вы говорите. Принцип работы данной схемы основан на использовании изменения напряжения в телефонной линии при снятой трубке на двух параллельных ТА одновременно. Если снята трубка только на одном ТА, то схема работает 47
так же, как описанная выше, — светится светодиод HL1, причем транзисто- ры VT1 и VT2 могут отсутствовать (рис. 2.4). При снятии трубки еще на од- ном ТА напряжение в линии изменится примерно на 1...5 В (это зависит от внутреннего сопротивления установленных телефонных аппаратов). Рис. 2.4 Транзистор VT1 является анализатором уровня напряжения в линии, и режим его устанавливается резистором R2 (грубая настройка производит- ся резистором R3) так, чтобы при снижении напряжения в линии на 0,5 В он из режима насыщения переходил в запертое состояние, что должно привес- ти к насыщению транзистора VT2 и прекращению свечения светодиода. Это и будет являться индикатором того, что ваш разговор, возможно, прослуши- вается на параллельном ТА. В нормальном состоянии при снятой одной трубке должен светиться HL1. Рис. 2.5 Топология печатной платы и расположение на ней элементов приве- дены на рис. 2.5. Конструкция платы рассчитана на то, чтобы она помести- лась в стандартном телефонном гнезде (см. показанный на рис. 2.3 корпус). Резистор R2 малогабаритный, типа СПЗ-19а. Устройство предварительно настроенное по методике для схемы на рис. 2.1, подключается к линии, соблюдая полярность, а окончательную настройку выполняют на ТЛ резистором R2 в момент, когда сняты сразу две телефонные трубки. При этом светодиод HL1 должен гаснуть. 48
СВЕТ ВМЕСТО ЗВОНКА Световой индикатор телефонных звонков может работать вместо те- лефонного звонка или одновременно с ним. Он будет полезен пожилым людям с пониженным слухом, а также избавит от телефонных "трелей" в ночное время. Устройство будет просто необходимо, если в квартире спит маленький ребенок. Промышленные приставки аналогичного назначения неоправданно дороги, а схема, приведенная в журнале "Радио" (9/1992) обладает сущест- венными недостатками: индикатор срабатывает и при разговоре, и при на- боре номера, потребляет электроэнергию от сети в ждущем режиме, неудо- бен в подключении к ТЛ. Предлагаемые устройства лишены всех этих недостатков. В статье приводятся три варианта выполнения такой приставки. Все схемы не по- требляют энергию в ждущем режиме, не срабатывают при разговоре или наборе номера на ТА, а длительная эксплуатация устройств показала их высокую надежность. Первая схема (рис. 2.6) подключается к телефонной линии в любом месте параллельно с телефоном и не оказывает влияния на его работу из- за большого входного сопротивления. При наличии в линии вызывного сиг- нала он выпрямляется на элементе VD1 и подается на герконовое реле с рабочим напряжением 27 В — РЭС55А РС4.569.601 (РС4.569.606) или РЭС55Б РС4.569.626 (РС4.569.631), которое при срабатывании включает тиристор VS1. Схему можно еще упростить, если вместо диодного моста VD2 ис- пользовать один диод, подключаемый к тиристору последовательно с на- грузкой. Тогда яркость свечения лампы уменьшится и свечение станет не- много пульсирующим (что несущественно), так как она будет работать толь- ко на одном полупериоде сетевого напряжения. Все элементы схемы размещаются на односторонней печатной плате с размерами 67x55 мм (см. рис. 2.7) или могут соединяться объемным мон- тажом внутри корпуса телефонного аппарата. При этом на корпусе устанав- ливается переключатель S1 (см. рис. 2.8), а вместо конденсатора С1 может использоваться конденсатор, имеющийся в телефонном аппарате в цепи звонка, если его емкость не менее 0,6 мкФ. 49
55
Рис. 2.8. Вариант подключения схемы светового индикатора при размещении его внутри телефонного аппарата: НА1 - телефонный звонок; SA1 - переключатель, связанный с рыча- гом положения телефонной трубки Применяемые в устройстве конденсаторы: С1 — МБМ или аналогич- ный на 160 В; С2 — К50-6 на 50 В. Диодную матрицу VD1 можно заменить на КЦ405Б, В, Г, Д. Использование других типов реле недопустимо, так как они могут перегружать телефонную линию при действии сигнала вызова. При правильном монтаже устройство настройки не требует. Вторая схема (рис. 2.9) собрана на неоновой лампе (HL1), транзисторном автогене- раторе (VT1) и симисторном коммутаторе (VS1). Рис. 2.9 Особенностью неоновой лампы является способность пропускать ток (при загорании), когда напряжение на ней превысит 90 В, что позволяет ее использовать как пороговый элемент. Амплитуда напряжения вызова в те- лефонной линии превышает это значение. В качестве HL1 могут применять- ся и другие типы, например ТН-0,5. 51
На однопереходном транзисторе собран автогенератор, формирую- щий короткие импульсы для открывания симисторного коммутатора. При неправильной полярности импульса, приходящего на управление VS1, си- мистор открываться не будет (при настройке придется поменять местами выводы на одной из обмоток Т1). Резистор R1 позволяет подстроить чувствительность светового инди- катора так, чтобы он не срабатывал при наборе номера на вашем ТА. Топология печатной платы для схемы приведена на рис. 2.10. В кон- струкции применены детали: конденсатор С1 типа К52-1Б, С2 типа К10-17, 52
резистор R1 типа СП4-1, остальные — типа С2-23-0.5. Симистор подойдет и любой другой, менее мощный. Параметры импульсного трансформатора Т1 аналогичны параметрам трансформатора, описанного в статье для схемы на рис. 1.17. Третья схема (рис. 2.11) аналогична по принципу работы вышеопи- санной, но в ней в качестве порогового элемента используется стабилитрон VD2, а также кроме света имеется включаемый звуковой индикатор. Рис. 2.11 Схема не критична к деталям и при правильной сборке настройки не ' требует. При подключении цепей к сети 220 В желательно соблюдать фази- ровку, показанную на схеме. Это исключит вероятность проникновения по- мехи в ТЛ (в момент включения EL1) через развязывающий импульсный трансформатор Т1. ВТОРОЙ ЗВОНОК ДЛЯ ТЕЛЕФОНА Данное устройство будет полезно тем, у кого в квартире несколько комнат, а телефонный аппарат (ТА) один и его звонок можно не услышать из соседней комнаты или кухни. Наиболее простым выходом из положения может быть подключение параллельно к ТЛ еще одного звонка в другой комнате от старого сломанного телефона. Звонок включается последова- тельно с конденсатором емкостью 1 мкФ на рабочее напряжение 160 В. Но в этом случае при наборе телефонного номера на телефоне (когда в линию формируются прерывателем импульсы), дополнительный звонок будет по- званивать. То же самое будет происходить, если к линии подключены два ТА параллельно. Это неудобно, так как’создает лишний шум, а если в квартире два ТА, то можно по ошибке снять трубку, приняв подзванивание за сигнал вызова. Избавиться от этой проблемы поможет дополнение схемы телефона, при- веденное на рис. 2.12. Показаны два простых варианта устранения "подзвонки". Устройства пояснений не требуют и позволяют использовать тот же электромеханический звонок, что установлен в ТА. 53
SA1 С1 1мк 1608 -------II—— HL1 VD1, VD2 Д816Г(Д) VD1 VD2 ------й-----И----- SA1 С11мк160В К1.1 ЗВОНОК VD1 КЦ407А ГЦ____ HL1 _ + JS---------- hl 5 1 =Г^2 гЬк1 гО р2_Г [х63МвТЭС55 б) Рис. 2.12 Рис. 2.13. Топология печатной платы и распо- ложение элементов (С1 расположен под печат- ными проводниками и на рисунке не показан) Схема потребляет энергию от телефонной линии только во время сигнала вызова. При ис- пользовании варианта с герконо- вым реле оно может быть типа РЭС55А РС4.569.601 (РС4.569.606) или РЭС55Б РС4.569.626 (РС4.569.631). Топология платы для этой схемы приведена на рис. 2.13. Конденсатор С2 типа К50-29 на 63 В. Схема на рис. 2.14 позво- ляет обойтись без электромехани- ческого телефонного звонка. Сиг- нал вызова в виде прерывистого звукового сигнала создается пье- зоизлучателем BF1 (любого типа). Схема состоит из двух генерато- ров, собранных на микросхеме D1 типа 561ЛЕ5 (или 561ЛА7), усили- теля сигнала на транзисторе VT1 типа КТ940А (КТ630Б), пьезоизлу- чателя ЗП-1 (или аналогичного). 54
Диодную матрицу VD1 можно заменить четырьмя диодами типа КД102А. Резисторы и конденсаторы подойдут любого типа. С 0.47мк "Т" VD1 КЦ407А 2. 5 VD2 КС533А А1 ------1 ±cii 22мк! 63В | В настоящее время у многих имеются телефоны с кнопочным набо- ром номера и пьезозвонком. Типичная схема такого вызывного устройства (звонка) приведена на рис. 2.15. Использование небольшой доработки, по- казанной на рисунке, позволит исключить подзванивание при наборе номера на параллельном ТА. При правильной сборке и исправных деталях все схемы настройки не требуют. МИКРОПЕРЕДАТЧИК УКВ К ТЕЛЕФОНУ Если требуется беспроводное дистанционное прослушивание теле- фонных разговоров на своем телефонном аппарате, то вам пригодится схе- ма миниатюрного передатчика с частотной модуляцией, рассчитанного на работу в диапазоне УКВ на частотах 63...80 МГц совместно с любым быто- вым радиоприемником. Схема (рис. 2.16) питается от телефонной линии только во время раз- говора, когда поднята телефонная трубка. Прослушивается разговор радиоприемником на участке диапазона, где нет радиовещательных станций. Радиус действия передатчика без при- 55
менения антенны WA1 до 50 м, а для увеличения дальности, кроме приме- нения антенны, необходимо использовать приемник с высокой чувствитель- ностью. Так, увеличение чувствительности приемника в 2 раза на столько же увеличивает дальность приема. При подключении устройства к телефонной линии необходимо со- блюдать полярность, указанную на схеме. Настройка схемы заключается в перестройке генератора сердечни- ком катушки L1 на нужную частоту УКВ диапазона, а после этого конденса- тором СЗ надо подстроить передатчик, контролируя прием по качеству пе- редачи на слух. Частотная модуляция в передатчике получается за счет изменения внутренней емкости транзистора при колебании напряжения питания схемы за счет протекания тока в линии ТА при разговоре. Перед настройкой передатчика необходимо подключить его к теле- фонной линии и при снятой трубке замерить напряжение на резисторе R4. Оно должно быть в диапазоне от 2 до 3,5 В, а если напряжение больше, то следует уменьшить сопротивление этого резистора. Схема передатчика собрана на односторонней печатной плате раз- мером 20x40 мм, к контактным площадкам которой припаиваются элементы (см. рис. 2.17). Размеры платы позволяют разместить ее в корпусе стан- дартного телефонного гнезда. Конденсатор СЗ типа КПКМ, а остальные используемые рези- сторы и конденсаторы могут быть любого типа, малогабаритные. Катушка L1 наматывается на карка- 8 се диаметром 5 мм проводом ПЭВ 0,23 мм и содержит 5+5 витков. Транзистор КТ315Г можно заменить на КТ3102А, а использовать другие транзисторы не рекомендуется, так как при этом сильно возрастает уровень гармоник, которые могут создавать помехи в других диапа- зонах. При указанных на схеме деталях уровейь второй гармоники передат- чика меньше на 40...45 дБ относительно основной частоты. 56
В качестве антенны можно применить отрезок любого многожильного провода длиной 30...40 см. Настройку на нужную частоту, если нет высокочастотного ферритово- го сердечника, можно выполнить подбором емкости контура, показанного на схеме пунктиром. Конденсаторы С1 и С2 могут иметь номиналы 0,022...0,068 мкФ. Передатчик может найти и другие применения. Так, на рис. 2.18 при- ведена схема приставки к телефону для беспроводного дистанционного вызывного устройства. Она может быть полезна тем, кто часто любит слу- шать радиовещательные станции УКВ диапазона. Если у вас в квартире несколько комнат, а ТА один, то сигнал звонка можно и-не услышать. Схема позволяет при настройке передатчика на любимую станцию услышать сигнал телефонного вызова на фоне звука принимаемой станции. В заключение можно отметить, что подключение данных схем никак не сказывается на качестве работы телефона. АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЗАПИСЬ ТЕЛЕФОННОГО РАЗГОВОРА Если вам необходимо записать телефонный разговор, то не торопи- тесь подавать сигнал с телефонной линии (ТЛ) сразу на вход магнитофона. Это приведет к появлению фона с частотой 50 Гц в линии (за счет проникно- вения пульсаций с сетевого блока питания магнитофона), что отразится на разборчивости речи и качестве записи разговора, да и абонент, с которым идет разговор, может заподозрить незаконное прослушивание ТЛ. Кроме того, такое подключение может повредить входной каскад магнитофона и нарушить режим работы ТЛ. В момент вызова абонента амплитуда напря- жения в линии превышает 120 В. Рис. 2.19 57
На рис. 2.19 приведена схема устройства, которая избавляет от всех этих проблем и при необходимости может использоваться для автоматиче- ской записи любых разговоров по телефону. Устройство питается от сети 220 Вив режиме ожидания потребляет минимальную энергию — ток холостого хода трансформатора Т1. Магнито- фон включается только при снятии телефонной, трубки через 1 секунду и отключается после того, как трубку положат на ТА. Задержка необходима, чтобы схема не срабатывала от кратковременных скачков напряжения, воз- никающих при наборе номера на ТА. Для этих целей лучше использовать магнитофон с электромагнитным прижимом звуковой головки к ленте,-например ЯУЗА-220. Если же приме- нить переносной магнитофон с механическим прижимом, то он должен бу- дет находиться постоянно в режиме записи (без включения питания), что приведет к продавливанию резинового валика тянущего магнитную ленту, а также прилипанию к нему ленты, что может ее повредить (эффект "жевания" ленты). Схема подключается к телефонной линии в любом удобном месте, соблюдая полярность, указанную на схеме. Устройство состоит из индика- тора снятой трубки (VT1...VT3, работа их описана в статье выше), оптронно- го коммутатора (U1), транзисторных ключей (VT4, VT5), реле переключения цепей К1, К2 и блока питания (Т1, VD2... VD5). Использование оптронной светодиодной пары U1 позволяет получить электрическую развязку ТЛ от схемы управления и сети 220 В. Конденсато- ры С1 и С2 обеспечивают развязку цепей магнитофона от постоянной со- ставляющей в ТЛ;СЗ — выполняет задержку включения реле К1 и К2 . Для удобства пользования устройством включатель питания SA1 ус- тановлен трехпозиционный. Это позволяет включать магнитофон, не вклю- чая схему автомата при прослушивании записи. В схеме при- менены резисторы типа С2-23; конден- саторы С1, С2 типа К73-16В на 100 В, СЗ — К52-1 на 6 В, С4 — К50-24 на 63 В; реле К1, К2 типа РЭС9 РС4.524.200; пере- ключатель SA1 типа ПГ2-18-ЗП4Н. Штекер Х1 — стандартный телефонный, Х2 — широко используе- мый в бытовой ра- диоаппаратуре для передачи звуковых 58
сигналов, ХЗ — сетевая вилка любого типа, гнезда Х4, Х5 типа Г4,0 или аналогичные. В качестве трансформатора Т1 можно использовать любой малога- баритный, обеспечивающий достаточное для работы реле напряжение (16...25 В) во вторичной обмотке. При настройке схемы может потребоваться подбор резистора R6. Для контроля работы автомата используется светодиод HL1, который светится при включении питания автомата и гаснет при снятии трубки с телефона (при этом включается контактами реле К1.2 сетевое питание магнитофона). , Внешний вид конструкции корпуса показан на рис. 2.20. АДАПТАЦИЯ ИМПОРТНЫХ ТЕЛЕФОННЫХ АППАРАТОВ В наше время широкое распространение получили телефоны и те- лефон-трубки с кнопочным набором номера. Большинство из имеющихся в продаже аппаратов сделаны в Юго-Восточной Азии. Эти аппараты рассчи- таны на работу в телефонной линии (ТЛ) с более низким напряжением (48 В), чем это принято в нашей линии (60 В). Если такой телефон включить непосредственно в нашу ТЛ, работать он некоторое время будет, но не очень качественно, с фоном и нечетким набором номеров. Встречаются и другие дефекты. Конечно, лучше сразу приобретать телефон, адаптированный к оте- чественной ТЛ, но при покупке это не проверишь и качество вашего приоб- ретения останется на совести продавца. Если же вы уже столкнулись с телефонными проблемами, то, наде- юсь, данная статья поможет их решить самостоятельно. Известно несколько способов адаптации импортных телефонов. Ниже они перечислены в порядке простоты реализации. 1 СПОСОБ: Чтобы избежать перегрузки электрической схемы аппара- та, можно снизить подаваемое на нее напряжение с ТЛ путем установки двух одинаковых резисторов в разрыв проводов между ТА и ТЛ. Их легко разместить в корпусе стандартной телефонной вилки. Номинал резисторов может быть от 62 до 250 Ом и подбирается экспериментально, по отсутст- вию фона и хорошей слышимости, а также безошибочному набору номера. Резистор может быть установлен и только один, если это не отразит- ся на качестве работы аппарата. Такой способ не обеспечивает достаточно надежной защиты ТА и не на всех телефонах даст эффект из-за различной величины их внутреннего сопротивления и схемы коммутации при наборе номера. 2 СПОСОБ: Вскрываем ТА и устанавливаем стабилитрон на 3...8 В, соединенный параллельно с конденсатором емкостью примерно 1мкФ, в разрыв цепи между выпрямйтельным мостом из диодов и схемой ТА. Он будет работать только при снятой телефонной трубке и позволяет снизить постоянное напряжение, приходящее на схему. Такой адаптор можно также установить в телефонном гнезде, соблюдая полярность (рис. 2.21). В этом случае не потребуется вскрывать ТА. Этот способ также не обеспечивает надежную защиту схемы ТА от перегрузки. 59
3 СПОСОБ: Для электрической схемы ТА наибольшую опасность представляет снятие трубки в момент действия вызывного сигнала, так как при этом напряжение на некоторых АТС может достигать 200 В. Транзисто- ры в телефоне не рассчитаны на кратковременное воздействие такого на- пряжения, и для их защиты целесообразно установить в схему после вклю- чателя (см. рис. 2.22) варистор типа СН1-2-1 на напряжение 100 В или ста- билитрон на напряжение 80...100 В, например типа Д817В, Г. Когда трубка снята, эти элементы в работе телефона не участвуют, так как напряжение в линии падает до 5...15 В. 4 СПОСОБ: При нечетком наборе номера абонента с некоторыми АТС, можно попробовать снизить частоту набора. Для этого немного увели- чиваем номинал емкости частотнозадающего конденсатора (до 20% от ус- тановленного номинала). Обычно он подключен к выводам 7—8 или 8—9, что зависит от типа используемой микросхемы. Конденсатор легко найти по пути проводников, идущих от микросхемы на печатной плате. Для нормальной работы АТС создаваемые импульсы набора номера могут иметь значения «частоты от 9 до 11 имп/с (время замыкания ключа 34...46 мс). В заключение можно отметить, что в дешевых импортных ТА доволь- но часто — из-за акустической связи между микрофоном и наушником — проявляется дефект в виде свиста или писка. Устранить этот недостаток можно с помощью мелкопористого поролона, размещенного внутри трубки в микрофонном и телефонном отсеках. И чем больше будет поролона, тем лучше. Рис. 2.21 Рис. 2.22 60
. 31 Охранные устройства и средства безопасности Охотников за чужими ценностями было всегда достаточно. Поэтому системы охраны и сигнализации будут необходимы для многих. Не следует забывать, что профессиональные воры обычно знают, как нейтрализовать системы охраны промышленного производств и только неизвестные им уст- ройства могут стать препятствием на их пути. При этом специалисты считают, что лучше, если у вас будут одновременно установлены две разные системы охраны, что значительно затруднит работу вора. Осознав серьезность препят- ствия преступник, скорее всего, пойдет искать более легкой добычи. При изготовлении приводимых схем следует помнить, что надежность работы системы охраны во многом зависит от типа используемых охранных датчиков и места их установки. Поэтому в данном разделе видам датчиков посвящена отдельная статья, ознакомившись с которой, при возникшей необходимости вы легко сможете подключить их к большинству схем сигна- лизации в качестве основных или дополнительных устройств. Если в системе охраны используется несколько разных видов датчи- ков, то обезвредить их все одновременно практически невозможно. Однако лучше, если соединительные провода от датчиков и сами датчики будут скрыты от быстрого обнаружения, а чтобы отвлечь внимание вора, можно установить декоративные "охранные" узлы — например коробку с моргаю- щим светодиодом или светящейся неоновой лампочкой. Промышленность выпускает светодиоды со встроенным прерывателем. Такое простое при- способление при незначительном потреблении электроэнергии способно иногда защитить, к примеру машину от еще неопытных воров. Если соединительные провода от датчиков имеют большую длину и их невозможно провести скрытно, то схема охраны должна срабатывать при любом нарушении цепи (разрыв или замыкание) охранного шлейфа, что сделает невозможным незаметное отключение удаленного датчика. ОХРАНА КВАРТИРЫ С ОПОВЕЩЕНИЕМ ПО ТЕЛЕФОННОЙ ЛИНИИ Устройство подключается к телефонной линии параллельно с теле- фонным аппаратом или по схеме подключения параллельного телефона и предназначено для охраны квартиры от проникновения через окна или две- ри, в зависимости от места установки датчиков F1 ...Fn. При срабатывании датчика сигнализации производится оповещение по телефонной линии соседей или родственников условным сигналом, а также включает на 3 минуты сирену или звонок. При необходимости номер оповещаемого абонента можно легко заменить, переставив перемычки в наборном поле. По сравнению с аналогичными функциями в телефонах с АОН (последних версий, типа "Русь" или "Вега") данное устройство имеет меньшую стоимость, не содержит импортной комплектации, проще в настройке и более надежно в эксплуатации, а также является энергонезависимым от сети 220 В. 61
Рис. 3.1
Электрическая схема устройства собрана на легкодоступных восьми микросхемах КМОП серии (рис. 3.1), и состоит из основных узлов: формирователя импульсного набора телефонного номера на элементах D4.1...D4.3, D5, D7.1; наборного поля, где устанавливается методом на- крутки на контактные штыри семи перемычек (для задания до семи цифр фиксированного номера оповещения); преобразователя десятичного числа в двоичный код на диодах VD11...VD23; формирователя временных интер- валов для работы всего устройства на элементах D8, D6, D4.4, D7.2; детек- тора срабатывания охранного датчика на D1.1...D1.3, D2.1, D2.2; генератора тональной частоты D3.2, D3.4 и управляющего каскада на D3.1, VT1...VT3. Светодиод HL1 позволяет контролировать работу всего устройства охраны. Он загорается при занятии телефонной линии в режиме срабатывания сигнализации и мигает с частотой 10 Гц при наборе номера в линию. Набор в телефонную линию номера выполняют транзисторы VT1, VT2, на управление которыми приходит последовательность импульсов с элемента D4.3 (управляемого генератора). Генератор работает совместно со счетчиком D5, в регистр начальной установки которого последовательно записываются двоичные коды установленных перемычками цифр телефон- ного номера. Счетчик D5 начинает работать на вычитание до момента вре- мени, пока на всех его выходах не установится логический "О". Логический "О" тогда установится и на выходе D4.3 (вывод D4/10). Для включения в квартире звонка или сирены используется оп- тронная пара АОУЮЗВ (VD9) и тиристор КУ202Н, М, К, Л (VS1), что обеспе- чивает электрическую развязку телефонной линии от сети 220 В. Устройство охраны может питаться от любых батареек или аккумуляторов с на- пряжением от 4,5 до 15 В и потребляет в ждущем режиме микроток (меньше, чем ток саморазряда элементов питания). При желании схему можно дополнить устройством автоматического подзаряда аккумуляторов от телефонной линии при срабатывании режима охраны (рис. 3.2). Все детали конструкции, кроме элементов' питания, размещаются на двухсторонней печатной плате с размерами 178x85 мм (рис. 3.3 и 3.4). Применяемые в схеме резисторы и конденсаторы могут быть любо- го типа, малогабаритные (полярные конденсаторы приме- нены типа К50-16), микросхемы 561-ой серии можно заменить на 1561-ую (или 564-ую серию при разработке собственной тополо- гии печатной платы). Диоды VD8 и VD10...VD23 могут быть заме- нены на Д2, Д9 или любые им- пульсные (КД521). Диоды VD1 и VD3...VD7 высоковольтные, типа КД257Д, В, Г или КД258Д, В, Г. 63
KVS1y 85 Рис. 3.3. Топология печатной платы
Светодиод HL1 подойдет любого типа и цвета. Разъем Х1 — типа ОНЦ-КГ-4-5 для установки на печатную плату. Гнезда Х4 и Х5 типа Г4,0. Корпус устройства удобно выполнять из двух металлических пластин, загнутых буквой П, на одной из которых крепится плата с радиодеталями, а вторая является крышкой. Над печатной платой с элементами на пластине закрепляются 4 или 5 аккумуляторов Д-0,26. При настройке устройства, из-за разброса номиналов конденсаторов, может потребоваться подбор резисторов, отмеченных на схеме чтобы получить необходимые временные интервалы. Для обеспечения нормальной работы приборов АТС, частота импуль- сов, создаваемых номеронабирателем, должна находиться в пределах 10±1 имп/с (зависит от R15). При этом форма импульсов на выходе микросхемы D3.1 приведена на рис. 3.5. Импульсный коэффициент K=tp/t3 должен составлять 1,4...1,8, что легко проконтролировать осциллографом при наборе цифр 0-0-0. Меж- серийное время должно быть не менее 0,5 секунд (зависит от номинала элементов С7, R14). Для настройки устройства через разъем XT вместо телефонной линии подключаем блок питания с напряжением 12 В и осциллографом контроли- руем изменения уровней сигналов в соответствии с логикой работы устрой- ства. Для удобства проверки правильной работы узла набора номера мож- но временно раз в пять увеличить номиналы емкостей С7 и С8. При этом легко сосчитать количество морганий светодиода при наборе каждой цифры номера — оно должно соответствовать установленным в наборном поле перемычкам. В последнюю очередь подключается сеть 220 В и звонок. В качестве датчика F1 удобно использовать геркон с нормально разомкнутыми контактами и магнит (когда дверь закрыта, контакты должны замыкаться магнитным полем). Соединяется датчик F1 с основным блоком перевитыми между собой проводами (для снижения внешних наводок). Маг- нит крепится к подвижной части двери, а геркон на каркасе (см. рис. 3.25). Размещается блок охраны в скрытом месте и при первоначальном подключении к телефонной линии нужно соблюдать полярность, указанную на схеме, что легко проконтролировать по свечению светодиода HL1. При правильной полярности подключения блока к ТЛ, когда сработает сигнали- зация (через 20...25 секунд после первоначального включения устройства в режим ОХРАНА), начинает светиться индикатор. Если этого не произошло, то нужно поменять местами провода в месте подключения устройства к телефонной линии. Для установки блока сигнализации в режим ОХРАНА необходимо на- жать кнопку S1 (с фиксацией, например типа П2К) на корпусе и через 20...25 секунд режим включится (интервал задается номиналом R1). За это время после нажатия кнопки необходимо покинуть помещение и закрыть за собой дверь (датчики F1...Fn будут замкнуты). Для снятия с режима ОХРАНА при проникновении в квартиру нужно не позднее чем через 20 секунд нажать кнопку S1 (время устанавливают резистором R7). Если этого не сделать, то включится, звонок и сформируется сигнал набора номера в телефонную линию. 65
Рис. 3.4. Расположение элементов на плате
После однократного срабатывания сигнализации через 3 минуты она отключается из режима ОХРАНА и будет находиться в этом состоянии неза- висимо от срабатывания датчиков до тройства в режим ОХРАНА кнопкой S1. Рис. 3.5. Форма импульсов в режиме набора номера 3-4 на выводе 4 микросхемы D3: tp - время размыкания линии; t3 - время замыкания линии момента повторного включения ус- Когда вы вошли в квартиру при работающей сигнализации, должен светиться светодиод до момента ее выключения кнопкой S1 (или автоматического — по истече- нии 3 минут). Если свечения нет, это говорит о том, что сигнализация срабатывала за время вашего от- сутствия (случайно срабатывать она не может). Приведенная схема показала себя надежной в работе и удобной в эксплуатации. В заключение, исходя можно отметить, что включатель S1 из опыта использования системы, лучше применить с дополнительной группой контактов, которую следует использовать для отключения от сети 220 В цепей звукового сигнала, когда схема охраны отключена. Это защитит тиристор от сетевых помех и повысит надежность схемы. Полезным будет также дополнение схемы звуковым индикатором со- стояния элементов питания (контроль их разряда), например, приведенной в разделе 5. Это позволит вам быть уверенным в надежности работы схемы охраны и вовремя подзарядить или сменить элементы питания. ПРОСТЫЕ ОХРАННЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ КВАРТИРЫ И ДАЧИ В настоящее время промышленность пока еще мало выпускает ох- ранных устройств для квартир, да и цена у них не всегда соответствует па- раметрам. Публикуемые в различных журналах схемы рассчитаны, как пра- вило, на опытных радиолюбителей, и их не каждый сможет повторить. Предлагаемые две схемы отличаются от всех ранее опубликованных своей простотой и надежностью, что проверено при эксплуатации в течение более 10 лет. В основу построения схемы (рис. 3.6) взято использование реле времени К2 типа РВП72-3-221-00У4, имеющее две группы контактов, одна из которых — К2.1 — срабатывает мгновенно, а вторая — К2.2 — с регулируемой (0,4...180 секунд) задержкой. Задержка устанавливается на 6...8 секунд для того, чтобы при входе в квартиру хозяин успел отключить сигнализацию (скрытно установленной кнопкой S3) до срабатывания звуко- вого сигнала. Полное отключение сигнализации от сети выполняют тумб- лером S1 (типа Т1 или ТЗ). Сигнальным датчиком положения двери являет- ся кнопка S4 (типа КМ2-1 или аналогичная малогабаритная), установленная на каркасе двери. Кнопка S2 устанавливается перед дверью в квартиру (можно вблизи от кнопки звонка), и она позволяет переключать сигнализа- цию в режим ОХРАНА после выхода из квартиры. Реле К1 можно использо- вать любого типа с рабочим напряжением 220 В. 67
В режиме ОХРАНА схема не потребляет электроэнергию, но при срабатывании сигнализации сирена (или звонок) будет звучать до момента выключения сигнализации кнопкой S3 или тумблером S1 внутри квартиры. Такую сигнали- Рис. 3.6. Электрическая схема устройства охраны квартиры: S1 — включение сигнализации тумблер (Т1 или ТЗ); S2 — кнопка включения режима “Охрана”; S3 — кнопка отключения режима “Охрана”; S4 — кнопка сигнального контакта охраны, установленного на входной двери (датчик) вал схема отключит сирену и будет находиться чения режима ОХРАНА. Рис. 3.7. Электрическая схема устройства охраны дачи или гаража: S1 —тумблер включения сигнализации; S2 — тумблер используется для временного отключения звонка (или сирены) во время контроля работы устройства охраны зацию нельзя устанав- ливать на даче или в месте, где приходится бывать очень редко. Чтобы устранить этот недостаток, схему мож- но дополнить еще од- ним реле времени КЗ, аналогичным К2 (показано на схеме пунктиром). Время сра- батывания контактов К3.1 устанавливается на задержку 180 сек- кунд. Через этот интер- в таком состоянии до вклю- Вторая схема, приведенная на рис. 3.7, имеет ограниченное время звучания сигнала (не более 180 секунд) и выполнена только на одном реле времени. В ждущий режим ОХРАНА схема перейдет после кратковременного обесточивания схемы, после срабатывания или же при первоначальном включении. Применение в схе- ме тиристора VS1 необ- ходимо для пожарной и электрической безопасно- сти (при этом на цепи охранных датчиков не будет опасного для жизни напряжения). Схема по- зволяет в цепь охраны последовательно подклю- чать много датчиков. На стекла окон устанавливается датчик в виде прикле- енной по периметру полоски из металлической фольги. Такие датчики ис- пользуются и на некоторых промышленных объектах и срабатывают при разбивании стекла. 68
При разрыве цепи охраны включится реле К2 (такое же, как и на схе- ме, приведенной на рис. 3.7) и своими контактами К2.1 самоблокируется. Также начнет работать реле К1, которое отключится через 180 секунд кон- тактами К2.2. Реле К1 позволяет включать мощную нагрузку. В качестве источника звука можно использовать сирену СС-1 или любой сильный звонок. При замене тиристора на другой тип (КУ201Л) может потребоваться подбор R1. Резистор R1 выбирают типа ПЭВ-10 или аналогичный с допус- тимой мощностью 7...10 Вт (можно составить из нескольких последователь- но соединенных резисторов). Лампочка HL2 и тумблер S2 являются вспомогательными и их приме- нение не обязательно. Общим недостатком приведенных схем является зависимость систе- мы охраны от сети 220 В, но, учитывая малую вероятность обесточивания схемы именно в момент ограбления, они могут достаточно надежно охра- нять объекты. УНИВЕРСАЛЬНОЕ ОХРАННОЕ УСТРОЙСТВО Это устройство является многофункциональным и может использо- ваться для охраны автомобиля (рис. 3.8), квартиры (рис. 3.9) или гаража. При срабатывании сигнализации включается звуковой сигнал. Устройство имеет встроенный источник питания и в аварийной ситуации является энергонезависимым. Вся схема устройства вместе выполнены в одном корпусе. колебаний Рис. 3.8. Подключение системы охраны к автомобилю со звуковым сигналом При охране автомобиля устрой- ство работает с двумя типами внешних датчиков: а) для дверей (датчики открыва- ния дверей или датчик механиче- ских колебаний, см. статью "Датчики для охранной сиг- нализации”) — включает звуковой сигнал с задержкой 6 секунд; б) для закрытого капота и багажника — мгно- венное включение звукового сигнала. Владелец автосторожа при срабатывании сигнализации по звуку лег- ко может определить группу датчиков, сработавших во время охраны. Схема автосторожа обеспечивает после включения охраны задержку 12+2 секунд для выхода из машины и 6±1 секунд при входе в автомобиль 69
для отключения сигнализации скрытно установленным тумблером S1 до срабатывания звукового сигнала. Схема подключе- Рис. 3.9. Подключение системы охраны в квартире работы всей схемы. ния автосторожа (см. рис. 3.8) обеспечивает блокировку системы зажигания (второй парой контактов тумблера S1) на все время охраны вне зависимости от сраба- тывания датчиков. В охранном^' ус- тройстве предусмотрена светодиодная индикация режима срабатывания датчиков сигнализации, что удобно при установ- ке и эксплуатации, так как является индика- тором нормальной Устройство питается от аккумулятора автомобиля, но в случае аварийной ситуации (при его отключении) схема автоматически переключается на встроенный резервный источник питания, при этом по- требляемый ток в режиме ОХРАНА не превышает 0,5 мА. При охране квартиры или гаража электропитание устройства осуще- ствляется от встроенного источника питания, которым является блок из шести элементов А316 или аккумуляторов НКГЦ-0,45, при этом ток по- требления в режиме ОХРАНА не превышает 0,5 мА и элементы питания обеспечат работу устройства в режиме ОХРАНА не менее одного года (если не срабатывал звуковой сигнал). Работает устройство с двумя линиями от датчиков: а) датчик двери — включает звуковой сигнал с задержкой 6 секунд; б) датчик закрытого окна или вторых дверей — включение звукового сигнала мгновенно. Схема сторожа обеспечивает после включения режима охраны за- держку в 12 секунд для выхода из квартиры и 6 секунд при входе — для отключения сигнализации до срабатывания звукового сигнала. В схеме сигнализации имеется светодиодная индикация режима сра- батывания датчиков, что является показателем работы. Электрическая схема (рис. 3.10) собрана на четырех микросхемах КМОП серии, что обеспечивает малое потребление тока, и состоит из триг- гера на элементах D1.1...D1.3, генератора на частоту около 500 Гц — D2.2 и D2.3, счетчика тактовой частоты D3 и схемы селекции временных интерва- лов на микросхеме D4. Транзисторы VT1 и VT2 позволяют усилить ток в нагрузке, которой является внутренний малогабаритный динамик (ЗГДШ-14-4), а также может подключаться внешний источник сигнала — гудок автомобиля. В момент включения питания схемы на выходах счетчика D3 устанав- ливается (цепью СЗ, R4) лог. "0". Это обеспечивает появление лог. "1" на 70
выводе D4/10 и лог. "О" на D1/3. При этом будет работать автогенератор и связанный с ним счетчик до момента времени, пока на выводе D3/2 не поя- вится "1". Если ни один из датчиков не сработал, то через 12 секунд появит- ся лог. "1" на выводе D1/3 — генератор остановится. С этого момента уст- ройство будет находиться в режиме ОХРАНА, и срабатывание датчиков приведет к переключению триггера на элементах D1.1...D1.3 (на выводе D1/4 появится лог. "1", а на выводе D1/3 — "О"), что приведет к продолжению работы генератора и счетчика, а на выходной нагрузке через 6 секунд поя- вится звуковой сигнал. Применяемые резисторы и конденсаторы можно использовать любо- го типа. Все элементы схемы, кроме светодиода HL1, тумблера S1, динами- ка ВА1, резистора R5, элементов питания и датчиков, размещены на одно- сторонней печатной плате размером 110x45 мм (рис. 3.11). При этом потре- буется сделать шесть объемных перемычек (если использовать двухсторон- нююлечатную плату, то эти перемычки удобно выполнить печатными про- водниками). Транзистор VT1 крепится к теплорассеивающец. пластине (радиатору). В качестве переключателя S1 применен тумблер ТЗ или любой аналогичный с двумя переключающими контактами. При правильной сборке и исправных деталях схема не требует на- стройки. Общие габариты всего устройства, при использовании малогаба- ритного источника звука, не превышают 140x120x60 мм . Особенностью приводимой схемы является отсутствие электролити- ческих конденсаторов, что позволяет повысить ее надежность и расширить диапазон рабочих температур для устройства охраны. 71
Рис. 3.11. Топология печатной платы и расположение элементов Приведенную охранную сигнализацию можно легко усовершенство- вать, дополнив ее рядом полезных функций: — ограничение времени звучания (4...5 минут) сигнала в случае по- стоянного нарушения охранного шлейфа; — при включении блока охраны скрытно установленным тумблером SA1; если датчик F1 будет находиться в положении, показанном на схеме, то независимо от состояния других датчиков устройство будет ждать, пока он сработает (например при выходе из помещения), после чего начнется отсчет времени задержки (12 секунд) включения режима ОХРАНА (индикатором на- чала отсчета времени является мигание зеленым цветом светодиода HL1); — при входе в помещение необходимо в течение 6 секунд отключить сигнализацию до срабатывания звукового сигнала оповещения, а чтобы вы не забыли, что помещение находилось под охраной, в течение этого интер- вала времени пьезоизлучатель HF1 будет издавать прерывистый звуковой сигнал небольшой громкости. 72
Рис. 3.12. Усовершенствованная схема охранной сигнализации 73
Для выполнения всех этих функций в схему (рис. 3.12) добавлены уз- лы: ограничителя времени звучания звукового сигнала на счетчике D5; триг- гера на элементах D6 для обеспечения режима ожидания начала отсчета временного интервала 12 секунд. Светодиод HL1 и пьезоизлучатель HF1 позволяют более полно контролировать режимы работы устройства, что удобно при эксплуатации. В начальный момент включения питания Схемы (А1) импульс, сфор- мированный цепью C4-R5, обеспечивает обнуление счетчика D5 (на выходе D5/7 появится логическая "1", т. е. напряжение питания). При этом на выво- дах элементов схемы будут состояния: D6/10 — лог. "1"; D1/1 — "О"; D1/2 — "О"; D1 /3 — "Г; D7/1 — "О"; D7/13 — "О". ? После срабатывания датчика F1 на выводе D6/9 появится лог. "Г' (D6/10 — "О"), что приведет к появлению на выходе D1/3 лог. "О". Начнет работать генератор и связанный с ним счетчик D3, до момента времени (12 секунд), пока на D4/10 не появится лог. "О" (на D1/3 — лог. "1", что остановит работу генератора). При этом схема переходит в режим ОХРАНА и будет находиться в таком состоянии, пока не сработает любой датчик. Если сработает один из датчиков F1 или F2 (когда схема находится в режиме ОХРАНА), это приведет к переключению триггера на элементах D1.1...D1.3 (на выводе D1/4 появится лог. "1", а на выводе D1/3 — "О"), что включит работу генератора и счетчика D3. В этом случае через 6 секунд появится звуковой сигнал оповещения (ВА1). За этот интервал времени необходимо отключить блок охраны, что, не зная места расположения тумб- лера SA1, сделать постороннему невозможно. При срабатывании датчика F3 звуковой сигнал появится без задерж- Когда блок охраны работает в режиме ОПОВЕЩЕНИЕ, кроме звуко- вого сигнала, будет красным цветом светиться индикатор HL1. Сдвоенный светодиод HL1 можно заменить двумя любыми обычными светодиодами с разным цветом свечения. Для того чтобы снизить ток потребления схемой при работе свето- диода в режиме индикации, напряжение на него подается импульсами. Из-за инерции зрения это незаметно. 0.25А 2 1+С5 БоООмк х25В DA1 КР142ЕН8А(Г) ЮОмк х25В G1 9...12В Рис. 3.13. Блок Питания -ПИТ _ 74
В стационарных условиях лучше, если устройство будет иметь сме- . шанное питание — от сети и аккумулятора. При этом, основным является сетевой источник, а в аварийной ситуации (при отключении сети) автомати- чески подается резервное питание от аккумулятора (рис. 3.13). В качестве датчиков F1...F3 для сигнализации удобно .использовать герконовые контакты, например КЭМ-1, совместно с магнитом. Они малога- баритны и имеют высокую надежность. Чаще всего бывает достаточно всего одного датчика (F1) на входной двери. В случае кратковременного срабатывания датчиков схема из режима ОПОВЕЩЕНИЕ автоматически возвращается в режим ОХРАНА. Длитель- ность звучания сигнала оповещения зависит от того, какой датчик сработал, и по звуку можно легко определить группу сработавших датчиков. Применяемые резисторы, конденсаторы и пьезоизлучатель (HF1) по- дойдут любого типа, малогабаритные. Вместо транзисторов КТ3102 можно применить КТ315Г(Е), КТ3107 заменяется на КТ361Г(Е). Транзистор VT5 и стабилизатор DA1 крепятся на теплорассеивающих пластинах. В качестве диодов VD1...VD4 подойдут любые импульсные, VD5... VD11 заменяются на КД213А или аналогичные. Для сетевого блока питания трансформатор Т1 можно использовать с напряжением во вторичной обмотке 12... 16 В и мощностью не менее 15 Вт. Так, например, подойдут унифицированные трансформаторы типа: ТПП266- 220-50, ТПП276-220-50, ТПП286-220-50. В этом случае, при монтаже, сохра- няется нумерация выводов, указанная на схеме (рис. 3.13). Блок охраны размещается в скрытом месте, а соединения с датчика- ми лучше выполнять перевитыми между собой проводами, что исключит влияние внешних наводимых помех. При правильной сборке и исправных деталях схема начинает рабо- тать сразу и настройки, как правило, не требует. При необходимости временные интервалы 6 и 12 секунд можно одно- временно изменить подбором номинала резистора R4. Резистор R13 позво- ляет ограничить мощность звука в динамике. ОХРАННАЯ СИГНАЛИЗАЦИЯ ДЛЯ ФЕРМЕРА Когда я столкнулся с необходимостью изготовления такого устройст- ва, то, изучив целую стопку литературы, пришел к выводу, что ни одна из ранее опубликованных схем для этих целей полностью не подходит. Поэто- му и пришлось заняться изготовлением собственной системы, которая бы обладала простотой, надежностью и при этом обеспечивала охрану по од- ному охранному шлейфу нескольких удаленных на расстояние до 100. м друг от друга объектов. Это устройство может применяться для охраны дачи или садового участка. Электрическая схема блока охраны приведена на рис. 3.14. Она обеспечивает индикацию места сработавшего датчика — одного из четырех, что повышает удобство при ее установке и использовании. Определить место можно и по характеру звука подключенной сирены или звонка. Схема чувствительна к любым нарушениям в цепи охранного шлейфа (разрыв или замыкание) и позволяет значительно упростить подключение объектов охраны (см. рис. 3.15). 75
Рис. 3.14. Электрическая схема блока охраны для подключения удаленных датчиков 76
Принцип работы блока охраны основан на контроле уровня напряжения при проте- кании небольшого тока через охранный шлейф (от срабо- тавших датчиков он изменяет- ся). Схема собрана на легко доступных элементах и состоит из источника сетевого питания на трансформаторе Т1 и дио- дах VD3...VD6, стабилизатора напряжения на микросхеме D5 (КР142ЕН8Б или 142ЕН8Б), схемы контроля уровня напря- жения на охранном шлейфе (VT2...VT6) и формирователя временных интервалов на мик- росхемах D1...D4. Схема формирователя временных интервалов по принципу работы аналогична с приведенной на рис. 3.10 и имеет незначительные отличия, связанные с применением реле К1 для включения мощной нагрузки (звонка или сирены, света), а также светодиодной индикацией типа сработавшего датчика. При включении блока охраны (включателем SA1) схема обеспечивает задержку установки режима ОХРАНА на 12 секунд для того, чтобы хозяин успел покинуть помещение. При входе в дом сработает датчик F5, и в течение 6 секунд необхо- димо успеть отключить сигнализацию до момента появления звукового опо- вещения. Вся схема в режиме ОХРАНА потребляет по цепи +25 В ток не более 10 мА, и при безошибочной сборке настройка ее заключается в установке резистором R12 (многооборотный, типа СП5-2) лог. “1” на коллекторе VT4, а при срабатывании датчиков F2 или F3 должен появиться лог. "0". Реле К2 должно срабатывать только при коротком замыкании охран- ного шлейфа (сработал датчик F4). Таблица 3.1 Состояние охранного шлейфа сработавший датчик Свечение свето- диодов в блоке охраны Контрольные точки схемы Выходной сигнал на включение реле К1 HL1 HL2 HL3 а b с режим “ОХРАНА” - нет нет нет 1 1 1 нет разрыв шлейфа F1 есть есть нет 1 0 1 прерыв. вкл. реле чередуется с непрер. замыкание датчика F2 или F3 нет нет нет 0 1 0 продолжительное вкл. чередуется с паузами замыкание датчика F5 есть нет нет 0 1 1 продолжительное вкл. чередуется с паузами замыкание шлейфа F4 нет нет есть 0 0 0 непрерывное включение 77
Для удобства настройки схемы приведена таблица 3.1, которая по- зволяет понять логику работы схемы и индикации сработавшего датчика. При изготовлении схемы применены конденсаторы С1, СЗ, С4, С6 ти- па К10-17а; С2, С5 — К50-35А на 50 В. Вместо транзисторов VT3, VT5, VT6 можно использовать транзисторную матрицу 1НТ251. Реле К1 типа РЭН34 ХП4.500.000-01; К2 — РЭС55А РС4.569.602 (или.РС4.569.607) или РЭС55Б РС4.569.627 (РС4.569.632) на рабочее напряжение 12 В. Трансформатор Т1 можно использовать любой с напряжением во вторичной обмотке 18...25 В. Такое напряжение есть во многих трансформа- торах от бытовой радиоаппаратуры. Так, например, подойдут многие, из унифицированных трансформаторов типа: ТПП221...ТПП2,26, ТПП231...ТПП236, ТПП245...ТПП248, ТПП251...ТПП262 и другие. Они имеют много вторичных обмоток с разными напряжениями, и последовательное их включение позволит получить нужное. В качестве датчиков F1...F5 лучше использовать герконовые контакты совместно с магнитами, так как они герметичны и не боятся атмосферных воздействий. Применение включателя SA2 не является обязательным, но его на- личие делает удобным (бесшумным) проверку работы блока охраны при эксплуатации. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ "ЕЖИК" Устройство предназначено для активной защиты металлической две- ри квартиры или сейфа и может быть применено совместно с другими ох- ранными устройствами как дополнительное, включаемое в случае тревоги. Оно может пригодиться также и в сельском хозяйстве для создания элек- трического ограждения огорода от животных (для этого достаточно устано- вить по периметру колья с натянутыми двумя оголенными проводами). VD3...VD5 КД247Ж С4* 0,022мк Рис. 3.16. Электрическая схема “ЕЖИКА” 78
Схема устройства (рис. 3.16) состоит из автогенератора на транзи- сторе VT1 и трансформаторе Т1, с высоковольтной обмотки которого после выпрямления на диодах VD3...VD5 снимается напряжение 1000...1200 В. Это позволяет при прикосновении к любому из высоковольтных выводов Получить удар током, сила которого будет зависеть от общей емкости кон- денсаторов С5 и С6 (энергия запасенного заряда на емкости: W = 0,5CUc2 = 0,5*0,2*10’6 *12002 = 0,144 Дж, где Uc — напряжение на конденсаторе в вольтах,.С — суммарная ем- кость в фарадах), а их величина выбрана такой, чтобы этот удар не пред- ставлял опасности для жизни, однако второй раз его получать уже не захо- телось. Для изготовления электрического "ЕЖИКА" потребуется намотать трансформатор Т1 на диэлектрическом каркасе, вставляемом в броневой сердечник БЗО (см. рис. 3.17) из феррита М2000НМ1 (М1500НМ1). Транс- форматор содержит в обмотке 1 — 9 витков, 2 — 10 витков провода ПЭЛШО-0,18, в обмотке 3 — 1800 витков провода ПЭЛ-0,1. Его изготовление требует аккуратности, и при намотке 3-й обмотки необходимо через каждые 400 витков укладывать конденсаторную диэлектрическую бумагу (ее можно достать из высоковольного конденсатора), а слои пропитать конденсатор- ным или трансформаторным маслом. После намотки катушки вставляем ее в ферритовые чашки и склеиваем (предварительно убедившись, что она работает). Места выводов катушки заливаются разогретым парафином. При сборке схемы необходимо соблюдать по- лярность фаз обмоток трансформатора, указанную Ья——И на схеме. ** I—Топология печатной платы и расположение на ней элементов (кроме предохранителя) приведены (X—<2> на Рис- 3.18. Трансформатор крепится к плате клеем. Питается схема от аккумулятора или любого источника с напряжением 10...15 В. При правильном включении фаз обмоток Т1 схема начинает работать сразу. Настройка заключа- Рис. 3.17. Составные ется в подборе конденсатора С2.— по максимуму части конструкции броне- выходного напряжения на клеммах ХЗ и Х4, а также в вой катушки подборе режима работы автогенератора резистором R2 для получения минимального тока потребления при устойчивом самовозбуждении (запуске автогенератора в момент вклю- чения питания). Обычно потребляемый схемой ток не превышает 50 мА. Для того чтобы повысить экономичность устройства, можно его дополнить таймером (рис. 3.19), включаемым между источником питания и схемой. Таймер по- зволяет при подаче на схему напряжения включать "ЕЖИК" на 5...15 секунд (время зависит от величины номинала конденсатора СЮ и резистора R5), после чего он ее обесточивает до момента повторного включения питания. 79
Рис. 3.18. Топология печатной платы и расположение элементов 80
В схемах применены конденсаторы С1, С7, СЮ типа К53-4; С2, СЗ, С4, С8, С9 — К73-9 на 100 В ; С5, С6 — К42У-2 или К73-16В на 1600 В. КАРМАННАЯ СИРЕНА Это устройство предназначено для тех, кто беспокоится о своей безопасности. Оно может быть полезно детям, женщинам и позволяет вла- дельцу привлечь к себе внимание окружающих людей для оказания необхо- димой помощи. Схема может также применяться в составе охранной сигна- лизации как дополнительный звуковой сигнализатор. Рис. 3.20. Электрическая схема сирены Устройство легко размещается в любом кармане и при его включении создает плавно меняющийся звуковой сигнал, похожий на звук милицейской сирены. Громкости сигнала достаточно, чтобы привлечь внимание окру- жающих людей в радиусе более 50 метров. 81
Схема устройства приведена на рис. 3.20. Она состоит из двух свя- занных генераторов на микросхеме D1. Частота генератора на элементах D1.4, D1.6 меняется полевым транзистором VT1, которым управляет гене- ратор (D1.1, D1.2) с более низкой рабочей частотой. В качестве источника звука используется пьезоизлучатель ЗП-1, ЗП- 22 или аналогичный. Для повышения громкости звука излучатель включен к трансформатору Т1. Его можно взять от малогабаритного радиоприемника, используя обмотку с большим числом витков в качестве вторичной, а пер- вичную (или ее часть) подключить по схеме автотрансформатора, как это показано на рисунке. Такое включение HF1 позволяет получать на нем переменное напря- жение более 100 В, что значительно повышает громкость звука. Использует- ся микропереключатель S1 типа ПД-9-2 или любой малогабаритный. Топологию печатной платы можно использовать (с небольшими изме- нениями) от схемы имитатора голосов птиц (см. раздел 6, рис. 6.1). С Конструкция корпуса может быть любой, но единственное требова- ние, которому он должен удовлетворять, — это механическая прочность (выдерживать удар при падении устройства). fl* ДАТЧИК ДЫМА ДЛЯ СИГНАЛИЗАЦИИ О ПОЖАРЕ От пожара ущерб может быть еще больше, чем от воров, а вовремя поданный сигнал тревоги позволит хоть что-то спасти. Рис. 3.21. Электрическая схема датчика дыма На промышленных объектах в основном используются для сигнали- зации о пожаре тепловые датчики (они наиболее дешевы). Особенность их устройства такова, что они подают сигнал тревоги, когда охраняемое поме- щение уже сгорело. Наиболее надежны, по мнению пожарных, считаются датчики, сраба- тывающие на дым, однако они далеко не всем по карману. Один из вариантов выполнения датчика дыма приведен на рис. 3.21. Схема состоит из генератора (на элементах микросхемы DD1.1, DD1.2, С1, R1, R2), формирователя коротких импульсов (на DD1.3 и С2, R3), усилителя 82
(VT1) и излучателя (HL1) ИК-импульсов, а также компаратора (DD2) и ключа на транзисторе (VT2). При приеме ИК-импульсов фотодиодом HL2 срабаты- вает компаратор и своим выходом разряжает конденсатор С4. Как только прохождение импульсов нарушится, конденсатор зарядится через резистор R9 в течение 1 секунды до напряжения питания, и начнет работать элемент D1.4. Он пропускает импульсы генератора на коммутатор тока VT2. Приме- нение светодиода HL3 не является необходимым, но при его наличии удоб- но контролировать момент срабатывания датчика. Рис. 3.22. Вид конструкции датчика Рис. 3.23. Схема контроля Конструкция датчика (рис. 3.22) имеет рабочую зону, при попадании в которую дыма ослабляется прохождение ИК- импульсов, а если не смогли пройти несколько импульсов подряд — срабатывает датчик (что обеспечивает помехо- устойчивость схемы). При этом в соединительной линии появ- ляются импульсы тока, которые и выделяет схема контроля, приведенная на рис. 3.23. Датчиков дыма к одно- му охранному шлейфу можно подключать (параллельно) много. При настройке схемы контроля резистором R14 устанавливаем . транзисторы так, чтобы VT3 и VT4 находи- лись в запертом состоянии (светодиод HL4 не светится). Один датчик дыма в режиме ОХРАНА потребляет ток не более 3 мА и проверен при работе в диапазоне тем- ператур от -40 до +50 °C. Выход схемы контроля (коллектор VT4) может под- ключаться к системе охраны непосредственно вместо датчика. При использовании нескольких датчиков, одновременно установлен- ных в_ разных местах, схему можно дополнить индикатором номера срабо- тавшего датчика дыма. Для этого нужно, чтобы частоты генераторов (зависит от С1 и R2) отличались друг от друга, а воспользовавшись цифро- вым индикатором частоты, например предложенным М. Назаровым ("Ра- дио", N 3, 1984, стр. 29—30), легко будет определить место возгорания. При этом отпадает необходимость вести охранные шлейфы отдельно до каждого датчика, что значительно упростит разводку проводов и снизит их расход. Транзисторы VT1 и VT2 могут быть заменены на КТ814. ИК-диоды по- дойдут многих других типов, но при этом может потребоваться подбор номи- нала резистора R6. ' 83
Конденсаторы использованы С1, С2, С4, С5 типа К10-17а, СЗ — К53- 18-16В, С6 - К50-6-16В. Резистор R14 типа СП5-2, остальные типа С2-23. Датчик дыма целесообразно устанавливать в помещениях, где хра- нятся легко воспламеняющиеся предметы, а размещать в местах, где про- ходит поток воздуха, например вблизи вентиляционного отверстия, - в этом случае возгорание будет обнаружено раньше. Схема может найти и другие применения, например в качестве без- контактного датчика для охранной сигнализации или устройств автоматики. ДАТЧИКИ ДЛЯ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ Рис. 3.25 Рис. 3.26 Существует много различных ви- дов датчиков для охранной сигнализации. Большинство из них рассматривать из-за сложности изготовления в домашних условиях мы не будем, а остановимся на наиболее простых. Так, стекло автомобиля может ох- ранять и обычная миниатюрная кнопка (МП-1), установленная на уголок, рис. 3.24. Крепится она к стеклу зажимом уголка под резиновую уплотнительную прокладку. Кроме кнопок, в качестве датчиков наиболее часто применяются герметич- ные герконовые контакты, замыкающиеся при воздействии магнита. Они обладают высокой надежностью и малыми габари- тами, что делает возможным потайное размещение в углублении на каркасе дверей и оконных рам. При этом неболь- шой магнит крепится на подвижной части, например клеем (рис. 3.25). В зависимости от расположения магнита относительно геркона, датчик может работать на замыкание или раз- мыкание цепи при срабатывании (обычно используют на размыкание). Чувствительности контактов герко- на достаточно, чтобы он срабатывал на расстоянии 5... 15 мм от магнита. Использованием только герконо- вых датчиков и кнопок не везде удастся обеспечить надежную охрану (окно могут разбить). Простейшим способом сигнализа- ции при разбивании окна является на- клеенная по периметру стекла тонкая и узкая полоска из металлической фольги, включенная последовательно в цепь 84
пружинящий провод \ медная пластина Рис. 3.27 охранного шлейфа (см. рис. 3.26). Она порвется при разбивании стекла, но, если вор будет использовать стекло- рез, может не сработать. Для охраны на стеклах широко используют выпускаемые промышлен- ностью датчики ДИМК (рис. 3.27). Такой датчик клеится к стеклу и срабатывает на удары или разбивание за счет того, что пластина с закрепленным на ней магнитом не имеет жесткого крепления и при ударах отходит от геркона, что разрывает цепь охранного шлейфа (все датчики подключаются последователь- но). Аналогичную конструкцию не- сложно изготовить самостоятельно или Рис. 3.28. Усилитель к пьезодатчику приобрести. Для сигнализа- ции об ударах и вибра- циях может использо- ваться также пьезосиг- нализатор типа В-2 (BQ1, рис. 3.28) совме- стно со схемой усили- теля. Этот датчик рас- считан на работу в диапазоне температур ±60 °C и приклеивается к стеклу клеем или прижимается металли- 0 34 6,5 Рис. 3.29. Вид крепления датчику ЭИС. 3.10). На автомобилях для предотвращения ческой пластиной к корпусу автомобиля или гаража (рис. 3.29). Питание схемы может быть от 5 до 15 В, а чувстви- тельность устанавливается резистором R8 при настрой- ке. При срабатывании сигна- лизатора на выходе схемы появляется кратковременно нулевой уровень. Устройство можно подключить непосред- ственно к схеме охраны (например приведенной на снятия колес часто применяют датчики механических колебаний корпуса. Такой датчик несложно изгото- вить из пружинящей металлической пластины с закреплением на одном 85
конце груза (см. рис. 3.30), но он обладает низкой надежностью и требует частой механической подстройки чувствительности из-за разбалтывания, а Рис. 3.30. Датчик механических колебаний также изменения погодных условий. Чувствительность та- кого датчика зависит от не- ровности поверхности земли на месте стоянки, что неред- ко приводит к ложным сраба- тываниям или неконтроли- руемому снижению чувстви- тельности. Рис. 3.31. Усилитель к электромагнитному датчику Всех этих недостатков лишена схема с электромагнит- ным датчиком (рис. 3.31). В каче- стве чувствительного к колеба- ниям датчика можно использо- вать малогабаритный миллиам- перметр (например от бытовой радиоаппаратуры, М4370 и мно- гие другие), доработав его в соответствии с рис. 3.32. Для этого корпус измерительного прибора вскрывается и на конце стрелки закрепляется небольшой грузик (можно взять кусочек трубчатого припоя с внутренней Рис. 3.32. Конструкция электромагнитного датчика механических колебаний канифолью). Канифоль удаляется иголкой, а в полученное отверстие встав- ляется конец стрелки и обжимается плоскогубцами. При выборе миллиамперметра неважно, где у него начальное поло- жение стрелки, — под действием веса груза она займет среднее положение при соответствующей ориентации самого прибора. 86
Чувствительность электромагнитного датчика колебаний не зависит от неровности места, и он может срабатывать даже от легкого прикоснове- ния к машине, а его чувствительность легко изменить резистором R5 типа СП5-2В (так, во время дождя она должна быть снижена для исключения ложных срабатываний). Для удобства эксплуатации лучше применить два резистора R5 и тумблером переключать их на заранее установленные чувствительности. Схему усилителя к датчику лучше располагать вблизи отдатчика. Для охраны темного подвала или погреба можно использовать датчик света (рис. 3.33). Он позволит обнаружить проникновение туда посторонне- го, который светом наверняка воспользуется. ОП Рис. 3.33. Датчик освещения Резисторы, отмеченные на схемах требуется подбирать при регу- лировке. ЕМКОСТНОЙ ДАТЧИК Устройство реагирует на приближение руки к металлическому пред- мету, например замку, сейфу, или же на касание охраняемого предмета. Датчиком может служить и любая электропроводная пластина с размерами примерно 200x200 мм. Чувствительность датчика зависит от настройки и может Составлять до 20 см. Отличительной особенностью приведенных схем емкостных датчиков является их малое потребление (работа в режиме микротоков), что позво- ляет применять автономное питание. В основе работы схемЫ (рис. 3.34) используется принцип изменяемой емкости. При поднесении руки к датчику WA1 в колебательный контур авто- генератора на транзисторе VT1 вносится емкость, и его частота меняется. Начальная частота автогенератора около 280 кГц. Схема настраивается так, чтобы второй колебательный контур (L2, С7) был в резонансе с частотой автогенератора. 87
На транзисторе VT4 собран активный детектор ВЧ сигнала. При дос- таточной амплитуде напряжения в контуре (L2, С7) VT4 будет находиться в насыщении (при этом VT5 заперт). Рис. 3.34 Цепь из резисторов R6, R7 обеспечивает устойчивую работу схемы при изменении питающего напряжения от 3,5 до 10 В. Резистором R6 можно установить нужную чувствительность датчика. Транзисторы VT2 и VT3 используются как диоды для стабилизации режимов работы транзисторов VT1 и VT4 при изменении питающего напря- дения. По сравнению с диодами переход транзистора обеспечивает лучшую стабилизацию напряжения при малых рабочих токах. Для удобства настройки схемы к коллектору VT5 можно подключить светодиод с ограничительным резистором (величина резистора зависит от напряжения питания и может быть от 200 до 1000 Ом). 88
остальные конденсаторы типа К10-17. Грубая настройка схе- мы производится конденса- тором С7, плавная — сердеч- ником катушки L2, а также резистором R6. Окончатель- ная настройка устройства проводится с реальным дат- чиком WA1, с которым схема будет в дальнейшем рабо- тать. При этом если охраняе- мый предмет имеет большую металлическую поверхность, то может потребоваться ус- тановка разделительного конденсатора небольшой емкости (5...100 пФ) между WA1 и контактом 1 схемы. Катушки L1, L2 намо- таны на ферритовом стержне типа 600НН (или 400НН) диаметром 10 мм и длиной 55 мм (см. рис. 3.35). Такие ферриты • используются в качестве антенны в приемни- ках на СВ и ДВ диапазонах. Катушка L1 содержит 350 витков, L2 — 250 витков про- вода ПЭЛШО диаметром 0,08...0,12 мм, которые рас- пределены равномерно по бумажному каркасу на фер- ритовом стержне. Сердечник L2 должен перемещаться относительно каркаса. Постоянные резисторы применены типа С2-23, под- строечный R6 — СПЗ-19а, конденсатор СЮ типа К53-1, * На рис. 3.36 и 3.37 приведена конструкция печатной платы и распо- ложение на ней элементов. Схема датчика размещается в любом пластмассовом корпусе и кре- пится вблизи отдатчика WA1 (100...200 мм). Устройство может работать совместно с другими схемами охраны в качестве датчика или как самостоятельное охранное устройство при нали- чии звукового индикатора (рис. 3.38). Параметры катушек L1, L2 такие же, как в схеме, приведенной на рис. 3.34, катушка L3 намотана на двух склеенных вместе ферритовых коль- цах (600...2000НН) типоразмера К10x6x3 и содержит 250 витков того же провода (индуктивность ее около 120 мГн). 89
Принцип работы звукового генератора на транзисторах VT6 и VT7 аналогичен с приведенной схемой на рис. 4.12. В качестве источника звука HF1 подойдет любой пьезоизлучатель, но топо- логия печатной платы (рис. 3.39) дана для установки ЗП-18. На плате резисторы R1 и R2 раполагаются над конденсатора- ми, что увеличивает плотность монтажа, а конденсатор CiO при- менен типа К50-16 на 16 В. При питании схемы от ис- точника с напряжением 6 В ток потребления в режиме ОХРАНА не превышает 1 мА, а при звуковом сигнале — 3 мА. 90
а) топология печатной платы б) расположение элементов Рис. 3.39 91
ГЕНЕРАТОР ШУМА Существуют специальные приборы, которые позволяют на расстоя- нии прослушивать разговоры через оконные стекла. При этом используется свойство звуковых волн создавать микровибрацию стекла, которую с помо- щью узконаправленных оптических приборов можно преобразовать в звук. Предотвратить прослушивание деловых-разговоров через окна по- зволяет генератор широкополосного акустического шума (рис. 3.40). D1 561ЛП2 D2. D3 561ИР2 Рис. 3.40 Устройство собрано на трех КМОП микросхемах и состоит из задаю- щего генератора на частоту 50 кГц (D1.1, D1.2), формирователя псевдослу- чайной последовательности импульсов на сдвигающих регистрах (D2, D3) и логике (D1.3, D1.4). Звуковыми излучателями (HF1, HF2) являются используемые в неко- торых телефонах капсули ВП-1 или ДЭМ-4М. Резистор R4 позволяет регулировать громкость звука. 92
Схема может питаться от любого нестабилизированного источника с напряжением от 4 до 15 В и потребляет ток не более 20 мА. В качестве источника звука подойдут и любые малогабаритные дина- мики (с 50-омным сопротивлением), но при этом возрастет потребляемый ток. Транзисторы можно заменить на КТ829А. При правильной сборке схема настройки не требует. Устройство выполняется в виде переносной коробки и размещается на подоконнике, вблизи от стекла. Включать генератор шума можно при проведении деловых переговоров, в случае необходимости. РАДИОЧАСТОТНЫЙ ИСКАТЕЛЬ ПОДСЛУШИВАЮЩИХ УСТРОЙСТВ Сегодня каждый может приобрести или собрать самостоятельно ра- диомикрофон, а также телефонное радиопрослушивающее устройство. Если вы занимаетесь бизнесом, то иногда необходима уверенность в том, что ваш разговор в квартире или офисе не прослушивается. Ведь от соблю- дения коммерческой тайны часто зависит успех дела. Обычно радиоподслушивающие устройства ("жучки") излучают на од- ной частоте в диапазоне 30...500 МГц небольшую мощность (до 5 мВт). Ино- гда такие устройства работают в ждущем режиме: включаются на передачу при наличии шума в помещении (что обеспечивает экономичность расходо- вания энергии элементов питания) или же при снятии телефонной трубки. "Жучки" могут иметь постоянное питание от сети 220 В — в'этом случае они располагаются внутри розеток или переходных тройников. Услуги специалистов по поиску таких закладок стоят довольно доро- го. Самостоятельно разбирать и осматривать все электроприборы — займет очень много времени и не гарантирует успех (электрическую лампочку не разберешь, а в ней может находиться радиомикрофон). Простейшее устройство, которое способно вам помочь в обнаруже- нии подслушивающих устройств, приведено на рис. 3.41. Схема является широкополосным мостовым детектором ВЧ напряже- ния, который перекрывает диапазон частот 1...200 МГц (при использовании в качестве VD1...VD6 диодов СВЧ диапазона рабочая полоса может быть 93
расширена) и позволяет обнаруживать "жучки" на расстоянии примерно 0,5... 1 м (это зависит от мощности передатчика). Известно, Что измерение ВЧ напряжений с уровнем меньше 0,5 В за- труднено тем, что уже при 0,2...0,3 В все полупроводниковые диоды при детектировании становятся неэффективны из-за особенности их вольт- амперной характеристики. В данной схеме применен известный способ измерения малых пере- менных напряжений с использованием сбалансированного диодно- резистивного моста. Небольшой ток, протекающий через диоды VD3, VD4, улучшает условия детектирования (повышает чувствительность) и позволя- ет отодвинуть нижнюю границу уровня измеряемых напряжений до 20 мВ при равномерной амплитудно-частотной характеристике. Диоды VD5, VD6 образуют второе плечо моста и обеспечивают тер- мостабилизацию схемы. На элементах микросхемы D1.2...D1.4 собраны трехуровневые компараторы, к выходам которых подключены светодиодные индикаторы HL1...HL3. Диоды VD1, VD2 применены как стабилизаторы напряжения 1,4 В, что необходимо для устойчивой работы схемы в широком диапазоне изменения питающих напряжений. Применение устройства требует определенных навыков, так как схе- ма довольно чувствительна и способна улавливать вблизи любые радиоиз- лучения, например работу гетеродина приемника или телевизора, а также вторичное переизлучение токопроводящими поверхностями. Для облегчения поиска "жучка" используют сменные антенные штыри с разной длиной (рис. 3.42), которые позволяют снизить чувствительность схемы. При использовании устройства, после его включения, необходимо резистором R2 добиться свечения индикатора HL3. Этим мы устанавливаем уровень начальной чувствительности относительно фона. При поднесении антенны’ к источнику радиоиз- лучения должны начинать светиться светодиоды HL2 и HL1 по мере увеличения амплитуды принятого сигнала. Регулировку схемы подстроечным резистором R9 выполняют один раз (при первоначальной на- стройке устройства от него зависит уровень порогов чувствительности компараторов). Питается схема от аккумулятора 7Д-0.125Д или батарейки типа "Крона" и сохраняет работоспо- собность при изменении питания от 6 до 10 В. В схеме применены: переменные резисторы R2 типа СПЗ-36 (многооборотный), R9 типа СПЗ-19а, остальные резисторы — типа С2-23; конденсаторы С1...С4 типа К10-17; гнездо Х1 типа Г4.0, вы- ключатель S1 типа ПД-9-2. Светодиоды можно заменить на любые из серии КИП (при малом по- требляемом токе они светятся достаточно ярко). Конструктивное выполнение схемы может быть любым, например в виде записной книжки (при использовании плоских аккумуляторов). 1200 ТА7 (мм) 400 700 94
В помощь автолюбителям Приведенные в этом разделе схемы будут полезны не только авто- любителям и позволят сэкономить немало денег. Конечно, некоторые уст- ройства можно купить и промышленного изготовления, но не всегда есть уверенность в качестве приобретенного изделия. Так, например, имеющие- ся в продаже автомобильные пускозарядные устройства довольно часто фактически пусковыми не являются из-за своей малой мощности и без по- мощи аккумулятора не смогут выполнить свою задачу. Но убедиться в этом удается только через некоторое время после покупки. Существует также немало полезных электронных устройств, которые наша промышленность не выпускает. ПУСКОВОЕ УСТРОЙСТВО Применение пускового устройства будет особенно полезно автолюби- телям, занимающимся эксплуатацией автомобиля в зимнее время года, так как оно продлевает срок службы аккумулятора, а также позволяет без про- блем заводить холодный автомобиль зимой, даже при не полностью заря- женном аккумуляторе. Из опыта известно, что при минусовой температуре аккумулятор снижает свою отдачу на 25...40%. А если он еще не полностью заряжен, то не сможет обеспечить требуемый для пуска двигателя началь- ный ток 200 А. Этот ток потребляет стартер в начальный момент раскрутки вала двигателя (номинальный ток потребления стартером около 80 А, но в момент пуска он значительно больше). Простейшие расчеты показывают, что, для того чтобы пусковое уст- ройство эффективно работало при подключении его параллельно с аккуму- лятором, оно должно обеспечивать ток не менее 100 А при напряжении 10...14 В. При этом номинальная мощность используемого сетевого транс- форматора Т1 (рис. 4.1) должна быть не менее 800 Вт. Как известно, номи- нальная рабочая мощность трансформатора зависит от площади сечения магнитопровода (железа) в месте расположения обмоток. Сама схема пускового устройства довольно проста, но требует правильного изготовле- ния сетевого трансформатора. Для него удобно использовать тороидальное железо от любого ЛАТРА — при этом получаются минимальные габариты и вес устройства. Периметр сечения железа может быть от 230 до 280 мм (у разных типов авто- трансформаторов он отличает- ся). Рис. 4.1. Схема пускового устройства 95
Перед намоткой обмоток необходимо закруглить напильником острые края на гранях магнитопровода, после чего его обматываем лакотканью или стеклотканью. Первичная обмотка трансформатора содержит примерно 260...290 витков провода ПЭВ-2 диаметром 1,5...2,0 мм (провод может быть любого типа с лаковой изоляцией). Намотка распределяется равномерно в три слоя, с межслойной изоляцией. После выполнения первичной обмотки, трансформатор необходимо включить в сеть и замерить ток холостого хода. Он должен составлять 200...380 мА. При этом будут оптимальные условия трансформации мощности во вторичную цепь. Если ток будет меньше, часть витков надо отмотать, если больше — домотать до получения указанной величины. При этом следует учитывать, что зависимость между индуктив- ным сопротивлением (а значит и током в первичной обмотке) и числом вит- ков является квадратичной — даже незначительное изменение числа витков будет приводить к существенному изменению тока первичной обмотки. При работе трансформатора в режиме холостого хода не должно быть нагрева. Нагрев обмотки говорит о наличии межвитковых замыканий или же продавливании и замыкании части обмотки через магнитопровод. В этом случае намотку придется выполнять заново. Вторичная обмотка наматывается изолированным многожильным медным проводом сечением не менее 6 кв. мм (например типа ПВКВ с рези- новой изоляцией) и содержит две обмотки по 15... 18 витков. Наматываются вторичные обмотки одновременно (двумя проводами), что позволяет легко получить их симметричность — одинаковые напряжения в обоих обмотках, которое должно находиться в интервале 12...13,8 В при номинальном сете- вом напряжении 220 В. Измерять напряжение во вторичной обмотке лучше на временно подключенном к клеммам Х2, ХЗ нагрузочном резисторе сопро- тивлением 5...10Ом. Показанное на схеме соединение выпрямительных диодов позволяет использовать металлические элементы корпуса пускового устройства не только для крепления диодов, но и в качестве теплоотвода без диэлектри- ческих прокладок ("плюс" диода соединен с крепежной гайкой). Для подключения пускового устройства параллельно аккумулятору, соединительные провода должны быть изолированными и многожильными (лучше, если медные), с сечением не менее 10 кв. мм (не путать с диамет- ром). На концах провода, после облуживания, припаиваются соединитель- ные наконечники. Контакты включателя S1 должны быть рассчитаны на ток не менее 5 А, например типа ТЗ. ВОССТАНОВЛЕНИЕ И ЗАРЯДКА АККУМУЛЯТОРА В результате неправильной эксплуатации автомобильных аккумуля- торов пластины их могут сульфатироваться, и он выходит из строя. Известен способ восстановления таких батарей при заряде их "ассимметричным" током. При этом соотношение зарядного и разрядного тока выбрано 10:1 (оптимальный режим). Этот режим позволяет не только восстанавливать засульфатированные батареи аккумуляторов, но и прово- дить профилактическую обработку исправных. 96
Рис. 4.2. Электрическая схема зарядного устройства На рис. 4.2 приведено простое зарядное устройство, рассчитанное на использование вышеописанного способа. Схема обеспечивает импульсный зарядный ток до 10 А (используется для ускоренного заряда). Для восста- новления и тренировки аккумуляторов лучше устанавливать импульсный зарядный ток 5 А. При этом ток разряда будет 0,5 А. Разрядный ток опреде- ляется величиной номинала резистора R4. Схема выполнена так, что заряд аккумулятора производится импуль- сами тока в течение одной половины периода сетевого напряжения, когда напряжение на выходе схемы превысит напряжение на аккумуляторе. В течение второго полупериода диоды VD1, VD2 закрыты и аккумулятор раз- ряжается через нагрузочное сопротивление R4. Значение зарядного тока устанавливается регулятором R2 по ампер- метру. Учитывая, что при зарядке батареи часть тока протекает и через резистор R4 (10%), то показания амперметра РА1 должны соответствовать 1,8 А (для импульсного зарядного тока 5 А), так как амперметр показывает усредненное значение тока за период времени, а заряд производится в течение половины периода. В схеме предусмотрена защита аккумулятора от неконтролируемого разряда в случае случайного исчезновения сетевого напряжения. В этом случае реле К1 своими контактами разомкнет цепь подключения аккумуля- тора. Реле К1 применено типа РПУ-0 с рабочим напряжением обмотки 24 В или на меньшее напряжение, но при этом последовательно с обмоткой включается ограничительный резистор. Для устройства можно использовать трансформатор мощностью не менее 150 Вт с напряжением во вторичной обмотке 22...25 В. Измерительный прибор РА1 подойдет со шкалой 0...5 А (0...3 А), на- пример М42100. Транзистор VT1 устанавливаются на радиатор площадью не менее 200 кв. см, в качестве которого удобно использовать металличе- ский корпус конструкции зарядного устройства. В схеме применяется транзистор с большим коэффициентом усиле- ния (1000... 18000), который можно заменить на КТ825 при изменении поляр- ности включения диодов и стабилитрона, так как он другой проводимости (см. рис. 4.3). Последняя буква в обозначении транзистора может быть лю- бой. 97
Рис. 4.3 Для защиты схемы от случайного короткого замыкания на выходе ус- тановлен предохранитель FU2. Резисторы применены такие R1 типа С2-23, R2 — ППБЕ-15, R3 — С5- 16MB, R4 — ПЭВ-15, номинал R2 может быть от 3,3 до 15 кОм. Стабилитрон VD3 подойдет любой, с напряжением стабилизации от 7,5 до 12 В. Приведенные схемы пускового (рис. 4.1) и зарядного устройств (рис. 4.2) можно легко объединить (при этом не потребуется изолировать корпус транзистора VT1 от корпуса конструкции), для чего на пусковом трансфор- маторе достаточно намотать еще одну обмотку примерно 25...30 витков проводом ПЭВ-2 диаметром 1,8...2,0 мм. Эта обмотка используется для питания схемы зарядного устройства. АВТОМАТИЧЕСКОЕ ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО Устройство позволяет не только заряжать, но и восстанавливать ак- кумуляторы с засульфатированными пластинами за счет использования ассиметричного тока при зарядке в режиме заряд (5 А) — разряд (0,5 А) за полный период сетевого напряжения. В устройстве предусмотрена также возможность при необходимости ускорить процесс заряда. В отличие от схем, приведенных на рис. 4.2 и 4.3, данное устройство имеет ряд дополнительных функций, способствующих удобству их исполь- зования. Так, при окончании заряда схема автоматически отключит аккуму- лятор от зарядного устройства. А при попытке подключить неисправный аккумулятор (с напряжением ниже 7 В) или же аккумулятор с неправильной полярностью схема не включится в режим заряда, что предохранит заряд- ное устройство и аккумулятор от повреждений. В случае короткого замыкания клемм Х1 (+) и Х2 (—) при работе уст- ройства перегорит предохранитель FU1. Электрическая схема (рис. 4.4) состоит из стабилизатора тока на транзисторе VT1, контрольного устройства на компараторе D1, тиристора VS1 для фиксации состояния и ключевого транзистора VT2, управляющего работой реле К1. 98
Рис. 4.4. Автоматическое зарядное устройство При включении устройства тумблером SA1 загорится светодиод HL2, и схема будет ждать, пока подсоединим аккумулятор к клеммам Х1, Х2. При правильной полярности подключения аккумулятора небольшой ток, проте- кающий через диод VD7 и резисторы R14, R15 в базу VT2, будет достаточ- ным, чтобы транзистор открылся и сработало реле К1. При включении реле транзистор VT1 начинает работать в режиме стабилизатора тока — в этом случае будет светиться светодиод HL1. Ток стабилизации задается номиналами резисторов в эмиттерной цепи VT1, а опорное напряжение для работы получено на светодиоде HL1 и диоде VD6 . Стабилизатор тока работает на одной полуволне сетевого напряже- ния. В течение второй полуволны диоды VD1, VD2 закрыты и аккумулятор разряжается через резистор R8. Номинал R8 выбран таким, чтобы ток раз- ряда составлял 0,5 А. Экспериментально установлено, что оптимальным является режим заряда током 5 А, разряда — 0,5 А. Пока идет разряд, компаратор производит контроль напряжения на аккумуляторе, и при превышении значения 14,7 В (уровень устанавливается при настройке резистором R10) он включит тиристор. При этом начнут све- титься светодиоды HL3 и HL2. Тиристор закорачивает базу транзистора VT2 через диод VD9 на общий провод, что приведет к выключению реле. По- вторно реле не включится, пока не будет нажата кнопка СБРОС (SB1) или же не отключена на некоторое время вся схема (SA1). Для устойчивой работы компаратора D1 его питание стабилизирова- но стабилитроном VD5. Чтобы компаратор сравнивал напряжение на акку- муляторе с пороговым (установленным на входе 2) только в момент, когда производится разряд, пороговое напряжение цепью из диода VD3 и рези- стора R1 повышается на время заряда аккумулятора, что исключит его сра- батывание. Когда происходит разряд аккумулятора, эта цепь в работе не участвует. При изготовлении конструкции транзистор VT1 устанавливается на радиатор площадью не менее 200 кв. см. Силовые цепи от клемм Х1, Х2 и трансформатора Т1 выполняются проводом с сечением не менее 0,75 кв. мм. В схеме применены конденсаторы С1 типа К50-24 на 63 В, С2 — К53-4А на 20 В, подстроечный резистор R10 типа СП5-2 (многооборотный), 99
постоянные резисторы R2...R4 типа С5-16МВ, R8 типа ПЭВ-15, остальные — типа С2-23. Реле К1 подойдет любое, с рабочим напряжением 24 В и допус- тимым током через контакты 5 А; тумблеры SA1, SA2 типа Т1, кнопка SB1 типаКМ1-1. Для регулировки зарядного устройства потребуется источник посто- янного напряжения с перестройкой от 3 до 15 В. Удобно воспользоваться схемой соединений, показанной на рис. 4.5. Рис. 4.5. Схема соединений для настройки зарядного устройства пряжении не менее 7 В. После этого увеличиваем Настройку начи- наем с подбора номи- нала резистора R14. Для этого от блока питания А1 поДаем напряжение 7 В и из- менением номинала резистора R14 доби- ваемся, чтобы реле К1 срабатывало при на- напряжение с источника А1 до 14,7 В и настраиваем резистором R10 порог срабатывания компара- тора (для возврата схемы в исходное состояние после включения тиристора надо нажать кнопку SB1). Может также потребоваться подбор резистора R1. В последнюю очередь настраиваем стабилизатор тока. Для этого в разрыв цепи коллектора VT1 в точке "А" временно устанавливаем стрелоч- ный амперметр со шкалой 0...5 А. Подбором резистора R4 добиваемся по- казаний по амперметру 1,8 А (для амплитуды тока 5 А), а после этого при включенном SA2 настраиваем R4, значение 3,6 А (для амплитуды тока 10 А). Разница в показании стрелочного амперметра и фактической величи- ны тока связана с тем, что амперметр усредняет измеряемую величину за период сетевого напряжения, а заряд производится только в течение поло- вины периода. В заключение следует отметить, что окончательную настройку тока стабилизатора лучше проводить на реальном аккумуляторе в установив- шемся режиме — когда транзистор VT1 прогрелся и эффект роста тока за счет изменения температуры переходов в транзисторе не наблюдается. На этом настройку можно считать законченной. По мере заряда аккумулятора напряжение на нем будет постепенно возрастать, и, когда оно достигнет значения 14,7 В, схема автоматически отключит цепи заряда. Автоматика также отключит процесс зарядки в слу- чае каких-то других непредвиденных воздействий, например при пробое VT1 или же исчезновении сетевого напряжения. Режим автоматического отклю- чения может также срабатывать при плохом контакте в цепях от зарядного устройства до аккумулятора. В этом случае надо нажать кнопку СБРОС (SB1). СТРЕЛОЧНЫЙ ВОЛЬТМЕТР С РАСТЯНУТОЙ ШКАЛОЙ 10...15 В Прибор будет полезен автолюбителям для измерения с высокой точ- ностью напряжения на аккумуляторе, но он может найти и другие примене- 100
ния, где требуется контролировать напряжение в интервале 10... 15 В с точ- ностью 0,01 В. Известно, что о степени заряженности автомобильного аккумулятора можно судить по его напряжению. Так, у полностью разряженного, разря- женного наполовину и полностью заряженного аккумулятора оно соответст- вует 11,7, 12,18 и 12,66 В. Для того чтобы измерить напряжение с такой точностью, нужен либо цифровой вольтметр, или стрелочный с растянутой шкалой, позволяющий контролировать интересующий нас интервал. Схема, приведенная на рис. 4.6, позволяет, используя любой микроам- перметр со шкалой 50 мкА или 100 мкА, сделать из него вольтметр со шкалой измерения 10...15 В. Схема вольтметра не боится не- правильного подключения полярности к измеряемой цепи (в этом случае показа- ния прибора не будут соответствовать измеряемой величине). Для предохранения микроампер- метра РА1 от повреждения при перевоз- ках используется включатель S1, который при закорачивании выводов измеритель- ного прибора препятствует колебаниям Рис. 4.6 Вольтметр с растянутой шкалой стрелки. В схеме использован прибор РА1 с зеркальной шкалой, типа М1690А (50 мкА), но подойдут и многие другие. Прецизионный стабилитрон VD1 (Д818Д) может быть с любой последней буквой в обозначении. Подстроечные резисторы лучше использовать много- оборотные, например R2 типа СПЗ-36, R5 типа СП5-2В. Для настройки схемы потребуется блок питания с регулируемым вы- ходным напряжением 0...15 В и образцовый вольтметр (удобней, если он будет цифровым). Настройка заключается в том, чтобы, подключив блок питания к зажимам Х1, Х2 и постепенно увеличивая напряжение до 10 В, добиться резистором R5 "нулевого" положения стрелки прибора РА1. После этого напряжение источника питания увеличиваем до 15 В и резистором R2 устанавливаем стрелку на предельное значение шкалы измерительного прибора. На этом настройку можно считать законченной. R1 R2. R3* 12к 3,6к 3,6к VD1--.VD4 КД243Ж С1 ~ 0? мк к 400В Рис. 4.7. Схема для более точного измерения сетевого прибор напряжения На основе данной схемы прибор можно вы- полнить многофункцио- нальным. Так, если выво- ды микроамперметра подключать к схеме через галетный переключатель 6П2Н, можно сделать режим обычного вольт- метра, подобрав добавоч- ный резистор, а также тестер для проверки це- 101
пей и предохранителей. Прибор можно дополнить схемой (рис. 4.7) для измерения перемен- ного сетевого напряжения. При этом шкала у него будет от 200 до 300 В, что позволяет более точно измерять сетевое напряжение. МНОГОУРОВНЕВЫЙ ИНДИКАТОР НАПРЯЖЕНИЯ Это простое устройство предназначено для контроля за состоянием бортовой сети автомобиля и позволяет существенно продлить срок службы аккумуляторной батареи, не допуская ее разряд более чем на 50%. Устройство с высокой точностью контролирует уровень напряжения аккумулятора и информирует о его состоянии, а также позволяет вовремя заметить неисправность электромеханического регулятора напряжения автомобиля. О состоянии аккумулятора можно судить по плотности электролита в каждом элементе (банке). Для средней географической широты плотность электролита у полно- стью разряженного, разряженного наполовину и полностью заряженного аккумулятора соответствует 1,11, 1,19 и 1,27 г/см3. Для этих состояний на- пряжение аккумуляторной батареи будет 11,7, 12,18 и 12,66 В. Рис. 4.8. Схема многоуровнего индикатора напряжения 102
Периодический контроль плотности электролита требует много вре- мени, а для измерения напряжения с необходимой точностью нужен либо цифровой вольтметр, либо стрелочный с растянутой шкалой. Описываемое ниже устройство позволяет обойтись без этих приборов и более удобно в эксплуатации, так как может осуществлять непрерывный контроль за состоянием бортовой сети. Схема устройства (рис. 4.8) собрана всего на одной микросхеме D1 (К1401УД2А) и состоит из четырех компараторов, выполненных на операци- онных усилителях, которые с помощью светодиодов HL1...HL4 позволяют информировать о нахождении уровня напряжения в одном из пяти интерва- лов (см. рис. 4.9) по свечению соответствующего индикатора. По свечению сразу двух светодиодов (или их "перемаргиванию") можно точно определить момент нахождения напряжения на границе между соответствующими ин- тервалами. □(в) свечение к индикатора^, состояние К бортовой сети \ 14,8 HL1 13,7 HL2 >нёиспра^&^р!ёгулятор ’заряд аккумулятора в норме HL3 ^допустимый разряд Рис. 4.9 Если ни один из свето- диодов не светится, то это зна- чит, что напряжение ниже уровня 11,7 В. Свечение индикатора HL1 информирует водителя о неис- правности в работе системы регулятор-генератор — при ра- ботающем двигателе он произ- водит заряд аккумулятора, но напряжение при этом не должно превышать 14,8 В. Если же све- тится индикатор HL4, это значит, что аккумулятор разряжен более чем на 50% и его необходимо срочно ставить на подзарядку. Топология печатной платы устройства и расположение на ней эле- ментов, кроме Т1 и СЗ, показана на рис. 4.10. Плата имеет одну перемычку со стороны установки элементов. В схеме устройства применены конденсаторы С1 типа К10-17, С2, СЗ типа К73-9 на 250 В, подстроечный малогабаритный резистор R5 типа СПЗ- 193, остальные резисторы типа С2-23 (или любые малогабаритные). Так как номинала для резистора R4 500 Ом в ряду нет, то его можно составить из двух резисторов по 1 кОм, включенных параллельно. Обозна- чение прецизионного стабилитрона VD1 (Д818Е) может иметь любую по- следнюю букву, однако наиболее термостабильными являются стабилитро- ны с обозначением, оканчивающимся на буквы Е, Д и Г. В качестве светодибдбв, кроме указанного на схеме, можно исполь- зовать любые из серии КИП — они при малом потребляемом токе светятся достаточно ярко. Диоды VD2...VD4 подойдут любые импульсные. Дроссель Т1 выполнен на кольцевом сердечнике типоразмера К10x6x3 из феррита марки 2000НМ1. Обмотки содержат по 30 витков прово- 103
да ПЭЛШО-0,12. Дроссель при правильном включении фаз обмоток предо- храняет схему от пульсаций и помех в бортовой сети при работе двигателя. Налаживание индикатора заключа- ется в установке ниж- него (резистором R5) и верхнего (резистором R1) требуемых порогов срабатывания индика- торов, при этом все промежуточные значения уровней' ра- боты компараторов будут соответствовать рис. 4.9. Ток, потребляе- мый индикатором, зависит от напряжения в контролируемой цепи и составляет около 20 мА. СИГНАЛИЗАТОР УРОВНЯ ВОДЫ В РАДИАТОРЕ Рис. 4.11 Водители не всегда проверяют уровень воды в радиаторе. Тем более трудно контролировать его во время движения авто- мобиля. Простое устройство на транзисторах (рис. 4.11) позволяет сделать свето- вую сигнализацию, преду- преждающую шофера о приближении аварийной ситуации. Датчиком F1 сигна- лизатора служат две ме- 104
таллические пластины, разделенные изолятором из несмачивающихся ма- териалов, например из полиэтилена или фторопласта. Устройство срабатывает при изменении уровня воды, когда он будет ниже положения датчика F1. При этом уменьшается базовый ток транзисто- ра VT1, и за счет тока через R2 открывается транзистор VT2 — загорается светодиод HL1. В схеме применены детали: резисторы типа С2-23, конденсатор С1 типа К73-9 на 250 В, светодиод HL1 подойдет любого типа, в пластмассовом корпусе. Транзисторы VT1 и VT2 могут иметь в обозначении последние бук- вы Д, Ж, К, Л. Для защиты схемы от пульсаций и помех в бортовой сети автомобиля при работе двигателя используется диод и дроссель Т1. Дроссель выполнен на кольцевом сердечнике типоразмера К10x6x3 из феррита марки 2000НМ1 (4000НМ1). Обмотки содержат по 30...40 витков провода ПЭЛШО-0,12. При его подключении необходимо соблюдать полярность фаз, указанную на схеме. В этом случае Т1 не будет намагничиваться. Устройство сохраняет работоспособность при изменении питающего напряжения от 5 до 16 В и в настройке не нуждается. Эта схема может применяться в самых различных случаях, когда тре- буется контролировать уровень воды. ЗВУКОВОЙ ИНДИКАТОР "АНТИСОН" Схема низковольтного зву- кового индикатора (рис. 4.12) предназначена для повышения безопасности вождения автомоби- ля в ночное время. Это устройство препятствует засыпанию водителя во время движения. Индикатор вместе с элементом питания вы- полнен на односторонней печатной плате в виде скобы (рис. 4.13) что позволяет, включив микропере- ключатель SA1, закрепить его за ухом. При глубоком наклоне голо- Рис. 4.12. Звуковой индикатор вы (в момент засыпания) замкнутся контакты датчика наклона F1 и включат индикатор — громкий сигнал мгновенно разбудит водителя. Разумеется, надежность работы устройства будет во многом зависеть от конструкции датчика F1. Перепробовав различные конструкции датчика наклона головы, я выбрал самый простой — его легко можно сделать без применения станков. Он состоит из пружины от шариковой авторучки, ла- тунного винта М4х5 и контактного упора (рис. 4.14). Винт вставляется в пру- жину и припаивается (с помощью флюса или таблетки аспирина). Второй конец пружины укорачивается и крепится на плате. Индикатор работоспособен при изменении напряжении питания в пределах от 0,7 до 2 В и потребляет ток не более 5 мА. 105
Рис. 4.13. Топология печатной платы и расположение элементов: пьезоизлучатель HF1 закрепляется над элементами платы подпай- кой к контактным площадкам Схема устрой- ства представляет собой автогенератор на транзисторах разной структуры с непосредственной связью. Использова- ние пьезоизлучателя позволяет сделать индикатор малогаба- ритным и легким. Для получения Дос- таточной громкости звука параллельно с пьезоизлучателем включена катушка L1. Она совместно с внутренней емкостью HF1 образует резо- нансный контур. Это позволяет за счет резонансных колеба- ний повысить рабо- чее напряжение на пьезоизлучателе, которое будет значи- тельно превышать напряжение питания. Пьезоизлучатели разных типов имеют значения собственной звуковой резонансной частоты, находящиеся в пределах 2...8 кГц. Поэтому при заме- не типа пьезоизлучателя для каждого конкретного случая можно подобрать наилучшее сочетание параметров контура (для получения максимальной громкости при минимальном потреблении тока). Рис. 4.14. Конструкция датчика на- клона головы Частоту звука можно изменить кон- денсатором С1 или изменением числа вит- ков катушки L1, что, конечно же, менее удобно. Катушка L1 содержит 600 витков провода ПЭВ-0,08 (0,1 или 0,12 мм), намо- танных на склеенных клеем БФ-2 ("Момент") двух кольцах типоразмера К10x6x3 мм из феррита 700НМ1 (или 1000НН). Микропереключатель SA1 можно использовать типа ПД-9-2. Батарея G1 типа РЦ53М или аналогичная. Резисторы и кон- денсаторы подойдут любого типа, транзи- сторы КТ315Г допустимо заменить на КТ312В, КТ3102Е, а транзистор КТ361В на КТ3107. 106
Наибольшая громкость звучания будет при совпадении частоты авто- генератора и собственной резонансной частоты пьезоизлучателя. Звуковой индикатор может найти и другие применения, например в детских игрушках. ПИТАНИЕ РАДИОАППАРАТУРЫ ОТ БОРТОВОЙ СЕТИ АВТОМОБИЛЯ У многих имеются переносные приемники и магнитофоны, а если у вас есть еще и автомобиль, то в дороге питать эти устройства удобнее от аккумулятора машины, не разряжая батарейки. Подключать радиоаппарату- ру непосредственно к аккумулятору нельзя (за исключением тех приборов, которые для это предназначены), так как его напряжение может меняться от 10 до 15 В, а переносная аппаратура питается меньшим напряжением. Особенностью бортовой сети автомобиля при работающем двигателе является наличие импульсных помех в виде выбросов положительной и отрицательной полярности, амплитуда которых может достигать 160 В (спадающих через 1 мс). В цепи питания появляются также импульсы поло- жительной полярности с амплитудой до 90 В и спадающие через 0,4 с. Рис. 4.15. Схема источника питания радиоаппаратуры от электросети автомобиля Все эти перегрузки блок питания (рис. 4.15) устраняет и обеспечивает на выходе стабилизированное напряжение 9 В (ток нагрузки может быть до 0,8 А). На входе блока питания стоят защитные диоды VD1 и VD2, а также фильтр из дросселя L1 и конденсаторов С1...СЗ, который значительно ос- лабляет помехи. Если вы уверены, что не потребуется включать питание радиоаппа- ратуры во время движения автомобиля, то катушку L1 можно не устанавли- вать. Для стабилизации выходного напряжения используется широко рас- пространенная микросхема КР142ЕН8А, Г или 142ЕН8А, Г которая крепится к теплорассеивающей пластине. Устройство имеет внутреннюю защиту от перегрузки по току, которая срабатывает при превышении им 1 А. Для изготовления катушки фильтра необходимо взять ферритовые броневые чашки типоразмера Б22 (рис. 4.16) из феррита марки 2000НМ1 (1500НМ1) и на внутреннем диэлектрическом каркасе намотать витки прово- дом ПЭЛ диаметром 0,25 мм до полного его заполнения. Между чашками нужно сделать зазор около 0,1...0,2 мм (внутри), что исключит намагничива- ние магнитопровода постоянно протекающим током в катушке. 107
Рис. 4.16. Конструкция катушки фильтра В схеме применены кон- денсаторы С1 типа К73-9, С2...С4 типа К50-35. В качестве предохранителя F1 можно ис- пользовать перемычку из про- вода диаметром 0,04...0,07 мм. Подключаться блок пи- тания к бортовой сети может через гнездо прикуривателя или установленный специаль- ный разъем. .. Общие габариты устрой- ства не превышают 70x60x40 мм (рис. 4.17). ИЗГОТОВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОЛИТА Электролит для автомобильного аккумулятора плотностью 1,27 г/см3 легко можно изготовить самостоятельно. Для этого нужно смешать 0,247 л концентрированной (93%) серной кислоты с 1 л дистиллированной воды. Возможен и другой метод: берем литровую бутылку и заполняем ее водой до уровня 802 мл, а в оставшийся объем — 198 мл — доливаем ки- слоту. При смешивании добавляем кислоту в воду (но не наоборот). Смесь размешиваем. Лучше делать это стеклянной палочкой. В растворе будет проходить реакция с выделением теплоты. Через некоторое время, когда раствор остынет, его можно заливать в аккумулятор. Для одного аккумуля- тора потребуется около 4,5 л электролита. 108
Источники питания и зарядные устройства В литературе приведено немало описаний различных схем блоков пи- тания и зарядных устройств. Современная элементная база позволяет зна- чительно уменьшить габариты блоков питания за счет использования инте- гральных стабилизаторов напряжения с минимальным количеством допол- нительных элементов, а зарядные устройства выполнять с автоматическим отключением режима заряда. Для уменьшения габаритов и веса радиоаппаратуры все более широ- кое применение находят импульсные источники питания. Познакомившись с приведенными в этом разделе работами, вы легко сможете собрать себе необходимый блок питания для приемника, бытового компьютера, а также многих других устройств. ПИТАНИЕ НИЗКОВОЛЬТНОЙ РАДИОАППАРАТУРЫ ОТ СЕТИ Современные переносные и карманные радиоприемники, особенно импортные, как правило, рассчитаны на питание от двух батареек или акку- муляторов и могут в стационарных условиях питаться от любого источника со стабилизированным напряжением 3 В и допустимым током до 0,2 А. Та- кое же напряжение необходимо и для питания электронных игр типа "НУ ПОГОДИ" и многих других устройств. Нужный блок питания, если постарать- ся, можно найти в коммерческих магазинах, но импортного производства и по неоправданно высокой цене, а отечественная промышленность таких источников питания выпускает мало. Кроме того, они, как правило, не имеют стабилизации выходного напряжения, что приводит к прослушиванию сете- вого фона. Рис. 5.1 Собрать необходимый источник по силам каждому, кто умеет пользо- ваться паяльником, и это не потребует много времени и больших затрат. 109
Здесь приведены два варианта построения такой схемы, собранных на разных элементах, а конкретную вы сможете выбрать сами, познакомив- шись с их особенностями и исходя из своих возможностей. На рис. 5.1 приведена простая схема блока питания на 3 В (ток в на- грузке 200 мА) с автоматической электронной защитой от перегрузки (1з = 250 мА). Уровень пульсаций выходного напряжения не превышает 8 мВ. Для нормальной работы стабилизатора напряжение после выпрями- теля (на диодах VD1...VD4) может быть от 4,5 до 10 В, но лучше, если оно будет 5...6 В, — меньшая мощность источника теряется на тепловыделение транзистором VT1 при работе стабилизатора. В схеме в качестве источника опорного напряжения используется светодиод HL1 и диоды VD5, VD6. Светодиод является одновременно и индикатором работы блока питания. Транзистор VT1 крепится на теплорассеивающей пластине. Транс- форматор Т1 можно приобрести из унифицированной серии TH любой, но лучше использовать самые малогабаритные ТН1-127/220-50 или ТН2-127/220-50. Подойдут также и многие другие типы трансформаторов со вторичной обмоткой на 5...6 В. Конденсаторы С1...СЗ типа К50-35. Рис. 5.2 Вторая схема (рис. 5.2) использует интегральный стабилизатор DA1, но в отличие от транзисторного стабилизатора, приведенного на рис. 5.1, для нормальной работы микросхемы необходимо, чтобы входное напряже- ние превышало выходное не менее чем на 3,5 В. Это снижает КПД стабили- затора за счет тепловыделения на микросхеме — при низком выходном напряжении мощность, теряемая в блоке питания, будет превышать отда- ваемую в нагрузку. Необходимое выходное напряжение устанавливается подстроечным резистором R2. Микросхема устанавливается на радиатор. Интегральный стабилизатор обеспечивает меньший уровень пульса- ций выходного напряжения (1 мВ), а также позволяет использовать емкости меньшего номинала. 110
УНИВЕРСАЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ Применение микросхемы КР142ЕН12А (Б)> и унифицированного трансформатора ТПП255-220-50 позволяет изготовить простой и надежный источник питания для различных бытовых устройств. Выходное напряжение источника может плавно регулироваться в пределах от 2 до 12 В. Максимальный ток нагрузки 1 А, при этом амплитуда пульсаций выходного напряжения не превышает 2 мВ. Рис. 5.3 Электрическая схема устройства приведена на рис. 5.3. Блок собран по типовой схеме последовательного компенсационного стабилизатора напряжения. Для того чтобы на микросхеме DA1 не рассеивать слишком большую тепловую мощность, в стабилизаторе предусмотрено дискретное переключение выводов вторичных обмоток трансформатора секцией S2.1 переключателя. Одновременно переключаются и резисторы R4...R7 делите- лей обратной связи для установки границы регулировки выходного напря- жения. На каждом из поддиапазонов нужное напряжение можно устанавли- вать переменным резистором R3. Переключатель обеспечивает установку диапазонов выходных напряжений 2...5, 5...7, 7...9, 9...12 В. Микросхема DA1 имеет внутреннюю защиту от перегрузки. Индикато- ром работы источника является светодиод HL1. Для удобства использования схему можно дополнить стрелочным из- мерительным вольтметром. 111
В конструкции источника питания трансформатор можно заменить более мощным из этой же серии: ТПП276-220-50, ТПП292-220-50, ТПП319- 220-50 (нумерация выводов подключения обмоток при этом не меняется, но увеличатся габариты и вес устройства). Микросхема рассчитана на работу с теплоотводом, и ее необходимо закрепить на радиаторе, при этом радиатор не должен иметь электрическо- го контакта с корпусом конструкции. Для удобства настройки границы диапазонов выходных напряжений подстроечные резисторы R4...R7 лучше применить многооборотные, напри- мер типа СП5-2 или СП5-14. Конденсаторы применены: С1, СЗ типа К50-29; С2, С4 — К73-17. ДВА НАПРЯЖЕНИЯ ОТ ОДНОГО ИСТОЧНИКА Иногда для питания различных радиотехнических устройств требует- ся иметь два двухполярных напряжения +12 и -12 В (или +9 и -9 В) от одного источника — аккумулятора или сетевого трансформатора с одной обмоткой. Такие напряжения необходимы для работы операционных усилителей и некоторых других схем. При этом основное потребление тока схемой осуще- ствляется, как правило, по цепи с положительным напряжением, а цепь "—" является вспомогательной. Промышленность выпускает специализированную микросхему преоб- разователя для получения отрицательного напряжения: КР1168ЕП1 (входное напряжение 3...10 В, а выходное отрицательное такой же величи- ны, что и на входе). Но она не является пока широкодоступной, а также пе- рекрывает узкий диапазон напряжений. На рис. 5.4 приведена схема простого преобразователя, который по- зволяет получать от источника +12 В (+9 В) дополнительное стабилизиро- ванное напряжение -12 В (-9 В при использовании стабилизатора КР142ЕН8А). Ток нагрузки по цепи -12 В может быть до 15 мА. Преобразователь работает на частоте 50 кГц и сохраняет свою рабо- тоспособность при снижении напряжения питания до 7 В. 112
Схема состоит из автогенератора на транзисторе VT1, повышающего напряжение трансформатора Т1 и интегрального стабилизатора DA1. При сборке требуется соблюдать полярность подключения фаз обмо- ток трансформатора Т1, указанную на схеме. Со вторичной обмотки транс- форматора напряжение после выпрямления должно быть 15... 19 В, что не- обходимо для нормальной работы стабилизатора DA1. Для настройки преобразователя сначала вместо DA1 подключаем ре- зистор 150 Ом. При нормальной работе схемы форма напряжения на обмот- ке 3 в трансформаторе Т1 показана на рис. 5.5. При настройке может потре- боваться подбор конденсатора СЗ и резистора R2. U(bU +19в - Рис. 5.5 Рис. 5.6. Конструкция трансформатора Т1 Трансформатор Т1 выполняется на броневом сердечнике типоразмера Б22 из феррита 2000НМ (1500НМ) и содержит в об- мотке 1 — 80 витков, 2 — 15 витков, 3 — 110 витков про- вода ПЭЛШО-0,18 (рис. 5.6). После проверки и настройки схемы катушку и феррито- вые чашки закрепить клеем. Конденсаторы С2, С4, С5 применены типа К50-29-63В, С1 и СЗ — лю- бые малогабаритные, С6 — К53-1А-20В. Все элементы схемы размещены на печатной плате с размерами 65x50 мм (рис. 5.7). Для уменьшения высоты платы монтаж вы- полнен в двух уровнях — конденсаторы С4 и С5 рас- положены над элементами VT1 и DA1. Схема позволяет получать и более высокое выходное напряжение, чем на входе, если использовать отрицательный выброс напряжения (рис. 5.5). Если собранное вами устройство является стационарным и может питаться от сети, то для получения двухполярного напряжения можно при- менить широко распространенные малогабаритные трансформаторы (конструктивно оформленные в виде сетевой вилки). Они имеют одну вто- ричную обмотку, и, чтобы не перематывать трансформатор, удобно вос- пользоваться схемой (рис. 5.8). 113
65 Рис. 5.7. Печатная плата преобразователя 114
VD1 DA1 КР142ЕН8Б Рис. 5.8 ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ Применение импульсного преобразователя напряжения позволяет уменьшить габариты и вес источника питания, что особенно важно для пе- , реносных конструкций. Рис. 5.9. Импульсный преобразователь напряжения Преобразователь (рис. 5.9), предназначен для питания от сети 220 В устройств с потребляемым током до 3 А при ивых=9,2 В (для получения из этого напряжения 5 или 6 В можно использовать любую типовую схему ли- нейного стабилизатора). Предложенный преобразователь отличается от аналогичных просто- той и наличием защиты источника питания от перегрузки по выходной цепи в случае короткого замыкания. Электрическая схема устройства состоит из входного фильтра (элементы С1, С2, СЗ и Т1); цепи запуска (R2, R3, R4, С4, VT1); автогенера- тора (VT2, VT3, Т2, ТЗ, С5); выпрямителя пониженного напряжения (VD5, VD6, С12, С13). Преобразователь собран по полумостовой схеме. Входной фильтр преобразователя обеспечивает ослабление помех начиная с частоты 15 кГц более чем в 2 раза. 115
В цепи запуска используется транзистор VT1 в режиме обратимого пробоя, что позволяет формировать короткие импульсы, которые необходи- мы в момент включения схемы для запуска работы ключевого каскада VT2, VT3 в режиме автогенератора на частоте 30...60 кГц, при этом рабочую час- тоту, в небольших пределах, можно изменять емкостью С5. В случае замыкания в цепи вторичной обмотки трансформатора ТЗ обратная связь в автогенераторе нарушается и генерация срывается до момента устранения неисправности. КПД преобразователя при токе нагрузки 2 А составляет 0,74 (при токе 4 А —0,63). В устройстве могут быть использованы резисторы любого тигф, кон- денсаторы С1 типа К73-17 на 630 В; С2, СЗ типа К73-9 или К73-17 на 250 В; С4, С5 типа К10-7; С6, С7 типа К50-35 на 250 В ; С8, С9 типа К73-9 на 250 В; С10...С12 типа К10-17; С13 типа К52-1В на 20 В. Транзистор VT1 можно заменить на КТ312А, Б, В, транзисторы VT2 и VT3 на КТ838А, КТ846В. Дроссель Т1 намотан на двух склеенных вместе кольцевых сердечни- ках типоразмера К20х12х6 из феррита марки 2000НМ. Обмотки 1 и 2 со- держат по 45 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,25 мм. Трансформатор Т2 выполнен на двух склеенных вместе кольцевых сердечниках типоразмера К10x6x3 из феррита 2000НМ. Обмотка 1 содержит 60 витков, обмотки 2 и 3 — по 15 витков провода ПЭЛШО-0,15 (отвод в обмотке 2 для обратной связи по току от третьего витка). Для изготовления ТЗ применен кольцевой сердечник К28х16х9 (2000НМ). Обмотка 1 наматывается 250 витками проводом ПЭВ-2 0,25, обмотки 2 и 3 — 22 витками проводом ПЭВ-2 диамет- ром 0,51 мм. При изготовлении трансформаторов перед намоткой провода необ- ходимо закруглить надфилем острые края сердечников и обернуть их лакот- канью. Намотку проводить виток к витку с последующей изоляцией каждого слоя (лучиспользовать фторопластовую ленту толщиной 0,1 мм). Пр^Икяемые диоды VD1...VD4 могут быть заменены на любые вы- соковольтные, замена диодов VD5 и VD6, кроме как на КД2998В, другим типом не рекомендуется. Наибольшее тепловыделение в схеме происходит на выпрямитель- ных диодах VD5, VD6, и их необходимо устанавливать на радиатор. Осталь- ные детали схемы в теплоотводе не нуждаются. ' Конструктивно все элементы схемы, кроме включателе S1 и диодов V>5, VD6, размещены на односторонней печатной плате размером 140x65 мм. Топология печатной платы приведена на рис. 5.10. : Перед первоначальным включением преобразователя необходимо проверить фазы обмоток в цепях базы VT2 и VT3 на соответствие схеме. Если преобразователь при правильном монтаже сразу не начинает работать, то потребуется поменять местами выводы обмотки 1 у трансфор- матора Т2. ' В заключение следует отметить, что, используя данную схему, можно получить и другие напряжения во вторичной цепи, для мжюнеобходимо изменить пропорционально число витков^}. вторичныХгрбт^ах 2 и 3 трансформатора ТЗ. WCK . ’ не
65 140 VD5 VD6 V KSA1 I Рис. 5.10 а. Топология печатной платы 117
Рис. 5.10 б. Расположение элементов 118
ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО — ЭТО ОЧЕНЬ ПРОСТО В настоящее время все более широкое применение в различных кон- струкциях в качестве элементов питания находят аккумуляторы НКГЦ-0,45, Д-0,26 и другие. Приведенное на рис. 5.11 бестрансформаторное зарядное устройство позволяет заряжать одновременно четыре аккумулятора Д-0,26 током 26 мА в течение 12... 16 часор. R2 200 Рис. 5.11 Избыточное на- пряжение сети 220 В гасится за счет реактив- ного сопротивления конденсаторов (Хс) на частоте 50 Гц, что по- зволяет уменьшить га- бариты зарядного уст- ройства. Используя эту электрическую схему и зная рекомендуемый для конкретного типа аккумуляторов ток заряда (1з), по приводимым ниже формулам можно определить емкость конденсаторов С1, С2 (суммарную С=С1 +С2) и выбрать по справочнику тип стабилитрона VD2 так, чтобы напряжениё его стабилизации превышало напряжение заряжен- ных аккумуляторов примерно на 0,7 В. Тип стабилитрона зависит только от количества одновременно заря- жаемых аккумуляторов, так, например, для заряда трех элементов Д-0,26 или НКГЦ-0,45 необходимо применять стабилитрон VD2 типа КС456А. При- мер расчета приведен для аккумуляторов Д-0,26 с зарядным током 26 мА. 220 220 Хс -------------------------------- 7097 Ом !з+0,005 0,026+0,005 1 1 С =------------ =------------= о,45*10‘6 Ф = 0,45 мкФ 314 *Хс 314*7097 В зарядном устройстве применяются резисторы типа МЛТ или С2-23, конденсаторы С1 и С2 типа К73-17В на рабочее напряжение 400 В. Резистор R1 может иметь номинал 330...620 кОм (он обеспечивает разряд конденса- торов после отключения устройства). Светодиод HL1 можно использовать любой, при этом подоб- рав резистор R3 так, чтобы он светился дос- таточно ярко. Диодная матрица VD1 заменяет- ся четырьмя диодами КД102А. Топология печат- ной платы с расположе- ние. 5.12 нием элементов пока- 119
зана на рис. 5.12. Плата односторонняя (без отверстий), и элементы уста- навливаются со стороны печатных проводников. При использовании элементов, указанных на схеме, зарядное устрой- ство легко устанавливается в корпусе от блоков питания для карманных микрокалькуляторов (рис. 5.13) или же может устройства, где установлены аккумуляторы. Рис. 5.13. Корпус зарядного устройства размещаться внутри корпуса - Индикация наличия напряжения в цепи заряда осуществляется светодио- дом HL1, который разме- щается на видном месте корпуса. Диод VD3 дозво- ляет предохранить разряд аккумуляторов через цепи зарядного устройства при отключении его от сети 220 В. При заряде аккуму- ляторов НКГЦ-0,45 током 45 мА резистор R3 необхо- димо уменьшить до вели- чины, при которой светоди- од светится полной ярко- стью. РА1 0...100МА о* gen R 150 Рис. 5.14. Эквивалентная нагрузка для настройки зарядного устройства Проверку зарядного устройства лучше проводить при подключении вместо аккумуляторов измерительных приборов и эквивалентной нагрузки (рис. 5.14), минимальная величина которой для четырех аккумуляторов определяется по закону Ома: R = U/I = 4/0,026 =150 Ом, где U - напряжение на разряженных аккумуляторах (у основной массы ак- кумуляторов эта величина составляет один вольт на элемент). При пользовании зарядным уст- ройством необходимо следить за време- нем, так как приведенная схема хотя и снижает вероятность получения аккуму- лятором избыточного заряда (за счет ограничения напряжения стабилитро- ном), однако полностью такой возможно- сти, при очень большом времени заряда, не исключает. А если у вас нет проблем с памятью, то это простое и малогабарит- ное устройство поможет сэкономить деньги. Вторая схема бестрансформаторного зарядного устройства (рис. 5.15) предназначена для одновременного заряда двух аккумуляторов типа НКГЦ-0,45 (НКГЦ-0,5). Здесь обеспечивается асимметричный режим заряда, что позволяет продлить срок службы аккумуляторов. Заряд произ- водится током 40...45 мА в течение одной полуволны сетевого напряжения. В течение второй полуволны, когда соответствующий диод закрыт, элемент G1 (G2) разряжается через резистор R4 (R5) током 4,5 мА. 120
<ХР1 С1 0,47мк VD1 КД102Б С2.Д22 ___Lmk , R1 100 Рис. 5.15 Заряд аккумуляторов G1 и G2 происходит поочередно, так, например, в течение положитель- ной полуволны заряжается G1 (G2 — разряжается). Такое по- строение схемы позволяет осу- ществлять процесс заряда акку- муляторов в независимости друг от друга, и любая неисправность одного из них не нарушит заряд другого. Для индикации наличия се- тевого напряжения в схеме ис- пользуется миниатюрная лампа HL1 типа СМН6,3-20 или анало- гичная. Аккумуляторы нельзя оставлять подключенными к схеме, надолго без включения зарядного уст- ройства в сеть, так как при этом происходит их разряд через резисторы R4, R5. При правильной сборке устройства настройка не требуется. Рис. 5.16. Электрическая схема блока питания с автоматическим, зарядным устройством Схема, показанная на рис. 5.16, в отличие от вышеприведенных, ис- ключает повреждение аккумуляторов из-за получения ими избыточного за- ряда. Она автоматически отключает процесс заряда при повышении напря- жения на элементах выше допустимой величины и состоит из стабилизатора тока на транзисторе VT2, усилителя VT1, детектора уровня напряжения на VT3 и стабилизатора напряжения D1. Устройство может использоваться и как источник питания на ток до 100 мА при подключении нагрузки к контактам 1 и 2 штекера Х2. Индикатором процесса заряда является свечение светодиода HL1, который при его окончании гаснет. 121
Настройку устройства начинаем со стабилизатора тока. Для этого временно замыкаем базу транзистора VT3 на общий провод, а вместо акку- муляторов подключаем эквивалентную нагрузку с миллиамперметром 0...100 мА. Контролируя прибором ток в нагрузке, подбором резистора R3 устанавливаем номинальный ток заряда для конкретного типа аккумулято- ров. Вторым этапом настройки является установка уровня ограничения выходного напряжения с помощью подстроечного резистора R5. Для этого, контролируя напряжение на нагрузке, увеличиваем сопротивление нагрузки до момента появления максимально допустимого напряжения (5,8 В для четырех аккумуляторов Д-0,26). Резистором R5 добиваемся отключения тока в нагрузке (погаснет светодиод). При изготовлении устройства можно использовать корпус от источни- ка питания БП2-3 или аналогичный (от него же удобно взять и трансформа- тор). Трансформатор подойдет любой малогабаритный с напряжением во вторичной обмотке 12...16 В. Транзистор VT2 крепится к теплорассеивающей пластине. Конденса- торы С1 применяются типа К50-16-25В, С2 — типа К50-16-16В. Для удобства настройки в качестве R5 желательно использовать многооборотный рези- стор типа СП5-2 или аналогичный, остальные резисторы подойдут любого типа. От источника питания можно получить напряжения 6 или 9 В, если на место микросхемы D1 установить соответственно КР142ЕН5Б (Г) или КР142ЕН8А (Г). БЛОК ПИТАНИЯ С АВТОМАТИЧЕСКИМ ЗАРЯДНЫМ УСТРОЙСТВОМ НА КОМПАРАТОРЕ Блок питания предназначен для питания от сети 220 В напряжением 4 В маломощной нагрузки (током не более 100 мА) и подзаряда трех аккуму- ляторов типа НКГЦ-0,45 или НКГЦ-0,5 с автоматическим выключением режима заряда. Когда блок включен в сеть, при наличии напряжения загорается зеле- ный светодиод. Процесс заряда аккумуляторов контролируется по свечению красного светодиода (при этом переключатель SA1 должен быть включен). Пока идет процесс заряда, он будет постоянно гореть, а при окончании заряда светодиод начинает мигать и интервал его свечения будет меньше, чем пауза. Схема (рис. 5.17) автоматически следит за процессом заряда и ис- ключает повреждение аккумуляторов. Если блок используется только для питания устройства, то зарядное устройство можно отключать переключате- лем SA1. По сравнению с аналогичными по назначению схемами, опубликован- ными в литературе, данная содержит меньше радиоэлементов и проще в изготовлении. Необходимое выходное напряжение источника питания устанавлива- ется резистором R2. Настройка устройства проводится для установки тока заряда 45 мА резистором R4 из ряда 15, 18, 20 Ом. 122
Для настройки вместо аккумуляторов к контактам Х2/3 и Х2/2 подклю- чается резистор 68 Ом мощностью не менее 1 Вт последовательно с мил- лиамперметром. При этом светодиод HL2 должен постоянно гореть. После выполнения этой операции проверяется работа компаратора DA2. Для чего к контактам Х2/3 и Х2/2 следует подключить резистор 150 Ом (0,5 Вт) параллельно с осциллографом. Рис. 5.17 Рис. 5:4$. Диаграмма напряжений на выходе Х2/3 Диаграмма напряжения при этом должна иметь вид, приведенный на рис. 5.18. Минимальное напряжение на диаграмме задается соотно- шением резисторов R8 и R9. Конструктивно блок пи- тания выполнен на одно- сторонней печатной плате, размещенной в корпусе от стандартного источника типа БП2-3, предназначенного для питания микрокалькуляторов. От этого же источника взят и сетевой трансформатор типа Т8-220-5р. При использовании трансформатора друго- го типа его вторичная обмотка должна быть рассчитана на напряжение 12...15 В при токе нагрузки 200 мА. Светодиоды HL1 и HL2 крепятся на верхней крышке корпуса клеем. Штекер Х1 выполнен на основании корпуса, а Х2 соединен с корпусом проводом длиной около 1 м. Внутри корпуса к транзистору VT1 крепится теплорассеивающая пла- стина. Применяемые резисторы могут быть любого типа, конденсаторы 123
Рис. 5.19. Внешний вид устройства С1...СЗ — tuna К50-16 или аналогичные малогабаритные, микропереключатель SA1 —типа ПД-9-2. Транзистор VT1 мож- но заменить на КТ814Б. При использовании указанных вы- ше деталей габариты всего устройства не превышают 60x60x50 мм (рис 5.19). Для заряда аккумуляторных эле- ментов другого типа или большего их количества необходимо выставить соот- ветствующий номинальный ток заряда (R4), верхний (R2) и нижний порог (R8) срабатывания компаратора. СИГНАЛИЗАТОРЫ РАЗРЯДА ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ Известно, что разряд аккумулятора до уровня напряжения ниже до- пустимого для каждого конкретного типа приводит к снижению его ресурса Рис. 5.20. Световой индикатор или может совсем повредить его. Чтобы этого не произошло, необхо- димо периодически контролировать напряжение на аккумуляторе, что неудобно, учитывая, что для этого необходимо иметь вольтметр. В журналах неоднократно пуб- ликовались схемы сигнализаторов уровня напряжения, однако предла- гаемые в данной статье устройства имеют меньше деталей и отличаются малым потреблением. В основе построения приве-» денных ниже схем применен индика- тор уровня напряжения на транзисто- ре (VT1) работающем в режиме микротоков. При этом у транзистора очень большой коэффициент усиления и при изменении напряжения питания на 0,1 В он переключается из запертого состояния в открытое. Рис. 5.21. Звуковой индикатор На рис. 5.20 при- ведена схема, которая позволяет показать (по свечению светодиода HL1) снижение ниже допустимой нормы уровня напряжения на элементах питания. Светодиод может быть любого типа. Уровень напряжения, при кото- ром срабатывает сиг- нализатор, настраива- ется резистором R2 124
(удобнее использовать многооборотный, типа СП5-2). Но иногда лучше иметь звуковую сигнализацию, так как свечение све- тодиода можно вовремя и не заметить. Рис. 5.22. Топология печатной платы звукового индикатора (пьезоизлучатель устанавливается со стороны печатных проводников над платой) На рис. 5.21 приведена схе- ма звукового сигнализатора на пьезоизлучателе HF1 (ЗП-1 или любом аналогичном). Уровень кон- тролируемого напряжения может быть от 2 до 30 В, но при использо- вании схемы с напряжением более 9 В необходимо подобрать величи- ну резистора R5, для того чтобы схема, при достаточной громкости звука пьезоизлучателя, в режиме сигнализации потребляла ток не более 1... 2 мА. Частота звука зави- сит от конденсатора С1, и ее можно изменить. Катушка L1 содержит 600 витков провода ПЭВ диаметром 0,08 мм (0,1 или 0,12 мм), намотан- ных на склеенных клеем двух коль- цах типоразмера К10x6x3 мм из феррита 600НМ1 или 1000НМ1. Топология печатной платы показана на рис. 5.22 . ОБЗОР СХЕМ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЗАРЯДА У БАТАРЕЕК Проблема повторного использования гальванических элементов пи- тания давно волнует любителей электроники. В технической литературе неоднократно публиковались различные методы "оживления" элементов, но, как правило, они помогали только один раз, да и ожидаемой емкости не давали. В результате экспериментов удалось определить оптимальные токо- вые режимы регенерации и разработать зарядные устройства, пригодные для большинства элементов. При этом они обретали первоначальную ем- кость, а иногда и несколько превосходящую ее. Восстанавливать нужно элементы, а не батареи из них, поскольку да- же один из последовательно соединенных элементов батареи, пришедший в негодность (разряженный ниже допустимого уровня) делает невозможным восстановление батареи. Что касается процесса зарядки, то она должна проводиться асиммет- ричным током с напряжением 2,4...2,45 В. При меньшем напряжении реге- нерация весьма затягивается и элементы после 8... 10 часов не набирают и половинной емкости. При большем же напряжении нередки случаи вскипа- ния элементов, и они приходят в негодность. Перед началом зарядки элемента необходимо провести его диагно- стику, смысл которой состоит в определении способности элемента выдер- живать определенную нагрузку. Для этого к элементу подключают вначале вольтметр и измеряют остаточное напряжение, которое не должно быть ниже 1 В. (Элемент с меньшим напряжением непригоден к регенерации.) 125
Затем нагружают элемент на 1...2 секунды резистором 10 Ом, и, если на- пряжение элемента упадет не более чем на 0,2 В, он пригоден к регенера- ции. Электрическая схема зарядного устройства, приведенная на рис. 5.23 (предложил Б. И. Богомолов), рассчитана на зарядку одновременно шести элементов (G1...G6 типа 373, 316, 332, 343 и других аналогичных им). Рис. 5.23 Самой ответственной деталью схемы является трансформатор Т1, так как напряжение во вторичной обмотке у него должно быть строго в пре- делах 2,4...2,45 В независимо от количества подключенных к нему в качест- ве нагрузки регенерируемых элементов. Если готового трансформатора с таким выходным напряжением най- ти не удастся, то можно приспособить уже имеющийся трансформатор мощностью не менее 3 Вт, намотав на нем дополнительно вторичную об- мотку на нужное-напряжение проводом марки ПЭЛ или ПЭВ диаметром 0,8...1,2 мм. Соединительные провода между трансформатором и зарядны- ми цепями должны быть возможно большего сечения. Продолжительность регенерации 4...5, а иногда и 8 часов. Периоди- чески тот или иной элемент надо вынимать из блока и проверять его по методике, приведенной выше для диагностики элементов, а можно следить с помощью вольтметра за напряжением на заряжаемых элементах и, как только оно достигнет 1,8...1,9 В, регенерацию прекратить, иначе элемент может перезарядиться и выйти из строя. Аналогично поступают в случае нагрева какого-либо элемента. Лучше всего восстанавливаются элементы, работающие в детских игрушках, если ставить их на регенерацию сразу же после разряда. Причем такие элементы, особенно с цинковыми стаканами, допускают многоразовую регенерацию. Несколько хуже ведут себя современные элементы в метал- лическом корпусе. В любом случае, главное для регенерации не допускать глубокого разряда элемента и вовремя ставить его на подзарядку, так что не спешите выбрасывать отработанные гальванические элементы. Вторая схема (рис. 5.24) использует тот же принцип подзарядки эле- ментов пульсирующим ассимметричным электрическим током. Она предло- жена С. Глазовым и проще в изготовлении, так как позволяет использовать любой трансформатор с обмоткой, имеющей напряжение 6,3 В. Лампа нака- ливания HL1 (6,3 В; 0,22 А) выполняет не только сигнальные функции, но и 126
ограничивает зарядный ток элемента, а также предохраняет трансформатор в случае коротких замыканий в цепи зарядки. Х1 Стабилитрон VD1 типа КС119А ограничивает напряжение заряда эле- мента. Он может быть заменен набором из по- следовательно включен- ных диодов - двух крем- ниевых и одного германие- вого - с допустимым током не менее 100 мА. Диоды VD2 и VD3 — любые крем- Рис 524 ниевые с тем же допусти- мым средним током, на- пример КД102А, КД212А. Емкость конденсатора С1 — от 3 до 5 мкФ на рабочее напряжение не менее 16 В. Цепь из переключателя SA1 и контрольных гнезд Х1, Х2 для подклю- чения вольтметра. Резистор R1 — 10 Ом и кнопка SB1 служат для диагно- стики элемента G1 и контроля его состояния до и после регенерации. Нормальному состоянию соответствует напряжение не менее 1,4 В и его уменьшение при подключении нагрузки не более чем на 0,2 В. О степени заряженности элемента можно также, судить по яркости свечения лампы HL1. До подключения элемента она светится примерно в полнакала. При подключении разряженного элемента яркость свечения заметно увеличивается, а в конце цикла зарядки подключение и отключение элемента почти не вызывает изменения яркости. При подзарядке элементов типа СЦ-30, СЦ-21 и других (для наручных часов) необходимо последовательно с элементом включать резистор на 300...500 Ом. Элементы батареи типа 336 и других заряжаются поочередно. Для доступа к каждому из них нужно вскрыть картонное донышко батареи. Если требуется восстановить заряд только у элементов питания серии СЦ, схему для регенерации можно упростить, исключив трансфор- матор (рис. 5.25). Работает схема аналогично вы- шеприведенным. Зарядный ток (1зар) элемента G1 протекает через элемен- ты VD1, R1 в момент положительной полуволны сетевого напряжения. Ве- личина 1зар зависит от величины R1. В момент отрицательной полуволны диод VD1 закрыт и разряд идет по цепи VD2, R2. Соотношение 1зар и 1разр выбрано 10:1. У каждого типа элемента серии СЦ своя емкость, но известно, что величина зарядного тока должна составлять примерно десятую часть от электрической емкости элемента питания. Например, для СЦ-21 — емкость 38 мА-ч (1зар=3,8 мА, 1разр=0,38 мА), для СЦ-59 — емкость 30 мА-ч (1зар=3 мА, 1разр=0,3 мА). На схеме указаны номиналы резисторов для ре- VD1 ХР1 КД105Б R1 зек <-----П=ь R2 360k VD2 КД 105 Б VD3 КС175А Рис. 5.25 Х1 А ±J___G1 1.2В Y Х2 127
генерации элементов СЦ-59 и СЦ-21, а для других типов их легко опреде- лить, воспользовавшись соотношениями: R1=220/2*l3ap, R2=0,1*R1. Установленный в схеме стабилитрон VD3 в работе зарядного устрой- ства участия не принимает, но выполняет функцию защитного устройства от поражения электрическим током — при отключенном элементе G1 на кон- тактах Х2, ХЗ напряжение не сможет возрасти больше, чем уровень стаби- лизации. Стабилитрон КС175 подойдет с любой последней буквой в обозна- чении или же может буть заменен двумя стабилитронами типа Д814А, включенными последовательно навстречу друг другу ("плюс" к "плюсу"). В качестве диодов VD1, VD2 подойдут любые с рабочим обратным напряже- нием не менее 400 В. Время регенерации элементов составляет 6...10 часов. Сразу после регенерации напряжение на элементе будет немного превышать паспортную величину, но через несколько часов установится номинальное — 1,5 В. Восстанавливать таким образом элементы СЦ удается три-четыре раза, если их ставить вовремя на подзаряд- ку, не допуская полного разряда (ниже 1 В). Аналогичный принцип работы имеет схема, показанная на рис. 5.26. Она в особых пояснениях не нуждается. ХР1 128
Схемы разных устройств В этой части приведены схемы и информация об устройствах различ- ного назначения, которые нельзя отнести к одному из имеющихся в данной брошюре разделов или же они относятся сразу к нескольким разделам. По этой причине автор посчитал более удобным их выделить в отдельную груп- пу. ИМИТАТОР ГОЛОСОВ птиц Это простое устройство поможет "оживить" игрушку для ребенка, но оно может найти и другие применения. Электрическая схема (рис. 6.1) по- зволяет имитировать голоса птиц. Так, при емкости С5 — 0,015 мкФ звук будет похож на писк птенцов, а при подключении параллельно (включателем S1) еще емкости С4 — 0,068 мкФ — крик чаек. Проведя не- большие эксперименты с величиной конденсаторов С4, С5 и резистором R3, можно получить и многие другие голоса птиц. Интервал между звуками за- висит от величины номиналов R2 и С2. Рис. 6.1. Электрическая схема имитатора В качестве источника звука HF1 применяется пьезоизлучатель ЗП-1 — он отлично передает необходимый спектр сигналов. А для увеличения громкости звука пьезоизлучателя использован трансформатор Т1, намотан- ный на броневом сердечнике Б22 из феррита марки М2000НМ (или М1500НМ) (рис. 5.6). Обмотка содержит 80+250 витков провода ПЭЛ диа- метром 0,12 мм с отводом от верхнего (по схеме) вывода. В качестве Т1 допустимо применение также согласующего трансфор- матора от малогабаритных радиоприемников, но при этом могут быть уменьшены высокочастотные составляющие в спектре сигнала и звук будет иметь немного другой тембр звучания. Это кому как нравится. При настройке схемы из-за технологического разброса параметров транзисторов КП313А при изготовлении может потребоваться их подбор. Поэтому лучше его временно устанавливать на съемную колодку Х1. Микросхема D1 заменима на 564ЛН2, а вместо VD1 подойдут любые импульсные диоды. Транзистор VT1 можно применить типа КТ3102А, но при этом надо уменьшить R6 до 1 кОм. Конденсаторы и резисторы — любого типа. 129
Рис. 6.2. Топология печатной платы и расположение элементов (пьезоизлучатель HF1 не показан^ Топология печатной платы и расположение на ней элементов приве-,! дены на рис. 6.2. Пьезоизлучатель устанавливается над радиодеталями . платы. Схема сохраняет работоспособность при изменении питания от 3,5 до । 5 В и потребляет ток не более 20 мА. " ЭЛЕКТРОАКОПУНКТУРНЫЙ СТИМУЛЯТОР В настоящее время традиционное использование в медицине иглоте- рапии с успехом может заменить электрический стимулятор биологически активных точек. Этот простой прибор поможет самостоятельно лечить раз- личные заболевания. Особенно он будет полезен при болезнях, дающих аллергическую реакцию в случае лечения химическими препаратами. 130
При использовании электроакопунктурного стимулятора нужно про- консультироваться с опытным в области иглотерапии врачем, который под- скажет, какие точки и как связаны с внутренними органами. Для облегчения поиска активных точек стимулятор имеет положение переключателя S1 ПОИСК (рис. 6.3). Известно, что сопротивление кожи в месте расположения активных точек значительно меньше, чем в остальных местах. Эта особенность и используется при поиске. О значении сопротив- ления поверхности можно узнать по величине отклонения стрелки прибора РА1. О правильном определении биологически активной точки тела можно судить также по большой амплитуде отклонений стрелки прибора РА1 в режиме РАБОТА. При пользовании прибором один электрод с помощью токопроводно- го зажима крепится к уху, а вторым, выполненным в виде острого щупа (радиус закругления конца 0,3...0,6 мм), касаются точек тела. При этом в активных точках должно ощущаться легкое покалывание (когда прибор включен). Резистором R9 можно регулировать величину протекающего тока. Нужная точка стимулируется в течение 15...20 секунд. За один сеанс много точек стимулировать нежелательно. Питается устройство от аккумулятора 7Д-0.125Д или аналогичной ба- тарейки с напряжением 9 В. В устройстве имеется звуковая индикация которая срабатывает при снижении напряжения питания ниже 7,4 В, что позволяет вовремя сменить или подзарядить элементы питания. Электрическая схема стимулятора собрана на трех КМОП микросхе- мах, что обеспечивает малое потребление тока. Она состоит из задающего генератора на элементах микросхемы D1.1 и D1.2, делителя частоты (D2), индикатора снижения напряжения (VT1, D1.3, D3.1...D3.4). На выходных 131
электродах схемы действует двухполярное напряжение с амплитудой в два раза больше, чем напряжение питания. При отключении устройства (положение S1 — ОТКЛ) одна из групп контактов закорачивает выводы микроамперметра РА1, что обеспечивает защиту механизма измерительного прибора от повреждения при транспор- тировке. В схеме применены переменные резисторы типа СП2-2-0.5 , а ос- тальные резисторы — С2-23, конденсаторы типа К10-17. Микроамперметр РА1 со шкалой 50-0-50 мкА, например типа М4247 (нуль в середине шкалы). Пьезоизлучатель HF1 заменяется на ЗП-З, ЗП-18 или аналогичный. Пере- ключатель S1 — ПГ2-18-ЗП4Н . Транзистор может применяться с любой последней буквой в обозна- чении. Настройка схемы заключается в установке порога срабатывания зву- кового сигнализатора резистором R2 при изменении питающего напряжения. Для этого потребуется стационарный источник с изменяемым выходным напряжением. При использовании указанных деталей, все устройство легко разме- щается в корпусе с размерами 110x110x30 мм. ПРОСТОЙ ПРЕРЫВАТЕЛЬ ТОКА В НАГРУЗКЕ Иногда требуется периодически включать (или выключать) подклю- ченную к источнику питания нагрузку, например лампу аварийной сигнали- зации в автомобиле, звуковую Рис. 6.4 ИТ. д. Приведенная на рис. 6.4 схе- ма может так же найти применение в различных игрушках и автоматиче- ских устройствах, где требуется обеспечивать прерывистый режим работы. Устройство может также использоваться и как вибратор, для перемешивания раствора. Схема работает от источника с напряжением от 2,4 до 5 В. При использовании реле К1 на напряже- ние 9 В рабочее напряжение может быть увеличено до 13 В. В этом случае в цепь базы транзистора VT2 необходимо установить резистор 56...100 Ом. Схема является несимметричным мульти- вибратором, где время включения реле (период) зависит от номиналов элементов С1 и R2. Рези- стором R1 период может меняться в диапазоне от 0,5 до 12 секунд, при этом реле включается примерно на 0,5 секунды. Чтобы обеспечить работу схемы при низ- ковольтном питании, реле К1 выполнено на осно- ве любого открытого реле с катушкой, намотан- ной проводом ПЭВ диаметром 0,33 мм. Намотка выполняется до заполнения всего каркаса катуш- Рис. 6.5 И1Л 132
При выборе реле необходимо учитывать допустимый ток через кон- такты и удобство разборки конструкции для перемотки катушки на более низкое рабочее напряжение. Удобно для этих целей взять польские KP460DC (рис. 6.5), но подойдут и многие отечественные. ПОРТ КЕМПСТОН ДЖОЙСТИКА ДЛЯ ZX-SPECTRUM Эта схема предназначена для тех, кто уже имеет или же только соби- рается изготовить популярный бытовой компьютер из семейства совмести- мых с ZX-SPECTRUM. Питание микросхем выв.14 ОО1и DD3, выв.16 DD2 Рис. 6.6 Предлагаемая схема (рис. 6.6) отличается от аналогичных малым по- треблением тока, так как выполнена на трех КМОП микросхемах. Другим достойнством схемы является наличие режима автоматического оружия (включается тумблером SA1), что, как показывает опыт, для некоторых игр является очень удобным. При работе устройства используется возможность микросхемы 561ЛН1 находиться в третьем состоянии (выходы отключены от нагрузки при лог. "1" на выводе 4). Это позволяет ее подключить непосредственно к це- пям микропроцессора Z80. Схема работает при опросе порта компьютером. Генератор, собранный на микросхеме DD1, обеспечивает подачу им- пульсов с частотой примерно 2 Гц при нажатии на кнопку ОРУЖИЕ, если тумблер SA1 установлен в нижнее положение на схеме. 133
Резисторы R1...R6 могут быть 1...10 кОм. Вместо микросхем 561-ой серии можно применить серию 564. При наличии места устройство размещается внутри компьютера или же в виде отдельной приставки, подключаемой к системному разъему (Х2). ПОДКЛЮЧЕНИЕ МОНИТОРА "ЭЛЕКТРОНИКА 32 ВТЦ-202" К КОМПЬЮТЕРУ СЕМЕЙСТВА IBM Те, кто уже имеет опыт работы с компьютерами стандарта IBM, уже вряд ли захотят пользоваться другими бытовыми компьютерами. Такой ком- пьютер может быть не только отличным игровым партнером, но и спосрбен выполнять полезную работу, становясь вашим надежным помощником. ХЗ Цепь —< ОП 1 Интжр. 2 красный 3 зеленый 4 синий 5 инт.зел. 6 инт.син. 7 гориз.син. 8 верт.син 9 Цепь -< Вход "В" 1 ОП 2 Вход "R" 3 КСИ 4 ССИ 5 Вход "С" 6 Вход V / XS8 Цепь -< Вход G 1 3 инт. красный красный А5 ® МОДУЛЬ ВИДЕОКАНАЛА R47 1,5К Рис. 6.7. Доработка схемы платы модуля видеоканала 134
Покупать для дома полностью скомплектованный компьютер семей- ства IBM (центральный блок с процессором, клавиатура, монитор и другими устройствами) довольно дорого, но, если у вас дома есть широко распро- страненный монитор "Электроника 32 ВТЦ-202", расходы можно уменьшить, подключив его к компьютеру в соответствии со схемой, приведенной на рис. 6.7, а остальные узлы докупать по мере необходимости. Потребуется незначительная доработка монитора, которая заключа- ется в установке дополнительного разъема ХЗ, например типа РС10, и вы- полнение соединений, приведенных на схеме. Это необходимо, чтобы раз- делить сигналы управления интенсивности цвета, приходящие с видеокон- троллера IBM. ХЗ Х4 Цепь <— — —> Цепь ОН 1 — 1 ОП ИНТ. кр. 2 — 2 инт. кр. красный 3 — 3 красный зеленый 4 — 4 зеленый синий 5 — 5 синий инт. зел. 6 — 6 инт. зел. ИНТ. СИН. 7 — 7 инт. син. гориз. СИН. 8 — 8 гориз. син. верт. син. 9 — 9 верт. син. Рис. 6.8. Соединительный кабель между монитором и EGA адаптером Монитор с помощью кабеля (рис. 6.8) подключается к EGA видеокар- те компьютера. Разъем ХЗ может быть любым, с соответствующим количе- ством контактов, а в качестве Х4 (подключаемого к компьютеру) можно ис- пользовать разъем типа РП15-9Ш, СИП-101-9 отечественного производства или аналогичные импортные — DB-9M. При распайке разъема Х4 следует придерживаться нумерации, ука- занной на разъеме карты EGA (нумерацию легко можно прочитать с помо- щью увеличительного стекла), так как у отечественных разъемов нумерация другая. Любая видеокарта EGA имеет микропереключатели, от положения которых зависит режим работы видеоадаптера. Как правило, их четыре, хотя может быть и больше. В этом случае для работы с монитором необходимо первые четыре установить в положение, показанное на рис. 6.9. Установка выполняется до включения компьютера, так как он считывает их состояние только один раз при включении питания. При этом видеокарта будет рабо- тать с частотой синхроимпульсов, соответствующей частоте развертки мо- нитора. Встречаются EGA видеокарты, в которых микропереключатели кон- фигурации не вынесены на панель с разъемом, и для доступа к ним придет- ся открыть корпус компьютера. 135
Для получения картинки в центре экрана может потребоваться не- большая подстройка переменными резисторами, установленными в блоке разверток на платах АЗ.З и А3.2 монитора. Такое подключение монитора позволит вам по- играть в популярные компь- ютерные игры: ПРИНЦ ИЗ ПЕРСИИ, SYPERTETRIS, CHESSMASTER-2100, LHX, RETALIATOR, GODS и мно- гие другие, а также восполь- зоваться нортоновской обо- лочкой и утилитами, рабо- тать с простым редактором текстов, например "Слово и дело", корректировщиком русских текстов DIACOR (исправление грамматиче- ских ошибок) и другими про- граммами. Эта доработка не вносит существенных изменений в работу монито- ра, и при необходимости его можно использовать для работы с другими бытовыми компьютерами, например ZX-SPECTRUM. ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ДЛЯ ЗВУКОВОЙ КАРТЫ КОМПЬЮТЕРА Необходимой частью современного компьютера является Sound Blaster. Он позволяет получить звуковое сопровождение программ. В мире в последнее время большинство звуковых карт (плат) для компьютеров се- мейства IBM выпускаются без мощного оконечного усилителя и рассчитаны на подключение активных колонок или любого усилительного комплекса. Это позволяет получить более высокое качество звука и исключает пере- грузку внутреннего источника питания компьютера. Имея небольшой опыт работы на персональном компьютере, неслож- но приобрести и установить звуковую плату в любое свободное гнездо соот- ветствующего разъема на материнской плате (внутри корпуса компьютера). В магазинах большой выбор звуковых карт — от укомплектованных в набо- ре, включающем колонки, до отдельных узлов. Покупать набор получается значительно дороже, чем то же самое по отдельности. Да и не всех ком- плектация набора способна удовлетворить качеством компонентов, напри- мер входящих колонок. Но приобретя все компоненты по отдельности, есть риск столкнуться с неполной совместимостью узлов. Так, купив хорошую звуковую карту фирмы "Creative" и отлично звучащие колонки SP-690 (50 Вт) фирмы "Advance", при их соединении вместе обнаружились два недостатка. Во-первых сигнал со звуковой карты недостаточен по уровню, чтобы полу- чить от колонок максимальную мощность. Вторым недостатком явился сильный щелчок в динамиках при включении питания компьютера. 136
. Согласовать уровень сигнала и убрать щелчки позволяет схема, при- веденная на рис. 6.10. Узлы усилителей УС1 и УС2 идентичны. Каждый канал обеспечивает усиление в 7,5 раз в.полосе частот 20... 100000 Гц. Кон- денсатор С4 в цепи базы транзистора VT3 дает плавное нарастание напря- жения питания на усилителях — это устраняет прохождение импульсного броска от переходных процессов. Рис. 6.10. Схема усилителя Питаться промежуточный усилитель может от блока питания компью- тера, для чего потребуется на задней стенке корпуса установить миниатюр- ный разъем ХЗ, соединенный с цепью +12 В источника питания. Ток потреб- ления схемы не более 4, 6 мА. В схеме использованы детали: конденсаторы С1...С4 типа К53-1Б, ре- зисторы любого типа. Штекер Х1 должен подходить к разъему звуковой кар- ты, гнездо Х2 типа ОНП-ВГ-68-8/16, 5x14-Р или аналогичное, для подключе- ния штекера активных колонок, ХЗ — любой малогабаритный. Топология печатной платы и расположение на ней элементов показа- ны на рис. 6.11. Настройка схемы заключается в получении одинакового усиления в каналах, подбором номинала резистора 1R6 (2R6) в пределах 200...1500 Ом (регулируется величина отрицательной обратной связи). 137
Рис. 6.11. Топология печатной платы 138
ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ СВЕТОВЫХ ГИРЛЯНД Для светового оформления елки, помещения или витрины магазина часто используют световые гирлянды, рассчитанные на напряжение питания 220 В. Схема устройства (рис. 6.12) позволяет автоматически управлять включением трех гирлянд, что не только привлекает внимание, но и помога- ет создать праздничное настроение. При этом в зависимости от положения движков переменных резисторов серии импульсов на соответствующих вы- ходах будут различными, что делает эффект загорания не периодическим. Это не утомляет зрение при длительной работе устройства, как в случае одной и той же заданной последовательности включения гирлянд. XS1.r XS2 XS3 «2» XS4 XS5 -з- XS6 VD1...VD4 ХД257Б(В,ГД) S1 5А С2 VT3 VT1 0,068мк VT1...VT3 КТ312Б(В) VS1...VS3 КУ202Н R5 7,5к R6 7,5к VT2 VS2 R17 51 R10 51 С5 22мк С7 ||22мк ЮОмк VD5 Д814Г(Д) R13 51 R1 1.5М R3 510 к выводу D1/7-* СЗ ||2,2мк R8 6,2к R115.2K R9 1.5М С4 II 2,2мк К561ЛН2 . D1 R7 Юк R4 510 С6||2,2мк Рис. 6.12 С9 С8||22мк R15 6.2К R14 510 R16 Юк VD6 КД212А к выводу D1/14 Коммутация гирлянд осуществляется тиристорами VS1...VS3. Управ- ляют включением тиристоров транзисторные ключи VT1...VT3, на базу кото- рых поступает сигнал от двух источников — генераторов импульсов на эле- ментах микросхемы D1 и сетевой пульсации, проходящей через переменные резисторы R7, R12, R16. В зависимости от положения соответствующего движка резистора в результате смешивания разночастотных сигналов образуются разные сиг- налы управления транзисторами, что и образует разные серии световых импульсов. Устройство рассчитано на подключение к каждому каналу ламп с по- требляемым током не более 1 А (мощность нагрузки 220 Вт), однако, если тиристоры установить на радиаторы, а диоды VD1...VD4 использовать бо- 139
лее мощные (КД206(А-В) или аналогичные), допустимый ток нагрузки каждо- го канала увеличится до 2 А. Для подавления возможных радиопомех, возникающих при работе тиристоров, в цепь питания устройства включен фильтр, состоящий из дрос- селя Т1 и конденсаторов С1, С2 типа К73-16В на 400 В или аналогичные. Дроссель намотан на двух склеенных вместе ферритовых кольцах типораз- мера К20х12х6 мм из феррита марки 2000НМ. Обе обмотки содержат по 30 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,51 мм. Остальные конденсаторы: СЗ, С4, С6 - К73-17 ; С5, С7...С9 — К53-4 на 16 В. Переменные резисторы при- менены типа СПО-0,5 (номинал может быть 12 кОм), остальные резисторы типа С2-23. В схеме можно использовать любые маломощные транзисторы соот- ветствующей проводимости. В качестве предохранителя F1 установлена перемычка из медного провода диаметром 0,12...0,16 мм. Сетевой включатель может быть любым, с допустимым током коммутации не менее 3 А. Общий габариты устройства не превышают 130x130x30 мм. РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ ДЛЯ НАГРЕВАТЕЛЕЙ Многие пользуются бытовыми электроплитами, а также другими элек- трическими нагревательными приборами. Некоторые из них, например двух- конфорочная электроплитка "Россиянка", имеют термоэлектрические регу- ляторы нагрева. Терморегулятор позволяет не только экономить электро- энергию, но и делает более удобным процесс приготовления еды. Термоэлектрические регуляторы обладают низкой надежностью и требуют периодического ремонта или подрегулировки. Избавиться от этих забот поможет схема электронного регулятора мощности (рис. 6.13). Схема позволяет плавно регулировать нагрев двух нагревателей мощностью по 2 кВт каждый. Использование бесконтактной электронной регулировки мощности в нагрузке не только повышает надежность работы всего устройства, но и позволяет легко дополнить схему таймером (АЗ), который может через за- данный интервал времени отключить нагреватель (ЕК2). Схема таймера (АЗ) в данной статье не приводится — она может быть любой из опублико- ванных в литературе. Для удобства размещения терморегулятора внутри корпуса плитки конструктивно схема выполнена в виде двух узлов на платах с размерами 155x55 мм (схемы А1 и АЗ лучше располагать на одной плате). Электрическая схема блока управления (рис. 6.14) собрана на рдно- переходных транзисторах и является типовой. Коммутация нагрузки произ- водится с помощью мощных тиристоров VS1 и VS2. Элементы схемы вы- браны со значительным запасом по рабочему току, с учетом возможного их размещения (без радиатора) вблизи от нагревательных элементов. 140
Рис. 6.13. Блоки схемы регулятора мощности: А1 — блок управления, А2 — блок коммутации, АЗ — временной таймер, ЕК1 и ЕК2 — нагревательные элементы. -----о8 IR1 ! !33к i -----ф! R2 ЗЗк Монтаж силовых цепей схемы (блока А2) выполняется проводом, сечением не менее 2,5 кв. мм в термостойкой изо- ляции. В устройстве применены переменные резисторы R1 и R2 типа ППБ-15Г, остальные — типа С2-23. Конденсаторы С1...С4 тийа К73-9 на 100 В. В качестве предохрани- телей F1, F2 можно использо- вать перемычки из медного провода диаметром 0,3 мм. Варистор RU1 предназначен для защиты элементов схемы от кратковременных бросков напряжения в питающей сети и может применяться типа СН1-1 на 560 В. Настройка схемы произ- водится резисторами R3 и R7 для получения максимального напряжения в нагрузке при нулевом значении резисторов R1 и R2. Из-за большого тех- нологического разброса пара- метров однопереходных тран- зисторов иногда может потре- боваться также подбор конден- саторов С1 и СЗ. R910K R1210K J —ТТЛ—I и I-----6 т Z$VD1 Д814Д -* 2SVD2fl814fl ,62 61 VT1 КТ117А VT2 КТ117А R7 3,9к R3 О,ЗЗм’кГо1Об8мк R6 51 VD3 R1151 ^2А2! VD4 1 31 £3 _L_C4 О.ЗЗмк |0,068мк D1n VU4 R1° КД212А 680 NJ & —ф Рис. 6.14. Электрическая схема блока управления 141
РЕГУЛЯТОР ЯРКОСТИ ОСВЕЩЕНИЯ Светорегулятор предназначен для плавного изменения яркости све- чения обычных ламп освещения с общей мощностью до 1000 Вт. Регулирующим элементом схемы (рис. 6.15) является электронный коммутатор — тиристор VS1 типа Т122-20-4 (Т122-25-4), на управляющий электрод которого поступают импульсы открывающего напряжения, сдвину- тые по фазе относительно анодного. От момента открывания тиристора (величины фазового сдвига) зависит яркость свечения лампы. Фазосдвигающая цепь состоит из R6, R7 и С2. Как только напряжение на конденсаторе С2 возрастет до порога срабатывания одноперехо^ного транзистора VT1, он открывается и конденсатор разряжается через рези- сторы R1 и R2. Яркость освещения изменяется резистором R6. EL1 15...1000Вт S1 Х2 R3 9.1kR4 9.1k VD5, VD6 Д814Д VT1 R5680 FU1 ХР1 10А VS1 VD1.VD4 КД202К(М,Р) Т122-20-6 R1 51 R2I 100| R633k 'яркость' бТ С1 __ Т“б.022...“Т" С2* 0,068мк С,--- Rr2£VD5 !3,6к 0,22...0,47мк R8 3,6к ^Н1_1 АЛ310А Рис. 6.15. Электрическая схема светорегулятора EL1 15...1000Вт Рис. 6.16. Светорегулятор с плавным нарастанием яркости В схеме применены резисторы R1...R5, R7, R8 типа МЛТ , R6 — СПЗ-4а, конденсаторы С1, С2 — К73-17 на 250 В. Диоды VD1...VD4 подойдут любые высоковольтные, с допустимым током не менее 10 A; VD5 и VD6 можно заменить одним стабилитроном, например типа Д816А. Тиристор VS1 устанавливается на радиатор. 142
Отмеченные на схеме **" элементы могут потребовать подбора при настройке. Резистором R7 настраивается максимум напряжения на лампе при нулевом сопротивлении R6. Показанный на схеме пунктиром светодиод можно не устанавливать, но его наличие позволяет знать, что включена схема, а лампа не светится из-за того, что регулятором яркость свечения уменьшена до нуля. Вторая схема (рис. 6.16) позволяет не только регулировать напряже- ние нагП^ипе, но и обеспечивает плавное нарастание яркости свечения до значения, установленного резистором R7. Это значительно продлевает Срок службы лампы за счет устранения перегрузки в момент, включения. Кратко- временная перегрузка лампы возникает из-за того, что нить накала в холод- ном состоянии имеет на порядок мрньшее сопротивление, чем нагретая. Настройка схемы регулировки яркости выполняется аналогично уже описанной выше, для чего коллектор VT3 временно закорачиваем на общий провод — транзистор VT2 будет в насыщении. После настройки регулятора яркости, при отключенном диоде VD5, подбором номинала резистора R10 добиваемся, чтобы при положении регулятора яркости "максимум" лампа чуть светилась. Теперь можно подключать диод VD5 и проверять работу устройства. При включении схемы (S1), если регулятор (R7) установлен на мак- симальную яркость, свечение лампы будет плавно возрастать в течение 1...2 секунд. Рис. 6.17. Светорегулятор на симисторе с плавным нарастанием яркости Аналогичную схему можно выполнить на симисторном коммутаторе (рис. 6.17). Что позволяет уменьшить габариты устройства, так как в этом случае не нужны мощные выпрямительные диоды. Импульсный трансфор- матор Т1 наматывается проводом ПЭЛШО-0,12 на ферритовом кольце М4000НМ типоразмера К16x10x4 мм и содержит в обмотке 1 — 80 витков, 2 — 60 витков. Перед намоткой, острые грани сердечника закругляем надфи- лем. Иначе они прорежут проход. После намотки и пропитки катушки лаком, необходимо убедиться в отсутствии утечки между обмотками, а также об- моткой и ферритом каркаса. Электролитический конденсатор С2 необходимо использовать с не- большим током утечки, например типа К52-1. Подстроечный резистор R9 типа СПЗ-19а. 143
100 Рис. 6.18 Вариант топологии печатной платы для схемы с симистором приве- ден на рис. 6.18. Применяемые в схемах тиристор и симистор позволяют управлять и более мощной нагрузкой (2000 Вт), но в этом случае их необходимо устано- вить на радиатор. 144
УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМОТОРОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА Во многих станках применяют электромоторы (ЭМ) постоянного тока. Они легко позволяют плавно управлять частотой вращения, изменяя посто- янную составляющую напряжения на якорной обмотке, при постоянном напряжении обмотки возбуждения (ОВ). Рис. 6.19. Схема электропривода Электрическая схема (рис. 6.19) будет полезна тем, кто собирает для себя необходимый станок или"устройство с электроприводом. Схема позво- ляет управлять электромотором мощностью до 5 кВт. Мощные ЭМ постоянного тока имеют несколько особенностей, кото- рые необходимо учитывать: а) нельзя подавать напряжение на якорь ЭМ без подачи номинально- го напряжения (обычно 180...220 В) на обмотку возбуждения; б) чтобы не повредить мотор, недопустимо сразу подавать при вклю- чении номинальное напряжение на якорную обмотку, из-за большого пуско- вого тока, превышающего номинальный рабочий в десятки раз. Приведенная схема позволяет обеспечить необходимый режим рабо- ты — плавный запуск и ручную установку нужной частоты вращения ЭМ. Направление вращения изменится, если поменять полярность под- ключения проводов на обмотке возбуждения или якоре (делается это обяза- тельно только при выключенном ЭМ). В схеме применены два реле, что позволяет выполнить автоматиче- скую защиту элементов схемы от перегрузки. Реле К1 является мощным пускателем, оно исключает вероятность включения ЭМ при установленной резистором R1 не нулевой начальной скорости. Для этого на оси переменно- го резистора R1 закрепляется рычаг, связанный с кнопкой SB2, которая замыкается (рычагом) только при максимальном значении сопротивления (R1) — это соответствует нулевой скорости. Когда замкнуты контакты SB2, реле К1 при нажатии кнопки ПУСК (SB1) включится и своими контактами К1.1 самоблокируется, а контакты К1.2 включат электропривод. Реле К2 обеспечивает защиту от перегрузки при отсутствии тока в цепи обмотки возбуждения ЭМ. В этом случае контакты К2.1 отключат пита- ние схемы. 145
Питается схема управления без трансформатора, непосредственно от сети через резистор R3. Величина действующего значения напряжения на якорной обмотке устанавливается с помощью изменения резистором R1 угла открывания тиристоров VS1 и VS2. Тиристоры включены в плечи моста, что уменьшает число силовых элементов в схеме. На однопереходном транзисторе VT2 собран генератор импульсов, синхронизированных с периодом пульсации сетевого напряжения. Транзи- стор VT1 усиливает импульсы по току, и через разделительный трансфор- матор Т1 они поступают на управляющие выводы тиристоров. При выполнении конструкции тиристоры VS1, VS2 и диоды VD5, VD6 необходимо установить на теплоотводящую пластину (радиатор). Часть схемы управления, выделенная на рисунке пунктиром, разме- щается на печатной плате (рис. 6.20). Постоянные резисторы применены типа С2-23, переменный R1 — ти- па ППБ-15Т, R7 — СПЗ-196, R3 — типа ПЭВ-25. Конденсаторы С1 и С2 лю- бого типа, на рабочее напряжение не менее 100 В. Выпрямительные диоды VD1...VD4 на ток 10 А и обратное напряжение 300 В, например Д231, Д231А, Д232, Д232А, Д245, Д246. Импульсный трансформатор Т1 выполнен на ферритовом кольце М2000НМ типоразмера К20х12х6 мм и намотан проводом ПЭЛШО диамет- ром 0,18 мм. Обмотка 1 и 2 содержат по 50 витков, а 3 — 80 витков. Перед намоткой, острые грани сердечника нужно закруглить надфи- лем, чтобы исключить продавливание и замыкание витков. При первоначальном включении схемы замеряем ток в цепи обмотки возбуждения (ОВ).и по закону Ома рассчитываем номинал резистора R2 так, чтобы срабатывало реле К2. Реле К2 может быть любым низковольтным (6...9 В) — чем меньше напряжение срабатывания, тем лучше. При выборе резистора R2 необходимо учитывать также рассеиваемую на нем мощность. Зная ток в цепи ОВ и напряжение на резисторе, ее легко посчитать по фор- муле P=UI. Вместо К2 и R2 лучше применять выпускаемые промышленно- стью специальные токовые реле, но они из-за узкой области применения не всем доступны. Токовое реле несложно изготовить самостоятельно, Замо- тав на большем герконе примерно 20 витков проводом ПЭЛ диаметром 0,7...1 мм. Для настройки схемы управления вместо якорной цепи мотора под- ключаем лампу мощностью 300...500 Вт и вольтметр. Необходимо убедить- ся в плавном изменении напряжения на лампе резистором R1 от нуля до максимума. Иногда, из-за разброса параметров однопереходного транзистора, может потребоваться подбор номинала конденсатора С2 (от 0,1 до 0,68 мкФ) и резистора R7 (R7 устанавливает при минимальном значении сопротивления R1 максимум напряжения на нагрузке). Если при правильном монтаже не открываются тиристоры, то необхо- димо поменять местами выводы во вторичных обмотках Т1. Неправильная фазировка управляющего напряжения, приходящего на тиристоры VS1 и 146
VS2, не может их повредить. Для удобства контроля работы тиристоров управляющее напряжение допустимо подавать сначала на один тиристор, а потом на другой — если регулируется резистором R1 напряжение на нагруз- ке (лампе), фаза подключения импульсов управления правильная. При ра- боте обоих тиристоров и настроенной схеме напряжение на нагрузке должно меняться от 0 до 190 В. Рис. 6.20 На этом настройка закончена и, можно подключать якорную цепь ЭМ. Исключить вероятность подачи максимального напряжения на якор- ную обмотку в момент включения можно и электронным способом, восполь- зовавшись схемой, аналогичной приведенной на рис 6.17. (Конденсатор С2 147
обеспечивает плавное нарастание выходного напряжения в момент включе- ния, а в дальнейшем на работе схемы не сказывается.) В этом случае вклю- чатель SB2 не нужен. ОЗОНАТОР ВОЗДУХА Данное устройство будет полезным для очистки воздуха в помещении или уничтожения бактерий при инфекционных болезнях. Небольшая концен- трация озона позволяет также улучшить длительное хранение продуктов, например в подвале. В основе работы прибора используется свойство воздуха при пропус- кании через него электрических искр образовывать новое вещество — ОЗОН. При обычных условиях это газ, имеющий характерный запах (молекула озона состоит из трех атомов кислорода и в природных условиях находится в верхних слоях атмосферы и образуется в результате атмо- сферных разрядов). С1 ...СЗ 0,1 мк х500В Рис. 6.21 Как сильный окислитель, озон убивает бактерии и потому может при- меняться, например, для обеззараживания воды и дезинфекции воздуха. Но следует знать, что озон ядовит и предельно допустимым является его со- держание в воздухе 0,00001 %. При этой концентрации хорошо ощущается его запах. В схеме устройства (рис. 6.21) на излучателе А1 образуется электри- ческая дуга, через которую проходит поток воздуха. Для образования рав- номерно распределенной дуги на излучателе необходимо получить высоко- вольтное напряжение (15...80 кВ) достаточной мощности. Это осуществля- ется с помощью схемы преобразователя и трансформатора Т1. В первичной обмотке Т1 тиристор, VS1 формирует импульсы за счет разряда конденсато- ров С1...СЗ через обмотку. Управляет работой тиристора автогенератор на транзисторе VT1. Резистор R2 подобран так, что, когда напряжение на кон- денсаторах С1...СЗ достигнет 300 В (за счет заряда от сети), открывается тиристор VS1. Устройство не критично к деталям, и резисторы могут иметь номина- лы, близкие к указанным на схеме. Конденсаторы С1...СЗ типа МБМ, К42У-2, на рабочее напряжение не менее 500 В, С4 — К73-9 на 100 В. Диоды VD1...VD4 можно заменить сборкой КЦ405Ж, В. 148
Рис. 6.22. Каркас для намотки высоковольтного транс- форматора Т1 Высоковольтный трансформатор Т1 выпол- нен на пластинах из транс- форматорного железа, на- бранных в пакет (рис. 6.22). Такая конструкция позволя- ет исключить намагничива- ние сердечника. Намотка выполняется виток к витку: Сначала вторичная обмотка — 2 — 2000 витков прово- дом ПЭЛ диаметром 0,08...0,12 мм (в четыре слоя),’затем первичная — 1 — 20 витков. Межслой- ную изоляцию лучше выполнять из нескольких слоев тонкой (0,1 мм) фторо- пластовой ленты, но подойдет также и конденсаторная бумага (ее можно достать из высоковольтных неполярных конденсаторов). После намотки обмоток трансформатор необходимо залить эпоксид- ным клеем. В клей перед заливкой желательно добавить несколько капель конденсаторного масла и хорошо перемешать. Для удобства заливки можно изготовить картонный каркас по габари- там трансфоратора, где и выполняется герметизация. Изготовленный таким образом трансформатор обеспечивает во вто- ричной обмотке амплитуду напряжения более 90000 В, но включать его без защитного разрядника F1 не рекомендуется, так как при этом возможен пробой внутри катушки. Защитный разрядник выполняется из двух оголен- ных проводов, расположенных на расстоянии 20...24 мм (для воздуха про- бойное напряжение составляет примерно 3 кВ на 1 мм зазора). Конструкция излучателя А1 приведена на рис. 6.23. Элементы конст- рукции крепятся на боковых пластинах из оргстекла толщиной 5... 10 мм (на рисунке не показаны). В зазоре между токопроводящими пластинами и стек- лом (1 мм) образуется равномерно распределенная дуга. Ее хорошо видно при затемнении — синяя полоса и характерный запах. Для большей эффективности работы прибора можно использовать любой вентилятор, например типа ВН-2 — он ускорит циркуляцию воздуха в рабочей зоне излучателя. Описанное устройство создает низкую концентрацию озона, и для ос- вежения воздуха в жилом помещении необходима его работа в течение 10...20 минут. Рис. 6.23. Конструкция излучателя А1 149
Полезный опыт Приведенная здесь информация в основном рассчитана на тех, кто еще не успел приобрести опыт в самостоятельном изготовлении радиотех- нических устройств. В этом случае возникает .много вопросов, на которые и даются ответы в соответствующих статьях. А размещенные в конце спра- вочные листы позволят при сборке приведенных схем не искать справочни- ки — вся основная необходимая информация будет у вас под руками. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ Если вы решили собрать понравившуюся электрическую схему, а раньше этим никогда не занимались, то вам пригодятся приводимые ниже советы, а со временем, при появлении опыта, вы сможете выбрать наибо- лее удобную для себя методику. Вся современная радиоаппаратура собирается на печатных платах, что позволяет повысить ее надежность, а также упростить сборку. Несложно научиться делать печатные платы своими руками, тем более что особых секретов в технологии нет. Итак, вы выбрали нужную схему и приобрели необходимые детали. Теперь можно приступать к разводке топологии печатных проводников, учи- тывая реальные габариты деталей. Удобнее это делать на миллиметровой бумаге, но можно взять и обычный лист в клеточку. Рисуем контуры платы, габариты которой будут определяться с учетом размещения ее в каком-то готовом корпусе,, что наиболее удобно, так как изготовление самодельного потребует много времени и не каждый сможет его сделать аккуратно и кра- сиво. Разводку топологии платы выполняют карандашом, отмечая места отверстий для выводов радиоэлементов и пунктиром контуры самих эле- ментов. Линии соединения элементов выполняются в соответствии с элек- трической схемой по кратчайшему пути при минимальной длине соедини- тельных проводников. Входные и выходные цепи схемы должны быть разне- сены друг относительно друга по возможности дальше, что исключит навод- ки и самовозбуждение схем усилителей. Наилучшее размещение элементов с первой попытки, как правило, не получается, и приходится пользоваться ластиком при изменении компоновки деталей. После размещения всех элементов необходимо еще раз проверить соответствие топологии платы электрической схеме и устранить все выяв- ленные ошибки (они будут). Теперь можно приступать к изготовлению платы. Для этого из фоль- гированного стеклотекстолита вырезается заготовка печатной платы (ножовкой, резаком или ножницами по металлу). К заготовке закрепляем рисунок топологии (липкой лентой или пластырем). По рисунку, с помощью керна или шила, намечаются отверстия для выводов радиоэлементов и крепления платы. 150
Сверлим отверстия, сняв бумагу, сверлом диаметром 0,9...1,5 iyiM для радиоэлементов и 3...3.5 мм — для крепления платы. Иногда я сверлю пла- ту по бумаге. Это несколько ускоряет изготовление, однако в случае необ- ходимости рисунок топологии будет уже трудно использовать во второй раз, Причем пострадают точность расположения отверстий и аккуратность ис- полнения. /После сверления мелкой наждачной шкуркой (нулевкой) слегка зачи- щаем фольгу, чтобы снять заусенцы и окисную пленку, — это ускоряет про- цесс травления. Перед нанесением рисунка топологии плату нужно обезжирить техни- ческим спиртом или ацетоном (протерев поверхность 'смоченной тряпкой), подойдут и многие другие растворители. Для выполнения рисунка проводников используется любой быстро сохнущий лак, например женский лак для ногтей или мебельный (его можно подкрасить пастой от шариковой авторучки, чтобы было хорошо видно на плате). Очень удобно рисовать печатные соединения тонким водостойким маркером (не каждый тип подойдет). б) Рис. 7.1 Для нанесения рисунка можно воспользоваться двумя методами: ~ — берется рейсфедер или перо (или маркер) и рисуются проводники от Отверстия к отверстию (рис. 7.1а) в соответствии с рисунком топологии; — во втором методе покрывается лаком вся поверхность платы и при его подсыхании счищаются лишние участки лака при помощи скальпеля и линейки, оставляя закрашенными только токопроводящие дорожки (рис. 7.16). Первый метод более быстрый, и чаще используется именно он, а второй иногда необходим для изготовления различных высокочастотных схем и схем с очень высокой плотностью монтажа. После нанесения рисунка, когда лак подсохнет, топологию проводни- ков можно подретушировать ^.скорректировать, аккуратно соскоблив скаль- пелем лишние участки лака. Затем плату помещаем в ванночку с раствором хлорного железа. Если плата двухсторонняя, чтобы заготовка не легла ри- сунком проводников на дно, необходимо в крепежные отверстия вставить диэлектрические клинья или любым другим способом обеспечить зазор. Весь процесс травления займет около часа, но если вы хотите его ус- корить, то раствор должен быть слегка теплым и при травлении иногда его 151
помешивайте (время зависит и от концентрации раствора хлорного железа в воде). После окончания травления заготовку промываем под струей воды и отверткой соскабливаем лак с платы (его можно также растворить, напри- мер ацетоном, но это дольше и создает больше грязи). Для удобства монтажа, проводники платы необходимо облудить при- поем ПОС-61 с использованием жидкого спирТо-канифольного флюса (для лучшей пайки плату можно слегка зачистить мелкой шкуркой). Прикоснове- ния паяльника должны быть легкими и не надолгими, иначе медная фольга дорожек начнет отслаиваться. Остатки канифоли после облуживания удаляют с платы ацетоном или спиртом. На этом процесс изготовления печатной платы считается закончен- ным и можно приступать к монтажу элементов на ней. В заключение отметим, что существует способ изготовления печатной платы без использования химических реактивов. При этом зазоры между контактными дорожками выполняются резаком при помощи металлической линейки, но этот метод требует больше сил и определенных навыков, так как резак может соскочить и порезать нужные участки фольги. Поэтому этим методом обычно пользуются очень редко, когда топология очень простая, а хлорного железа нет под руками. Хлорное железо нетрудно изготовить самостоятельно. Для этого бе- рется соляная кислота с концентрацией около 9% (ее можно приобрести в хозяйственных магазинах) и железные опилки (или тонкие листовые кусоч- ки). Опилки заливаем кислотой и оставляем в открытой емкости на несколь- ко дней. Если кислота имеет низкую концентрацию, то ее берется 25 частей на 1 часть объема опилок для получения водного раствора хлорного железа сразу нужной плотности. По окончании реакции получается светло-зеленый раствор, который, постояв еще несколько дней, становится желто-бурым. ОСОБЕННОСТИ СБОРКИ И МОНТАЖА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ В заметке невозможно рассказать обо всех особенностях данной ра- боты, однако наиболее важные правила необходимо знать, перед тем как вы первый раз приступите к изготовлению любой радиотехнической конструк- ции. Это позволит сэкономить время и деньги при настройке. Во многих схемах применяются микромощные микросхемы, изготов- ленные по КМОП технологии (серии 561, 1561, 564), а также полевые тран- зисторы. Все эти детали, пока они не установлены в плату, боятся статиче- ского электричества. На человеке оно образуется из-за трения одежды и может превышать потенциал 1000 В. Поэтому до прикосновения к этим де- талям необходимо надеть заземленный браслет или хотя бы коснуться ру- кой металла батареи отопления. Детали, боящиеся статичного электриче- ства, должны храниться в металлической фольге или в специальных короб- ках. Для защиты полевых транзисторов выводы у них можно обмотать ого- ленным проводом, который снимается при монтаже. Монтаж этих деталей на плату лучше выполнять в последнюю очередь, после установки всех остальных деталей. 152
Сборку печатной платы начинают с установки элементов, требующих механического крепления. При этом приходится иногда расширять отвер- стия и пазы, а делать это с уже установленными деталями неудобно. Все устанавливаемые детали не должны иметь на корпусе царапин, трещин, вмятин или каких-то других механических повреждений. Даже если такие детали и работают, то еще не значит, что это продлится долго. Детали устанавливаются так, ч^обы они не касались друг друга. Паяльник лу^ше использовать с заземляемым жалом, а температура жала должна быть около 270°С. Если она значительно выше, то припой на жале быстро выгорает и приобретает серый цвет, а при нормальной темпе- ратуре расплавленный припой не теряет зеркального блеска, который оста- ется и после его остывания. Такая пайка обеспечивает качественное элек- трическое соединение. Для ускорения пайки используют жидкий спирто-канифольный флюс — Он разрушает окисную пленку на поверхности выводов деталей. Флюс легко можно сделать самостоятельно, растворив кусок канифоли в спирте в пропорции примерно 1:10. При пайке элементов, чтобы их не перегревать, паяльником с припо- ем на жале касаются выводов не более чем в течение 3 секунд. Сами эле- менты при этом удобно придерживать пинцетом. Для лучшей пайки выводы деталей полезно до установки на плату предварительно облудить. При ус- тановке элементов их выводы загибаются так, чтобы была видна маркиров- ка. Это пригодится, когда будете настраивать устройство и разбираться в ошибках монтажа. PV Рис. 7.2. Схема для определения полярно- сти электролитических конденсаторов Некоторые детали (диоды, стабилитроны, электролитические конден- саторы и др.) имеют полярность, и ее необходимо соблюдать при монтаже. Наиболее легко ошибиться с установкой электролитических конденсаторов, осюбенно импортного производства, так как справочную информацию по ним найти трудно, а на корпусе полярность не указана. В этом случае удобно воспользо- ваться схемой, приведенной на рис. 7.2, которая позволит по минимуму тока утечки конденсатора легко определить его полярность. Утечка замеряется косвенным методом по падению напря- жения на резисторе R1 после окончания заряда подключенного конденсатора. Напряжение, подаваемое с блока пита- ния, не должно превышать допустимое рабочее для конденсатора. При непра- у конденсатора утечка будет в 10... 100 вильном подключении полярности раз больше по сравнению с правильной. Вольтметр для этих измерений необходим с большим входным сопротивлением, например В7-38А. После окончания пайки выступающие выводы деталей укорачиваем и растворителем смываем остатки канифоли, что позволит проконтролиро- вать качество монтажа: на плате не должно остаться капель припоя и меж- цорожечныХ замыканий. 153
ЗАМЕНА РАДИОДЕТАЛЕЙ В СХЕМАХ При сборке понравившейся схемы или ремонте радиотехнических устройств иногда могут возникнуть трудности с приобретением какой-то конкретной детали. Чем ее можно заменить? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо знать Основные особенности деталей и хорошо представлять принцип работы схемы, в которой эта деталь применена, что позволит оце- нить предельные режимы для конкретного узла. Большинство деталей могут быть легко заменены на аналогичные, близкие по параметрам, без потери качественных характеристик устройства. Это часто объясняется тем, что разработчик схемы при выборе конкретного типа элемента часто ориентируется на перечень легко доступных ему дета- лей. Наиболее просто с заменой резисторов и конденсаторов. Для посто- янных резисторов основными параметрами являются: номинал сопротивле- ния (как правило, допустимо отклонение номинала ±20%, если не оговари- ваются особо требования к точности), рассеиваемая мощность и темпера- турный коэффициент. При замене резисторы можно устанавливать большей мощности, чем это указано на схеме, но они, как правило, больше по габа- ритам. Температурный коэффициент учитывается в точных измерительных приборах или устройствах, предназначенных для работы в широком диапа- зоне температур. Переменные резисторы кроме перечисленных выше параметров имеют еще один — вид зависимости изменения сопротивления от угла до- ворота движка (обычно указывается в виде буквы, см. рис. 7.3). От этого параметра зависит плавность регулировки параметров. Буква А — линейная зависимость, а наиболее распространенные нелинейные зависимости — логарифмическая (Б) и обратнологарифмическая (В) — используются для регулировки громкости и тембра звука, яркости свечения индикаторов и т. д., чтобы скомпенсировать нелинейность нашего восприятия. НОМИНАЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ МЕСЯЦ______ И ГОД ВЫПУСКА ВИД ХАРАКТЕРИСТИКИ_____ ИЗМЕНЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ ТИП РЕЗИСТОРА И ОСОБЕННОСТЬ КОНСТРУКЦИИ СП 982В 47хВ Рис. 7.3 ДОПУСК ОТКЛОНЕНИЯ НОМИНАЛА Постоянные конден- саторы кроме номинальной емкости и предельно до- пустимого рабочего напря- жения имеют еще один важный параметр — тем- пературный коэффициент изменения емкости (ТКЕ), см. справочный листок 1. Этот параметр необходимо учитывать в схемах высокостабильных генераторов, колебательных контурах, таймерах. Обычно в высокочастотных схемах ТКЕ указывается, но если он не оговаривается, то желательно применять конденсаторы с малым изменени- ем емкости от температуры, например с кодами МПО, ПЗЗ, МЗЗ, М47. Наихудшее ТКЕ имеют конденсаторы с кодом Н90 (у них емкость мо- жет изменяться до —90% при изменении температуры от -60°С до +85°С), но они, как правило, используются в цепях фильтрации по питанию или как разделительные между каскадами, где ТКЕ для работы схемы значения не имеет. 154
Чаще всего можно использовать при замене конденсаторы любых ти- пов, учитывая лишь номинальную емкость и рабочее напряжение, которое должно быть не меньше, чем реально действующее в схеме. Электролитические полярные конденсаторы допустимо заменять не- полярными, но они обычно больше по габаритам, а обратная замена недо- пустима (из двух пс^лярных (рис. 7.4) можно сделать один неполярный, включиб их последовательно плюс к плюсу, при этом емкость у конденсато- ров должна быть в два^раз^ больше, чем это указано на схеме). Среди дос- тупных электролитических конденсаторов наилучшими являются танталовые и оксид- но-полупроводниковые, например типа К52- 1 А, К53-28 и аналогичные — ими можно заменять другие типы полярных конденса- торов. В цепях фильтров по питанию до- пустимо применять конденсаторы большей емкости, чем это указано на схеме. J_C2=2C1 I у СЗ=2С1 C’J= т Рис. 7.4 У диодов основными параметрами являются предельно допустимые прямой ток и обратное напряжение, а в некоторых узлах устройств при за- мене необходимо учитывать еще обратный ток (утечка диода, когда он за- перт) и прямое падение напряжения. У маломощных германиевых диодов обратный ток значительно больше, чем у кремниевых, а также он в большей степени зависит от температуры. По этой причине лучше использовать в цифровых схемах кремниевые диоды, например КД521, КД522, КД509 и другие. Прямое падение напряжения у большинства германиевых диодов примерно в два раза меньше, чем у подобных кремниевых. Поэтому в цепях, где используется это напряжение для стабилизации режима работы схемы, например в некоторых оконечных усилителях звука, замена диодов на дру- гой тип проводимости недопустима. Для выпрямителей в блоках питания главными параметрами являют- ся предельно допустимый прямой ток и обратное напряжение. Например, при токах до 10 А можно применять диоды Д242...Д247, КД213; для тока 1...5 А подойдут диоды серии КД202, КД213; при токе 0,5...1 А диоды КД212, КД237 или диодные мосты КЦ402...КЦ405, а при меньших токах диоды КД 105, КД102, диодные сборки КЦ407А и многие другие, с соответствующим буквенным индексом, который указывает на допустимое рабочее напряже- ние. В импульсных источниках питания часто применяют специальные диоды Шотки (КД222, КД2998 и др.). Они предназначены для работы на более высоких частотах (10...200 кГц), чем обычные диоды и за счет малого внутреннего сопротивления в открытом состоянии имеют меньшие потери. Обычные диоды в такой схеме будут работать с сильным перегревом и не- долго. Транзисторы при замене должны выбираться из того же класса (маломощные, средней мощности, мощные, высокочастотные и т. д.) и с параметрами не хуже, чем у примененного в схеме. Основные параметры транзисторов, учитываемые при замене: максимально допустимые напря- жение эмиттер-коллектор, ток коллектора, рассеиваемая мощность коллек- тора, а также коэффициент усиления. 155
Рис. 7.5 Параметры кремниевых транзисторов более стабильны при измене- нии температуры, чем у германиевых. Снятые с производства устаревшие типы германиевых транзисторов (например МП37, МП42) можно заменить на кремниевые (КТ315, КТ361 или лучше на КТ3102, КТ3107 и др.) аналогичной структуры (п-р-п или р-п-р). В устройствах, где транзисторы используются в ключевых режимах, например в логических схемах и каскадах управления реле, выбор транзи- стора не имеет большого значения, если он аналогичной мощности и имеет близкое быстродействие и коэффициент усиления. Так, например, используемые в импульсных блоках питания телевизоров транзисторы КТ838А можно заменить на КТ839А или КТ846В. Транзисторы с большим коэффи- циентом усиления КТ829А можно заме- нить составной схемой из двух транзисто- ров (рис. 7.5). А вышедший из строя тран- зистор КТ848А в блоке электронного за- жигания легковых автомобилей заменяет- ся приведенной на рис. 7.6 схемой (при этом повысится надежность устройства). Микросхемы можно разделить на три условные группы — логические, аналоговые и специализированные. Специализированные микросхемы (например ЦАП 594ПА1) заменить другим типом нельзя, так как при этом потребу- ется изменять построение схемы. Логи- ческие микросхемы серий 155 (133) везде заменяются на более современные и экономичные из серий 555 (1533) — они потребляют в 5...10 раз меньший ток при тех же основных параметрах. При этом желательно, чтобы-все окружающие цифровые микросхемы были из одной серии (это избавит устройство от сбоев в работе из-за разного быст- родействия логических элементов). Разница между сериями 555 и 1533 заключается только в конструкции корпуса, нумерация выводов сохраняется. Наиболее широко распространенные микросхемы 561-ой серии мож- но заменить на серию 1561 (или 564-ую серию, но у нее другая конструкция корпуса — "планарные выводы", и потребуется делать переходную колодку для их установки или менять топологию платы). Часто в схемах применяется компаратор К544САЗ. Его можно заме- нить на аналогичный K521CA3^(b пластмассовом корпусе 201.14-1) или К521СА301 (в пластмассовом корпусе 3101.8-1), возможно также примене- ние 521САЗ (в корпусе 301.8-2), но при этом изменяется нумерация подклю- чаемых выводов (рис. 7.7). Рис. 7.6. Схема замены транзистора КТ848А в блоке электронного зажигания 156
При необходимости замены выбор аналоговых микросхем из серии операционных усилителей (ОУ) достаточно широк, но при этом необходимо 554САЗА.Б 521 САЗ Рис. 7.7. Схема включения компарато- ров при однополярном питании учитывать разные параметры, в зависи- мости от конкретной схемы, в которой они применяется. Здесь нужно по справочни- ку найти наиболее близкую по парамет- рам микросхему, а еще лучше, если уда- стся проконсультироваться со специали- стом, имеющим опыт разработки схем, так как некоторые ОУ требуют примене- ния внешних цепей коррекции для устой- чивой работы или же имеют другие осо- бенности применения, как правило, не отражаемые в бытовых справочниках. ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ РЕЗИСТОРОВ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ КОНДЕНСАТОРОВ Таблица 7.1 ю 5 12 13 15 16 18 20 22 5.2 5.6 6.4 5.5 5.9 6.3 6.5 6.6 6.9 30 33 36 39 43 47 51 56 62 66 91 6.2 8.6 8.2 8.4 6.5 6.2 6.5 6.8 6.3 8.6 8.8 9.2 9.4 7.9 8.2 8.8 9.1 9.3 9.5 10 8.2 8.6 8.9 9.2 9.6 10 10.3 10.6 6.5 8.9 9.3 9.6 10 10.4 10.8 9.5 9.9 10-3 10.8 11.2 11.6 12.3 10 10.5 10.9 11.5 12 12.4 12.6 11.5 12.1 12.713.2 12 12.6 13.3 13.9 13.5 14.2 8.9 9.2 9.5 9.9 10.2 10.3 10.5 10.8 11.4 11.6 11.3 11.9 12.7 13.2 13.6 13.5 14.5 14.4 14.8 15.4 13 14 15 14.8 15.4 15.9 8.8 8.8 9.3 9.5 9.6 10 8.9 9.7 10.210.3 10.7 11.8 12.1 10 9.8 10.510.6 10.9 11.211.4 12.3 12.5 12.712.9 12 13 15 12.2 12.4 12.7 12.9 13.2 13.4 13.6 16 13.3 13.6 13.9 14.2 14.514.8 15 18 14.4 14.7 15.4 15.9 15.1 15.5 15.8 16.2 16.4 20 15.8 16.2 16.6 17.3 17.7 22 16.3 16.8 17.3 17.7 18.2 18.6 19 .24 16.4 17.6 18.2 18.8 19.3 19.8 20.3 20.8 27 С2 С1 15 15.7 16.416.9 17.716.3 16.9 19.5 20.2 20.8 21.4 22 22.6 30 16.5 17.2 17.9 16.7 19.4 20 20.8 21.5 22.2 22.9 23.524.2 33 „ . С1С2 Собщ=—-—— С1+С2 16 18.7 19.520.4 19.520.4 21.1 21.3 21.922.8 23.5 24.3 25 25.8 36 22.1 23 23.924.8 25.6 26.4 27.3 39 21.5 22.4 23.3 24.3 25.4 26.3 27.3 28.229.2 43 23.5 24.4 25.526.7 27.8 26.929.9 31 47 25.5 26.7 28 29.1 30.3 31.4 32.7 51 R1 28 29.430.7 32 33.3 34.8 56 31 32.4 33.9 35.3369 62 35.7 37.2 36.9 68 R1R2 RoCui------- R1+R2 37.5 39.1 41.1 75 41 43.1 82 ♦5.5 91 9 157
На практике, при изготовлении или настройке радиотехнических схем, иногда требуется иметь величины резисторов или конденсаторов, отличаю- щиеся от широко распространенного цифрового ряда Е24. Приобрести элементы с номиналами из рядов Е48 или Е96 (Е192) до- вольно сложно, да и стоимость у них значительно выше, так как при изготов- лении используется подгонка номинала. Такие детали предприятия изготав- ливают на заказ и небольшими партиями. В этом случае для получения нужных значений иногда приходится со- единять параллельно два резистора или последовательно два конденсато- ра. Величина общего номинала соединенных таким способом элементов определяется приведенными на рисунке формулами, но удобней восполь- зоваться уже заранее рассчитанной по этим формулам таблицей 7.1. •* В верхнем горизонтальном и правом вертикальном рядах находятся все числа из ряда номиналов Е24 (при необходимости эти значения можно одновременно умножать на 0,1, 10 или 100). Общая величина номинала соединений находится на пересечении вертикального и горизонтального рядов чисел. Таблицей удобно пользоваться и при обратных действиях, когда требуется по известной величине узнать, из каких стандартных значе- ний номиналов эту величину можно получить. Так, например, если нужно сопротивление 179 кОм, его можно получить из двух параллельно включен- ных резисторов с номиналами 390 кОм и 330 кОм. САМИ РЕМОНТИРУЕМ "ДЕНДИ" Многие имеют дома игровые компьютерные приставки к телевизору семейства ДЕНДИ или аналогичные. Можно считать, что вам повезло, если ваша приставка собрана на Тайване, но чаще всего к нам в страну они по- падают из Китая, где о качестве товаров не принято заботиться, с чем и связана основная масса неисправностей. Да и ребенок не всегда аккуратно обращается со своей очередной игрушкой. Не случайно сами производите- ли не дают гарантий на срок более 6 месяцев. При возникновении проблем каждый раз искать ремонтную мастер- скую не придется, если вы умеете держать паяльник в руках и воспользуе- тесь моим опытом по ремонту. Можно сразу отметить, что для ремонта видеоприставок к телевизо- ру, как правило, не требуется электрическая схема и глубокие знания по радиоэлектронике. Достаточно и объема школьной программы. Все наиболее часто встречающиеся неисправности можно разделить на три условные группы (они указаны в порядке вероятности возникнове- ния). При этом подразумевается, что сам игровой картридж исправен, в чем несложно убедиться, включив его на другой приставке. 1. Компьютер включается и показывает меню игры, но не работает джойстик Чаще всего это связано с тем, что соединительные провода от джой- стика к компьютеру подключаются через разъем, а в разъеме они соедине- ны не пайкой, а прижимом и со временем в этом месте окисляются, что нарушает электрический контакт. Сам разъем не разборный и, его конструк- ция не обеспечивает качественного соединения. 158
Убедиться в наличии контакта можно с помощью тестера, вскрыв от- ключенный джойстик и прозвонив цепи пяти проводов в кабеле от джойстика до разъема (рис. 7.8). КОРИЧЮТЫЙ желтый Некоторые джойстики соединяются с игро- вой приставкой через контактную колодку, нахо- дящуюся внутри корпуса приставки. Обрыв одного из проводов в кабеле от джойстика до приставки в этом случае может находиться в месте частого перегиба кабеля, т. е. около корпуса игровой при- ставки. Самым простым способом устранения дан- ных неисправностей является замена кабеля или его укорочение и подпайка проводов непосредст- венно к соответствующим контактам разъема на печатной плате приставки. Иногда встречаются дефекты печатных проводников (разрывы), подходящих к разъемам джойстиков. Это происходит из-за плохого меха- нического крепления самих разъемов к печатной плате. Другая причина неработоспособности неко- торых кнопок джойстика может быть обнаружена осмотром пластмассовых вкладышей под нажим- ными кнопками джойстика. При наличии повреж- дений их нужно заменить. Последняя причина, по которой джойстик может не работать, — это повреждение микросхемы на плате самого джойстика (она залита коричне- вым компаундом). В этом случае лучше купить новый джойстик, так как ре- монтировать его не целесообразно. красный бЯРМЙ . синий ’ Рис. 7.8. Цвет проводов, отходящих от контактов разъема 2. Компьютер не включается ! Необходимо проверить работоспособность блока питания, для чего тестером замеряем постоянное напряжение 14±2 В на контактах штекера (рис. 7.9). При измерении к контактам штекера необходимо подключить эк- Рис. 7.9. Схема блока питания Бивалентную нагрузку (примерно 51 Ом). Если напряжение будет меньше 9 В - это признак того, что не работает один из диодов выпрямительного моста. Его потребуется заменить. Чаще всего неисправность свя- зана с нарушением контакта в проводе около штекера, который подключается к приставке. Провода легко проверить тестером и в случае обрыва заменить вместе со штекером. Можно обойтись и без штекера, подпаяв провода к соответствующим цепям печатной платы приставки. 3. Компьютер включается, но иногда самопроизвольно сбрасывается в процессе игры или же ведет себя другим непонятным образом Причиной такого вида неисправности может быть некачественная пайка основной печатной платы с микросхемами внутри видеоприставки- 159
Рис. 7.10. Микросхема стабилизатора напряжения, отечественные аналоги: КР142ЕН5А, КР142ЕН5В В первую очередь необходимо осмотреть и проверить качество со- единений в местах подпайки микросхемы стабилизатора напряжения пита- ния. Эта микросхема имеет внешний вид, показанный на рис. 7.10, и на ней закреплена металлическая пластина теплоотвода. На плате, как правило, эта микросхема находится недалеко от гнезда подключения питания. Из-за отсутствия жесткого крепления теплоотвода, в месте подпайки микросхемы, иногда трескается и обрывается печатный проводник или же микросхема болтается в отверстиях — холодная пайка. Некачественная пайка и трещины печатных проводников могут быть и в других местах платы (например около разъемов). Без увеличительного стекла такие дефекты обнаружить бывает сложно. Для устранения подозрительных мест их нужно аккуратно пропаять маломощным (16...30 Вт) паяльником с использованием канифоли в качестве флюса. Хорошая пайка должна иметь зеркальный блеск. Остатки канифоли с платы удаляем тряпкой, смоченной в спирте или ацетоне. Сами микросхемы и другие комплектующие используются, в основном, японского производства, имеют высокую надежность и выходят из строя крайне редко. ПЕРЕСТРОЙКА ИМПОРТНЫХ УКВ РАДИОПРИЕМНИКОВ Проблема приема радиостанций отечественного УКВ диапазона на импортные радиоприемники неоднократно поднималась на страницах раз- ных журналов. Решить ее можно четырьмя способами. Первый способ не требует вскрытия приемника, но связан с затрата- ми времени и средств на изготовление специального конвертора, который закрепляется на антенне или вблизи нее. Для работы конвертора требуется периодически заменять элементы питания, что делает эксплуатацию неудобной. Второй способ не требует больших материальных затрат и достаточ- но прост. Суть его состоит в перестройке гетеродинных контуров зарубеж- ных приемников на более низкие частоты. Для этого необходимо аккуратно вскрыть корпус радиоприемника, так чтобы был открыт доступ к катушкам на монтажной плате. Найти катушку гетеродина среди многих других можно по изменению частоты приема работающего радиоприемника при поднесении к ним ферритового стержня. Как правило, катушки УКВ тракта располагаются вблизи конденсато- ров переменной емкости и выполняются бескаркасными (намотаны эмали- рованным проводом с диаметром намотки 4...6 мм). Катушка гетеродина содержит меньше витков (3...5), чем другие, и может быть зафиксирована парафинообразным компаундом. Переделка состоит в замене фабричной катушки гетеродина на само- дельную с большей индуктивностью. Для этого на оправке диаметром 4...5 мм наматываем виток к витку медный эмалированный провод (диаметром 160
0,5... 1 мм). Число витков зависит от региона, где будет использоваться ра диоприемник, и может в 1,5...2 раза превышать число витков ранее стояв шей катушки гетеродина. Закончив монтаж, можно приступить к подстройке диапазона. Дл; этого, вращая ручку настройки приемника или ротор конденсатора перемен ной емкости, нужно попытаться настроиться на любую УКВ радиостанции или станцию, передающую звуковое сопровождение телевизионного веща ния. Следует знать, что отечественный диапазон УКВ ЧМ вещания находит ся между частотами звукового сопровождения второго (65,75 МГц) и третье го (83,75 МГц) каналов телевидения. По контрольному радиовещательному или телевизионному приемни ку можно приблизительно сориентироваться, на какую часть диапазона на строен переделанный вами приемник. Если настроить на станции не удается, нужно постепенно увеличи вать шаг намотки самодельной катушки, аккуратно растягивая ее витки пин цетом до тех пор, пока не услышим прием одной из УКВ станций. Если и это не поможет, следует заменить катушку на другую (с немно го большим +1 или меньшим -1 числом витков) и повторить вышеперечис ленные операции. После того как вам удалось настроиться на станцию УКВ диапазона потребуется установить пределы перестройки гетеродина, увеличивая илк уменьшая шаг намотки так, чтобы перекрывался весь радиовещательный УКВ диапазон — 65.8...75 МГц. Убедиться в этом можно гю прослушивании программ УКВ станций. Увеличить чувствительность приемника можно при подстройке вход- ного контура. Для этого достаточно аккуратно сжать витки катушки пинце- том, так чтобы намотка была виток к витку (это увеличит ее индуктивность). По окончании настройки витки катушки нужно зафиксировать подхо- дящим компаундом (разогретым парафином или воском). Особенно тща- тельно это нужно проделать в автомагнитолах, чтобы избежать паразитной частотной модуляции колебаний гетеродина при вибрациях. Третий способ аналогичен по принципу работы с вышеизложенным, но для перестройки гетеродинного и входного контуров на более низкие частоты можно ввести внутрь катушек, удалив из них компаунд, ферритовые подстроечники (например от высокочастотных катушек бытовых радиопри- емников). Перемещая подстроечник внутри катушки гетеродина, следует добиться приема какой-либо отечественной УКВ радиостанции, после чего она фиксируется компаундом. После этого подстроечным конденсатором гетеродинного контура (где он расположен, можно найти, проследив по пе- чатным проводникам, идущим от катушки гетеродина) нужно установить границы диапазона по стандартному УКВ приемнику. Окончательную под- стройку завершают, настроив приемник на какую-либо радиостанцию, часто- та которой находится в центре шкалы настройки. Перемещая ферритовый подстроечник внутри катушки входного контура, добиваемся наилучшего приема звука. По окончании настройки катушки совместно с сердечниками фикси- руются компаундом. Четвертый способ заключается в изменении резонансной частоты ге- теродинного контура путем подпайки параллельно катушке дополнительного 161
конденсатора постоянной емкости с номиналом примерно 30...51 пФ. Вели- чина ее подбирается экспериментально по изменению принимаемого диапа- зона. Вторая катушка — входного контура — настраивается по наилучшему приему вещательной станции подбором конденсатора в контуре. Этот метод наименее трудоемок по сравнению с остальными. Такая перестройка потребует всего 20...30 минут, но следует отме- тить, что предлагаемые методики переделки, обеспечивают прием УКВ станций только в монофоническом режиме. По этой причине лучше все же приобретать радиоприемник с имеющимся отечественным УКВ диапазоном. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОАКСИАЛЬНОГО КАБЕЛЯ Одним из основных параметров высокочастотного кабеля является волновое сопротивление. Обычным омметром его не измерить — для этого нужен специальный прибор. Сам кабель (отечественного производства) не имеет маркировки и если вы не знаете его тип, то, воспользовавшись штан- генциркулем, легко сможете определить волновое сопротивление с помо- щью несложных вычислений. Для этого нужно снять внешнюю защитную оболочку с конца кабеля, завернуть оплетку и измерить диаметр внутренней полиэтиленовой изоля- ции. Затем снять изоляцию и измерить диаметр центральной жилы. После этого результат первого измерения разделим на результат второго: при полученном отношении примерно 3,3...3,7 волновое сопротивление кабеля составит 50 Ом, при отношении 6,5...6,9 — составляет 75 Ом. Рис. 7.11. Удельное затухание коаксиальных кабелей Вторым важным параметром является удельное затухание. Эта вели- чина характеризует потери уровня сигнала при его прохождении через один метр кабеля и позволяет сравнивать кабели разных марок. Затухание тем больше, чем больше длина кабеля и чем больше час- тота сигнала. Удельное затухание измеряется в децибелах на метр (дБ/м) и приводится в справочниках в виде таблиц или графиков. На рис. 7.11 приведе- ны зависимости удельного затухания коаксиальных кабелей разных марок от частоты. Пользуясь ими, можно подсчитать затухание сигнала в кабеле, при из- вестной его длине, на любой частоте. Обозначение коакси- ального кабеля состоит из букв и трех чисел: буквы РК обозначают радиочастотный коаксиальный кабель, пер- вое число показывает вол- новое сопротивление кабе- ля в омах, второе — округ- 162
ленный внутренний диаметр оплетки в миллиметрах, третье — номер раз- работки. Из графика видно, что удельное затухание зависит от толщинь кабеля: чем он толще, тем удельное затухание меньше. Зная длину кабеля, воспользовавшись таблицей 7.2, можно перевес- ти затухание из децибелов в относительное ослабление уровня сигнала на выходе. Таблица 7.2 ДБ 0,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Рвых Рвх 0,94 0,79 0,63 0,5 0,4 0,32 0,25 0,2 0,16 0,13 0,1 Для практического определения волнового сопротивления любой не- известной линии передачи, от коаксиального кабеля до пары скрученных проводов, можно также воспользоваться измерителем индуктивности и ем- кости. Волновое сопротивление линии с малыми потерями определяется по формуле: Z= \/Г , где V С Z — волновое сопротивление (Ом); L — индуктивность закороченной линии (Гн); С — емкость разомкнутой линии (Ф). Для расчета необходимо выполнить измерение индуктивности зако- роченного куска линии длиной 1...5 м, а затем измерить емкость разомкнуто- го на конце куска. При меньшей или большей длине отрезка линии погреш- ность измерения увеличивается. Например, волновое сопротивление сетевых шнуров питания лежит в пределах 30...60 Ом, большинства экранированных микрофонных шнуров — 40...70 Ом, телефонной пары — 70...100 Ом. ПРОСТАЯ АНТЕННА ДЛЯ ДАЧИ Многие проводят свой отпуск летом на даче. Городскому жителю трудно долго обходиться без привычного телевизора. Для некоторых он стал уже членом семьи. 'Для качественной работы телевизора необходима направленная со- гласованная антенна на нужный диапазон частот. В некоторых местах при- города стоят ретрансляторы и, имея направленную антенну, можно выбрать, от какого источника лучше принимать сигнал (он будет идти на разных час- тотах). Направленная антенна также снижает уровень помех на входе теле- визора при приеме сигнала. От выбора типа антенны и аккуратности ее изготовления зависит уро- вень входного сигнала телевизора, а это определяет качество изображения, его контрастность, наличие цвета. Для того чтобы максимум мощности при- нятого антенной сигнала был направлен в кабель и поступил на вход теле- 163
вибратора приведена на рис. 7.12. петля (П) согласующего шлейфа иа РК-75 (П-общая длина) N каналов А (мм) П (мм) 1...5 1780 1230 6...12 645 '470 крепление диэлектрик 8 металлическая пластина для крапления и подпайки «кранов Рис. 7.12. Вариант конструкции антенны медная лента визора — необходимо, чтобы волновое входное сопротивление антенны было согласовано с кабелем. К сожалению, комнатные и наружные антенны типа "волновой канал" нуждаются в настройке по приборам, и поэтому их изготовление в домашних условиях не рекомендуется, хотя они и являются наиболее эффективными. Конструкция простейшей телевизионной антенны в виде петлевого Эта антенна является дос- таточно широкополосной, чтобы принимать сразу несколько кана- лов, но в зависимости от номеров принимаемых каналов размеры у нее должны быть разные. Это связано с тем, что телевизионные частоты между 1...5 и 6... 12 кана- лами имеют окно и получается большая разница по частоте меж- ду поддиапазонами (49... 100 МГц и 175...227 МГц), что затрудняет ее согласование. Антенна выполняется из медной ленты, трубки или другого металлического профиля. При этом надо учитывать, что высоко- частотные токи распространяются в тонком слое поверхности металла. По- этому не имеет значения, взята трубка или брусок для изготовления антен- ны, — важен только наружный диаметр. Так, если для антенны используется металлическая полоса, ее ширина берется примерно в 1,5 раза больше рекомендуемого диаметра, а уголок — того же размера, что и диаметр. Телевизионная антенна может выполняться из любого металла: ме- ди, латуни, бронзы, стали, алюминия и др., а поверхность ее должна быть ровной и гладкой. Стальная антенна получится тяжелой, а также будет ржа- веть, что ухудшит ее параметры. Наиболее часто промышленностью изго- тавливаются антенны из алюминиевых сплавов, но у них на поверхности образуется окисная плохопроводящая пленка и по своим электрическим параметрам они уступают медным и латунным. Места подключения коаксиального кабеля к элементам антенны нуж- но герметизировать для защиты от влаги. Лучше для этих целей подойдут пластифицированные эпоксидные смолы. Во избежание коррозии антенну после сборки и подключения кабеля окрашивают в несколько слоев, предварительно обезжирив поверхность. При этом могут использоваться краски с хорошими диэлектрическими свой- ствами и способностью противостоять климатическим воздействиям, на- пример автомобильную эмаль, нитроэмали, а в крайнем случае подойдут и масляные краски. Для согласования 292-Омного волнового сопротивления самой ан- тенны с 75-Омным кабелем служит шлейф. Волновое сопротивление и обычное не следует путать — его можно замерить только специальными высокочастотными приборами. Использовать вместо 75-Омного кабеля 50- 164
Омный недопустимо, так кдк это может привести к появлению ряби и повто- ров на экране, что значительно ухудшит качество изображения. Определить, какое волновое сопротивление имеет ваш кабель, мож- но по его размерам, воспользовавшись рекомендациями, приведенными в предыдущей статье. Возникшие на экране повторы могут быть вызваны не только отраже- нием сигнала в кабеле из-за плохого согласования, но и из-за того, что он отражается от высоких зданий или сооружений и приходит на вход антенны с небольшой задержкой относительно основного сигнала. В этом случае направление антенны можно изменить так, чтобы при очень незначительном ухудшении основного изображения пропал отраженный сигнал, — антенна ориентируется не на максимум сигнала, а на минимум отраженной помехи. Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоско- сти приведена на рис. 7.13, и на ее форму могут оказывать влияние близко расположенные токопрово- дящие предметы. Поэтому вблизи антенны (1,5 м) их присутствие нежелательно. Для тех, кто хочет получить более глубокие знания по видам, типам и особенностям наиболее известных телевизионных антенн, Рис. 7.13. Диаграмма направленности антенны в МОЖНО Порекомендовать ПОЗНЭКО- горизонтальной плоскости МИТЬСЯ С КНИГОЙ Никитина В. А. "Как сделать телевизионную ан- тенну" (М.; МП Символ, 1994). КАК ПРАВИЛЬНО ВЫБРАТЬ ПРОВОДА ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДКИ И ИЗГОТОВИТЬ ПЛАВКИЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ Если вам необходимо выполнить электрическую проводку в квартире на даче или в гараже, а это имущество не застраховано от пожара, то при- водимые в данной статье сведения помогут уберечься от всяких неожидан- ностей, связанных с электрической сетью. Для правильного выбора сечения провода необходимо учитывать ве- личину максимально потребляемого нагрузкой тока. Значения токов легко определить, зная паспортную мощность потребителей по формулам 1=Р/220 (например, для электрообогревателя мощностью 2000 Вт ток составит 9 А, для 60 Вт лампочки — 0,3 А). Зная суммарный ток всех потребителей и учи- тывая соотношения допустимой для провода токовой нагрузки (открытой проводки) на сечение провода: - для медного провода' 10 ампер на миллиметр квадратный, - для алюминиевого 8 ампер на миллиметр квадратный, можно опре- делить, подойдет ли имеющийся у вас провод или же необходимо покупать другой. При выборе типа провода нужно также учитывать допустимое на- пряжение пробоя изоляции (нельзя для электрической проводки на сетевое напряжение 220 В использовать провода от телефонной линии). 165
При выполнении скрытой проводки (в трубке или же в стене) приве- денные значения уменьшаются умножением на поправочный коэффициент 0,8. Следует отметить, что открытая проводка обычно выполняется про- водом с сечением не менее 4 кв. мм из расчета достаточной механической прочности. Приведенные выше соотношения легко 3)3ломинаются и обеспечива- ют достаточную точность для бытового использования проводов. Если тре- буется с большей точностью знать длительно допустимую токовую нагрузку для медных проводов и кабелей, то можно воспользоваться таблицей 7.3. Таблица 7;3 Сечение, кв. мм 1,5 2.5 4 6 10 16 25 35 50 Ток , А 17 25 35 42 60 80 100 125 170 При разведении цепей на вводе обязательно устанавливается общий выключатель и предохранители (плавкие вставки или электромеханические автоматы). Наиболее широко распространены в бытовых сетях плавкие предохранители, но при перегорании (в случае перегрузки цепи) возникают проблемы с их приобретением. Некоторые смелые люди выходят из затруднения временной заменой предохранителя на гвоздь или же выполняя из любого попавшего под руку провода перемычку. Со временем это забывается, а, как известно из народ- ного опыта — нет ничего более постоянного, чем временное. В этом случае, при перегрузке, может загореться проводка. Чтобы этого не случилось, удобно воспользоваться упрощенной формулой, которая позволит правильно изготовить плавкий предохранитель на любой ток с достаточной точностью. Для одножильного медного провода ток защиты предохранителя оп- ределяется по упрощенной формуле: 1пр = 80\усР , где d —диаметр провода в миллиметрах. В таблице 7.4 приведены результаты расчетов для некоторых часто используемых проводов. Таблица 7.4 d, мм 0,06 0,09 0,1 0,12 0,2 0,25 0,3 0,5 1,0 Inp, А 1,76 2,16 2,53 3,32 7,16 10 13 28,3 80 Для изготовления предохранителя провод нужного диаметра можно взять из многожильных монтажных проводов, аккуратно сняв изоляцию. ВИДИМЫЙ НОЧЬЮ ВКЛЮЧАТЕЛЬ Простая доработка широко применяемых бытовых включателей света позволит быстро находить их в полной темноте по светящемуся сектору клавиши (рис. 7.14). Днем же подсветка видна не будет и не привлечет вни- мания. 166
Внутрення подсветка Рис. 7.14 Рис. 7.15 Для выполнения подсветки используется неоновая лампочка типа ТЛ, включенная после- довательно с резистором 150...200 кОм в раз- рыв контактов включателя (рис. 7.15). Неоновый индикатор будет светиться, только когда осве- щение не включено. Для монтажа применяем толстый (диаметрбм 1...1.5 мм) одножильный медный провод, что позволит использовать его и как элемент крепления узла подсветки к контактным зажимам соответствующей группы контактов включателя. Чтобы подсветка была однородной и кра- сивой, часть клавиши нужно с внутренней сторо- ны поверхности заклеить светонепроницаемым материалом (например металлической фоль- гой). Неоновые лампочки подойдут и другие, при этом подсветка может иметь разные цвета, что зависит от типа примененного неонового индикатора HL1. Так, если взять ТЛЗ-1-1, то будет зеленоватая подсветка, ТЛО-1-1 — оранжевая, ТЛГ-1-1 — голубая. Существует и второй путь, позволяющий сделать видимым ночью ме- сто расположения включателя. На рис. 7.16 приведена схема для включения индикаторного светодиода. Но при этом потребуется выполнить отверстие в корпусе включателя для закрепления светодиода. Да и элементов она со- держит больше. Применяемые детали подойдут любого типа, малогабаритные. Обе схемы работают только при выключенном положении включа- теля SA1 и наличии исправной осве- тительной лампы. Осветительная лампа может быть любой мощности. Мощность, потребляемая инди- каторами, при работе подсветки, не более 0,37 Вт (у схемы с "неонкой" она еще меньше), что будет незамет- но при месячной оплате электроэнер- гии. МЕТОДИКА РАСЧЕТА СЕТЕВОГО ТРАНСФОРМАТОРА Целью расчета является получение заданных выходных параметров трансформатора (для сети b частотой 50 Гц) при его минимальных габари- тах и массе. Расчет трансформатора целесообразно начать с выбора магнитопро- вода, т. е. определения его конфигурации и геометрических размеров. Наиболее широко распространены три вида конструкции магнитопро- водов, приведенные на рис. 7.17. 167
Рис. 7.17. Конструкции магнитопроводов трансформаторов: а) броневого пластинчатого; б) броневого ленточного; в) кольцевого ленточного о Для малых мощностей, от единиц до десятков Вт, наиболее удобны броневые трансформаторы. Они имеют один каркас с обмотками и просты в изготовлении. Трансформатор с кольцевым сердечником (торроидальный) может использоваться при мощностях от 30 до 1000 Вт, когда требуется мини- мальное рассеяние магнитного потока или когда требование минимального объема является первостепенным. Имея некоторые преимущества в объе- ме и массе перед другими типами конструкций трансформаторов, торрои- дальные являются вместе с тем и наименее технологичными (удобными) в изготовлении. Исходными начальными данными для упрощенного расчета являют- ся: — напряжение первичной обмотки Ui; — напряжение вторичной обмотки U2; — ток вторичной обмотки h; — мощность вторичной обмотки Р2 = I2 * U2 = Рвых Если обмоток много, то мощность, отдаваемая трансформатором, определяется суммой всех мощностей вторичных обмоток (Рвых). РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА Размеры магнитопровода выбранной конструкции, необходимые для получения от трансформаторов заданной мощности, могут быть найдены на основании выражения: 0,901 * Рвых Sct*Sok= ------------------- [1] Вмах * J * Кок * Кст где: Sct — сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки; Sok — площадь окна в магнитопроводе; Вмах — магнитная индукция, см. табл. 7.5; J — плотность тока, см. табл. 7.6; Кок — коэффициент заполнения окна, см. табл. 7.7; Кст — коэффициент заполнения магнитопровода сталью, см. табл. 7.8; 168
Величины электромагнитных нагрузок Вмах и J зависят от мощности, снимаемой со вторичной обмотки цепи трансформатора, и берутся для рас- четов из таблиц 7.5 и 7.6. Таблица 7.5 Конструкция магнитопровода Магнитная индукция Вмах, [Тл] при Рвых, [Вт] 5—15 15—50 50—150 150—300 300—1000 Броневая (пластинчатая) 1,1—1,3 1,3 1,3—1,35 1,35 1,35—1,2 Броневая (ленточная) 1,55 1,65 1,65 1,65 1,65 Кольцевая 1,7 1,7 1,7 1,65 1,6 Таблица 7.6 Конструкция магнитопровода Плотность тока J, [а/мм кв.] при Рвых, [Вт] 5—15 15—50 50—150 150—300 300—1000 Броневая (пластинчатая) 3,9—3,0 3,0—2,4 2,4—2,0 2,0—1,7 1,7—1,4 Броневая (ленточная) 3,8—3,5 3,5—2,7 2,7—2,4 2,4—2,3 2,3—1,8 Кольцевая 5— 4,5 4,5—3,5 3,5 3,0 Коэффициент заполнения окна Кок приведен в таблице 7.7 для обмо- ток, выполненных проводом круглого сечения с эмалевой изоляцией. Коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью Кст зави- сит от толщины стали, конструкции магнитопровода (пластинчатая, ленточ- ная) и способа изоляции пластин или лент друг от друга. Величина коэффи- циента Кст для наиболее часто используемой толщины пластин может быть найдена из таблицы 7.8 Таблица 7.7 Конструкция магнитопровода Рабочее напряж. [В] Коэффициент заполнения окна Кок при Рвых, [Вт] 5-15 15-50 50-150 150-300 300-1000 Броневая до 100 0,22-0,29 0,29-0,30 0,30-0,32 0,32-0,34 0,34-0,38 (пластинчатая) 100-1000 0,19-0,25 0,25-0,26 0,26-0,27 0,27-0,30 0,30-0,33 Броневая до 100 0,15-0,27 0,27-0,29 0,29-0,32 0,32-0,34 0,34-0,38 (ленточная) 100-1000 0,13-0,23 0,23-0,26 0,26-0,27 0,27-0,30 0,30-0,33 Кольцевая 0,18-0,20 0,20-0,26 0,26-0,27 0,27-0,28 Таблица 7.8 конструкция магнитопровода Коэффициент заполнения Кст при толщине стали, мм 0,08 0,1 0,15 0,2 0,35 Броневая (пластинчатая) - 0,7 (0,75) - 0,85 (0,89) 0,9 (0,95) Броневая (ленточная) 0,87 - 0,90 0,91 0,93 Кольцевая 0,85 0,88 169
ПРИМЕЧАНИЕ: 1. Коэффициенты заполнения для пластинчатых сердечников указаны в скобках при изоляции пластин лаком или фосфатной пленкой. 2. Коэффициент заполнения для ленточных магнитопроводов указаны при изготовлении их методом штамповки и гибки ленты. Определив величину Sct*Sok, можно выбрать необходимый линей- ный размер магнитопровода, имеющий соотношение площадей не менее, чем получено в результате расчета. Величину номинального тока первичной обмотки находим по форму- ле: Рвых h = -------------- , Ui * т| * cos <р где величина д и cos ф трансформатора, входящие в выражение, за- висят от мощности трансформатора и могут быть ориентировочно опреде- лены по таблице 7.9. Таблица 7.9 Величи на Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, [Вт] 2—15 15—50 50—150 150—300 300—1000 И броневой ленточный 0,5—0,6 0,6—0,8 0,8—0,9 0,90—0,93 0,93—0,95 0,76—8,88 0,88—0,92 0,92—0,95 0,95—0,96 COS ф 0,85—0,9010,90—0,93 0,93—0,95 0,95—0,93 0,93—0,94 Токи вторичных обмоток обычно заданы. Теперь можно определить диаметр проводов в каждой обмотке без учета толщины изоляции. Сечение провода в обмотке: Snp = I/J, диаметр d= 1,13 \/ Snp. Определяем число витков в обмотках трансформатора: Un *(1-0Un/100) Wn = 45----------------- , где п — номер обмотки, В * Sct 0U — падение напряжения в обмотках, выраженное в процентах от но- минального значения, см. таблицы 7.10 и 7.11. Следует отметить, что данные для —U, приведенные в таблице 7.10, для многообмоточных трансформато- ров требуют уточнения. Рекомендуется принимать значения 0U для обмоток, расположенных непосредственно на первичной обмотке на 10...20% меньше, а для наружных обмоток на 10...20% больше указанных в таблице. В торроидальных трансформаторах относительная величина полного, падения напряжения в обмотках значительно меньше по сравнению с бро- невыми трансформаторами. Это следует учитывать при определении числа витков обмоток — значения 0U берутся из таблицы 7.11. Таблица 7.10 Конструкция броневая, величина 0U Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, Вт 5—15 15—50 50—150 150—300 300—1000 OUi 20—13 13—6 6—4,5 4,5—3 3—1 0U2 25—18 18—10 10—8 8—6 6—2 *17П
Таблица 7.11 Конструкция кольцевая, величина 0U Суммарная мощность вторичных обмоток Рвых, Вт 8—25 25—60 60—125 125—250 250—600 OUi 7 6 5 3,5 2,5 OU2 7 6 5 3,5 2,5 ПРИМЕР РАСЧЕТА СЕТЕВОГО ТОРРОИДАЛЬНОГО ТРАНСФОРМАТОРА Исходные данные: Входное напряжение Ui = 220 В Выходное напряжение U2 = 22 В Максимальный ток нагрузки I2 = 10 А Мощность вторичной цепи определяем из формулы: Р2 = U2 * 12 =220 Вт Имеется кольцевой ленточный магнитопровод с размерами: в = 4 см, с = 7,5 см, а = 2 см (рис. 7.17в). Sok = л R2 =3,14*3,752 =44,1 кв. см ; Sct =а*в=2*4 =8 кв. см Воспользовавшись формулой [1] и таблицами, определяем, какую максимальную мощность можно снять с данного магнитопровода: Вмах * J * Кок * Кст * Sct * Sok Рвых ------------------------------- = 0,901 1,65*3,5*0,27*0,88*8*44,1 = --------------------------- =537,3 Вт 0,901 Расчетная величина превышает необходимую по исходным данным (Рг = 220 Вт), что позволяет применить данный магнитопровод для намотки нужного трансформатора, но если требуются минимальные габариты трансформатора, то железо магнитопровода можно взять меньших разме- ров (или снять часть ленты), в соответствии с расчетом [1]. Номинальный ток первичной обмотки: 220 h =----------------- =1,13 А 220*0,95*0,93 Сечение провода в обмотках: 1,13 10 Si = ---------=0,32 кв. мм; S2 = ---------- =2,86 кв. мм 3,5 3,5 Диаметр провода в обмотках: di = 1,13 V 0,32 =0,64 мм; d2 = 1,13\/2,86 = 1,91 мм 171
Выбираем ближайшие диаметры провода из ряда стандартных раз- меров, выпускаемых промышленностью, — 0,64 и 2 мм, типа ПЭВ или ПЭЛ. Число витков в обмотках трансформатора: 220(1-2,5/100) 22(1-2,5/100) Wi = 45 ------------ =731; W2 = 45-------------- =73 1,65*8 1,65*8 ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТ Основы безопасности при работе с напряжением более 36 В должен знать каждый. Жизнь слишком ценный подарок природы, чтобы ее терять из-за невнимательности или неаккуратности. Электрический ток более 50 мА, проходящий через человека, пред- ставляет опасность для здоровья и жизни. Поэтому для безопасного выпол- нения работ необходимо помнить и выполнять основные правила: 1. Руки должны быть чистыми и сухими, так как величина тока, прохо- дящего через человека, зависит от состояния кожи, а также площади сопри- косновения с токоведущими частями (грязь и влага ее увеличивают). 2. Нельзя лезть в блок сразу двумя руками или одной рукой при этом касаться токопроводящей поверхности (металлического корпуса устройст- ва), так как степень поражения электрическим током зависит от пути его прохождения. Наиболее опасным является путь тока от руки к руке — через область сердца и легких. 3. Ремонт с заменой деталей необходимо выполнять при отключении питания устройства от сети 220 В. Для полной уверенности в этом лучше вытащить сетевую вилку из розетки (выключатель может сломаться в самый неожиданный момент). 4. После выключения питания конденсаторы в устройстве могут еще некоторое время сохранять заряд, который вы получите при случайном касании цепей. Для исключения такой возможности выводы высоковольтных конденсаторов закорачиваются через резистор примерно 100 Ом (закорачивание выводов короткозамыкающей перемычкой может их повре- дить). Это правило особенно хорошо запоминается, после того как разряд высоковольтного конденсатора почувствуешь на себе. 5. При первоначальном включении устройства следует соблюдать ос- торожность, так как диоды и электролитические конденсаторы при непра- вильном включении полярности или превышении режимов могут взорваться. При этом конденсаторы взрываются не сразу, а сначала некоторое время греются. 6. Не рекомендуется оставлять без присмотра включенные и еще не настроенные устройства — это может вызвать пожар. 7. Безопасным для человека в обычных условиях является источник тока с напряжением до 36 В, поэтому для монтажа элементов лучше ис- пользовать паяльник с рабочим напряжением, не превышающим это значе- ние. 8. При работе с паяльником нельзя стряхивать с жала остатки рас- плавленного припоя: его брызги могут попасть в глаза или на тело и вызвать 172
травму. Осторожность необходима и при вытаскивании выводов элементов при отпайке. Паяльник должен иметь подставку, которая исключает случайное ка- сание горячих частей руками, а также скатывание его на стол. 9. При длительной работе с паяльником воздух в комнате насыщает- ся вредными для организма парами свинца и олова. Поэтому помещение следует регулярно проветривать. Если же вы все же по неосторожности попали под напряжение или стали свидетелем такого случая, то надо как можно скорее освободиться от контакта с токоведущим проводником, любым способом разомкнув цепь. Последствия поражения зависят от времени нахождения человека под на- пряжением. Особо внимательным надо быть при настройке схем, не имеющих электрической развязки от сети 220 В (не имеющих понижающих напряже- ние трансформаторов). В этом случае подключение измерительных прибо- ров лучше выполнять при отключенной схеме. Обо всех опасностях невозможно рассказать в пределах данной ста- тьи, поэтому будьте внимательны и осторожны при работах с электричест- вом. РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА Небольшой путеводитель в мире книг поможет выбрать для чтения наиболее удачные, по моему мнению, издания радиотехнической литерату- ры по интересующим вас разделам радиоэлектроники. Список не претенду- ет на полноту, но по крайней мере, эта техническая литература содержит много информации для практического использования. Кроме того, изложена она в легко доступном для понимания виде. 1. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах. Пер. с англ. —4-е изд. перераб. и доп. — М.: Мир, 1993. Работа известных американских специалистов посвящена быстро развивающимся областям электроники. В ней приведены наиболее инте- ресные технические решения, а также анализируются ошибки разработчиков аппаратуры. Внимание читателей сосредотачивается на особенностях про- ектирования и применения электронных схем. Том 1 содержит сведения об элементах схем, транзисторах, операци- онных усилителях, активных фильтрах, источниках питания, полевых тран- зисторах. Том 2 содержит сведения о прецизионных схемах и малошумящей аппаратуре, о цифровых схемах, о преобразователях информации, мини- и микроЭВМ и микропроцессорах. Том 3 содержит сведения о микропроцессорах, радиотехнических схемах, методах измерения й обработки сигналов, принципах конструирова- ния аппаратуры и проектирования маломощных устройств. 2. Алексенко А. Г., Коломбет Е. А., Стародуб Г. И. Применение прецизионных аналоговых ИС. — М.: Сов. радио, 1980. Книга посвящена теоретическим и практическим особенностям при- менения прецизионных аналоговых ИС: операционных усилителей, компа- 173
раторов и перемножителей напряжения, составляющих основу аналоговой элементной базы современной микроэлектронной аппаратуры. Подробно изложены методы улучшения основных параметров и характеристик этих элементов при решении нетрадиционных задач. 3. Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и ли- нейных ИС. Пер. с англ. — М.: Мир, 1985. В книге известного американского/специалиста рассмотрены методы построения и расчета электронных устройств с применением интегральных микросхем операционных усилителей, линейных и импульсных стабилиза- торов напряжения, преобразователей данных, а также токоразностных и измерительных усилителей. Содержит много практических примеров. 4. Кизлюк А. И. Справочник по устройству и ремонту телефонных аппаратов зарубежного и отечественного производства. — М.: БИБЛИОН, 1995. В книге подробно описан принцип работы всех узлов современных телефонных аппаратов. Приведены практические схемы и полезные реко- мендации для ремонта. Содержится также справочная информация по им- портным и отечественным элементам. 5. Никитин В. А. Как сделать телевизионную антенну. — М.: МП "Символ-Р", 1994. Автор брошюры накопил большой опыт по устройствам и использо- ванию различных телевизионных антенн метрового и дециметрового диапа- зонов в условиях ближнего, дальнего и сверхдальнего приема, которым делится с читателем. Рассмотрены условия приема, конструкции различных антенн, их преимущества и недостатки, целесообразность применения в конкретных условиях. 6. Ланцов А. Л., Зворыкин Л. Н., Осипов И. Н. Цифровые устрой- ства на комплементарных МДП интегральных микросхемах. — М.: Радио и связь, 1983. В книге рассматриваются особенности применения микросхем, изго- товленных по МОП технологии, серий: К176, К561, 564. Содержится спра- вочная информация по работе этих микросхем. 7. Бирюков С. А. Цифровые устройства на МОП интегральных микросхемах. — М.: Радио и связь, 1990. Описаны принципы использования интегральных микросхем серий К176 и К561, приведены описания формирователей и генераторов импуль- сов, квазисенсорных "переключателей, измерительных схем, а также различ- ных других устройств с использованием МОП интегральных микросхем. 8. Белопольский И. И. и др. Расчет трансформаторов и дроссе- лей малой мощности. Изд. 2-е, перераб и доп. — М.: Энергия, 1973. • В книге рассмотрены основы теории, конструкции и методы расчета трансформаторов и дросселей малой мощности, применяемых в устройст- вах электропитания радиоаппаратуры. 174
СПРАВОЧРЫЙ ЛИСТОК Д. Маркировка конденсаторов и резисторов Для малогабаритных конденсаторов и резисторов кроме полной мар- кировки часто используют кодированное обозначение, которое состоит из букв и цифр, определяющих для конденсаторов: ТКЕ, номинальную емкость, допустимое отклонение емкости от номинала, рабочее напряжение (рис. 8.1) для резисторов: номинал сопротивления, допуск отклонения сопротивления от номинала (рис. 8.2). Примеры маркировки номиналов конденсаторов и сопротивлений да- ны в таблице 8.1. На самих конденсаторах могут использоваться русские и латинские буквы для обозначения множителя величины: П или р — пикофарады (10*12 Ф); Н или п — нанофарады (10’9 Ф); М или ц — микрофарады (1 О*6 Ф); И или m —миллифарады(10'3 Ф); Ф или F — фарады. Эти буквы используются в качестве запятых при указании дробных значений емкости, например: ЗНЗ или ЗпЗ — 3300 пФ (в резисторах анало- гично). Воспользовавшись таблицами 8.2...8.4, можно определить ТКЕ, до- пуск и максимальное рабочее напряжение для конденсаторов. В таблице 8.5 приведен буквенный код для определения допуска от- клонения номинала резистора. В скобках даны старые кодовые обозначе- ния, использовавшиеся до 1980 года. Дата изготовления (см. табл. 8.6) Допуск ±10% (см. табл. 8.3) ТКЕ (см, табл. 8.2) Рис. 8.1. Примеры кодового и полного обозначения номиналов конденсаторов 2,2кОм±Ю% 300к0м±0,25% Рис. 8.2. Примеры маркировки резисторов 175
Таблица 8.1 Полное обозначение Сокращенное обозначение Единицы изме- рения Обозн. един, измер. Предел, номинал емкости, сопротив. Пример обозн. на схеме Пример обозн. на детали Предел. Номинал емкости, сопротив. Обозн. един, измер. Единицы изме- рения к о н Д е н с а т о р ы ПИКОФАРАДЫ пФ до 9100 1,5 1 р5 до 91 Р или П ПИКОФАРАДЫ 15 15П 150 Н15 от 0,1 До 91 п или Н НАНОФАРАДЫ 1500 1Н5 МИКРОФАРАДЫ мкФ от 0,01 и выше 0,015 мк 15Н 0,15 мк М15 ц15 от 0,1 и выше Ц или М МИКРОФАРАДЫ 1,5 мк 1М5 15 мк 15М 100 мк 100М ОМЫ Ом до 999,9 0,47 Е47 R47 до 99,9 Е или R ОМЫ р е 3 и с т о р ы 4,7 4Е7 4R7 47 47Е 470 470R К47 КИЛООМЫ кОм до 999,9 от 0,1 до 99,9 К КИЛООМЫ 4,7 к 4К7 47 к 47К МЕГООМЫ МОм до 999,9 470К 470к М47 от 0,1 до 99,9 М МЕГООМЫ 4,7 М 4М7 47 М 47М ГИГАОМЫ ГОм до 999,9 470 М G47 от 0,1 до 99,9 G ГИГАОМЫ 4,7 Г 4G7 47 Г 47G ТЕРАОМЫ ТОм 1,0 470 Г Т47 до 1,0 Т ТЕРАОМЫ 1,0Т 1Т0 Таблица 8.2 Обозначение ТКЕ конденсаторов Полное обозначение группы ТКЕ Вид маркировки Буква кода Цвет корпуса или цвет первого марк. знака П210 - синий П100 А синий П60 G синий ПЗЗ N серый мпо С голубой мзз Н голубой М47 М голубой М75 L голубой М150 Р красный М220 R красный МЗЗО S красный М470 Т красный М750 V красный М1500 и зеленый М2200 к зеленый М3300 Y зеленый НЮ В оранжевый 176
Обозначение ТКЕ конденсаторов Полное обозначение группы ТКЕ Вид маркировки Буква кода Цвет корпуса или цвет первого марк. знака ИЗО D оранжевый Н50 X оранжевый Н70 Е оранжевый Н90 F оранжевый Примечание: Если цвет корпуса совпадает с цветом первого марки- ровочного знака, первый маркировочный знак не ставят. Таблица 8.3 Допустимое отклонение емкости от номинала Допуск, % Буквенное обозначение Допуск, % Буквенное обозначение ±0,001 Е ±2,0 С(Л) ±0,002 L ±5,0 НИ) ±0,005 ' R ±10 К (С) ±0,01 Р ±20 М(В) ±0,02 и ±30 N (Ф) ±0,05 X -10 +30 Q ±0,1 В (Ж) -10 +50 ТО) ±0,25 с (У) -10 +100 У(Ю) ±0,5 D(fl) -20 +50 S (Б) ±1,0 F (Р) -20 +80 Z(A) Таблица 8.4 Рабочее напряжение конденсаторов Напр., В Код 1 I 1,6 R 2,5 М 3,2 А 4,0 С 6,3 В 10 D 16 Е 20 F 25 G 32 Н 40 S 50 J 63 К 80 L 100 N 125 Р 160 Q 200 Z 250 W 315 X 350 т 400 Y 450 и 500 V Таблица 8.5 Допустимое отклонение номинала резистора Допуск, % Код ±0,1 В (Ж) ±0,25 с (У) ±0,5 D (Д) ±1 F (Р) ±2 С(Л) ±5 I (И) ±10 к (С) ±20 N(B) ±40 177
В последние годы на радиодетали часто наносят кодированное обо- значение даты изготовления. Эти обозначения располагаются после основ- ного кода и могут состоять либо из двух букв латинского алфавита, либо из. одной такой буквы и арабской цифры. Условные обозначения, присвоенные годам, приведены в таблице 8.6, код месяца (второй знак в обозначении на элементе) даны в таблице 8.7. Эти же коды используются и на других дета- лях, например микросхемах. Таблица 8.6 Таблица 8.7 Год Код Месяц Код 1983 R Январь 1 ... 1984 S Февраль 2 ' 1985 Т Март 3 1986 и Апрель 4 1987 V Май 5 1988 W Июнь 6 1989 X Июль 7 1990 А Август 8 1991 В Сентябрь 9 1992 С Октябрь 0 1993 D Ноябрь N 1994 Е Декабрь D 1995 F 1996 Н 1997 J 1998 К 1999 L 2000 N СПРАВОЧНЫЙ ЛИСТОК 2 | Микросхемы стабилизаторов напряжения Интегральные стабилизаторы напряжения из серии 142 не всегда имеют полную маркировку типа. В этом случае на корпусе стоит условный код обозначения (см. табл. 8.8) который и позволяет определить тип микро- схемы. Примеры расшифровки кодовой маркировки на корпусе микросхем: 142ЕН5А марка завода 12 С 14 К142ЕН8Д год и месяц тип микросхемы см. табл. 8.8 тип микросхемы см. табл. 8.8 неделя изготовления год изготовления см. табл. 8.6 178
Микросхемы стабилизаторов с приставкой КР вместо К имеют те же параметры и отличаются только конструкцией корпуса, см. рисунки. При маркировке этих микросхем часто используют укороченное обозначение, например вместо КР142ЕН5А наносят КРЕН5А. Таблица 8.8 Наименование Напряжение Макс. 1ст Рассеив. Потребление, Код на микросхемы стабил., В нагр., А Рмах, Вт мА корпусе (К)142ЕН1А 3...12±0,3 (К)06 (К)142ЕН1Б 3...12±0,1 (К)07 К142ЕН1В 3...12±0,5 0,15 0,8 4 К27 К142ЕН1Г 3...12±0,5 К28 К142ЕН2А 3...12±0,3 К08 К142ЕН2Б 3...12±0,1 К09 142ЕНЗ 3...30±0,05 1,0 10 К142ЕНЗА 3...30±0,05 1,0 К10 К142ЕНЗБ 5...30±0,05 0,75 К31 142ЕН4 1.2...15±0,1 0,3 6 10 11 К142ЕН4А 1.2...15±0,2 0,3 К11 К142ЕН4Б 3...15±0,4 0,3 К32 (К)142ЕН5А 5±0,1 3,0 (К)12 (К)142ЕН5Б 6±0,12 3,0 5 10 (К)13 (К)142ЕН5В 5±0,18 2,0 (К)14 (К)142ЕН5Г 6±0,21 2,0 (К)15 142ЕН6А ±15±0,015 16 К142ЕН6А ±15±0,3 К16 142ЕН6Б ±15±0,05 17 К142ЕН6Б ±15±0,3 0,2 5 7,5 К17 142ЕН6В ±15±0,025 42 К142ЕН6В ±15±0,5 КЗЗ 142ЕН6Г ±15±0,075 43 К142ЕН6Г ±15±0,5 0,15 5 7,5 К34 К142ЕН6Д ±15±1,0 К48 К142ЕН6Е ±15±1,0 К49 (К)142ЕН8А 9±0,15 (К)18 (К)142ЕН8Б 12±0,27 1,5 6 10 (К)19 (К)142ЕН8В 15±0,36 (К)20 К142ЕН8Г 9±0,36 К35 К142ЕН8Д 12±0,48 1,0 6 10 К36 К142ЕН8Е 15±0,6 К37 142ЕН9А 20±0.2 21 142ЕН9Б 24±0,25 1,5 6 10 22 142ЕН9В 27±0,35 23 179
Наименование микросхемы Напряжение стабил., В Макс. 1ст нагр., А Рассеив. Рмах, Вт Потребление, мА Код на корпусе К142ЕН9А 20±0,4 1,5 К21 К142ЕН9Б 24±0,48 1,5 К22 К142ЕН9В 27±0,54 1,5 К23 К142ЕН9Г 20±0,6 1,0 6 10 К38 К142ЕН9Д 24±0,72 1,0 К39 К142ЕН9Е 27±0,81 1,0 К40 (К)142ЕН10 3...30 1,0 2 7 (К)24 (К)142ЕН11 1.2...37 1.5 4 7 (К)25 (К)142ЕН12 1.2...37 1.5 1 5 (К)47 КР142ЕН12А 1,2...37 1,0 1 КР142ЕН15А ±15±0,5 0,1 0,8 КР142ЕН15Б ±15±0,5 0,2 0,8 КР142ЕН18А -1,2...26,5 1,0 1 5 КР142ЕН18Б -1,2...26,5 1,5 1 (LM337) КР1157ЕН502 5 78L05 КР1157ЕН602 6 78L06 КР1157ЕН802 8 78L08 КР1157ЕН902 9 78L09 КР1157ЕН1202 12 0,1 0,5 . 5 78L12 КР1157ЕН1502 15 78L15 КР1157ЕН1802 18 78L18 КР1157ЕН2402 - 24 78L24 КР1157ЕН2702 27 78L27 КР1170ЕНЗ 3 КР1170ЕН4 4 КР1170ЕН5 5 КР117ОЕН6 6 0,1 0,5 1,5 см. рис. КР1170ЕН8 8 КР1170ЕН9 9 КР1170ЕН12 12 КР1170ЕН15 15 КР1168ЕН5 -5 79L05 КР1168ЕН6 -6 79L06 КР1168ЕН8 -8 79L08 КР1168ЕН9 -9 0,1 0,5 5 79L09 КР1168ЕН12 -12 79L12 КР1168ЕН15 -15 79L15 КР1168ЕН18 -18 79L18 КР1168ЕН24 -24 79L24 КР1168ЕН1 -1,5...37 1ЯП
4 142ЕНЗ, К142ЕНЗ 142ЕН4, К142ЕН4 142ЕН6, К142ЕН6 142ЕН10, К142ЕН10 142ЕН8, К142ЕН8 142ЕН9, К142ЕН9 142ЕН11, К142ЕН11 142ЕН12, К142ЕН12 г КР142ЕН5, КР142ЕН8, КР142ЕН11, КР142ЕН12, К142ЕН1А.Б КР142ЕН15А.Б КР142ЕН18. стабилизатор стабилизаторы положительного напряжения отрицательного напряжения серия КР1157ЕНхх КР1170ЕНХХ КР1168ЕНхх вариант А вариант Б 181
Р СПРАВОЧНЫЙ листокз U I Расположение выводов радиоэлементов ДИОДНЫЕ СБОРКИ ---------------------- КД906А, Б, В КЦ405 КЦ407А ключ 1 2 й I4 > ТИРИСТОРЫ Т122-40, Т122-20 КУ201, КУ202 1Я2
ОПТРОННЫЕ ПАРЫ АОУЮЗ АОД130А 4 :i Gl==E) 2 БИПОЛЯРНЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ ------------------------ КТ3107(А-Е) КТ3102(А-Е) 2Т208(А-М) КТ208(А-М) КТ503(А-Е) КТ502(А-Е) КТ361(А-Е) КТ315(А-Р) 183
КТ814 КТ815 КТ816 КТ817 КТ940 КТ972 КТ818(А-Г), 2Т818(А2-В2) КТ818(АМ-ГМ), 2Т818(А-В) КТ829(А-Г) КТ826 (A-В), КТ828 (А-Б), КТ839А КТ827 (A-В), КТ838А, КТ846 КТ117(А-Г) ПОЛЕВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ КПЗОЗ(А-И), 2П303(А-И) КП313(А-В), 2Л313(А-В) 1Я4
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ РЕЛЕ РЭС9 РЭН34 РЭС55 РЭС47 185
ПОЛЯРИЗОВАННЫЕ РЕЛЕ РПС43 РПС32