/
Author: Кашкаров А.П.
Tags: электротехника радиоаппаратура (радиоэлектронная аппаратура) электроника радиотехника электрооборудование
ISBN: 5-477-00142-9
Year: 2006
Text
в ппглпшь
НОВАТОРСКИЕ
РЕШЕНИЯ
В ЭЛЕКТРОНИКЕ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СХЕМЫ
И УСТРОЙСТВА:
•ДОМА
•НА ДАЧЕ
•В АВТОМОБИЛЕ
X тшмор/ъ радиолюбителю
КашкаровА. П.
НОВАТОРСКИЕ РЕШЕНИЯ
В ЭЛЕКТРОНИКЕ
NT Press
Москва, 2006
УДК
ББК
621.3
32.844
К31
Подписано в печать 29.11.2005. Формат 70x90 */16. Гарнитура NewBaskerville. Печать
офсетная. Усл. печ. л. 18,56. Тираж 5000 экз. Зак. N' G151
Кашкаров А. П.
К31 Новаторские решения в электронике / Кашкаров А. П. - М. : НТ Пресс,
2006. - 256 с.: ил. - (В помощь радиолюбителю).
ISBN 5-477-00142-9
Данное издание представляет множество проверенных схем электротехнических уст-
ройств, которые принесут существенную пользу дома, на даче, в автомобиле. Каждый смо-
жет найти схему по своему вкусу и потребностям. Любое устройство легко может быть изго-
товлено самостоятельно начинающим радиолюбителем. Особое внимание в книге уделено
устройствам охраны и безопасности.
Автор делится собственным опытом и дает технологические советы по переделке, конст-
руированию и настройке отечественной и импортной радиоэлектронной аппаратуры.
В разделе «Приложение» рассказывается о методах поиска неисправностей в электронных
схемах и содержатся справочные данные, которые радиолюбителю подчас затруднительно
найти в специальной литературе.
Книга предназначена для радиолюбителей-конструкторов, в ком есть «творческая жил-
ка» и кто хочет делать все своими руками. Материал изложен в простой, доступной форме
и будет интересен широкому кругу читателей.
УДК 621.3
ББК 32.844
© Кашкаров А. П., 2006
© НТ Пресс, 2006
Оглавление
Введение............................................................ 5
Частьи 1
Электрические схемы и устройства.....................................6
1.1. Бестрансформаторный стабилизированный регулируемый
источник питания......................;...........................6
1.2. Простой стабилизированный источник питания
с выходным током более 2 А........................................7
1.3. Источник питания для трансивера...............................9
1.4. Узел управления электропитанием..............................13
1.5. Звуковые индикаторы перегрузки по току.......................15
1.6. Защита выходного каскада источника питания
от перегрузки по напряжению......................................19
1.7. Преобразователь звукового сигнала............................23
1.8. Автоматический индикатор параметров .........................26
1.9. Индикатор напряжения.........................................28
1.10. Детектор излучения радиоволн................................31
1.11. Устройства задержки.........................................33
1.12. Имитатор светового сигнала охранной сигнализации............35
1.13. Термостабильный генератор с прерыванием.....................38
1.14. Три полезных устройства на микросхеме К561ТЛ1 ..............41
1.15. Парковщик для автомашины на основе инфракрасного сигнала....46
1.16. Еще один вариант автопарковщика.............................51
1.17. Звуковой сигнализатор инфракрасного излучения...............56
1.18. Простой приемник инфракрасного сигнала......................61
1.19. Звуковой сигнализатор отсутствия контролируемого напряжения.61
1.20. Анти вандальная система с сигнализатором откручивания лампочки.65
1.21. Увеличение зоны действия отпугивателя вредителей............69
1.22. Высокоточный таймер.........................l...............78
1.23. Вечный таймер...............................................80
1.24. Сенсорный триггер...........................................84
1.25. Сетевой сенсор..............................................85
1.26. Схемы преобразователей частоты осветительной сети...........88
1.27. Управление вращением электродвигателя или поляризованного реле.91
1.28. Линейная индикаторная шкала с последовательным
сравнением напряжения............................................93
1.29. Электронная приманка........................................97
1.30. Детектор валюты на ультрафиолетовом светодиоде.............101
1.31. Две схемы электронных контроллеров светофора...............106
1.32. Подсветка на мощных светодиодах.......................... 111
1.33. Пульт дистанционного управления
на основе свечения видимого спектра........................... 114
4 Новаторские решения в электронике
1.34. Автоматическая рентиляция рабочего места................. 118
1.35. Простой универсальный сигнализатор из двух деталей....... 121
1.36. Эффективный и простой усилитель мощности...................125
1.37. Дистанционный электронный бодигард.........................128
1.38. Чувствительный сигнализатор-коммутатор.....................133
1.39. Триггер, срабатывающий на звук.............................137
1.40. Чувствительный акустический датчик.........................140
1.41. Электронный регулятор громкости
для абонентского громкоговорителя................................143
1.42. Ультразвуковой сканер пространства.........................146
1.43. Устройство защиты от комаров...............................149
1.44. Ультразвуковое устройство для отпугивания летающих насекомых.154
1.45. Оригинальный опознавательный сигнал для радиостанции Си-Би...157
1.46. Поляризованное реле в телефонном узле......................161
1.47. Замена гарнитуры в радиостанциях и телефонных аппаратах....164
1.48. Защита источника питания
от короткого замыкания в нагрузке................................167
Частьн2
Доработка узлов промышленной аппаратуры........................... 171
2.1. Доработка автомобильного трансивера Alan78 plus R...........171
2.2. Портативный датчик задымленности на МС145017Р...............174
2.3. Дополнение к зарубежным бытовым устройствам.................179
2.4. Доработка устройства дистанционного звонка
с передачей управляющего сигнала по радиоканалу..................184
2.5. Доработка игрушки «Кот в мешке».............................188
2.6. Автоматическое включение колонок для ПК
одновременно с включением системного блока.......................191
2.7. Экономайзер для мини-светильника..............................194
2.8. Регулировка выходного напряжения в источнике питания
для трансивера............................................... 200
2.9. О повторяющейся неисправности трансивера MJ-2701............202
2.10. Чувствительный температурный датчик
из узла фирмы Falco MR-001 (3.4)................................ 204
Приложение.........................................................208
3.1. Маркировка и взаимозамена SMD-транзисторов..................208
3.2. «Ползучая» неисправность аудиоплеера........................217
3.3. Допустимая нагрузка на проводники...........................220
3.4. Варианты включения оконечных узлов..........................222
3.5. Поляризованные реле.........................................228
3.6. Общие рекомендации по СЭМР..................................234
3.7. Пьезоэлектрические капсюли. Справочные данные...............243
3.8. Аналог динистора............................................249
3.9. Стабилитрон в качестве невосстанавливающегося предохранителя..250
Литература........................................................ 252
z .* z z z z z . z z z z z •• z . z z z . z z z г . z z z z . z
Введение
Книга предназначена для радиолюбителей-конструкторов, занимающихся са-
мостоятельным техническим творчеством.
В книге приведены практические схемы с применением популярных мик-
росхем серий К561, КР1006 и других. Представленные конструкции просты,
оригинальны и перспективны для широкого применения. Изделия, собранные
своими руками, принесут вам неоценимую пользу дома, на даче, в автомобиле.
Для осуществления смелых идей не потребуется применения специального
оборудования и понадобится минимум измерительных приборов. После изго-
товления рекомендуемых конструкций ваш быт поистине преобразится - этой
теме посвящена 1 часть «Электрические схемы и устройства». Особое внима-
ние в книге уделено устройствам охраны и обеспечения безопасности.
Ряд устройств специально разработан и испытан для эксплуатации в сельс-
кой местности, где напряжение в осветительной сети и телефонной линии не
всегда стабильно. Эти устройства призваны защищать бытовые электроприбо-
ры и компьютерную технику (модемы) от перепадов напряжения, а также от
грозовых разрядов. Практика показала, что рекомендуемые схемы успешно
справляются с этой задачей. Разделы книги включают в себя описания элект-
ронных конструкций, позволяющих с минимальными затратами создать опти-
мальный температурный климат, автоматизировать бытовые процессы и дать
радиолюбителю импульс к творчеству.
Во 2 части «Доработка узлов промышленной аппаратуры» автор делится
собственным опытом и дает технологические советы по переделке, конструи-
рованию и настройке радиоэлектронной аппаратуры, как отечественной, так
и импортной. Здесь раскрываются некоторые хитрости и рассказывается о
тонкостях замечательного хобби, имя которому - радиоэлектроника.
Заключительная часть «Приложение» посвящена методам поиска неисправ-
ностей в электронных схемах. Она содержит справочные данные, которые
радиолюбителю подчас затруднительно найти в специальной литературе.
Целью книги является популяризация радиолюбительства. Автор ставил
своей задачей облегчить освоение радиоэлектроники тем, кто ее избрал своим
увлечением и делает первые шаги на этом пути. Материал изложен в доступ-
ной форме и будет интересен широкому кругу читателей. Каждый радиолюби-
тель найдет из множества проверенных схем свою схему, соответствующую
личным вкусам и потребностям.
LJ /"ч /"чт"I КН
Ц ... I
1СЮ I D
Электрические схемы и устройства
1.1. Бестрансформаторный стабилизированный
регулируемый источник питания
Если необходим источник постоянного стабилизированного напряжения для
электронных устройств с небольшим током потребления (до 200 мА), вполне
резонно применять бестрансформаторные источники питания с недорогими
дискретными элементами. В литературе достаточно подробно рассказывается
о достоинствах и недостатках таких источников, однако, на мой взгляд, они за-
мечательно подходят под определенные задачи.
Отличительная черта предлагаемого источника - применение в качестве
стабилизатора микросхемы КР1158ЕН5А. Источник питания, схема которого
показана на рис. 1.1, позволяет к тому же регулировать выходное напряжение
переменным резистором R2.
При нижнем (по схеме) положении движка переменного резистора выход-
ное напряжение минимально и составляет 5 В.
Максимальное напряжение, которое выдает этот стабилизированный ис-
точник на выходе, определяется параметрами стабилитронов VD3 и VD4 и со-
ставит в данном исполнении 13,5 В.
На этом особенности не заканчиваются. При токе с нагрузкой до 200 мА мик-
росхема обеспечивает малое падение напряжения. То есть разница между выход-
ным и входным напряжением (при условии подключения вывода 2 к минусовому
проводу) составит всего 0,4-0,5 В. В то время как при применении вместо DA1
более мощного стабилизатора, например КР142ЕН5А, минимальное падение на-
пряжения составит не менее 2,7 В. Если нет необходимости регулировки выход-
ного напряжения - вывод 2 микросхемы DA1 соединяют с минусовым проводом.
Простой стабилизированный источник питания 7
VD1-VD2 Д226Б
VD3-VD4 Д814Д
Рис. 1.1. Электрическая схема интегрального стабилизатора
Использование мощных стабилизаторов типа КР142ЕН5 в данном варианте
не оправдано, так как сам бестрансформаторный источник по такой схеме с
балластным конденсатором С1 не может дать большого выходного тока. Но
вместо микросхемы DA1 можно применять любой интегральный стабилизатор
с аналогичными электрическими характеристиками, например КР1212ЕН5,
КР1157ЕН5А, КР5010ЕН5, КР1162ЕН5, КР1183ЕН5 и др.
Применяют KPI 158ЕН5А с успехом в других подобных случаях. Например, ког-
да понижающий трансформатор с выпрямителем выдает постоянное напряжение
9,5 В вместо требуемых 9 В, такой стабилизатор оказывается практически незаме-
нимым. Стабилизатор КР1158ЕН5А имеет защиту от включения с неправильной
полярностью и позволяет подавать входное постоянное напряжение до 36 В.
О деталях: R1 - типа МЛТ-0,5; R2 - типа СПО-1 или аналогичный, с линей-
ной характеристикой изменения сопротивления. Оксидные конденсаторы С2
и СЗ выполняют роль фильтров по питанию - сглаживают пульсации напряже-'
ния. Конденсатор С1 - обязательно для рабочего напряжения не ниже 300 В,
марки К76-3 или аналогичный, неполярный высоковольтный. Диоды VD1, VD2
можно заменить на КД105Б - КД105Г, КД103А, КД103Б, КД202Е.
При подключении желательно соблюдать правильную фазировку. При эксплу-
атации устройства нельзя прикасаться к неизолированным частям и элементам не
только бестрансформаторного источника, но и потребляющего устройства.
1.2. Простой стабилизированный источник питания
с выходным током более 2 А
Источники питания на популярных интегральных стабилизаторах (далее ИС)
серии К142ЕН-ХХ широко известны среди радиолюбителей. Они эффективно
8 Часть 1 Электрические схемы и устройства
работают в большинстве радиолюбительских конструкций, в которых ток потреб-
ления нагрузки не превышает 1-1,5 А. Однако есть большая когорта радиоэлект-
ронных устройств, требующих стабилизированного напряжения питания 12-15 В
и потребляющих ток более 2 А. Это локальные нагревательные элементы, венти-
ляторы, кулеры для местного охлаждения, а также интегрированные электронные
и радиопередающие устройства, такие как автомобильные трансиверы.
Если ИС КР142ЕН5 при напряжении на выходе 5 В способен в соответству-
ющем тепловом режиме отдать в нагрузку полезный ток более 1 А, то для его
«собрата» КР142ЕН12Б предельный ток составляет 0,8 А (после этого ИС пе-
реходит в режим защиты от короткого замыкания и напряжение на его выходе
падает до 2-3 В).
Одним из вариантов дополнения к ставшей классической схеме включения
ИС КР142ЕН-хх является простая схема, показанная на рис. 1.2.
Рис. 1.2. Схема источника питания с выходным током более 2 А
17
Вход
о
КРЕ86
2
Выход
С1 ,С2 4000Мк = 50В
8
Общий
Трансформатор Т1 преобразовывает переменное напряжение 220 В в 16 В
на вторичной обмотке, затем этот переменный ток выпрямляется с помощью
диодного моста, при этом напряжение немного уменьшается. Оксидный кон-
денсатор служит для стабилизации напряжения, сглаживая его при резком
скачке. Для стабилизации резких скачков тока применяется микросхема. Схе-
му можно дополнить электронным узлом управления - чем больше напряжение
между выводом 2 микросхемы DA1 (КР142ЕН8Б) и общим проводом, тем боль-
ше выходное напряжение.
Источник питания для трансивера 9
Дополненное мощным транзистором, устройство способно выполнять роль
главного источника питания в лаборатории радиолюбителя. Мощный кремни-
евый транзистор VT1 включен почти параллельно микросхеме ИС и берет на
себя основную нагрузку. Естественно, такой транзистор устанавливают на теп-
лоохлаждающий радиатор площадью не менее 100 см2. Постоянный резистор
R1 задает смещение и режим открывания транзистора VT1.
Оксидные конденсаторы Cl - СЗ сглаживают пульсации напряжения. Их
тип - любой из К50-24, К50-35, К58-10. Постоянный резистор R1 должен быть
типа МЛТ-0,5, а выпрямительные диоды VD1 - VD4 рассчитаны на силу тока не
менее 3 А. Вместо указанных на схеме, можно применить диоды Д242, Д245,
Д202 с любым буквенным индексом. Вместо транзистора VT1 можно приме-
нить КТ818 с любым буквенным индексом. Трансформатор Т1 подключается в
схему следующим образом:
сетевая обмотка I (выводы 2, 9), перемычка между выводами 3 и 7;
обмотка II: выводы 11, 14; перемычка между выводами 12 и 13.
Вместо указанного на схеме можно применить другой подходящий транс-
форматор (с выходным переменным напряжением 16-20 В и силой тока от
2 А), например ТВК110-312.
При исправных элементах источник не требует наладки. Практическое при-
менение с током нагрузки 2,5 А опробовано с Си-Би трансивером Alan 100 plus
в режиме передачи.
Недостатком данной схемы может считаться ее незазащищенность от пере-
грузок по выходу. То есть при коротком замыкании на выходе или если ток на-
грузки превысит максимально допустимый коллекторный ток транзистора
VT1, последний выйдет из строя. Однако в этом есть и положительная сторо-
на: можно проявить творческую инициативу и доработать стабилизатор, введя
в него узел защиты и (возможно) узлы индикации работы и перегрузки на све-
тодиодах. Рабочий температурный режим транзистора VT1 не должен превы-
шать 70°С.
1.3. Источник питания для трансивера
Популярность портативных трансиверов (Си-Би радиостанций) в кругах радио-
любителей возрастает. Косвенное подтверждение тому - растущее количество
объявлений о желании купить трансивер на страницах радиолюбительской
периодики, в Интернете. Казалось бы, с развитием мобильной телефонной
связи решаются все проблемы дистанционного общения, ан нет. И причиной
тому не столько необходимость платить из своего кармана за удовольствие
разговаривать по мобильному телефону, сколько вполне понятное каждому
10 Часть 1 Электрические схемы и устройства
радиолюбителю тяготение к новаторству, соревнованию, общению посред-
ством радиостанций как своеобразному хобби.
Моя давняя мечта исполнилась, когда я приобрел первый трансивер - «Alan
78 плюс». За ним по проторенной дорожке пошли и более функциональные
современные модели с полезными функциями - Alan 9001, Alan 100, President
Jackson. При использовании этих и других подобных трансиверов, разработан-
ных прежде всего для автомобиля, в радиолюбительском обмене на расстоя-
ния в десятки, сотни и даже тысячи километров требуется (кроме хорошей ан-
тенны) еще мощный стабилизированный источник питания. Ведь выходная *
мощность хорошего портативного трансивера в режимах AM, FM, USB, LSB,
SSB и CW - не менее 10 Вт. При использовании трансивера в автомобиле про-
блемы питания практически не возникает, потому что ток потребления
трансивера в режиме передачи до 5-8 А при напряжении питания 12-15 В для
АКБ автомобиля не является критическим. Но не все радиолюбители работа-
ют водителями-дальнобойщиками. Автомобильные трансиверы не комплекту-
ются сетевыми источниками питания — адаптерами; оно и понятно: незачем,
да и стоимость такого дополнительного оборудования достигла бы не менее
тысячи рублей.
Для подключения в стационарных условиях требуется мощный и надежный
источник питания с током отдачи не менее 5 А.
Выбор многочисленных опубликованных в литературе схем источников
питания - что называется, на любой вкус и цвет - позволяет решить эту про-
блему. Многие из опубликованных схем сильно усложнены, между тем начина-
ющему радиолюбителю или радионаблюдателю достаточно и более простого
варианта с минимумом деталей, обеспечивающего надежность работы транси-
вера. Такая схема представлена на рис. 1.3.
На рисунке показано стандартное включение интегральных стабилизаторов
из серии КР142ЕН8. Особенность схемы - в параллельном включении стабили-
заторов. Из справочных данных известно, что диапазон входного напряжения
Рис. 1.3. Электрическая схема источника питания для трансивера
Источник питания для трансивера "| "|
микросхем КР142ЕН8Б - 14,5-35 В при колебаниях выходного стабилизирован-
ного напряжения 11,64-12,36 В. На практике выходной ток одного интеграль-
ного стабилизатора при выходном напряжении 12 В не превышает 0,8 А. По-
этому питание трансивера в режиме передачи источником с одним
стабилизатором КР142ЕН8Б недостаточно.
Параллельное включение стабилизаторов КР142ЕН8Б позволяет увеличить
полезный ток в нагрузке кратно количеству стабилизаторов. Выходной ток
источника питания (рис. 1.3) составляет 4 А, что оказывается вполне достаточ-
ным для надежной работы трансивера Alan 100 в любом режиме с автомобиль-
ной антенной Sirio СВ Line. Если есть необходимость увеличить мощность ис-
точника питания, достаточно подключить параллельно (аналогично схеме)
еще несколько микросхем КР142ЕН8Б в соответствии с необходимым полез-
ным выходным током.
При разработке схемы выбор автора пал на стабилизаторы КР142ЕН8Б
(КРЕН8Б) по причине их дешевизны и распространенности. Их можно прак-
тически без отрицательных последствий заменить на КР142ЕН18А или
КР142ЕН18Б (предусматривающие возможность регулировки выходного на-
пряжения до 26,5 В при входном 5-30 В). В последнем варианте выходную по-
лезную мощность можно еще более повысить, так как максимальный выходной
ток интегрального стабилизатора КР142ЕН18Б достигает 1,5 А при напряже-
нии 12 В.
Из-за наличия внутренней защиты от короткого замыкания в интегральных
стабилизаторах КР142ЕН8Б нет необходимости устанавливать в устройстве
дополнительные плавкие предохранители. Практикой доказано, что если ток
потребления в нагрузке увеличится и достигнет значения более 5,5 А, в нагруз-
ке произойдет автоматическое уменьшение напряжения до 2-3 В, что окажет-
ся безопасным для трансивера и самого устройства источника питания. При
автоматическом уменьшении тока в нагрузке (ниже предела срабатывания ав-
томатической защиты) выходное напряжение стабилизаторов DAI - DA5 вос-
станавливается до 12 В в течение 10-12 мс. В редких случаях срабатывания за-
щиты необходимо будет выключить и снова включить источник питания.
Проверить максимально возможную мощность стабилизатора и его «поведе-
ния» при увеличении или уменьшении мощности в нагрузке можно опытным
путем. Для этого перед включением трансивера необходимо в качестве нагруз-
ки (как ее активный эквивалент) к точкам А и Б подключить проволочный ре-
зистор с мощностью рассеяния 5-25 Вт и сопротивлением 2,5-4,7 Ом. В каче-
стве такого эквивалента удобно использовать переменный проволочный
резистор СП5-30-1-25В, который позволяет плавно (линейно) регулировать со-
противление от 0 до 4,7 Ом, создавая различные эквиваленты нагрузки.
12 Часть 1 Электрические схемы и устройства
Максимальный ток потребления трансивера Alan 100 (замеренный в точ-
ке С) в режиме передачи AM составил 3,6 А, ток потребления в режиме приема
80-170 мА (в зависимости от сервисного режима, состояния шумоподавителя и
громкости усилителя 34).
, Микросхемы-стабилизаторы устанавливаются на один общий радиатор с
площадью охлаждения 140-200 см2. При работе трансивера в режиме передачи
длительное время происходит нагрев радиатора до температуры 50°С. Это мож-
но считать допустимым.
Цоколевка микросхем показана внизу рисунка.
За время работы представленного источника питания совместно с указанны-
ми в начале главы типами автомобильных трансиверов отрицательных послед-
ствий параллельного включения интегральных стабилизаторов КР142ЕН8А не
выявлено.
В качестве трансформатора Т1 можно использовать и другие, например
ТПП-1204-220/12, выдающие мощность не менее 20 Вт. Желательно, чтобы
трансформаторы были в «залитом» исполнении. По этой же причине самосто-
ятельного изготовления я не рекомендую - это занимает много времени, а цена
промышленно изготовленного образца сегодня невысока. На выходе транс-
форматора между контактами 11 и 18 без нагрузки (в холостом режиме) пере-
менное напряжение составит 21 В. При подключении трансивера Alan 100 в
режиме передачи с максимальной выходной мощностью на AM, в указанных
точках произойдет падение напряжения до 20 В.
Кроме того, получаются хорошие результаты, если в качестве Т1 использо-
вать любое готовое автомобильное зарядное устройство (промышленного из-
готовления, которыми буквально наводнена торговая сеть) для аккумуляторов
с номинальным напряжением 12 В. В этом случае вся последующая схема (вклю-
чая выпрямительный мост) подключается к выходу зарядного устройства. Ни-
какой дополнительной переделки автомобильного зарядного устройства для
рассматриваемого случая не требуется. По желанию, можно вскрыть его кор-
пус и установить в разрыв провода питания от сети 220 В выключатель типа
«тумблер» (ТВ-1-2, ТВ-ЗС, ПТ-57, П2К с фиксацией) или аналогичный, рассчи-
танный на коммутацию тока не менее 2 А. В предлагаемом варианте полезная
мощность автомобильного зарядного устройства такова, что при нагрузке (рас-
смотренной выше) падения напряжения не происходит вообще.
Параметры выпрямительных диодов должны соответствовать случаю: сред-
ний прямой ток при частоте 50 Гц - не менее 5 А. В авторском варианте приме-
нены кремниевые диффузионные диоды Д242А. Их можно заменить на Д231 -
Д234 , Д242, Д243, Д245, Д246, Д248 с любым буквенным индексом. Диоды уста-
навливаются на изолированные друг от друга радиаторы с небольшой площадью
Узел управления электропитанием “| 3
охлаждения 20-30 см2. Установка на радиаторы сделана скорее для надежнос-
ти, т.к. относительно большой ток протекает через диоды только в режиме
«передача» трансивера, но и он не является критическим. Если не предполага-
ется вести активную передачу и радиообмен более 3 часов подряд, диоды мож-
но на радиаторы не устанавливать.
Одним из важнейших элементов в источнике питания является фильтр пуль-
саций. Эту задачу успешно выполняют оксидные конденсаторы С1 и С2 (К50-24,
К50-29, К50-35), рассчитанные на рабочее напряжение не менее 25 В. Парал-
лельное включение двух однотипных оксидных конденсаторов, с одной сторо-
ны, позволяет получить вдвое большую общую емкость (что качественно скажет-
ся на фильтрации пульсаций напряжения), а с другой стороны, обеспечивает
защиту устройства в том случае, если один из конденсаторов (форс-мажор) вый-
дет из строя.
Оксидный конденсатор СЗ (К50-12, К50-24 или любой аналогичный) обес-
печивает фильтрацию по выходу источника питания.
В схеме предусмотрен индикатор работы устройства, реализованный на све-
тодиоде HL1. При нормальной работе светодиод активно светится. При сраба-
тывании защиты, когда на выходе источника питания напряжение сильно
уменьшается, свечения HL1 почти не видно. Дополнительно можно установить
в устройство еще одну индикаторную цепь (аналогичную HL1 и R1), подклю-
чив ее параллельно оксидным конденсаторам Cl, С2. Тогда один индикатор
будет сигнализировать о подключении в сеть источника питания, а второй - о
нормальной работе устройства с нагрузкой (или срабатывания автоматической
защиты стабилизаторов). Тип светодиода может быть любой. Резистор R1 типа
МЛТ-0,5 или аналогичный.
Элементы устройства закрепляются в любом подходящем корпусе, в торец
которого выводится разъем (РП-10-5, РШ-2Н, DIN5 или аналогичный) для опе-
ративного отсоединения источника питания от трансивера. Использовать этот
источник питания можно совместно с другими устройствами нагрузки. Полез-
ная выходная мощность источника питания может варьироваться в зависимос-
ти от количества параллельно включенных интегральных стабилизаторов, па-
раметров трансформатора и выпрямительного моста. Ограничения по
количеству параллельно включенных микросхем КР142ЕН8Б не выявлено.
1.4. Узел управления электропитанием
В бытовой и любительской радиоаппаратуре часто необходимо устанавливать
различные (в основном цифровые) узлы в исходное состояние - производить
автоматический сброс и обнуление счетчиков, триггеров микросхем с такими же
14 Часть 1 Электрические схемы и устройства
функциями. В популярных схемах такое обнуление выполняется или вручную (с
помощью замыкания контактов механического включателя), или посредством
простой схемы задержки, состоящей, как правило, из резистора и оксидного
конденсатора, подключенных на вход сброса R-триггеров, дешифраторов и счет-
чиков. Для того чтобы полностью автоматизировать процесс установки элект-
ронного узла (с возможностью неопределенного состояния) в исходное состоя-
ние - начало отсчета, выдержки времени - служит устройство на популярной
микросхеме КР1006ВИ1. Электрическая схема узла показана на рис. 1.4.
Рис. 1.4. Электрическая схема узла управления электропитанием
Основное устройство (узел на микросхеме DA1) постоянно подключено к
стабилизированному источнику питания с напряжением 5-15 В. При подаче
высокого уровня напряжения 3-5 В на вход управления (U вх) происходит
включение полевого транзистора VT1.
Диод VD2 служит для создания гистерезиса (задержки) порога срабатыва-
ния таймера. Порог срабатывания составляет 2,5 В. При выключенном пита-
нии Unop стремится к нулю. При подаче питания на узел пороговое напряжение
на выводе 7 микросхемы DA1 растет по экспоненциальному закону.
Вместо транзистора КП784Б применяют аналогичные по электрическим
характеристикам, с p-каналом и соответствующей мощностью, транзисторы
Звуковые индикаторы перегрузки по току "| 5
КП796А- КГГ796В, IRF9540. Если ток потребления нагрузки невелик (до50 мА),
допускается замена на транзистор КП301Б - КП301В.
1.5. Звуковые индикаторы перегрузки по току
Современные источники питания, предназначенные для радиоэлектронной
аппаратуры различного назначения, как правило, снабжены электронным уз-
лом защиты от отключения выходного питающего напряжения в случае несан-
кционированного увеличения выходного тока или перенапряжения на выходе
(аварийный режим). Таким образом, благодаря узлам защиты в большинстве
случаев удается избежать дорогостоящего ремонта высококачественной аппа-
ратуры, вызванного неисправностью источника питания. Подобные схемы за-
щиты многократно описаны в радиолюбительской литературе, и повторять их
варианты нет смысла. Но вот дополнить узлы защиты источников питания (как
и источники питания, не содержащие защиту) звуковым индикатором перегруз-
ки может, пожалуй, любой радиолюбитель даже с небольшим опытом.
Для этого надо совсем немного: ввести в источник питания простой узел
звуковой индикации, где излучающим элементом является пьезоэлектрический
капсюль со встроенным генератором 34, а элементом, активирующим звуко-
вой излучатель, - токовый ключ на кремниевом транзисторе малой или сред-
ней мощности (в зависимости от мощности звукового излучателя). При реко-
мендуемой незначительной доработке маломощных источников питания
звуковой индикатор сразу привлечет внимание к ненормированной (аварий-
ной) работе самого источника постоянного напряжения или устройства нагруз-
ки. Это позволит вовремя отключить питание аварийного узла и нейтрализо-
вать неисправность, сохранив тем самым устройство для дальнейшей
эксплуатации. В случае дорогостоящего или интегрированного электронного
устройства рекомендуемый узел оказывается еще более необходим и эффекти-
вен. Ведь звуковая индикация неисправности привлекает внимание лучше, чем
световая: нет необходимости находиться рядом с устройством и смотреть на
состояние светового индикатора. Мощность современных звуковых пьезоэлек-
трических капсюлей позволяет услышать сигнал на расстоянии даже в несколь-
ко десятков метров от контролируемого устройства.
Вариант защитного устройства со звуковой сигнализацией перегрузки по
току представлен на электрической схеме рис. 1.5.
К осветительной сети 220 В через включатель SA1 подключена перви .пая
обмотка понижающего трансформатора Т1 по классической схеме. Со вторич-
ной обмотки Т1 переменное напряжение 14 В поступает на выпрямитель, со-
стоящий из диодов VD1-VD4. Оксидный конденсатор С2 сглаживает пульсации
16 Часть 1 Электрические схемы и устройства
Рис. 1.5. Электрическая схема простого узла звуковой индикации перегрузки
выпрямленного напряжения. До этого момента - все, как в обычной схеме
выпрямителя с понижающим трансформатором. Параметры трансформатора
й выпрямительного диодного моста могут быть иными, главное - принцип дей-
ствия, который сработает в любой подобной схеме источника питания, пред-
назначенного для устройств с током нагрузки до 0,45 А.
После узла стабилизации правый (по схеме) вывод источника питания при-
мыкает к стабилизатору напряжения (любой конструкции, на схеме не показан).
«Минус» от диодного моста не соединен с общим проводом напрямую, а
только через постоянный резистор R1 (с мощностью рассеяния не менее 2 Вт).
Сопротивление этого резистора мало, поэтому, если весь электронный узел
(включая устройство нагрузки) работает в номинальном (безаварийном) режи-
ме и потребляет ток до 0,45 А, падение напряжения на резисторе R1 невелико
и недостаточно для открывания управляющего транзистора VT1. При увеличе-
нии тока в нагрузке сверх обозначенного предела, падение напряжения на R1
оказывается достаточным для лавинообразного открывания VT1, и капсюль
НА1 излучает звуковой сигнал. При отключении устройства нагрузки (стаби-
лизатора) или перехода их в нормальный режим работы с номинальным по-
треблением тока, устройство сигнализации переходит в режим ожидания.
Порог открывания транзистора VT1 можно скорректировать изменением
сопротивления резистора R2 (от 330 Ом до 2 кОм) - таким образом можно за-
дать иные параметры устройства тревожной сигнализации, при которых она
будет активирована.
В схеме показан пьезоэлектрический капсюль, излучающий прерывистый
звук при приложенном напряжении 7-15 В. Вместо него возможно применение
других пьезоэлектрических капсюлей со встроенным генератором 34, напри-
мер FMQ-2724A, FY-14A и аналогичных.
Звуковые индикаторы перегрузки по току "| 7
Транзистор VT1 можно заменить на аналогичный по электрическим харак-
теристикам, например КТ601, КТ605, КТ608, КТ812, КТ815, КТ819 с любым
буквенным индексом. Устанавливать на теплоотвод транзистор не надо. Марка
оксидных конденсаторов и постоянного резистора R2 не принципиальна. R1 -
типа МЛТ-2, С5-5-8, С5-16В, ППБЕ-15Д или аналогичный, возможно проволоч-
ный.
На рис. 1.6. представлена схема аналогичного (по принципу работы) звуково-
го индикатора. Она более усложнена из-за применения двух кремниевых транзи-
сторов проводимости п-р-п. Это небольшое усложнение не является препятстви-
ем к повторению схемы начинающими радиолюбителями, но позволяет
применять его совместно с устройствами нагрузки с током потребления до 1,2 А
и настраивать порог включения сигнализатора перегрузки более точно.
Рис. 1.6. Второй вариант схемы звукового индикатора перегрузки по току, отдаваемому в нагрузку
В нормальном режиме транзисторы VT1 и VT2 открыты, и в нагрузку по-
ступает ток. На переходе эмиттер - коллектор VT1, который шунтирует пье-
зоэлектрический капсюль со встроенным генератором 34 НА1, в нормаль-
ном режиме (как и при отключенной нагрузке) падение напряжения
минимально (менее 0,5 В) и капсюль неактивен. Порог срабатывания защи-
ты регулируют изменением сопротивления резистора R3 - при его увеличе-
нии звуковая сигнализация сработает быстрее, и наоборот. При указанном
на схеме значении R3 звуковая сигнализация включится, если ток нагрузки
станет больше 1 А.
В этом случае увеличится падение напряжения на переходе эмиттер - кол-
лектор транзистора VT2, а также напряжение смещения, поступающее через
резистор R1 в базу VT1, что приведет к открыванию последнего. Открываясь,
транзистор VT1 способствует закрыванию транзистора VT2, вследствие этого
ток, отдаваемый в нагрузку, резко уменьшается.
18 Часть 1 Электрические схемы и устройства
Теперь падение напряжения на переходе эмиттер - коллектор транзистора
VT2 составляет практически полное напряжение, полученное после выпрями-
теля VD1 - VD4, и капсюль НА1 излучает звуковой сигнал.
Налаживание узла сводится к установке необходимого порога срабатывания
звуковой сигнализации, осуществляемое корректировкой сопротивления R3.
При полезном токе нагрузки более 0,5 А транзистор VT2 устанавливают на
теплоотвод с площадью охлаждения не менее 60 см2.
Вместо транзистора VT1 применяют транзисторы КТ361А - КТ361Г,
КТ313А, КТ3107А - КТ3107В или аналогичные по электрическим характерис-
тикам. Транзистор VT2 заменяют на КТ814 или КТ818 с любым буквенным ин-
дексом. Если есть необходимость увеличения выходного тока, транзистор VT2
заменяют более мощным.
Параметры возможных замен других элементов схемы описаны в предыду-
щем варианте.
Во всех приведенных вариантах необходимо перед включением убедиться в
правильном (согласно схеме) подключении пьезоэлектрического капсюля НА1.
Для добавления в схему сигнализатора перегрузки световой индикации (или
включения вместо звуковой), включают параллельно, вместо капсюля НА1,
электрическую цепь виде светодиода, например АЛ310А, последовательно с
ограничивающим ток постоянным резистором сопротивлением 220-470 Ом.
Светодиод включают соответственно полярности.
На рис. 1.7 представлена максимально упрощенная, но не менее действен-
ная схема узла звуковой сигнализации, срабатывающая по тому же описанному
выше принципу: когда падение напряжения на переходе ключевого (управляю-
щего) транзистора увеличивается, что свидетельствует об увеличении тока в
нагрузке, капсюль НА1 включается.
VD1
КС182А1 МА1 KPI-4332-12
-—И—------------►
Рис. 1.7. Простейший вариант сигнализатора
Здесь порог срабатывания звуковой сигнализации регулируется стабилитро-
ном VD1, который может быть применен в широких пределах. Стабилитрон ла-
винообразно открывается при превышении на его выводах напряжения стаби-
лизации Ц,таб. Такую цепь можно включить практически в любой стабилизатор
постоянного напряжения, включая устройства на популярных микросхемах се-
рии КР142. Стабилитрон с капсюлем включаются между входом и выходом ста-
билизатора в полярности, показанной на схеме (рис. 1.7).
Защита выходного каскада источника питания *19
1.6. Защита выходного каскада источника питания
от перегрузки по напряжению
Сэкономленные на ремонте деньги - это заработанные деньги.
Правило рачительного хозяина
Защита выходных каскадов (или управляющих транзисторов, микросхем-стаби-
лизаторов) в мощных источниках питания (ИП) с полезным током 1-20 А яв-
ляется обязательным сберегающим элементом, которым должен быть оснащен
источник во избежание возможного последующего ремрнта дорогостоящей ра-
диоаппаратуры, запитанной от него. Примером радиоаппаратуры с большим
током потребления является мощный трансивер FT-897 фирмы Vertex с током
потребления на полной мощности в режиме «передача» 12 А. При выходе из
строя такого дорогостоящего устройства затраты на ремонт могут значитель-
но подорвать бюджет. Поэтому, если вы поставили себе целью сконструировать
самостоятельно источник питания для мощного устройства, рекомендую доба-
вить в «самоделку» узел эффективной защиты.
Защита источника питания также сбережет и элементы самого ИП, которые
подчас стоят дорого. Например, мощные транзисторы КТ827, MJE11016. Сто-
имость всех деталей узла защиты не превышает 100 руб., в то время как эффек-
тивность от его работы велика и не поддается точному подсчету. Если всерьез
следовать вынесенному в эпиграф изречению, то применение рекомендуемого
узла окажется для радиолюбителя оправданным.
Кроме того, узел не нуждается в наладке и доступен для повторения прак-
тически любому радиолюбителю. Современные тиристоры и тиристорные
оптопары позволяют создать оптимальный узел защиты без применения сла-
боточных электромагнитных реле - узлы защиты с их применением можно
наблюдать разве что в бытовых тестерах-авометрах стрелочного типа (Ц4317
и аналогах), да источниках питания выпуска прошлого века. Рассмотрим
Выход
ИП
11-16В
FU1 15А
стабилизатора
МА1
KPI-4332-12
R1 Зк
VS1
КУ202В
VD1
S 2С515А
к нагрузке
R2 2к
Рис. 1.8. Электрическая схема узла защиты выходного каскада ИП
20 Часть 1 Электрические схемы и устройства
принципиальную схему узла с применением тиристора в качестве управляюще-
го элемента защиты по напряжению, показанную на рис. 1.8.
Пока напряжение питания в точках + и - находится в пределах 14,2 В (мак-
симальный предел по паспорту для обозначенного трансивера), стабилитрон
и тиристор закрыты, ток течет в устройство нагрузки.
При превышении напряжения питания свыше 15,2 В открывается стабилит-
рон VD1 (Uct=15 В; 0,2 В - падение напряжения на резисторе R2), и вслед за
ним открывается тиристор VS1, так как между его катодом и управляющим
электродом присутствует разность потенциалов, достаточная для его отпира-
ния (на практике она равна 0,8 В для КУ101 и 1,5 В для КУ202).
Подключенный параллельно выходу источника питания тиристор VS1 при
перегрузке сжигает плавкий предохранитель FU1 в течение нескольких мс,
если выходное напряжение окажется выше допустимого. Порог открывания
тиристора (срабатывания защиты) зависит от паспортных данных и типа ста-
билитрона VD1. При перегорании плавкого предохранителя FU1 включается
пьезоэлектрический капсюль со встроенным прерывистым генератором 34
НА1, который звуком сигнализирует о возникшей неисправности. НА1 вклю-
чится также и в том случае, если в цепи питания устройства нагрузки про-
изошло короткое замыкание или вследствие неисправности (теоретически)
оказался короткозамкнутым тиристор VS1. Если есть неисправность в цепи
нагрузки или тиристора, пьезоэлектрический капсюль будет излучать сигнал
34 до тех пор, пока не будет отключено общее питание или устройство на-
грузки. Благодаря звуковой сигнализации (с весьма громким звучанием при
использовании указанных на схеме элементов - слышно в помещении с пло-
щадью 50 м2 и более) находящиеся неподалеку люди вовремя отключат пита-
ние, для этого им не надо акцентировать внимание на световом индикаторе
перегрузки. После устранения неисправности и замены плавкого предохра-
нителя узел защиты и звуковая сигнализация снова находятся в режиме ожи-
дания. Параллельно звуковому капсюлю НА1 можно, соблюдая полярность,
включить светодиод с ограничительным резистором - тогда сигнализация бу-
дет и звуковой и световой.
Постоянный резистор R1 шунтирует выход стабилизатора ИП и нужен
для создания эффекта нагрузки, если настоящая нагрузка не подключена.
Как правило, на выходе стабилизаторов ИП установлены оксидные конден-
саторы большой емкости для минимизации пульсаций выходного напряже-
ния. Благодаря им действительное значение выходного напряжения может
быть несколько выше, чем рассчитанное. Резистор R1 эту возможность уст-
раняет.
Защита выходного каскада источника питания 21
О деталях
Звуковой капсюль должен быть обязательно со встроенным генератором
34. В качестве НА1 можно применить пьезоэлектрические капсюли KPI-1410,
КРХ-1212В, KPI-4510L, FY-14A, EFM-230, FMQ-2715, HSB-23A8 (последний вари-
ант - большой мощности) и другие аналогичные. Приведенные здесь примеры
звуковых излучателей при подключении питания будут генерировать громкий,
но однотональный звуковой сигнал. Подключать пьезоэлектрические капсюли
с встроенным генератором 34 следует согласно полярности, указанной на их
корпусе.
Постоянные резисторы типа МЛТ-1. Стабилитрон VD1 - кремниевый пла-
нарный (или в металлостеклянном корпусе, менее подверженном влиянию ок-
ружающей температуры) с напряжением стабилизации 15 В. Стабилитрон VD1
в узле защиты ИП мощного трансивера-передатчика применяют типа 2С215Ж,
2С515А (допустима замена на КС215Ж, КС515А, Д815Е - приборы с меньшей
стабильностью при нагревании и изменении проходящего тока). Для увеличе-
ния чувствительности узла защиты применяют стабилитроны с меньшим на-
пряжением стабилизации (UcT<12 В).
Тиристор - любой кремниевый малой или средней мощности, например
КУ201, КУ202, КУ221 с любым буквенным индексом (при напряжении ИП до
25 В). Практика применения узла показала, что плавкая вставка предохраните-
ля, рассчитанного на малый ток до 2 А, сгорает быстрее, чем даже тиристор
серии КУ 101. Поэтому при малых токах в нагрузке (использовании предохра-
нителей, рассчитанных на малый ток) допустимо применение в качестве VS1
тиристоров типа КУ101 с любым буквенным индексом. «4увствительность»
узла к перенапряжению на выходе ИП при этом больше, так как для отпирания
КУ101, достаточно малого напряжения относительно UoTn тиристоров КУ202.
При использовании ИП для питания нагрузки с большими токами потребления
следует применять тиристоры КУ201, КУ202, КУ709А - КУ709Г, КУ709А2 -
КУ709Г2, КУ712А2 - КУ712Б2 (U = 1,2 В; I = 15 мА) и аналогичные. Из-за
кратковременного (импульсного) режима работы тиристора устанавливать его
на теплоотвод не обязательно.
Плавкий предохранитель FU1 - любой из серии ВП-1. Можно применить са-
мовосстанавливающиеся предохранители зарубежного производства, например
MF-S350 (3,5 A), LP60-375 (3,75 А) или аналогичные, но это оправдано, когда ток
нагрузки небольшой. Кроме того, применение самовосстанавливающихся пре-
дохранителей в данном случае усложняет обнаружение и устранение неисправ-
ности, возникшей в устройстве нагрузки или ИП.
22 Часть 1 Электрические схемы и устройства
Применение в качестве FU1 термопредохранителя возможно и даже оправ-
дано в некоторых конкретных случаях. Так, термопредохранители серии RY01
при напряжении 12 В рассчитаны на рабочий ток 35 А, имеют рабочую темпера-
туру 35°С и температуру срабатывания 52±2°С. Их недостатки - инертность сра-
батывания и относительно большая стоимость. Но все же в некоторых случаях
можно применять и их, так же как, например, и предохранители-автоматы. Но
это уже тема для отдельного разговора.
Конструктивные особенности
Поскольку для стабилитронов очень важным параметром стабильности яв-
ляется температура его корпуса и вокруг корпуса (от этого зависит допустимое
отклонение U ), то VD1 монтируют вдали от термонестабильных и тепловыде-
ляющих элементов - трансформатора и транзисторов.
Элементы узла монтируются внутри корпуса источника питания так, что
предохранитель устанавливается в специальный патрон - гнездо, выведенное
на переднюю панель для возможности его оперативной замены.
Рассмотренный узел полезен и в других случаях: например, если необходи-
мо дооснастить узлом защиты уже готовые (промышленные) или самодельные
источники питания. Узел, описанный выше, подходит к любому источнику
питания с выходным постоянным напряжением до 36 В (надо лишь подобрать
соответствующий стабилитрон и тиристор).
Второй вариант схемы аналогичного по принципу действия устройства
предстайяен на рис. 1.9.
В качестве элемента защиты используется МОП-реле КР293КП12АП посто-
янного тока средней мощности. Пока нет аварийной ситуации (увеличения
напряжения на выходе стабилизатора), источник питания работает нормаль-
но, МОП-реле выключено (на контактах 10 и 11 напряжение ничтожно мало) и
Рис. 1.9. Второй вариант узла защиты от перенапряжения
Преобразователь звукового сигнала 23
контакты 4 и 6 разомкнуты. Выбор автора неслучайно пал на МОП-реле
КР293КП12АП - это одно из немногих современных МОП-реле, которое соче-
тает в себе достоинства высоких электрических параметров и низкой цены.
Реализованное в корпусе SIP-12, оно удобно монтируется в любую плату, имеет
предельно допустимый ток коммутации 2 А (при постоянном напряжении до
60 В) и ничтожно малое сопротивление коммутирующих контактов в замкну-
том состоянии. Все это позволяет применить данное реле в узле защиты источ-
ника питания от перегрузок по напряжению. Время включения VU1 составля-
ет всего 20 мс, что в данном случае весьма важно - это значит, что при
перенапряжении на выходе стабилизатора (это может инициироваться внут-
ренней неисправностью стабилизатора или проникновением постороннего
напряжения от неисправного устройства нагрузки) контакты 4 и 6 VU1 замк-
нутся и плавкая вставка предохранителя FU1 сгорит.
Такое решение позволяет сохранить для дальнейшей эксплуатации или ми-
нимизировать ремонт устройства нагрузки, который может влететь в копееч-
ку. Отличие от предыдущего варианта в том, что ток нагрузки в этой схеме не
может превышать 2 А (параметры МОП-реле, иначе оно само выйдет из строя).
Зато такой подход позволяет применять данное реле в ИП с напряжением до
60 В. Включать ограничительный резистор в цепь стабилитрона и МОП-реле
при выходном напряжении ИП до 16 В не требуется. Входной ток VU1 состав-
ляет 10 мА.
Для наглядной световой индикации состояния узла в схему вводят простей-
шую индикаторную цепь с последовательно соединенными светодиодом и ог-
раничительным резистором (как вариант - показанное на рис. 1.9 пунктиром).
Если применить «мигающий» светодиод (например, L-769BGR), световой эф-
фект будет оригинальнее.
МОП-реле КР293КП12АП можно заменить на КР293КП11АП (аналогичное
по электрическим характеристикам, но с двумя группами контактов, из них
один - общий) или любое другое подходящее. При такой замене важно учиты-
вать постоянный род тока, чтобы ток ко ммутации был не менее тока нагрузки,
минимальное время переключения реле, сопротивление контактов коммутации,
а также предельные значения входного тока и коммутируемого напряжения.
1.7. Преобразователь звукового сигнала
С появлением мигающих светодиодов в радиотехнике произошла микрорево-
люция. Применение мигающих светодиодов сегодня уже достаточно распрост-
раненное явление^ и, пожалуй, только ленивый не знает о них. Такие приборы
24 Часть 1 Электрические схемы и устройства
(по внешнему виду они ничем не отличаются от классического АЛ307 в плас-
тмассовом корпусе) можно применять не только по прямому назначению - в
виде светового прерывистого индикатора, но и иначе, например в качестве
прерывателя сигналов звуковой частоты. В устройствах световой и звуковой
индикации тех или иных процессов однотонный звук часто утомляет и свиде-
тельствует о скудности и несовременности электронного устройства, а между
тем изменить ситуацию к лучшему несложно и под силу даже начинающему
радиолюбителю, который, в данном случае, становится своего рода дириже-
ром звуковой сигнализации.
Так, если подключить мигающий светодиод L-816BRCS-B способом, показан-
ным на рис. 1.10, то есть последовательно с пьезоэлектрическим излучателем
FMQ-2015B (НА1- рис. 1.10 и 1.11) через ограничивающий резистор R1 с со-
противлением постоянному току 10-20 кОм, то получится совершенно другой
звуковой эффект, нежели при подключении питания 5-12 В непосредственно
на капсюль НА1 (рис. 1.12).
+12В
Рис. 1.10 Рис. 1.11 Рис. 1.12
Различные варианты включений пьезоэлектрических капсюлей и светодиодов
В обычном классическом состоянии подключения звукоизлучающего капсю-
ля (рис. 1.12) он генерирует и излучает однотональный сигнал звуковой часто-
ты 1600 Гц. Если использовать схему, показанную на рис. 1.10, то звуковой сиг-
нал будет напоминать звук сирены с чередованием базовой звуковой частоты
1600 Гц и частоты 1100 Гц. Период изменения частоты соответствует вспыш-
кам светодиода HL1 й составляет при напряжении питания 12 В примерно
1,2 с. При понижении стабилизированного напряжения питания до 5 В пери-
од переключений частоты изменяется до 1,8 с, а сами границы частоты также
изменяются: нижний предел - 800-850 Гц, верхний - 1-1,05 кГц. В данном вари-
анте включения светодиод HL1 слабо вспыхивает, Тональность (частота) излу-
чаемого звукового сигнала изменяется и в зависимости от сопротивления ог-
раничивающего резистора R1. Так, при сопротивлении ограничивающего
резистора более 33 кОм звуковой эффект меняется - получается прерывистый
Преобразователь звукового сигнала 25
звуковой сигнал частотой примерно 1500 Гц. Этот эффект поможет наиболее
ярко привлекать внимание звуком в случае необходимости: например, при
выходе за определенные штатные рамки контролируемых электрических пара-
метров любой сложности.
Второй вариант подключения мигающего светодиода показан на рис. 1.11.
Это параллельное включение светодиода относительно звукового пьезоэлект-
рического капсюля НА1. Сопротивление ограничивающего резистора R1 в дан-
ной схеме может быть в пределах 0,62-10 кОм при напряжении питания 5 В.
Звуковой эффект в эксперименте зафиксирован такой: периодическое измене-
ние частоты с 1,6 кГц до 1,1 кГц, период изменения частоты примерно 1 с. Све-
тодиод почти не светится. Звуковой эффект напоминает пожарную сирену со
звуками «вау-вау».
Затраты на повторение схем невелики - не более 30 руб. и в основном опре-
деляются стоимостью звукового капсюля, ограничивающего резистора и све-
тодиода. Кроме указанного на схеме пьезоэлектрического капсюля НА1 можно
применять любой другой с аналогичными электрическими параметрами - для
работы с постоянным напряжением 2-30 В (например, FMQ2715, FMQ2724).
Необходимо лишь соблюдать полярность включения капсюля (как правило,
положительный вывод на корпусе капсюля обозначен знаком +) и различать
между собой пьезоэлектрические «активные».капсюли - генераторы колебаний
звуковой частоты и «пассивные» пьезоэлектрические капсюли (например,
ЗП-ЗЗ-З), к которым необходимо отдельное устройство - генератор колебаний.
Внешне их легко отличить друг от друга по второстепенному признаку: для
«пассивного» капсюля нет необходимости в правильном полярном включении
(не показаны полюса на корпусе). По электрическим характеристикам «актив-
ные» капсюли отличаются друг от друга напряжением питания, током потреб-
ления, резонансной частотой пьезоэлектрического излучателя, что прямо вли-
яет на силу звука. Незначительные отличия между «активными» капсюлями
имеются и в границах воспроизводимых частот.
Отличить «пассивные» капсюли от «активных» можно и визуально. «Актив-
ные» содержат в себе внутренний генератор, поэтому их корпус выполнен в со-
временном стиле и заметно толще, чем у «пассивных» излучателей, которые об-
ладают плоскими (высота 1-3 мм) внешними параметрами. В случае выбора
конкретного прибора для своих разработок рекомендую обращать внимание
также на маркировку прибора (как правило, у «активных» капсюлей - место по-
зволяет - она нанесена вдоль корпуса). За максимально допустимое напряже-
ние, на которое рассчитан капсюль, отвечают последние две цифры маркиров-
ки. Так, например, в вышеприведенных примерах видно, что капсюль 1212FXP
рассчитан на напряжение до 12 В включительно, а капсюль с маркировкой
26 Часть 1 Электрические схемы и устройства
1205FXP предполагается использовать только до 5 В. Соответственно, прибо-
ры FMQ2715, FMQ2015B, FMQ2724 рассчитаны на максимальное напряжение
15 и 24 В. Все указанные примеры активных капсюлей рассчитаны на исполь-
зование в цепях только постоянного тока.
Получаемый при помощи рекомендуемо^ приставки звуковой эффект гораз-
до разнообразнее, чем однотональный звуковой сигнал, и, плюс ко всему, оста-
ется возможность творчества - при использовании других звуковых капсюлей
и изменении сопротивлений ограничивающих резисторов получаются различ-
ные звуковые эффекты: от прерывистого сигнала до автоматически изменяе-
мой частоты.
С помощью данного устройства можно оптимально добавлять нестандарт-
ную звуковую сигнализацию для любых процессов. Громкость звукового сигна-
ла определяется параметрами капсюля НА1 и его резонансной частотой.
О деталях. Резистор R1 - любой постоянный, например типа ОМЛТ-0,25
(импортный аналог MF-25). Источник питания должен обеспечивать стабили-
зированное напряжение с коэффициентом стабилизации не менее 100.
Кроме указанного типа светодиода в данном эксперименте принимали учас-
тие аналогичные по электрическим характеристикам приборы L-36b, L-56B,
L458B, L-769BGR, L-56DGD, TLBR5410, L-36BSRD, L-297-F, L517hD-F. В качестве
излучающих звук пьезоэлектрических элементов участвовали (кроме указанно-
го на схеме) приборы 1205-FXP, FMQ-2724.
1.8. Автоматический индикатор параметров
В быту бывает необходимо активизировать работы каких-либо низковольтных
маломощных индикаторов в зависимости от состояния освещенности. Совре-
менная элементная база радиокомпонентов позволяет создать устройство та-
кой индикации всего из нескольких деталей, причем их себестоимость окажет-
ся невысокой и доступной практически любому радиолюбителю. Область
применения автоматических индикаторов весьма широка — это индикаторы
включения охраны объекта (прототип индикатора автомобильной сигнализа-
ции), индикаторы внешнего состояния (в зависимости от типа датчика состоя-
ния - фоторезистора, терморезистора, ИК-датчика и т.д.). Причем сделать
индикацию псевдосигнализации можно не только применительно к автотранс-
порту, но и к любому движимому и недвижимому имуществу (лодкам, велосипе-
дам), и даже вмонтировать индикатор в панель квартирной сигнализации для
внешнего эффекта. Многочисленные схемы, описанные в литературе, на мой
взгляд, неоправданно усложнены либо несут в себе дополнительные функции,
которые не всегда необходимы. Самый простой прибор индикации, включающей
Автоматический индикатор параметров 27
мигающий светодиод при наступлении темноты вокруг датчика-фоторезисто-
ра представлен на рис. 1.13.
Рис. 1.13. Электрическая схема автоматического индикатора параметров
Чувствительный фоторезистор PR1, имеющий весьма большое темновое
сопротивление (порядка нескольких МОм), шунтирует переход база - эмиттер
кремниевого транзистора VT1. При освещенности (например, в дневное вре-
мя суток), его сопротивление уменьшается до нескольких кОм в зависимости
от силы направленного светового потока. Он преобразует световую энергию в
электрический ток, который не позволяет транзистору открываться. Светоди-
од HL1 неактивен.
При уменьшении Освещенности фоторезистора его сопротивление возрас-
тает, ток в цепи базы, протекающий через ограничивающий резистор R1, уве-
личивается, и транзистор открывается, при этом начинает мигать светодиод
HL1. Порог открывания транзистора устанавливается сопротивлением R1. Чем
оно меньше, тем транзистор чувствительнее. Однако нельзя уменьшать сопро-
тивление R1 ниже значения 1 кОм, иначе большой ток выведет VT1 из строя.
Резистор R2 ограничивает ток в цепи светодиода HL1. Напряжение пита-
ния узла может варьироваться в широких пределах от 6 до 12 и даже 15 В. Со-
противление R2 следует подобрать так, чтобы ток через светодиод в полнос-
тью открытом состоянии транзистора VT1 не превышал значение 10-12 мА.
Источник питания может быть нестабилизированным и бестрайсформатор-
ным. Ток потребления узла зависит от типа применяемого светодиода и при
указанных на схеме значениях элементов не превысит 30 мА.
Для увеличения светочувствительности узла также возможно подключить
параллельно фоторезистору PR1 несколько (до 5-6) ему подобных резисторов.
28 Часть 1 Электрические схемы и устройства
Применение в схеме мигающего светодиода привлекает внимание к такому ин-
дикатору лучше, чем если бы индикатор светился постоянно.
Вместо указанного на схеме светодиода можно применить аналогичные по
электрическим характеристикам приборы TLBR-5410, L-769BGR, L-816BRCS-B и
подобные. Вместо указанного на схеме фоторезистора подойдут аналогичные при-
боры типа ФСК-Г1, СФЗ-х, СФ2-х (здесь х — номер разработки от 1 до 22), ФР-117,
ФР-765 и др. Транзистор VT1 - любой кремниевый, например КТ3102Е.
Применять германиевые транзисторы в данном случае нежелательно из-за
их относительно большого тока покоя, что приведет к неоправданно большо-
му току потребления узла и может отрицательно сказаться на ложных срабаты-
ваниях. Постоянные резисторы - типа МЛТ-0,25.
При конструировании устройства корпус фоторезистора необходимо защи-
тить от постороннего светового воздействия, например от внутреннего осве-
щения помещения, направив рабочую поверхность PR1 в сторону ожидаемого
светового воздействия или надев трубку-кембрик.
Как уже отмечалось выше, вместо PR1 можно применять и другие датчики,
например терморезисторы. В таком случае принцип работы устройства оста-
нется тем же. Разница может быть только в типах терморезисторов: с отрица-
тельным ТКС (температурным коэффициентом сопротивления) или с положи-
тельным ТКС применяется датчик. От этого зависит и его характер изменения
сопротивления.
Широкие возможности предоставляет узел и для замены индикаторов. Так, на-
пример, вместо светодиода HL1 можно эффективно применять звуковой индика-
тор с прерывистой генерацией из ряда KPI-4332-12, KPI-4510L, KPI-2313L и анало-
гичные им (их нужно подключать, соблюдая полюсовку: знак + на корпусе капсюля
подключают к резистору R2 (см. схему на рис. 1.13). Для этого ничего менять в
устройстве не нужно. Желательно между положительным полюсом источника
питания и общим проводом включить фильтрующий пульсации напряжения ок-
сидный конденсатор (например, К50-35) емкостью 100-500 мкФ на рабочее напря-
жение не ниже 25 В. Такое решение оправдает себя, так как звук излучателя будет
более мягкий, приятный. Если применить мощный излучатель, например
НС0903А (и, соответственно, мощный транзистор, например КТ815Б), звук будет
слышен на большие расстояния, а схема останется простой в повторении.
1.9. Индикатор напряжения
Когда в повседневном быту необходимо быстро замерить постоянное напряже-
ние, пользуются всевозможными световыми и звуковыми портативными инди-
каторами. Сегодня купить в магазине можно практически любой прибор, вопрос
Индикатор напряжения 29
лишь в его эффективности и соответствии цены техническим характеристи-
кам. В последнее время популярностью пользуются так называемые пробники -
отвертки-индикаторы (для индикации постоянного напряжения в автомобиле
12-24 В) на основе светодиодов, сигналов звуковой частоты или жидких крис-
таллов. Можно много распространяться о достоинствах и недостатках каждой
модели, но если подытожить, то вывод очевиден: они неоправданно сложны, а
потому имеют неоправданно высокую цену. Что касается контроллеров напря-
жения на жидкокристаллических индикаторах, то их эффективность и точ-
ность, на мой взгляд, совсем неудовлетворительны. Уж лучше использовать
простейший стрелочный или цифровой тестер.
Между тем, используя операционный усилитель (ОУ) К553УД2 (К553УД2А,
К553УД2Б), нетрудно построить надежную и высокоточную схему индикатора
постоянного напряжения. Вариант такого прибора показан на рис. 1.14.
DA1, DA2 К553УД2А
Рис. 1.14. Электрическая схема светового высокоточного индикатора на ОУ
В схеме реализованы два однотипных узла сравнения напряжения, опорным
уровнем которого является напряжение на стабилитроне VD1. Многооборот-
ные подстроечные резисторы R4 и R7 (типа СП5-1ВБ) обеспечивают коррек-
цию порога срабатывания каждого из операционных усилителей. Особенность
30 Часть 1 Электрические схемы и устройства
устройства в том, что в качестве ОУ применяются высокочувствительные и
помехоустойчивые ОУ с полевыми транзисторами на входе и большим вход-
ным сопротивлением. Источник питания узла одновременно является объек-
том контролируемого напряжения. Индикация контроллера напряжения осу-
ществляется двумя светодиодами (желательно разного свечения). Но количество
узлов контроля можно легко расширить, аналогично подключив один или не-
сколько подобных ОУ с элементами обвески.
Область применения индикатора — автомобильная техника, источники пита-
ния, домашняя лаборатория радиолюбителя, любые другие случаи, когда необ-
ходим контроль наличия постоянного напряжения в диапазоне 5-20 В (или
выше, при условии изменения опорного напряжения и, соответственно, стаби-
литрона VD1). Вместо светодиодов HL1 и HL2 можно применить капсюли со
встроенными генераторами звуковой частоты (34). Для разной индикации, раз-
личающейся на слух, удобно HL1 заменить (или включить параллельно ему в
соответствии с полюсовкой) на капсюль со встроенным генератором HSB23-A8
мощностью излучения 0,1 Вт, а светодиод HL2, соответственно, на капсюль с
прерывистой генерацией KPI-4332-12.
Рассмотрим контроль напряжения в базовой схеме.
Если оба светодиода не светятся, то напряжение ниже 10 В. При свечении
только светодиода HL1 контролируемое напряжение находится в пределах
12-13 В. При свечении только светодиода HL2 контролируемое напряжение
находится в диапазоне 13,5-15 В. Если оба светодиода светятся или мерцают,
то контролируемое напряжение более 16,5 В.
Налаживание узла заключается в установке порога включения каждого све-
тодиода в отдельности, которое осуществляется изменением сопротивления
соответствующих подстроечных резисторов R4 и R7. В качестве источника
питания (и контролируемого напряжения) во время налаживания используют
регулируемый стабилизированный источник с напряжением 5-20 В.
Перед первым включением движки подстроечных резисторов устанавли-
вают в среднее (по схеме) положение. Параллельно опорному (стабилизиро-
ванному) напряжению источника питания, на котором устанавливают напря-
жение 12 В, подключают высокоточный вольтметр в режиме измерения
постоянного напряжения. В крайнем случае (за неимением лучшего) исполь-
зуют стрелочный тестер типа Ц4317. Регулировкой сопротивления подстро-
ечного резистора R4 добиваются свечения светодиода HL1. Следующим ша-
гом является уменьшение напряжение питания до 10 В. В этом положении ни
один из светодиодов светиться не должен. При увеличении напряжения до
13,5-14 В подстроечный резистор R7 регулируют так, чтобы загорелся свето-
диод HL2.
Детектор излучения радиоволн 31
Корректировка измеряемого напряжения осуществляется в широком, диапа-
зоне. Так, отрегулировав устройство указанными резисторами с помощью тес-
тера в режиме .измерения постоянного напряжения, подключенного параллель-
но выводам источника питания (контролируемого напряжения), добиваются
эффективного использования и в более низком, и более высоком диапазонах
напряжений.
Используются все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25, MF-25. Подстро-
ечные резисторы - СП5-1ВБ, СпЗ-19 или аналогичные с линейной характерис-
тикой изменения сопротивления. Стабилитрон VD1 заменяют на КС133А -
КС133Б. Светодиоды - HL1, HL2, кроме указанных на схеме, допустимо заме-
нить на L-239EGW, КИПД18В-М или аналогичные. Неполярные конденсаторы
типа КМ6Б.
1.10. Детектор излучения радиоволн
Для контроля работы радиопередающих устройств, а также поиска несанкцио-
нированно установленных передатчиков-шпионов придумано множество элек-
тронных схем. Однако предлагаемая ниже разработка максимально упрощена
без потери качества. При расположении антенны устройства близко (5-20 см)
от источника излучения радиоволн частотой 100 кГц-500 МГц звуковой кап-
сюль подаст сигнал. Как и другие, описанные в литературе для радиолюбите-
лей аналогичные устройства, оно принимает сигнал на штыревую антенну дли-
ной 30-50 см. В ней наводится напряжение высокой частоты, которое
беспрепятственно минует конденсатор С1 и далее поступает на диодный детек-
тор VD1 и фильтр высокой частоты на дросселе L1. Принципиальная схема ус-
тройства показана на рис. 1.15.
После детектирования низкочастотная составляющая входного сигнала по-
ступает в базу транзистора VT1, и усиленный им сигнал управляет транзисто-
ром VT2. Нагрузкой транзистора VT2 является капсюль НА1 со встроенным
Рис. 1.15. Принципиальная электрическая схема детектора излучения радиоволн
32 Часть 1 Электрические схемы и устройства
генератором звуковой частоты. Он преобразует электрический ток в звуковой
сигнал. Пока излучения радиоволн вблизи антенны WA1 нет, транзистор VT2
закрыт. Благодаря применению такого капсюля схема упрощается и отпадает
необходимость в дополнительном генераторе 34.
Налаживание устройства (при необходимости) включает в себя два неслож-
ных момента. Рабочий режим транзистора VT1 по постоянному току зависит
от сопротивления резистора R1. Его сопротивление подбирают таким, чтобы
на коллекторе VT1 напряжение в режиме покоя (нет входного сигнала) состав-
ляло примерно 8 В (относительно минуса источника питания). Если нет изме-
рительных приборов, устройство можно настроить экспериментально. Для
этого рядом с антенной помещают включенный радиопередатчик (например,
автомобильный трансивер) и изменением сопротивления R1 добиваются мак-
симального удаления антенны радиопередатчика от WA1, при котором капсюль
НА1 еще будет сигнализировать звуком. При выключении радиопередатчика
звук в НА1 должен прекратиться.
Второй момент связан с фильтрацией входного сигнала ВЧ. Чтобы детек-
тор не срабатывал на более широкий спектр излучения (например, на работу
СВЧ-печи и других устройств, использующих высокую частоту), между базой
транзистора VT1 и отрицательным полюсом источника питания включают
неполярный конденсатор емкостью 1000 пФ.
Источник питания - батарея с напряжением 9 В («Крона», «Корунд» или
аналогичная). Допустимые колебания напряжения источника питания для дан-
ной схемы 6-10 В. Ток потребления устройства с указанными на схеме элемен-
тами не превышает 12 мА. Элементы устройства монтируются компактно на
макетной плате размерами 20x40 мм. Для экономии батареи в устройство вво-
дят выключатель. Все постоянные резисторы - МЛТ-0,25. Конденсатор С1 -
любой трубчатый или дисковый. Высокочастотный диод VD1 можно заменить
на Д9 с любым буквенным индексом. Дроссель L1 - любой с индуктивностью
1-4 мГн, например ДПМ2-2,4. Его можно изготовить самостоятельно, намо-
тав 180 витков провода ПЭЛШО-0,1 на ферритовом кольце от импульсного
трансформатора ТИ-18. Антенна WA1 - телескопическая от любого радиопри-
емника или пассивная комнатная от телевизора. Транзистор VT1 допустимо
заменить на КТ368, КТ3102 с любым буквенным индексом. Транзистор VT2
заменяют на КТ3107, КТ361, КТ502 с любым буквенным индексом или анало-
гичные серии. Излучатель НА1 может быть любой со встроенным генератором
34 и силой тока до 50 мА. При применении излучателя KPI-4332-12 и аналогич-
ных ему звуковой сигнал будет прерывистым.
Устройства задержки 33
1.11. Устройства задержки
Для обеспечения кратковременного характера работы электронного узла пос-
ле подачи на него питания с автоматическим отключением по прошествии за-
данного временного интервала удобно использовать микросхемы серии К561.
Кроме простоты схемы, она имеет отличие в виде управляющего нагрузкой
мощного полевого транзистора. Когда требуется управлять устройствами на-
грузки большой мощности, поможет простая схема задержки выключения,
представленная на рис. 1.16.
Рис. 1.16. Простая схема задержки выключения нагрузки
При включении питания оксидный конденсатор С1 (представляющий в пер-
вый момент времени малое сопротивление электрическому току) начинает заря-
жаться через резисторы*]^ и R3 от источника питания. На входе элемента DD1.1
микросхемы К561ТЛ1 - высокий логический уровень. Поскольку элементы мик-
росхемы включены как инверторы, то на выходе элемента DD1.2 - также высо-
кий уровень напряжения. Мощный полевой транзистор VT1 открыт, и напряже-
ние поступает на устройство нагрузки. По мере зарядки оксидного конденсатора
С1 на выводах 1 и 2 элемента DD1.1 напряжение постепенно уменьшается (отно-
сительно общего провода). Достигнув порога переключения логического элемен-
та с передаточной характеристикой трип*ера Шмитта, на выходе DD1.1 напря-
жение изменяется на противоположное, то есть на высокий логический уровень.
После инвертирования элементом DD1.2 на его выводе 4 присутствует низкий
уровень. Транзистор закрыт, устройство нагрузки обесточено.
34 Часть 1 Электрические схемы и устройства
При указанных на схеме значениях элементов Cl, R2, R3 время задержки
выключения составит 8 мин (при минимальном сопротивлении переменного
резистора R3) и около ПО мин при максимальном сопротивлении R3. Если
необходима фиксированная выдержка времени, то после настройки узла пере-
менный резистор заменяют постоянным соответствующего сопротивления.
Если требуется выдержка времени, рассчитанная на единицы и десятки минут,
применять оксидный конденсатор большой емкости нецелесообразно, доста-
точно емкости в 47-200 мкФ.
Для того чтобы снова активировать узел, кратковременно замыкают контак-
ты кнопки SA1 (любой подходящей), специально разряжая конденсатор и за-
пуская цикл его зарядки сначала. Устройство начинает свой цикл отсчета вре-
мени каждый раз заново и при каждом новом включении.
Оксидный конденсатор С1 применяют с минимально возможным током
утечки, например К53-18. Постоянные резисторы используют типа МЛТ-0,25
или другие подходящие. Переменный резистор R3 - типа СПО-1 или аналогич-
ный. Транзистор VT1 выполняет роль усилителя тока.
Выходной ток одного элемента микросхемы К561ТЛ1 (в зависимости от
напряжения источника питания 5-15 В) пропорционально изменяется от 1,5
до 7 мА. Этого недостаточно для обеспечения нормального питания даже обыч-
ного светодиода, тем более значительной нагрузки в виде пьезоэлектрическо-
го капсюля со встроенным генератором 34 (НА1) и других. Как один из вари-
антов усиления тока в нагрузке, еще два свободных элемента микросхемы
К561ТЛ1 соединяют параллельно элементу DD1.2 - теперь ток нагрузки может
достигать 12 мА. Однако и такой ток для большинства узлов нагрузки недопус-
тимо мал. Например, слаботочные электромеханические реле не смогут рабо-
тать с таким узлом. Для этого в качестве усилительного элемента применяют
транзисторы соответствующей мощности. Причем, если нужен большой коэф-
фициент усиления по току (более 1000) применяют пару транзисторов одной
проводимости, включенных по схеме Дарлингтона (составной транзистор).
Как правило, коэффициент усиления по току пары транзисторов в схеме Дар-
лингтона равен произведению коэффициентов усиления Ь21э каждого из них.
Для питания мощной нагрузки с током до 3-10 А в оконечном узле применя-
ют полевые транзисторы средней и большой мощности (как показано на рис.
1.16). Вместо КП540А применяют КП922А1 - КП922Б1, КП743А - КП743В. Из
зарубежных: IRF540, BUZ11, IRF511, IRF640, IRF720. Для питания нагрузки
малой и средней мощности (с током до 1 А) применяют КП501, КП7138,
КП707, КП7131, КП504 с любым буквенным индексом. Если требуется очень
большой ток в нагрузке, в качестве VT1 без изменения схемы применяют
IRG4PC50F с мощностью до 200 Вт.
Имитатор светового сигнала охранной сигнализации 35
Устройство не требует наладки. Подбором емкости С1 и сопротивления R3
устанавливают нужный интервал времени задержки.
Эта схема имеет универсальный характер. Предположим, необходимо от-
срочить включение какого-либо электронного узла не несколько минут после
подачи на устройство питания. Часто такой вопрос приходится решать при
конструировании устройств охранной сигнализации. Чтобы человеку выйти из
помещения и закрыть за собой двери, требуется некоторое время, когда сигна-
лизация еще не должна реагировать на разорванный шлейф охраны, а по про-
шествии автоматически заданного времени самостоятельно включаться в ре-
жим сканирования своих шлейфов (соответствующих датчиков). Для этого
достаточно поменять местами (с соблюдением полярности С1) элементы R2,
R3 и С1. Кнопка SA1 и резистор R1 включаются также параллельно времязада-
ющему конденсатору С1. При ненадобности эту цепь из схемы исключают. Те-
перь при включении питания нагрузка будет обесточена до тех пор, пока не
зарядится С1. Для достижения обратного эффекта (задержки включения в ба-
зовой схеме рис. 1.16) также допустимо включить в разрыв DD1.1 и DD1.2 еще
один инвертор или, при использовании в схеме реле К1, подключать устрой-
ство нагрузки к контактам К 1.1 на размыкание.
Источник питания - стабилизированный с постоянным напряжением в ди-
апазоне 5-15 В. Ток потребления узла определяется характером нагрузки. Зву-
ковой капсюль НА1 со встроенным генератором - любой подходящий, напри-
мер FMQ-2015B, 1212FXP.
Светодиод HL1, резистор R5 и реле К1 показаны в схеме как возможные
варианты устройств нагрузки, которых (в соответствии с мощностью приме-
няемого усилителя тока на VT1) может быть сколь угодно много. Предполага-
ется, что реле К1 - любое подходящее устройство, уверенно срабатывающее
при подключении непосредственно к выводам источника питания, и с комму-
тационными возможностями, соответствующими характеру нагрузки.
1.12. Имитатор светового сигнала охранной сигнализации
В последнее время часто возникает необходимость имитировать присутствие
и активное состояние каких-либо электронных устройств сигнализации: в це-
лях профилактики, а также для того, чтобы отпугнуть антисоциальные эле-
менты нашего общества от собственности, принадлежащей законному вла-
дельцу.
К сожалению, психология антисоциальных элементов такова, что пере-
убедить и отвадить их от криминального образа жизни после J8 лет от роду
36 Часть 1 Электрические схемы и устройства
практически невозможно, тем более, если есть опыт совершения краж. Зако-
нопослушным гражданам остается только максимально ревностно охранять
свою собственность. Для этого Предлагаю простое в повторении устройство,
содержащее минимум деталей. Это световой имитатор включения сигнализа-
ции - светодиод, мигающий с равными промежутками времени, показывая,
что сигнализация включена. Устройство работает аналогично автомобильной
световой сигнализации (когда под лобовым стеклом автомобиля со стороны
салона установлен светодиод красного цвета свечения, он мигает во время
включения режима «охрана» сигнализации). Аналогичный эффект срабаты-
вает и у различных блоков квартирных сигнализаций, таких как «Комета»,
«Центр», «Спектр» и других. На рис. 1.17 представлена простая электричес-
кая схема имитатора сигнализации, повторить которую в силах практически
каждый желающий.
Рис. 1.17. Электрическая схема узла светового имитатора охранной сигнализации
Особенность устройства в том, что мигающий светодиод HL1 начинает ми-
гать не сразу после включения (подачи) питания - если надо, чтобы он мигал
сразу, достаточно включить мигающий светодиод последовательно с ограни-
чительным резистором непосредственно параллельно источнику питания.
Транзистор VT1 в данной схеме выполняет роль электронного ключа, кото-
рый срабатывает через некоторое время после подачи питания на схему. Это
время задержки зависит от значений элементов времязадающей цепи R1C1.
При указанных на схеме значениях данных элементов время задержки соста-
вит примерно 3 мин. Таким образом, примерно через 3 мин после подачи
питания на схему напряжение на затворе полевого транзистора VT1 МОП-
структуры с n-каналом обогащенного типа с подложкой, соединенной с исто-
ком, достигнет уровня отпирания транзисторами переход «сток - исток» бу-
дет открыт. В результате между положительным полюсом источника питания
и катодом HL1 окажется разница потенциалов, примерно равная напряже-
нию питания узла.
Имитатор светового сигнала охранной сигнализации 37
Такое поведение имитатора максимально приближает эффект его работы к
настоящей системе охраны. Как известно, в системах охраны помещений спе-
циально предусматривается время на то, чтобы настоящий хозяин помещения
беспрепятственно покинул его в течение 1-3 мин с тем, чтобы сигнализация
не включилась, пока хозяин еще в помещении. Визуальный эффект от работы
этого простого светового имитатора активации охранной системы (если нико-
му не раскрывать тайну) способен ввести в заблуждение нечистых на руку лю-
дей.
'Время задержки включения транзистора можно увеличить путем пропорци-
онального увеличения сопротивления резистора R1 и емкости оксидного кон-
денсатора С1. Однако увеличивать соответственно емкость и сопротивление
указанных элементов до бесконечности нецелесообразно из-за естественного
отклонения их сопротивления и емкости до 20% от указанного на корпусе и
подверженности элементов влиянию окружающей температуры. При больших
значениях емкости оксидного конденсатора С1 и сопротивления резистора R1
раз от раза задержка включения транзистора (а значит, и светодиода HL1) бу-
дет существенно колебаться. Максимальные рекомендуемые значения емкости
С1 - не более 1000 мкФ, сопротивления R1 - не более 8,2 МОм. При таких но-
миналах и напряжения питания узла 12 В задержка включения имитатора со-
ставит 9-10 мин, более вряд ли необходимо.
Благодаря применению в схеме полевого транзистора узел практически не
потребляет ток. В режиме отсчета выдержки времени и при активации свето-
диода ток потребления практически равен току потребления мигающего све-
тодиода, то есть не превышает 10 мА. Это позволяет использовать в качестве
источника питания для данного узла любой источник постоянного напряже-
ния, в том числе простейший бестрансформаторный, с балластными конден-
саторами на входе. Напряжение питания не имеет критического значения для
узла, что допускает его универсальное использование: он работоспособен при
постоянном питающем напряжении в диапазоне 3-15 В. При увеличении на-
пряжения питания свыше J2 В следует кратно увеличивать сопротивление ог-
раничивающего резистора R2.
Устройство в наладке не нуждается. Вместо мигающего светодиода, указан-
ного на схеме, можно применить аналогичные элементы: L36B, L56B,
L36BSRD, L-297F (диаметр головки 3 мм), L-517hD-F, L-816BRSC-B, L-769BGR,
L56DGD, TLBR-5410 и аналогичные.
Полевой транзистор КП501 с любым буквенным индексом позволяет управ-
лять нагрузкой с током до 0,5 А - это его свойство представляет для схемы ши-
рокие возможности. Так, вместо светодиода HL1 и включенного последователь-
но с ним ограничительного резистора R2 (а также, возможно, и параллельно
38 Часть 1 Электрические схемы и устройства
с данной цепью) можно включить звуковой пьезоэлектрический капсюль, на-
пример KPI-4332-12 - он имеет встроенный генератор 34 с прерыванием. Та-
ким образом, при активации имитатора звук будет прерывистым и достаточно
громким, чтобы его слышали и в соседних помещениях, и за пределами вход-
ной двери. Если есть необходимость управлять болеё мощными устройствами
нагрузки с током потребления свыше 1 А, транзистор VT1 заменяют на более
мощный; например КП540 с любым буквенным индексом, без изменений ос-
тальных элементов схемы.
Вместо КП501 в схеме можно без ущерба ее эффективности применить
КП7131А9 или микросборки КР1014КТ1, 2VN2120, ZN2120, каждая из которых
содержит по два аналогичных транзистора.
Оксидный конденсатор С1 желателен с минимальным током утечки, напри-
мер из серии К52-х. Постоянные резисторы - любые из серии МЛТ.
Узел задержки, рассмотренный выше, может найти любое другое полезное
применение в радиолюбительских конструкциях.
1.13. Термостабильный генератор с прерыванием
Микросхема К561ТЛ1 (зарубежный аналог CD4093B) и по сей день популярна
среди радиолюбителей. На ее основе можно построить разнообразные устрой-
ства, ведь в составе этой микросхемы четыре элемента 2И-НЕ с передаточной
характеристикой триггера Шмитта (гистерезисом). Не вдаваясь в описание и
алгоритм работы микросхемы (эти данные подробно описаны в литературе, в
том числе в справочных пособиях по цифровым микросхемам серии К561),
рассмотрим включение К561ТЛ1 в роли генератора прямоугольных импульсов,
где термостабильным элементом является мигающий светодиод. Устройство
генератора, показанное на рис. 1.18, работает в широком диапазоне частот,
который, соответственно, зависит от номиналов элементов R1 и С1.
Сама схема генератора является классической, но добавление в нее свето-
диода HL1 (об этом речь ниже) обеспечивает не только термостабильность
(малые отклонения частоты выходных импульсов при колебании окружающей
Рис. 1.18. Электрическая схема термостабильного генератора
Термостабильный генератор с прерыванием 39
температуры и температуры корпуса микросхемы, не превышающие 0,1-0,2%),
но и прерывание генерации, что полезно при конструировании различных ус-
тройств светозвуковой сигнализации, когда однотонный звук менее впечатля-
ет, чем прерывистый. Благодаря термостабильности показанный генератор мо-
жет конкурировать с кварцевыми стабилизаторами частоты. Резистор R1
может принимать широкий диапазон значений сопротивления: от нескольких
кОм до 10-15 МОм. Конденсатор С1 успешно прошел испытания с емкостью
от 100 пФ до 50 мкФ. При этом чем меньше емкость конденсатора С1 и больше
сопротивление резистора R1, тем выше частота выходных импульсов. Для дос-
тижения эффекта термостабильности конденсатор С1 обязательно надо ис-
пользовать неполярный, с ТКЕ (температурным коэффициентом емкости) Н70
или М75.
При указанных на схеме элементах частота импульсов составит 1 кГц. На вы-
ход элемента DD1.2 подключается маломощный пьезоэлектрический капсюль
НА1, который преобразует импульсы генератора в звуковой сигнал. При указан-
ном на схеме типе капсюля НА1 дополнительного каскада усиления не требуется.
Чем определяется стабильность выходных импульсов в данной схеме? Час-
тота выходных импульсов стабильна в зависимости от изменения емкости С1
(что может произойти от изменения температуры вокруг конденсатора), а так-
же от колебания питающего напряжения. При условии, что для питания ис-
пользуется стабилизированный источник с постоянным напряжением 12 В и с
фильтрацией по выходу, оказывается, что при уменьшении UnHT на 1 В частота
выходных импульсов также уменьшается примерно на 0,1%. Таким образом,
отношение изменения питающего напряжения к частоте выходных импульсов
в данной классической схеме составляет соответственно Г. 10. В некоторых
практических случаях это недопустимо. Потенциал напряжения на выводах 1
и 2 элемента DD1.1 не может выйти за пределы питающего напряжения или
опуститься ниже значения нуля из-за того, что на входе элемента (внутри мик-
росхемы) установлены ограничивающие диоды. Это приводит к зависимости
частоты выходных импульсов от UnHT.
При изменении базовой схемы генератора, согласно рис. 1.19, отношение
изменяется и становится приблизительно 1:200. А при колебании питающего
напряжения в диапазоне 11-15 В и вовсе незаметно.
Рис. 1.19. Электрическая схема термостабильного генератора с применением обычного светодиода
40 Часть 1 Электрические схемы и устройства_________________________
Здесь светодиод выполняет роль термокомпенсирующего элемента. В каче-
стве светодиода HL1, кроме указанного на схеме, допустимо использовать лю-
бой светодиод с монотонным свечением, например L63SRC.
Нетрудно еще более разнообразить устройство генератора, придав ему до-
полнительные возможности, если вместо HL1 применить мигающий светоди-
од. Здесь подходит практически любой тип мигающего светодиода. Электри-
ческая схема дополнительного узла показана на рис. 1.20.
Рис. 1.20. Электрическая схема термостабильного генератора с прерыванием,
в которой применяется мигающий светодиод
Здесь светодиод HL1 играет роль активного элемента - прерывателя тока. Вме-
сто указанного на схеме светодиода можно применить L816BRSC-B, L-769BGR или
аналогичный. Во время работы узла он вспыхивает. В данной схеме необходи-
мость в конденсаторе С1 отпадает. Генератор работает за счет обратной связи
резистора R1 и собственной генерации светодиода HL1. Звук на выходе пре-
рывистый: пауза 0,8 с, длительность звукового импульса 1,2 с. Как обозначено
выше, при изменении питающего напряжения частота остается стабильной.
Такой узел удобно применять в качестве свето-звуковоГо сигнализатора (напри-
мер, оснастив им робот-игрушку) или в качестве свето-звуковой сигнализации
устройств охраны. Устройства подобного рода часто встречаются в описаниях
к радиолюбительским схемам, однако изюминка представленного варианта в
его несомненной простоте - всего три элемента, кроме самой микросхемы. Для
такого узла нет необходимости даже разрабатывать печатную плату. Себестои-
мость деталей сопоставима с проездом в маршрутном такси. Если же вместо
излучателя НА1 в данном варианте использовать капсюль со встроенным гене-
ратором, например FMQ-2015B, то звуковой эффект будет близко напоминать
милицейскую сирену, то есть частота звукового сигнала будет изменяться на
170-300 Гц соответственно вспышкам светодиода HL1. Тот, кому позволяют
финансовые возможности, может пойти еще дальше в достижении необыкно-
венных звуковых эффектов. Так, применяя на месте НА1 излучатель с прерыва-
нием KPI-4332-12, достигают трехтонального переливистого звука. Для мягкости
Три полезных устройства на микросхеме К561ТЛ1 Д
звучания в данное случае надо установить параллельно излучатель - неполяр-
ный конденсатор емкостью 1000-6800 пФ. Для усиления громкости звука необ-
ходимо применить более мощный излучатель НА1, например СП-1 или
НС0903А, и оснастить узел усилителем тока на любом транзисторе средней
мощности, например КТ817Б.
Область применения предлагаемой разработки не имеет границ. Кроме
микросхемы К561ТЛ1, можно применить К561ТЛ2 (включающую дополнитель-
ный буферный усилитель) или другие элементы микросхем, построенных по
МОП-технологии с гистерезисом (задержкой).
Резистор R1 типа МЛТ-0,25. Конденсатор С1 типа КТ4-23. При необходимо-
сти изменения частоты генерации, постоянный резистор R1 следует заменить
на переменный многооборотный с линейной характеристикой типа СП5-1ВБ.
Излучатель - любой маломощный, например 1212FXP.
1.14. Три полезных устройства на микросхеме К561ТЛ1
Микросхема К561ТЛ1 (зарубежный аналог CD4093B) - одна из самых попу-
лярных цифровых микросхем серии К561. Она содержит четыре элемента
2И-НЕ с передаточной характеристикой триггера Шмитта (гистерезисом).
Ниже рассказано о трех вариантах ее полезного применения в радиолюби-
тельских конструкциях. Каждая из этих конструкций найдет применение в
быту радиолюбителя и подаст творческий импульс для дополнения приведен-
ных схем или подвигнет на другие эксперименты с микросхемой. Отличи-
тельная особенность всех трех схем заключается в их максимальной просто-
те без потери функциональности. Все три схемы собраны по принципу
генераторов импульсов, имеют на выходе звуковые сигнализаторы с капсю-
лем FMQ2715, а их отличие друг от друга - в практическом назначении. По-
лезные свойства К561ТЛ1 (малый ток потребления, выходной каскад, позво-
ляющий включать нагрузку с выходным током до 50 мА, и др.) подробно
описаны в литературе, в том числе в справочных пособиях по цифровым
микросхемам серии К561.
На рис. 1.21 представлена электрическая схема сигнализатора влажности от
протекания потолка.
Этот сигнализатор находит практическое применение в быту. Опробованы
два варианта.
Устройство звукового сигнализатора эффективно работает в домах, где име-
ются строительные недостатки (например, протекает крыша на верхних эта-
жах), а также сигнализирует о «заливании» соседями сверху.
42 Часть 1 Электрические схемы и устройства
к 14 выв. DD1 +1)п 5-15В
= - СЗ
100 Мкх25В
DD1.1 DD1.2
DD1 К561ТЛ1
Рис. 1.21. Электрическая схема сигнализатора влажности
Особенность узла заключается в его высокой чувствительности, благодаря
свойствам микросхемы К561ТЛ1 и применению в качестве датчика подстроеч-
ного конденсатора С1. Как видно из схемы, на ней не присутствует ни одного
постоянного резистора, которые, казалось бы, необходимы в подобных схемах
совместно с койденсаторами как условия возникновения колебаний. Такое за-
мечание было бы справедливо, если бы использовалась иная микросхема, а, как
было замечено выше, К561ТЛ1 имеет передаточную характеристику триггеров
Шмитта и для возникновения колебаний в классической схеме построения ге-
нератора на ее базе не нужна времязадающая RC-цепь.
Конденсатор С1 (марки 1КЛВМ-1 с воздушным диэлектриком) выбран в ка-
честве датчика влажности благодаря своим оптимальным конструктивным осо-
бенностям - обычно сопротивление между его пластинами достигает более
10 ГГОм, а уже при небольшой влажности это сопротивление уменьшается.
По сути, подстроечный конденсатор С1 представляет собой высокоомный ре-
зистор с сопротивлением, изменяющимся в зависимости от внешних условий
абсорбированной атмосферной влажности. Этот факт, наряду с высоким вход-
ным сопротивлением элемента микросхемы К561ТЛ1, позволяет использовать
узел как устройство с очень высокой чувствительностью. При сухом климате
сопротивление датчика С1 велико и на выходе элемента DD1.2 присутствует
низкий уровень напряжения. Капсюль НА1 неактивен.
При слабой влажности сопротивление датчика уменьшается, возникает гене-
рация импульсов — капсюль издает звуковые сигналы, похожие на щелчки. Такая
тенденция сохраняется при увеличении атмосферной влажности - частота щел-
чков увеличивается. Когда сопротивление датчика С1 уменьшится до значения
примерно 0,1-0,3 ГГОм, на выводе 4 DD1.2 будет присутствовать сигнал высоко-
го уровня. Капсюль НА1 издаст звук частотой около 1 кГц (обусловлено особен-
ностями капсюля). При увеличении сопротивления датчика С1 произойдет об-
ратный процесс и капсюль-излучатель в конце концов снова затихнет.
Три полезных устройства на микросхеме К561ТЛ1 43
Конденсатор С2 - любой трубчатый или, например, группы ТКЕ М47. Он
исключает в данной схеме ложные срабатывания. Вместо капсюля-излучателя
НА1 допустимо применить любой аналогичный со встроенным генератором 34,
с силой тока до 50 мА или марки KPI-4332-12 (или аналогичный), тогда звук будет
прерывистым. Оксидный конденсатор сглаживает пульсации напряжения и спо-
собствует более мягкому звуковому эффекту. Источник питания - любой транс-
форматорный стабилизированный с напряжением питания 5-15 В.
Вместо датчика С1 можно использовать и другие оригинальные датчики,
принцип работы которых - изменение сопротивления, а исходное состояние -
высокое сопротивление (не менее 1 МОм).
Так, например, в данном случае можно применять самодельный постоянный
резистор ВС-^ (ВС-0,5, ВС-2) с высоким сопротивлением (не менее 1 МОм),
состоящий из подтертого мелкой наждачной бумагой графитового слоя. При
увеличении влажности сопротивление этого резистора уменьшится.
Самодельный,резистор аналогичного принципа изменения сопротивления
можно изготовить в домашних условиях. Для этого на обыкновенную спичку с
обоих концов наматывают по 3 витка трансформаторного лакированного про-
вода ПЭЛ-1 диаметром 0,5-0,8 мм (концы-контакты залуживают). При увеличе-
нии влажности в районе монтажа такого резистора его сопротивление также
уменьшится на несколько десятков и сотен кОм.
Вместо датчика С1 (как вариант) можно использовать и цолностью разомк-
нутые контакты, расположенные друг от друга на расстоянии 1-10 мм. При
возникновении открытого огня пламя замыкает электрическую цепь, вслед-
ствие чего происходит срабатывание триггеров Шмитта - включается звуковая
(или иная) сигнализация. Вариантов подходящих и простых датчиков для дан-
ной схемы очень много.
Особенности эксплуатации. Элементы из-за своей малочисленности монти-
руются на экспериментальной макетной плате, источник питания и датчик С1
подключаются через два разных разъема РШ-2Н (чтобы уменьшить влияние
источника питания на чувствительность узлов). Компактный корпус устрой-
ства из пластмассы помещают в район предполагаемого изменения влажности,
например, на самый стык стены комнаты и крыши. Датчик С1 выносят на про-
водах марки МГТФ-0,8 (длиной не более 10-15 см) и закрепляют непосредствен-
но на стыке, стене или потолке. Экранировать провода не нужно. Инерцион-
ность срабатывания практически незаметна. Провода к источнику питания
могут быть длиной более 3 м.
Чувствительность устройства такова, что узел реагирует даже на небольшую
испарину (конденсат), которая может возникнуть при внезапной разнице темпе-
ратур в помещении (например, при включении отопления или других испарений).
44 Часть 1 Электрические схемы и устройства
По этой причине нежелательно располагать устройство на стене или стыке
непосредственно над газовой или электрической кухонной плитой.
Устройство сигнализации о заливе соседями также будет малоэффективно в
ванной комнате, где влажность повышается при длительном включении воды
или принятйи душа.
Для принудительного уменьшения чувствительности надо увеличить ем-
кость конденсатора С2.
Применение может быть не ограничено рассматриваемыми вариантами, а
дополнено, например, вариантом сигнализатора влажности в погребе или кла-
довке, в местах хранения грибов, сухофруктов или скоропортящихся продук-
тов и в ряде аналогичных случаев.
На рис. 1.22 представлено аналогичное по схеме устройство стабильного
сенсора.
к 14 выв. DD1 +l)n 5-15В
DD1 К561ТЛ1
Рис. 1.22. Простой стабильный сенсор
Его предназначение другое—узел, срабатывающий при прикосновении чело-
века или животного к контакту Е1. В теле человека наводится ничтожно малое
переменное напряжение (от расположенных повсюду в помещениях электричес-
ких коммуникаций, особенно контуров осветительной сети с напряжением
220 В), которое оказывается достаточным для импульсного управления элемен-
том DD1.1.
Естественно, устройство будет полезно там, где есть такие коммуникации,
но в лесу и поле оно ни к чему.
Чувствительность узла очень велика, поэтому он реагирует и на животных
тоже, а также на прикосновение человека даже в матерчатых перчатках. Осо-
бенность узла состоит в том, что элемент DD1.1 перебрасывается каждый раз
(при каждом новом прикосновении) в другое устойчивое состояние, поэтому
он выполняет роль триггера. Первый раз коснулся - капсюль НА1 издает звук
(не ограниченный во времени). Второй раз прикоснулся к контакту Е1 - звук
Три полезных устройства на микросхеме К561ТЛ1 45
прекращается. Конденсатор С1 защищает узел от ложных срабатываний. Он
особённо актуален, если длина проводника от Е1 ко входу DD1.1 более 10 см, -
этот проводник должен стремиться к минимальной длине. В качестве сенсора
Е1 используется любой токопроводящий предмет, например металлическая
дверная ручка.
Один из вариантов применения узла в быту - сигнализирование при прикос-
новении кого-либо к ручке входной двери квартиры или другого охраняемого
объекта.
Конструктивные особенности монтажа, выбора корпуса, электрических ха-
рактеристик элементов и возможных замен аналогичны описанным выше.
Устройство, показанное на рис. 1.23, представляет собой классическую за-
держку (реле времени).
R1 fl
бООММ
о
+Un5-15B
к 14 выв. DD1
С2
100Мкх25В
, DD1 К561ТЛ1
Рис. 1.23. Электрическая схема реле времени с длительной задержкой включения
Принцип работы: при включении питания оксидный конденсатор С1 раз-
ряжен и представляет собой в первый момент низкое сопротивление. На вхо-
де первого элемента DD1.1 - низкий уровень напряжения. На выходе первого
элемента - инвертора - высокий уровень напряжения, а на выходе DD1.2, соот-
ветственно, противоположный - низкий, и звука в капсюле нет. По мере мед-
ленного заряда оксидного конденсатора С1 (он должен быть обязательно с
малым током утечки, например из серии К53-х) через высокоомный резистор
R1 с эквивалентным сопротивлением 500 МОм, на выходе элементов DD1.1 и
DD1.2 произойдет резкая смена состояния, зазвучит капсюль НА1. Он будет
активирован до тех пор, пока не отключат питание или не разрядят С1.
Особенность схемы - в ее возможностях больших временных интервалов.
Так, с указанными на схеме элементами задержка включения звукового сигнала со-
ставит около 14 часов. Она зависит от номиналов элементов R1 и С1. Оксидный
46 Чость И 1 Электрические схемы и устройство_______________________
конденсатор С2 выполняет в данной схеме роль фильтра пульсаций источника
питания. Резистор R1 собран из пяти последовательно соединенных резисто-
ров сопротивлением 100 МОм марки ВС-0,5.
Конструктивные особенности аналогичны первому описанию. Практичес-
кое применение узел находит и в устройствах управления различными процес-
сами, когда вместо капсюля-излучателя НА1 добавлен узел управления нагруз-
кой.
1-15- Парковщик для автомашины
на основе инфракрасного сигнала
Многочисленные публикации в литературе описаний и схем приборов автопар-
ковщиков интересны и побуждают к разработке своей, улучшенной схемы.
Наиболее просто изготовить автомобильный парковщик с помощью двух узлов
(передатчика и приемника) на основе инфракрасного (ИК) излучения. Нема-
ловажно, чтобы в таком устройстве передатчик и приемник сигналов распола-
гались на максимально возможном удалении друг от друга. От этого зависит
чувствительность узла. Передающее и приемное устройства направляют в одну
строну и располагают в одной плоскости. Если сигнал передатчика уходит в
пространство и не отражается (слабо отражается) от препятствия, то фотодат-
чик приемника не улавливает в достаточной степени отраженный сигнал, пос-
ледовательность импульсов на входе операционного усилителя DA1 (приемни-
ка) отсутствует, на выходе микросхемы - низкий уровень напряжения.
Транзистор VT1 закрыт и пьезоэлектрический капсюль НА1 в кабине автомо-
биля неактивен.
Любое препятствие, находящееся пределах 5 мот автомобиля (его передне-
го бампера, где установлены передатчик с приемником), вызывает отражение
импульсов передатчика, которые (хотя и в ослабленном виде) улавливаются
приемником, в результате чего включается звуковая сигнализация, предупреж-
дающая о приближении к препятствию. Уровень отраженного сигнала (его
сила) характеризует препятствие, которым может быть как стена дома или за-
бор (максимальный уровень отражения сигнала), так и отдельный осветитель-
ный столб или высокий поребрик (средний уровень сигнала). Слабое отраже-
ние может давать на расстоянии 1-2 м даже высокая трава или пробежавшее
домашнее животное (собака) - настолько чувствителен прибор.
Так, если фото датчик приемного узла улавливает пачки импульсов, гене-
рируемые передатчиком, их инфракрасная (невидимая человеческому глазу)
Парковщик для автомашины на основе инфракрасного сигнала Д7
составляющая преобразовывается в электрический ток, который беспрепят-
ственно проходит неполярный конденсатор С1 (приемника) и поступает на
вход операционного усилителя DA1 (рис. 1.25). Усиленный сигнал оказывает-
ся достаточным для открывания ключевого транзистора VT1, на пьезоэлект-
рический капсюль поступает постоянное напряжение, и он издает звук часто-
той около 1100 Гц (паспортные данные капсюля).
В данном примере рассматривается одна часть общего устройства, распола-
гающаяся на бампере автомашины и контролирующая приближение к препят-
ствию в одном направлении, сектор ответственности которого определяется
примерно как 45°. Для контроля сектора в 180°необходимо наличие четырех
подобных устройств, установленных на переднем бампере автомашины.
Передающее устройство собрано на двух популярных микросхемах
КР1006ВИ1. Узел передатчика формирует прямоугольные пачки импульсов часто-
той примерно 35 кГц, длительностью 1,5 мс с периодом повтора 5 мс. При измене-
нии напряжения питания относительно указанного на принципиальной схеме в
пределах 10-^15 В, частота и период следования импульсов изменяются незначи-
тельно. В свою очередь, приемный узел воспринимает посредством фотодатчика
отраженный от препятствия сигнал, преобразовывает, усиливает его и активиру-
ет звуковую сигнализацию, которая установлена в кабине транспортного средства.
Рассмотрим отдельно передающий и приемный узлы.
На рис. 1.24 представлена схема передающего (излучающего) узла.
Рис. 1.24 Электрическая схема передающего узла
48 Часть 1 Электрические схемы и устройства
Генератором импульсов в данном устройстве является популярная микросхе-
ма- таймер КР1006ВИ1. На первом таймере DA1 собран генератор импульсов
с частотой около 36 кГц по Классической схеме мультивибратора. Частота дан-
ного генератора зависит от RC- элементов C1R2R3.
На однотипной микросхеме DA2 собран генератор огибающей - он выраба-
тывает сигнал инфранйзкой частоты (обеспечивает скважность выходных им-
пульсов 5 сек). Он управляется первым генератором. Зачем это сделано?
Азатем, чтобы на выходе второго генератора присутствовали пачки импуль-
сов с положительными фронтами, т.к. они способствуют невидимому челове-
ческому глазу свечению светодиодов HL1 - HL3, включенных последователь-
но. Последовательное включение позволяет расширить сегмент излучения
передатчика, что особо важно при широком контроле пространства. Перемен-
ный резистор R6 ограничивает ток через светодиоды-излучатели, тем самым
регулируя мощность сигнала (излучения).
Прерывистые пачки импульсов ограничивают общее потребление тока уст-
ройством, а также защищают устройство, если оно используется в качестве
охранного комплекса. Не зная параметров генератора, пачки импульсов труд-
нее подделать и искусственно локализовать.
Оксидный конденсатор С4 выполняет роль фильтра по питанию. Все посто-
янные резисторы - типа МЛТ-0,25 (MF-25). Применяется переменный ограни-
чительный резистор R6 типа СПО-1 с линейной характеристикой изменения со-
противления. Оксидные конденсаторы - типа К50-20, К50-24 и аналогичные,
неполярные - типа КМ-5, КМ-6 и аналогичные. Излучающие диоды HL1 - HL3
заменяют на АЛ115, АЛ119, АЛ107, АЛ147, АЛ118, АЛ123, АЛ108 с любым бук-
венным индексом или на зарубежные аналоги, например RS276-143. При замене
излучающих светодиодов, рекомендуемых на принципиальной схеме, следует
иметь в виду их мощность излучения (которую уточняют по справочнику) и стре-
миться к тому, чтобы мощность излучения заменяемых приборов стремилась к
максимуму. Относительно мощный выход микросхемы КР1006ВИ1 позволяет
коммутировать ток до 200-220 мА, чта является допустимым для применения на
йыходе DA2 мощных излучающих диодов и (как вариант) даже включение их в
параллельном соединении. Вместо микросхем КР1006ВИ1 можно применить
Р1006ВИ1, М1006ВИ1, КФ1006ВИ1, МС1455В, M51848L-M51848P, КР1441ВИ1
производства АО «Микрон» (Зеленоград), ILC555N-ILC555D производства РПО
«Интеграл» (Минск), AS7555IPA АО «Альфа» (Рига), КА5551, ECG955M,
ALD1502DA, ALD555DA, TS3V5551, XR-L555M, XR-L555CP (или аналогичные
различных производителей) или сдвоенную микросхему ILC556N-ILC556D, со-
держащую две однотипных КР1006ВИ1.
Парковщик для автомашины на основе инфракрасного сигнала 49
Представленное на рис. 1.25 устройство приема сигнала позволяет прини-
мать амплитудно-моделированные сигналы ИК-спектра излучения и преобра-
зовывать их в электрический ток.
СЗ
100Мкх16В
DA1 К140УД708
+Un12B
^VD1
Ф18к
С1 0,2
НА1
5Мкх16В JL
Рис. 1.25. Электрическая схема приемного узла
Простора схемы основана на применении только одного операционного
усилителя (ОУ) К140УД708, включенного по классической схеме с положитель-
ной обратной связью.
При наличии входного отраженного от препятствия сигнала на входе ОУ
(вывод 3 микросхемы DA1) присутствует последовательность (пачки) коротких
отрицательных импульсов. Сами эти импульсы еще слишком слабы для управ-
ления устройствами нагрузки, поэтому их нужно многократно, в 10-80 раз, уси-
лить.
Операционный усилитель DA1 многократно усиливает входной сигнал, при-
чем на выходе (вывод 6) он получается инвертированным относительно вход-
ного, что позволяет управлять ключевым транзистором VT1. ОУ потребляет
ток 5-6 мА при напряжении питания 12 В.
Чувствительность узла зависит от мощности излучаемого сигнала (в пере-
датчике присутствует регулировка) параметров фотодиода VD1, а кроме того,
от соотношения значений делителя напряжения R2R3. При сбоях в работе
приемного узла (слишком большой его чувствительности) оптимальным реше-
нием является уменьшение сопротивления резистора R5. Обратная связь, обес-
печиваемая резистором R5, устраняет искажения входного сигнала при его уси-
лении. Оксидный конденсатор СЗ отфильтровывает пульсации напряжения
источника питания. Вместо указанного на схеме фотодиода допустимо применять
50 Часть 1 Электрические схемы и устройства
ФТ-2К, L14-G2 и аналогичные по электрическим характеристикам. Напряже-
ние питания узла устанавливают в диапазоне 9-15 В.
Общий ток потребления от источника питания (аккумуляторной батареи
автомобиля) обоих постоянно включенных узлов не превышает 70 мА (в мак-
симальном режиме потребления - режиме звуковой сигнализации). Подклю-
чение устройства производят непосредственно к замку зажигания автомоби-
ля так, чтобы при выключенном зажигании ток не потреблялся. Фотодиод
VD1 при установке в корпус должен быть экранирован от воздействия фоно-
вой засветки - лучей солнечного спектра. Для этого его рабочую поверхность
закрывают кусочком засвеченной и проявленной фотопленки. В другом слу-
чае на рабочую поверхность фотодиода надевают трубу - тубус для устране-
ния постороннего влияния.
Схема приемно-передающего узла может эффективно использоваться и как
составная часть устройства, реагирующего на ИК-лучи, и составляет конкурен-
цию уже опубликован!,ым вариантам.
Вместо ОУ К140УД708 применяют без изменения схемы К140УД6,
К140УД608, К140УД7, К140УД120 и аналогичные (последний вариант микро-
схемы включает четыре однотипных ОУ, поэтому применяют один из них в
соответствии с его цоколевкой). Вместо фотодиода ФД8К применяют прибо-
ры ФД6Т, ФД7А, ФД7К, ФД24К. Отечественные фотодиоды в данном случае
заменяют на приборы SEP8703-1, FIL-3C, ВР-104 и аналогичные по электричес-
ким характеристикам. Все постоянные резисторы - типа МЛТ-0,25, зарубеж-
ный аналог MF-25. Параметры резисторов и конденсаторов могут отличаться
от указанных на схеме в пределах ±20%.
Оксидные конденсаторы - типа К50-24, К50-35 на рабочее напряжение не
ниже напряжения источника питания. Неполярные конденсаторы - типа КМ-6.
Транзистор VT1 выполняет роль усилителя тока, поэтому может быть заменен
широким спектром кремниевых полупроводниковых приборов, например
КТ603, КТ608, КТ605, КТ601, КТ630, КТ940 с любым буквенным индексом.
Активный звуковой капсюль (со встроенным генератором 34) - излучатель
НА1 - должен быть рассчитан на постоянное напряжение 5-15 В. Указанный в
схеме прибор заменяют на аналогичный по электрическим характеристикам,
например HSB23-A8, KPI4510L, PKLCD1212R1000-R1, PKLCS1212E4001-R1,
KPI2313L-Leader, 75PZ2335ORH, КРХ1212В.
Узлы передатчика и приемника выполняют на однотипных перфориро-
ванных платах и размещают в компактных пластмассовых корпусах разме-
ром каждый 40x60 мм. Обе конструкции устанавливают под передним бампе-
ром автомашины, с рабочими поверхностями, обращенными в одной
внешней плоскости. В пластмассовых корпусах передающего и приемного
Еще один вариант автопарковщика 51
узлов сверлят отверстия диаметром 4-5 мм (в передающем узле одно, в при-
емном, соответственно, три), в которые выводят и жестко закрепляют рабо-
чие поверхности излучающих диодов и приемного фотодиода. После про-
верки работоспособности системы и до окончания монтажа корпусов к
бамперу автомашины места вывода проводников и корпуса узлов герметизи-
руют автомобильным герметиком (для надежной работы в непогоду и в усло-
виях влажности). После его подсыхания (в течение 1-2 ч) приступают к экс-
плуатации устройства.
В наладке узел не нуждается и при исправных элементах начинает работать
сразу после подачи питания.
Если вместо внутренней звуковой сигнализации (с помощью усилителя, ком-
мутационного узла или слаботочного электромагнитного реле) подключить
сирену внешней сигнализации или дополнительный мощный излучатель, то
рассматриваемое устройство легко превратить в охранный комплекс автомо-
биля. При этом звуковая сигнализация будет включаться, если к автомобилю
на стоянке слишком близко подойдут посторонние люди. Возможно, сигнали-
зация пресечет криминальные намерения злоумышленников. Если нет, то хо-
зяин, услышав сигнал, поспешит к автомобилю. Для такого варианта необходи-
мо лишь увеличить количество приемопередатчиков (увеличив зону охраны
автомобиля до круговой - 360°) и произвести соответствующие подключения.
Объектом охраны и предупреждения о критическом приближении к препят-
ствию (как изначально и разрабатывалось устройство) может стать не только
легковой, но и грузовой автомобиль. При напряжении аккумуляторной батареи
24 В между АКБ и устройством включают адаптер для надежной и безопасной
работы устройства. ,
При эксплуатации устройства в стационарных условиях, например, для ох-
раны объектов в помещениях или на улице, принцип его работы остается тем
же - реакция на отраженный ИК-сигнал. В этом случае желательно применять
стабилизированный источник питания с напряжением 10-15 В и замаскиро-
вать рабочие поверхности передающего и приемного узлов от постороннего
глаза.
Вариантов использования рассмотренной конструкции может быть сколь
угодно много, и они ограничиваются только фантазией радиолюбителя.
1.16. Еще один вариант автопарковщика
Метод передачи сигнала на расстояние с помощью лучей ИК-спектра сегодня
достаточно популярен среди радиолюбителей. Пульты дистанционного управле-
ния, ИК-порты для персональных компьютеров, «дистанционные наушники»,
52 Часть 1 Электрические схемы и устройства
сигнализация «ИК-барьер» - вот малая толика направлений радиотехнической
мысли. Суть метода во всех перечисленных примерах одинакова - направлен-
ные друг на друга передатчик и приемник сигналов ИК-спектра взаимодейству-
ют, передавая и принимая сигнал. Достижения метода кажутся безусловными -
отсутствие проводной связи и эффективная работа на расстоянии, которое в
отдельных случаях может достигать 50-100 метров. Однако даже при использо-
вании дистанционного метода передачи информации посредство^ ИК-лучей -
в частности, для охраны различных объектов - ему можно найти альтернатив-
ное применение. Так, например, стандартный вариант охранной сигнализа-
ции, называемый ИК-барьер, предполагает, что удаленно расположенные при-
емник и передатчик «смотрят» в сторону друг друга (здесь не обязательна
точность наведения лучей, как, например, в фотоэлектрическом варианте рас-
пространения видимого светового луча). Если невидимый человеческому глазу
луч улавливается приемником, значит, барьер не нарушен - это нормальное
состояние охранного шлейфа. Даже при кратковременном исчезновении сиг-
нала (зависит от быстродействия и чувствительности схемы управления), ох-
ранный шлейф оказывается нарушенным и включается сигнализация оповеще-
ния.
Располагая передатчик и приемник ИК-лучей на некотором расстоянии друг
от друга, но в одной плоскости с рабочими областями, направленными в про-
странство, получают устройство, реагирующее на отраженный сигнал. Пока в
зоне действия лучей нет препятствия (лучи растворяется в пространстве),
сигнализация неактивна. Как только в зоне действия устройства появляется
препятствие, отражающее сигнал (например, человек), приемник тут же при-
нимает отраженный от него ИК-луч и включает сигнализацию. Расстояние, с
которого устройство будет эффективно реагировать на отраженный сигнал,
зависит от нескольких факторов, таких как мощность излучения передатчика,
способность поглощения сигнала препятствием (при зеркальной отражатель-
ной поверхности зона действия устройства намного увеличится) и чувствитель-
ность приемйика. Сигнализация препятствия может быть любой, например
звуковой, и соответствовать задачам и вкусу радиолюбителя. Применение зву-
ковой Сигнализации позволяет по громкости звука судить о характере препят-
ствия и его приближении к приемно-передающему узлу. По сцле й скорости на-
растания сигнала можно также судить о поведении человека (препятствия) в
охраняемой зоне.
На основе охранных систем, реагирующих на отраженный сигнал ИК-спек-
тра, создано простое устройство автомобильного парковщика. Принцип дей-
ствия устройства аналогичен описанному выше, место монтирования устрой-
ства - бампер автомобиля (или «юбка» под бампером), в зависимости от
Еще один вариант автопарковщика 53
конструктивных особенностей автомобиля. Устройство активирует звуковую
сигнализацию при расстоянии между ним и препятствием (например, бордю-
ром) в 1,2 м. Электрическая схема устройства показана на рис. 1.26.
VD1 10кЙ
DA1
КР140УД608
~С2
100Мкх16В
С4
З.ЗМкхб.ЗВ
VT1
VD3 КД522А R5 1к КТ503А
-f - М—т—EZHCLzp
НА1
KPI-4332-12
SA1.2
R6
|8-2* VT3
ТС7
1,0.22
З.ЗМкТ
16В
VD2 2K
КД522А
+ VT2 Ч
VD4=|=C5 КТ503А
f-Я-’ 10Мкх16В
JR4
4.7к
VT4
R7
100
HL1 G
HL1 $
HL1 $
SA1.2
VD4KC147A
VT3 КТ117Г
VT4 КТ603Б
+ТСЗ
100Мкх16В
HL1-HL2 АЛ107Б
Рис. 1.26. Электрическая схема автопарковщика
Приемный фотодиод ИК-сигнала VD1, включенный на входе операционно-
го усилителя DA1, преобразует ИК-луч в электрический ток.
Передатчик ИК-сигнала собран на транзисторах VT3, VT4 и светодиодах
HL1 -HL3. Передатчик представляет собой генератор коротких импульсов ча-
стотой около 30 Гц. Светодиоды HL3 и HL4 преобразуют импульсы генератора
в ИК-сигнал. Таким образом, генерация импульсов происходит постоянно,
пока включено питание. Если ИК-лучи не отражаются от препятствия в отсут-
ствии такового и растворяются в пространстве, приемный фотодиод VD1 не
реагирует на общий фон, и вследствие этого на выходе ОУ DA1 присутствует
высокий уровень напряжения. Оксидный конденсатор С4 не пропускает сигнал
постоянного тока, транзистор VT2 закрыт и излучатель НА1 выключен.
При отражении ИК-лучей от препятствия на неинвертирующем входе ОУ
(вывод 3) периодически (в соответствии с импульсами генератора) цоявляется
сигнал низкого уровня, который усиливается микросхемой DA1, вследствие
этого на выходе ОУ (вывод 6) появляются импульсы звуковой частоты. Таким
образом, генератор на ОУ DA1 дистанционно управляется импульсами от гене-
ратора на транзисторах VT3, VT4. Оксидный конденсатор С4 беспрепятственно
54 Часть И 1 Электрические схемы и устройства
пропускает импульсы на диодный детектор VD2, VD3, реализованный по схе-,
ме удвоения напряжения. Далее выпрямленный сигнал передается на управля-
емый генератор звуковой частоты.
Порог включения генератора зависит от положения движка переменного
резистора R4. При нижнем (по схеме) положении движка R4 чувствительность
звукового генератора максимальна.
Чувствительность приемного узла на фотодиоде VD1 зависит от сопротив-
ления резистора R1. Чем больше это значение, тем чувствительность приемно-
го узла выше. При использовании значений элементов, указанных на схеме,
чувствительность устройства такова, что звуковая сигнализация будет активи-
рована при приближении препятствия к приемному фотодиоду на расстояние
1,2 м и менее. Причем громкость звука в излучателе с приближением препят-
ствия будет возрастать.
Недостатком данного устройства является необходимость в двуполярном
питании. Питание устройства осуществляется от аккумуляторной батареи ав-
томобиля с постоянным напряжением 12 В через адаптер, схема которого по-
казана на рис. 1.27.
DA2 КР1157ЕН502
DA3 КР1168ЕН5
Рис. 1.27. Электрическая схема адаптера
Интегральные стабилизаторы DA2, DA3 устанавливать на теплоотводы не
нужно. При использовании устройства для других целей и сред, например, при
стационарной эксплуатации на балконе (лоджии) первого-второго этажей с
целью предупреждения несанкционированного проникновения, общее напря-
жение питания может варьироваться в пределах до 16 В без каких-либо измене-
ний в номиналах элементов схемы. Источник питания должен быть также дву-
полярным и стабилизированным. Общий ток потребления устройства не
превышает 45 мА в режиме отсутствия отраженного сигнала и 60-65 мА в ре-
жиме включения звуковой сигнализации. В последнем случае ток потребления
зависит от типа применяемого излучателя. Как автомобильный парковщик,
устройство подключается к замку зажигания автомобиля так, что напряжение
питания на элементы схемы поступает только в режиме включенного зажи-
гания. Однако относительно малый ток потребления устройства позволяет
Еще один вариант автопарковщика 55
использовать его и как элемент охранной сигнализации автомобиля, которая
реагирует на слишком близкое приближение человека к припаркованной ма-
шине. Такое приближение в отсутствие автовладельцев может трактоваться как
покушение на транспорт или неоправданный интерес к содержимому салона.
В последнем варианте использования желательно установить в салоне несколь-
ко подобных устройств, с рабочими зонами, направленными в разные сторо-
ны. Мощность звукового сигнала в таком случае также следует увеличить или
подключить управляющий сигнал к контакторам открывания дверей и капота
(как правило, они включены параллельно) - тогда сработает штатная сигнали-
зация автомобиля.
Наладка устройства сводится к установке порога включения звукового гене-
ратора - изменению сопротивления резистора R4. При первом включении дви-
жок переменного резистора R4 устанавливают в крайне нижнее (по схеме)
положение. Далее осциллографом проверяют работу ИК-излучателя в точке
коллектора усилителя тока - транзистора VT4. Осциллограф должен показы-
вать короткий отрицательный уровень при постоянном сигнале высокого уров-
ня. Частота импульсов этого генератора на однопереходном транзисторе VT3
зависит от значений элементов R6 и С7. При увеличении емкости конденсато-
ра С7 частота генератора уменьшается. Если нет возможности контролировать
работу осциллографом, параллельно излучающим диодам HL1 -HL3 устанавли-
вают высокоомные телефоны с сопротивлением катушки не менее 1 кОм - по
щелчкам в них контролируют работу генератора.
Когда передающий узел настроен, выполняют установку порога чувствитель-
ности приемного узла.
Излучающие светодиоды направляют на рабочую поверхность фотодиода
VD1, а щуп осциллографа устанавливают на выход ОУ (вывод 6). По максималь-
ному размаху амплитуды импульсов на выходе микросхемы DA1 подбирают
сопротивление резистора R1.
Оксидный конденсатор С5, включенный параллельно излучателю, благодаря
своей зарядке, обеспечивает некоторую инерцию в звучании капсюля, необходи-
мую, на взгляд автора, для того, чтобы звуковая сигнализация продолжала звучать
на 2-3 с дольше, чем на входе узла присутствует отраженный ИК-сигнал. Так как
препятствие может носить кратковременный характер (особенно при движении
автомобиля к месту парковки), для водителя желательно фиксировать любое
опасное приближение бампера к препятствию (например, бордюру). Конденса-
тор С6, шунтирующий излучатель, обеспечивает более мягкое качество звука.
В качестве излучателя применен прерывистый излучатель KPI-4332-12: бла-
годаря такому решению схема упрощается, и нет необходимости в дополни-
тельном генераторе.
56 Часть 1 Электрические схемы и устройства
Ложных срабатываний (например, от лучей солнечного спектра) при испы-
таниях устройства не зафиксировано. Однако в случае их появления необходи-
мо обернуть рабочую поверхность приемного фотодиода кусочком засвеченной
фотопленки или надеть на нее полихлорвиниловую темную трубку. Чувствитель-
ность приемнрго узла можно уменьшить и электрическим способом - для этого
нужно включить параллельно VD1 шунтирующий резистор сопротивлением
1 МОм.
В устройстве, кроме указанных на схеме элементов, могут быть использова-
ны и другие, близкие по электрическим характеристикам. Вместо ОУ К140УД6
можно применить КР140УД6, КР140УД608, КР140УД7, КР140УД708,
КР140УД120, КР140УД1201. Фотодиод VD1 заменяют на ФД24-К, ФД7-К, ФД8-К,
FIL-3C, SEP8703-1.
Кремниевые фотодиоды более чувствительны к инфракрасному излучению,
чем к излучению видимого человеком светового спектра, поэтому фотографы
знают и рекомендуют использовать соответствующий светофильтр, надевае-
мый на фотодиод. Для других устройств хороших результатов достигают, при-
меняя фотодиоды на основе арсенида-фосфида-галлия. Такой материал харак-
теризуется высокой чувствительностью к излучению видимого спектра и
сравнительно низкой к ИК-лучам.
ИК-излучающие диоды HL1 -HL3 выбирают с максимально возможной мощ-
ностью излучения. Их можно заменить на АЛ107А (60 мВ), АЛ107Б, АЛ108А,
АЛ119А, АЛ123А, АЛ123Б, RS276-143. Диоды VD2, VD3 - любые из серии КД521,
КД522, Д2, Д9, КД101, КД102.
Транзисторы VT1 - серии КТ312А - КТ312В, КТ315А - КТ315Д, КТ342,
КТ373, КТ3102, КТ503 с любым буквенным индексом. VT2, VT4 - серии КТ603,
КТ608, КТ605, КТ940 - все с любым буквенным индексом.
Однопереходный транзистор VT3 - любой из серии КТ117А - КТ117Г. Не-
полярные конденсаторы С6, С7 типа КМ, КТ4-23. Все оксидные конденсато-
ры - типа К50-24, К50-35. Постоянные резисторы - типа МЛТ-0,25. Перемен-
ный резистор R4 - типа СПО-1, СПЗ-19. Включатель питания - П1М9-1Т или
любой подходящий. Он выводится на доску приборов в автомобиле. Вместо из-
лучателя НА1 можно применить любой другой со встроенным генератором, на-
приме'р RPI-2313 PIN, RPI-451-L и аналогичные.
Элементы устройства монтируют на экспериментальной плате из листово-
го стеклотекстолита. Соединения выводов выполняют проводом МГТФ-0,8
1.17. Звуковой сигнализатор инфракрасного излучения
Передача информации посредством сигналов ИК-спектра излучения - не
новость в нашем обиходе. Одно из достоинств ИК-приборов - возможность
Звуковой сигнализатор инфракрасного излучения 57
дистанционного управления или контроля параметров, невидимость челове-
ческим глазом ИК-лучей и относительная простота конструкций. Один из вы-
сокотехнологичных способов передачи информации посредством ИК-лучей
реализован в устройствах ИК-портов персональных компьютеров и мобильных
телефонов. Чем больше насыщается рынок такими приборами, тем больше воз-
никает потребность в устройствах контроля их работоспособности.
Устройство, повторенное по схеме (рис. 1.28), обеспечивает звуковую сиг-
нализацию, когда на фототранзистор действует невидимый человеческому гла-
зу сигнал инфракрасного спектра излучения.
+Un 8-15В
L610MP4BT/BD 5Мкх6,ЗВ
=k СЗ
100Мкх25В
Рис. 1.28. Принципиальная схема сигнализатора ИК-излучения
FMQ2015B
Чувствительность узла такова, что фотоприемник VT1 улавливает ИК-излу-
чения с пульта дистанционного управления бытовой аппаратуры на расстоя-
нии 5 м, а кроме этого, улавливает и отраженный ИК-сигнал. Таким образом,
предлагаемое устройство с успехом используют для проверки работоспособно-
сти пультов дистанционного управления.
Данная схема имеет еще одно существенное отличие от подобных схем, ра-
нее опубликованных в радиотехнической литературе. Благодаря применению
интегрального таймера DA1 КР1006ВИ1 можно регулировать длительность
зарегистрированного фотоприемником импульса. Это позволит применять
устройство и по другому назначению - например, как охранную сигнализацию
или составную часть устройства автопарковщика, где посланный передатчиком
в пространство, а затем отраженный от препятствия ИК-сигнал возвращается
58 Часть 1 Электрические схемы и устройства
к автомобилю и регистрируется подобным устройством. Кроме этого, вариан-
тов применения представленного электронного устройства может быть очень
много, и они ограничиваются только фантазией радиолюбителя.
Фототранзистор VT1 своей рабочей поверхностью обращен в простран-
ство. Пока нет воздействия прямых или отраженных ИК-лучей, он закрыт, и
на выводе 2 (вход запуска) таймера DA1 - высокий логический уровень.
На выводе 3 (выход микросхемы) - низкий уровень напряжения и пьезоэлект-
рический капсюль неактивен. Благодаря применений) в качестве НА1 пьезоэлек-
трического капсюля со встроенным генератором 34, схема заметно упрощается
и данное обстоятельство не накладывает на радиолюбителя дополнительных про-
блем, ведь стоимость такого капсюля немногим выше или равна стоимости кап-
сюля без встроенного генератора.
Бели фототранзистор улавливает ИК-сигнал, он преобразует его в электри-
ческий ток и направляет импульс отрицательной полярности на вход запуска
(вывод 2) DA1. Таймер DA1 включен по схеме одновибратора (генератора оди-
ночного импульса). При поступлении запускающего импульса на вывод 2 мик-
росхемы таймер запускается, на выводе 3 (выход DA1) уровень меняется на
противоположный - высокий, активизируется излучатель НА1 и генерирует
сигнал звуковой частоты. Одновременно начинается отсчет времени в соответ-
ствии с параметрами времязадающей цепи R3, R4, С2 - происходит зарядка
оксидного конденсатора С2. Когда напряжение на конденсаторе С2 (выводах 6
и 7 DA1) достигнет примерно 2/3 Un, состояние выхода микросхемы изменит-
ся и капсюль НА1 замолкнет до тех пор, пока не произойдет следующее воздей-
ствие ИК-лучей на фототранзистор VT1.
Если на фототранзистор действуют пачки импульсов, то на вход запуска мик-
росхемы будет подаваться новый запускающий сигнал, конденсатор С2 не успе-
ет зарядиться до уровня порогового переключения таймера и излучатель НА1
будет генерировать звук, пока не прекратятся на входе устройства импульсы
ИК-спектра и не зарядится оксидный конденсатор С2.
Напряжение питания устройства может варьироваться в широких преде-
лах - от 5 до 15 В. Однако при напряжении питания менее 8 В (при указанных
на схеме номиналах элементов R1 - R4, Cl, С2) чувствительность узла падает и
громкость звука тоже. Хороший результаты получают при напряжении источ-
ника питания 8-15 В. Источник питания - стабилизированный, с хорошей
фильтрацией пульсаций по выходу. Дополнительно функцию фильтрации вы-
полняет в схеме оксидный конденсатор СЗ. Благодаря низкому уровню пульса-
ций звук получается более приятный.
Ток потребления устройства 12-20 мА, соответственно в режимах отсут-
ствия или наличия звуковой индикации.
Звуковой сигнализатор инфракрасного излучения 59
Собрать устройство несложно. Как видно из принципиальной схемы, коли-
чество элементов мало, поэтому в печатной плате необходимости нет. Элемен-
ты устройства закрепляются на монтажной плате, которая помещается в свето-
непроницаемый пластмассовый или металлический корпус. Причем последний
предпочтительнее, так как проводящая поверхность корпуса, подключенная к
общему проводу, уменьшит для данного устройства вредные помехи и исключит
ложные срабатывания. Рабочая поверхность фототранзистора через отверстие
в корпусе выводится наружу. В месте закрепления пьезоэлектрического излуча-
теля НА1 в корпусе сверлят отверстия диаметром 1-2 мм каждое для проникно-
вения звука.
В наладке устройство не нуждается. Переменным резистором R4 устанавли-
вается длительность регистрируемого импульса. То есть при однократном воз-
действии на фотоприемник ИК-сигнала устройство подает кратковременный
звуковой сигнал (2-3 с) излучателем НА1 при минимальном сопротивлении пе-
ременного резистора R4 и длительный звуковой сигнал (до 30 с) при макси-
мальном сопротивлении резистора R4. Переменный резистор также закрепля-
ется на торце корпуса с ручкой для регулировки.
Диапазон длительности звучания сигнала можно увеличить еще больше,
применив вместо R4 резистор сопротивлением до 3,3 МОм, а в качестве оксид-
ного конденсатора С2 - конденсатор емкостью до 200 мкФ. В этом варианте
задержка выключения звукового сигнала увеличится до 1,5-2 часов.
В некоторых случаях бывает нецелесообразно оставлять свободной и дос-
тупной возможность регулировки длительности звучания сигнала (например,
этого не стоит делать в устройствах охранной сигнализации) - тогда, добив-
шись необходимой длительности звучания во время настройки, переменный
резистор R4, предварительно замерив его сопротивление, заменяют на посто-
янный резистор.
Кроме звуковой сигнализации, можно добавить в устройство и световую.
Для этого параллельно пьезоэлектрическому излучателю НА1 (как показано на
схеме пунктирной линией) включается цепочка, содержащая светодиод и огра-
ничительный резистор. Светодиод может быть любым с током до 10 мА, а ре-
зистор аналогичен другим постоянным резисторам в данной схеме. Эффектно
и необычно применение отечественного светодиода КЛД-901А - с насыщенно
синим (ультрамарин) цветом свечения. Светодиод можно применить и мигаю-
щий, например L517hD-F, тогда световая иллюминация окажется более эффек-
тивной.
Светодиод можно включать не только способом, показанным на схеме рис. 1.28,
но и между выходом микросхемы и положительным полюсом источника пита-
ния. Такое включение показано на рис. 1.29.
60 Часть В 1 Электрические схемы и устройства
+Un
Рис. 1.29. Два варианта включения светодиодного индикатора,
иллюстрирующего состряние выхода микросхемы КР1006ВИ1
Индикатор показывает наличие выходного сигнала низкого или высокого
уровня. При высоком уровне выходного сигнала загорается светодиод HL2, а
при низком - светодиод HL1. Такая индикация полезна не только в рассмат-
риваемом устройстве, но и во многих других, выполненных на микросхеме
КР1006ВИ1. Третьего Z-состояния выхода эта микросхема при такой схеме
включения не имеет.
Если установить параллельно излучателю НА1 конденсатор емкостью
2200-10000 пф, звук будет более мягким без потери громкости.
О деталях
Фототранзистор VT1 может быть заменен на зарубежные аналоги RS276-142,
L14G2, отечественные приборы п-р-п проводимости ФТ-2К, ФТ-2Г или на фо-
тодиоды ИК-спектра ФД236-1, ФД7-К, ФД8-К, ФД24-К. В последнем случае фо-
тодиоды необходимо включать, как транзисторный переход. При заменах фо-
тотранзисторов необходимо стремиться к тому, чтобы темновой ток прибора
был минимальным (3-10 мкА), это минимизирует ложные срабатывания. Все
постоянные резисторы - МЛТ-0,25, MF-25 или аналогичные. Переменный ре-
зистор R4 - типа СПЗ-19. Неполярные конденсаторы Cl, С4 - типа КМ5, КМ6.
Оксидный конденсатор С2 должен быть с малым током утечки (от этого зави-
сит стабильность временной задержки) - К53-18, К52-18, К53-30 или «ЭТО». Ок-
сидный конденсатор СЗ сглаживает пульсации напряжения, его тип не прин-
ципиален. На этом месте эффективно работают К50-12, К50-24 и аналогичные.
Пьезоэлектрический капсюль со встроенным генератором 34 можно заме-
нить на аналогичный, рассчитанный на постоянное напряжение до 15-20 В,
например FMQ2724D, FMQ2715,1215FXP. Его необходимо включать в строгом
соответствии с полярностью.
Звуковой сигнализатор отсутствия напряжения 6"|
1.18. Простой приемник инфракрасного сигнала
Представленное на рис. 1.30 устройство позволяет принимать амплитудно-мо-
делированные сигналы ИК-спектра излучения и преобразовывать их в элект-
рический ток.
Рис. 1 ;30. Электрическая схема приёмника ИК-Сигнала
Простота схемы основана на применении всего одного операционного усили-
теля К140УД6, включенного по классической схеме с положительной обратной
связью. Переменный резистор R4 позволяет регулировать амплитуду выходного
сигнала. Для развязки каскадов схемы на выходе узла необходимо поставить ок-
сидный конденсатор емкостью 3,3-10 мкФ, положительной обкладкой к выходу.
Чувствительность узла зависит от параметров фототранзистора VT1 и не-
которым образом от сопротивления резистора R1. Обратная связь, обеспечи-
ваемая резистором R3, устраняет искажения входного сигнала при его усиле-
нии. Оксидный конденсатор С2 отфильтровывает пульсации напряжения
источника питания. Вместо указанного на схеме фототранзистора допустимо
применять ФТ-2К, L14-G2 и аналогичные по электрическим характеристикам.
Напряжение питания узла устанавливают в диапазоне 9-15 В. Фототранзистор
VT1 при установке в корпус должен быть экранирован от воздействия фоно-
вой засветки - лучей солнечного спектра. Для этого его рабочую поверхность
закрывают кусочком засвеченной и проявленной фотопленки.
. Схема удачно вписывается как составная часть устройства, реагирующего на
ИК-лучи, и составляет конкуренцию описанному выше варианту.
1.19. Звуковой сигнализатор отсутствия
контролируемого напряжения
Электронные узлы контроля за напряжением - не новость в периодических
публикациях. Но предлагаемое на схеме рис. 1.31 устройство отличается от
62 Часть 1 Электрические схемы и устройства
большинства из них, во-первых, применением в виде основы таймера КР1006ВИ1,
а во-вторых, необычным звуковым эффектом, который активируется при пропа-
дании контролируемого постоянного напряжения - благодаря применению ми-
гающего светодиода L36-B пьезоэлектрический капсюль со встроенным генера-
тором излучает звук, подобный сирене пожарного автомобиля.
Такой звуковой эффект раньше мог быть достигнут только с помощью со-
четания сложных схем, с применением двух и более микросхем, являющихся
генераторами звуковой частоты. Теперь, благодаря испытанному варианту с
применением мигающих светодиодов, схемное решение значительно упрос-
тилось.
Получаемый при помощи приставки звуковой эффект гораздо разнообраз-
нее, чем однотональный звуковой сигнал, и, плюс ко всему, остается возмож-
ность творчества - при использовании других звуковых капсюлей и изменении
сопротивления ограничивающего резистора R4 получаются различные звуко-
вые эффекты: от прерывистого сигнала и эффекта сирены до автоматически
изменяемой частоты в произвольном порядке.
В данном случае микросхема КР1006ВИ1 играет роль компаратора. При
наличии контролируемого напряжения на входе устройства не менее 4 В
(его порог - чувствительность компаратора - регулируется переменным ре-
зистором R2) на выводе 3 DA1 присутствует низкий уровень напряжения и
звукового сигнала нет. При изменении или исчезновении контролируемого
Звуковой сигнализатор отсутствия напряжения Q3
напряжения ниже порога срабатывания компаратора внутренний триггер
таймера КР1006ВИ1 перебрасывается в другое устойчивое состояние, и на
его выходе (вывод 3 DA1) немедленно устанавливается высокий уровень на-
пряжения - он включает схему пьезоэлектрического капсюля с внутренним
генератором и последовательно соединенного с ним мигающего светодио-
да HL1.
Выход микросхемы DA1 представляет собой двухполюсник. То есть устрой-
ство нагрузки можно подключать как способом, показанным на схеме рис. 1.31
(между выводом 3 DA1 и общим проводом), так и между выводом 3 DA1 и поло-
жительным полюсом источника питания (вывод 8 DA1). Такая особенность
микросхемы позволяет расширить ее функциональное назначение. Подключив
нижний (по схеме) вывод резистора R4 к положительному выводу оксидного
конденсатора С1 (и, соответственно, изменив на противоположную подключе-
ние светодиода HL1), получают прибор с обратной функцией. Теперь звуковой
сигнал в виде сирены будет активироваться при наличии контролируемого
напряжения и пропадать при его отсутствии.
При правильном монтаже и исправных элементах устройство начинает ра-
ботать сразу. Наладка заключается в точной установке (при необходимости
чувствительный вход КР1006ВИ1 позволяет реагировать на изменения напря-
жения в 0,1 В) переменным резистором R2 порога переключения компарато-
ра. Перед первым включением питания движок переменного резистора R2 ус-
танавливают в среднее положение. Как правило, для контроля напряжения в
условиях «есть/нет» этого оказывается достаточно, и другая регулировка не
нужна. Чем ближе средний вывод R2 к нижнему (по схеме), тем меньше чув-
ствительность узла. ’
Громкость звукового сигнала определяется параметрами капсюля НА1 и его
резонансной частотой. «
О деталях
Все постоянные резисторы - типа ОМЛТ-0,25 (импортный аналог MF-25). Пе-
ременный резистор R2 (может быть заменен на подстроечный) в авторском
варианте - СПО-1. Автономный источник питания - автомобильная или мото-
циклетная аккумуляторная батарея с напряжением питания соответственно
12 или 6 В. Вместо этого можно применить и стационарный источник пита-
ния - тогда он должен обеспечивать стабилизированное напряжение. Ток по-
требления от источника питания в режиме наличия контролируемого напря-
жения не превышает 2 мА. При звуковом сигнале ток потребления возрастает
до 12 мА. Контролируемое напряжение - любое постоянное напряжение в
64 Часть 1 Электрические схемы и устройства
пределах 4-12 В (несмотря на то что работоспособность микросхемы КР1006ВИ1
сохраняется при напряжении +15 В, уровень контролируемого напряжения не
должен превышать уровня напряжения источника питания), оно может быть
получено с помощью любых преобразователей напряжения, например бестран-
сформаторных. В последнем случае (с помощью простейшего бестрансформа-
торного однопериоднбго преобразователя напряжения, рис. 1.32) удобно кон-
тролировать наличие или отсутствие сетевого напряжения 220 В.
VD1КД105Б R1 51к
Рис. 1.32. Электрическая схема простого преобразователя напряжения
Здесь выходное напряжение напрямую зависит от параметров стабилитро-
на VD2. Напряжение стабилизации стабилитронов можно уточнить по спра-
вочнику полупроводниковых приборов. В последнем варианте подключение к
сети 220 В производят в соответствии с фазировкой, указанной на схеме
(рис. 1.32). Необходимо соблюдать осторожность и не дотрагиваться до эле-
ментов устройства при его подключении в сеть 220 В, так как нет гальваничес-
кой развязки с сетевым напряжением и один из проводников будет постоянно
подключен к сети. В данном случае символ общего провода необходимо счи-
тать условным, и ни о каком заземлении данного провода не может быть и
речи. 4
Оксидный конденсатор С1 сглаживает помехи по питанию. Его тип К50-24
или аналогичный, с рабочим напряжением не менее 16 В. Неполярные кон-
денсаторы С2 и СЗ - марки КМ6. Выпрямительный диод VD1 служит для раз-
вязки цепей контролируемого напряжения и автономного источника пита-
ния. Вместо диода, указанного на схеме, применяют КД103, КД 105, КД211,
КД213 с любым буквенным индексом. Кроме указанного типа светодиода мож-
но без изменений схемы использовать аналогичные по электрическим харак-
теристикам приборы L-36b, L-56B, L458B, L-769BGR, L-56DGD, TLBR5410,
L-36BSRD, L-297-F, L517hD-E В качестве излучающих звук пьезоэлектрических
элементов можно (кроме указанного на схеме) применить приборы 1205-FXP,
FMQ-2724.
Антивандальная система 65
1.20. Антивандальная система с сигнализатором
откручивания лампочки
Для посильной борьбы против домовых пиратов, которые приходят на лест-
ничные клетки для того, чтобы поживиться исправными электролампами, из-
начально придумано устройство, электрическая схема которого показана на
рис. 1.33.
EL2 .ЗАПАС'
-------------------► А
Р<25Вт
VD3KC156A
Рис. 1.33. Электрическая схема сигнализатора
VU1 К449КП28Р
Объяснение работы устройства несложно: пока напряжение сети 220 В че-
рез штатный включатель SA1, установленный в стене лестничной клетки, по-
ступает через ограничительный резистор R2 на лампу накаливания ELI - она
горит не в полный накал (из-за ограничения тока резистором), на резисторе
присутствует падение напряжения около 45 В. Оно выпрямляется детектором
VD2 и стабилизируется стабилитроном VD3. Сопротивление ограничивающе-
го резистора R3 выбрано таким образом, чтобы сила идущего через него тока
не превышала 10 мА. Пульсации однопериодного выпрямителя сглаживаются
66 Часть 1 Электрические схемы и устройства
оксидным конденсатором С1. Затем выпрямленное напряжение поступает на
оптоэлектронное МОП-реле VU1. Оно имеет несколько особенностей: ток по-
требления его крайне мал и несравним с током потребления слаботочного
электромагнитного реле, при включении/отключении нет слышимых щелч-
ков (притяжении якоря электромагнитного реле), МОП-реле, благодаря отно-
сительно новым разработкам, может коммутировать напряжение до 600 В (в
зависимости от типа) и ток до 150 мА. Напряжение изоляции - не менее 4000 В
на пробив позволяет в комплексе- с указанными выше характеристиками при-
менять такое реле в широком спектре радиоэлектронных устройств, в том чис-
ле в электрических цепях, где присутствует напряжение сети 220 В.
В схеме, как видно из рис. 1.33, применено МОП-реле с нормально замкну-
тыми контактами. Поэтому, пока осветительная лампа ELI горит, МОП-реле
включено и контакты 3 и 4 VU1 оказываются разомкнуты. На активный звуко-
вой пьезоэлектрический капсюль НА1 напряжение не поступает, и он не гене-
рирует звука. В таком состоянии устройство может находиться сколь угодно
долго (годами), и выделение тепла VU1 неощутимо, в чем еще один несомнен-
ный плюс МОП-реле, в отличие от электромагнитных (о рассеянии мощности
на ограничивающем резисторе R2 будет рассказано ниже).
При откручивании, разбивании или перегорании электролампы ELI (предпо-
лагается, что ею является штатная лампа освещения, установленная в домах на
лестничных клетках, одна на 3-4 квартиры) падение напряжения на ограничива-
ющем резисторе R2* уменьшается до нуля, и вскоре (через 5-8 с, это зависит от
времени разряда оксидного конденсатора С1) напряжение управления VU1 будет
недостаточным (упадет ниже значения 1,2 В) для поддержания МОП-реле во
включенном состоянии. Контакты 3 и 4 VU1 замкнутся, и напряжение поступит
на пьезоэлектрический капсюль НА1 с генератором'звуковой частоты в одном
корпусе. Раздастся тревожный однотональный звук. Напряжение, поступающее
на капсюль НА1, выпрямляется диодом VD1, стабилизируется стабилитроном
VD4 и сглаживается оксидным конденсатором С2.
Сигнал будет звучать до тех пор, пока лампочку не заменят.
Когда устройство было успешно испытано, возник второй вариант его при-
менения с небольшой доработкой, которая показана на рис. 1.33 пунктиром.
Если исключить элементы НА1, С2, VD4, R1, а к точке А на схеме (контакт 4 VU1)
подключить запасную лампу накаливания EL2 (параметры МОП-реле позволяют
коммутировать активную нагрузку 25-40 Вт, при этом эксперимент показал, что
корпус реле со временем нагревается), то получится новое устройство автомати-
ческого бесперебойного освещения. Например, когда перегорает лампа ELI,
автоматически включается лампа EL2. Из-за ощутимого для МОП-реле типа
К449КП2ВР тока потребления лампы EL2 я рекомендую использовать ее именно
Антивандальная система 67
как запасную, временную нагрузку для того, чтобы можно было во время ее рабо-
ты заменить основную лампу. EL2 с мощностью 25 Вт в качестве нагрузки непре-
рывно работала более часа (время проведения эксперимента). Здесь нет момен-
та полного творческого завершения - в схему (вариант на рис. 1.34) можно
вводить новые элементы, усовершенствуя ее практически до бесконечности -
например, снабдив ее звуковым сигнализатором включения запасной лампы или
тем же сигнализатором, но подающим звук в течение нескольких секунд, а затем
прекращающим работу. О создании таких дополнительных узлов много написа-
но, в том числе автором. Поэтому считаю, что можно оставить этот вопрос на
творческое усмотрение радиолюбителей.
На рис. 1.34 показана электрическая схема еще одного упрощенного вари-
анта бесперебойного освещения, с применением оптопары АОУ163 (старое
обозначение 5П50) в восьмивыводном DIP-корпусе. Входной ток управления
для этого прибора силой 10 мА. Это оптопара с симисторным выходом, макси-
мальным напряжением коммутации 400 В, максимальным током коммутации
100 мА. Принцип работы схемы на рис. 1.34 аналогичен описанному для схемы
на рис. 1.33.
:Р«60Вт
EL1
R1 Зк
-220В
о—[HI—м-f-
R3* It VD1
™ П КД05Б
зииш VD2KC156A
VU1
АОУ163
Р«25Вт
R2 560
э-
=С1
1Мкх50В
Рис. 1.34. Второй вариант схемы сигнализатора откручивания электролампы
Заслуживает внимания вопрос применения и замены МОП-реле в данной
конструкции. Здесь можно без переделки применять МОП-реле с нормально
замкнутыми контактами, рассчитанными на коммутацию нагрузки в цепях се-
тевого напряжения 220 В. У МОП-реле К449КП2ВР четырехвыводный плос-
кий DIP-корпус с двухрядным расположением выводов. Зная паспортные дан-
ные и электрические характеристики оптоэлектронного МОП-реле VU1 (или
другого, например КР293КП6В, КР293КП8В с нормально замкнутыми контак-
тами), номиналы и типы применяемых элементов в цепи ограничения вход-
ного тока МОП-реле должны быть пересмотрены с тем, чтобы входной ток
VU1 не превышал значения 5-7 мА, а входное напряжение не превышало зна-
чение 1,5 В.
68 Часть 1 Электрические схемы и устройства
Внизу рис. 1.33 показана цоколевка приборов КР293КП6 (старое название
5П14.6) и КР293КП8 (5П14.8) - оба реле постоянного тока с нормально замк-
нутыми контактами. Разница между ними в том, что в КР293КП6 (так же как и
К449КП2ВР) имеет одну группу контактов и шестивыводный DIP-корпус, а
КР293КП8 - две группы контактов й восьмивыводный DIP-корпус. Для данной
конструкции, в плане замены VU1, подходят МОП-реле серии КР293 только с
индексами Б и В (напряжение коммутации соответственно 230 В и 350 В, при-
чем лучше все же иметь запас и применять вариант с индексом В).
Применяя цепочку ограничительных резисторов, которые в схеме обозна-
чены как R2*, удалось сократить нагрузку на спираль лампы. Саму схему огра-
ничения тока может разработать и собрать любой человек, знакомый с зако-
ном Ома. Особенность решения в том, что применяются резисторы С2-13,
которые имеют сопротивление 505 Ом ±0,2%. Это непроволочные тонкослой-
ные металлоокисные резисторы, которые наверняка найдутся в старых запа-
сах радиолюбителя. Кстати, именно в старых запасах их и можно отыскать,
потому что такой маркировки сейчас нет, а есть маркировки МЛТ, ОМЛТ. Та-
кую классификацию имели постоянные резисторы, выпускавшиеся отечествен-
ной промышленностью до 1980 г. Корпус этих приборов - металлостеклянный,
с вакуумом внутри. Длина корпуса 18 мм.
Я произвел эксперименты и снял вольт-амперные характеристики с этого
узла. При подключении питания, на лампу ELI воздействует переменное на-
пряжение около 172 В. Падение напряжения на цепи R2 составило 45 В. Ток в
цепи 0,13 А. Это вполне допустимо, так как по паспортным данным резисто-
ров С2-13 максимальная сила тока, пропускаемого через них, - 0,25 А. Тепло-
вая мощность, рассеянная на резисторах, невелика. Температура корпусов
резисторов С2-13 в рабочем состоянии не превышает 35°С при насыщенном
режиме - через сутки после включения - и дальше не поднимается.
Для того чтобы на ограничивающих резисторах R2* присутствовало па-
дение напряжения, необходимое для узла коммутации на оптоэлектронном
МОП-реле VU1, ре обязательно использовать всю рекомендуемую цепочку ре-
зисторов (шесть штук) - она рекомендуется для продления срока службы ламп
накаливания. Если о сохранении максимального ресурса работы лампы ELI
речи нет, то в качестве R2 достаточно применить один (или несколько вклю-
ченных параллельно для большей мощности рассеяния) мощный резистор со-
противлением 100-330 Ом. В этом случае (изменится падение напряжения на
R2) придется вновь подобрать сопротивление ограничивающего резистора R3
с тем, чтобы ток в цепи R3VD2VD3 не превышал значение 10 мА, а напряжение
на стабилитроне VD3 было не меньше значения 5,6 В. Эксперимент проводился
в круглосуточном режиме. Результат применения ограничивающих резисторов
Увеличение зоны действия отпугивателя вредителей 69
указанного типа: в течение 1,5 лет не заменено ни одной лампы. До внедрения
узла лампы на лестничной клетке выходили из строя и заменялись с неприят-
ной регулярностью два-три раза в месяц.
Постоянный резистор R1 мощностью рассеяния не менее 1 Вт, типа МЛТ,
ОМЛТ. Резисторы R3, R4 - типа МЛТ-0,5, МЛТ-0,25. Оксидные конденсаторы С1,
С2 типа К50-12, К50-20 или аналогичные - на рабочее напряжение не ниже 50В.
Повышать емкость конденсатора С1 более 5 мкФ нежелательно, так как, зарядив-
шись, он будет медленно разряжаться при отсутствии падения напряжения на
R2, что скажется на задержке включения сигнализации, а в случае намеренного
воровства лампы ELI это приведет к безнаказанности нехорошего человека.
Выпрямительные диоды VD1, VD2 - типа КД105Б, КД 105В, КД105Г, КД243Г,
КД202Е и аналогичные. Стабилитрон VD3 можно заменить на КС147, КС133,
КС 162 с любым буквенным индексом. Вместо VD4 подойдут стабилитроны
Д815Б - Д815Е При уменьшении стабилизированного напряжения в точке Б,
громкость звука НА1 уменьшится. НА1 - любой активный пьезоэлектричес-
кий капсюль, рассчитанный на постоянное напряжение 5-15 В, например
FMQ2015B, FXP1212.
Все элементы схемы монтируют на перфорированной монтажной плате.
Выводы соединяют проводниками типа МГТФ или аналогичными. Провода,
подводящие ток к лампам накаливания, - с сечением не менее 0,8 мм в поли-
хлорвиниловой изоляции.
В качестве лампы ELI используется электрическая лампа 235-240В/40 Вт,
установленная для освещения лестницы жилого дома. При использовании ог-
раничительного узла с другими лампами и в других условиях питающего напря-
жения, необходим отдельный расчет параметров схемы. При подключении
узла и его эксплуатации обязательно соблюдение мер электробезопасности.
Что это значит применительно к данному устройству? Его элементы находятся
под опасным для жизни напряжением 220 В. Соблюдать фазировку при эксплу-
атации устройства желательно, но не обязательно. Соблюдение авторских ре-
комендаций в данном случае убережет от поражения электрическим током,
если случайно неизолированным предметом коснуться нижней (по схеме) час-
ти соединений. Но вне зависимости от фазного подключения к сети, прика-
саться к любым элементами, пока подано напряжение, опасно.
1.21. Увеличение зоны действия отпугивателя вредителей
Ультразвук - упругие волны высокой частоты. Человеческое ухо воспринимает
распространяющиеся в среде упругие волны частотой приблизительно до
16000 колебаний в секунду (Гц); колебания с более высокой частотой представляют
70 Часть 1 Электрические схемы и устройства
собой ультразвук (за пределом слышимости). Обычно ультразвуковым диапазо-
ном считают полосу частот от 20000 до нескольких миллиардов герц. Хотя о
существовании ультразвука ученым было известно давно, практическое исполь-
зование его в науке, технике и промышленности началось сравнительно недав-
но. Сейчас ультразвук шцроко применяется в различных физических и техно-
логических методах.
Ультразвук можно получить от механических, электромагнитных и тепло-
вых источников. Механическими излучателями обычно служат разного рода
сирены прерывистого действия. В воздух они распространяют колебания мощ-
ностью от десятков ватт до нескольких киловатт на частотах до 40 кГц. Ультра-
звуковые волны в жидкостях и твердых телах возбуждают электроакустически-
ми, магнитострикционными и пьезоэлектрическими преобразователями.
Давление ультразвуковой волны превосходит давление волны обычного зву-
ка в тысячи раз и легко обнаруживается с помощью микрофонов в воздухе и
гидрофонов в воде. Это дает возможность применения ультразвука для обнару-
жения и измерения. Например, ультразвуковой интерферометр.
В конце Первой мировой войны появилась одна из первых практических
ультразвуковых систем, предназначенная для обнаружения подводных лодок.
Когда пучок ультразвукового излучения остро направлен, по отраженному от
цели сигналу (эхо-сигналу) можно определить направление на эту цель. Изме-
ряя время прохождения сигнала до цели и обратно, определяют расстояние до
нее. Гидролокатор (сонар) стал неотъемлемым средством мореплавания. Если
направить импульсное ультразвуковое излучение в сторону дна и измерить вре-
мя между посылом импульса (и) и его возвратом (t), можно определить рассто-
яние между излучателем и приемником (S = V х t / 2), то есть глубину (5).
Основанные на этом сложные системы автоматической регистрации при-
меняются для составления карт дна морей и океанов, а также при изучении
русла рек. Навигационные системы атомных подводных лодок, в том числе
гидролокатор, позволяют им совершать безопасные переходы даже под поляр-
ными льдами.
Еще одна область применения ультразвука - дефектоскопия. Зондирование
ультразвуковыми импульсами применяется и для исследований свойств различ-
ных материалов. Проникая в твердые тела, импульсы отражаются от их гра-
ниц, а также от различных инородных образований в толще исследуемой сре-
ды, таких как полости и трещины, указывая на их расположение. Ультразвук
«сканирует» материал, не вызывая в нем разрушений. Неразрушающими мето-
дами контроля проверяют качество массивных стальных поковок, алюминие-
вых блоков, железнодорожных рельсов, сварных швов машин.
Увеличение зоны действия отпугивателя вредителей
Принцип действия ультразвукового расходомера основан на эффекте Доп-
лера. Импульсы ультразвука направляются попеременно по направлению пото-
ка и против него. При этом скорость прохождения сигнала складывается то из
суммы скорости распространения ультразвука в среде и скорости потока, то из
их разности. Возникающая разность фаз импульсов в двух ветвях измеритель-
ной схемы регистрируется электронным оборудованием, и в итоге измеряется
скорость потока, а по ней и массовая скорость (расход). Этот измеритель не
вносит изменений в поток жидкости и может применяться как к потоку в зам-
кнутом контуре, например для исследований кровотока в аорте или системы
охлаждения атомного реактора, так и к открытому потоку рек.
Эти методы относятся к категории маломощных, в которых физические
характеристики среды не изменяются. Но существуют и методы, в которых на
химическую среду направляют ультразвук большой интенсивности. В жидкости
развивается мощный кавитационный процесс (образование множества пузырь-
ков, или каверн, которые при повышении давления «схлопываются»), вызывая
существенные изменения физических и химических свойств среды. Методы
ультразвукового воздействия на химически активные вещества объединяются
в научно-техническую отрасль знаний, называемую ультразвуковой химией.
В ней исследуются и стимулируются такие процессы, как гидролиз, окисление,
перестройка молекул, полимеризация, деполимеризация, ускорение реакций.
Кавитация, обусловленная мощными ультразвуковыми волнами в металли-
ческих расплавах и разрушающая окисную пленку алюминия, позволяет прово-
дить его пайку оловянным припоем без флюса. Изделия из спаянных ультра-
звуком металлов стали обычными промышленными товарами.
Энергия ультразвука успешно используется при машинной обработке дета-
лей для очистки поверхностей кварцевых кристаллов и оптического стекла,
прецизионных шарикоподшипников, снятия заусенцев с малогабаритных дета-
лей.
Данный метод позволяет обрабатывать очень твердые и хрупкие материа-
лы: стекло, керамику, карбид вольфрама, закаленную сталь.
Широко применяется ультразвук для приготовления однородных смесей.
В 1927 году американские ученые Лимус и Вуд обнаружили, что если две несме-
шивающиеся жидкости (например, масло и воду) слить в одну мензурку и под-
вергнуть облучению ультразвуком, то в мензурке образуется эмульсия, то есть
мелкая взвесь масла в воде. Такие эмульсии — это лаки, краски, фармацевтичес-
кие изделия, косметика.
То, что ультразвук активно воздействует на биологические объекты (напри-
мер, убивает бактерии), известно уже более 70 лет. Ультразвуковые стерилиза-
торы хирургических инструментов распространены в больницах. Электронная
72 Часть 1 Электрические схемы и устройства
аппаратура со сканирующим ультразвуковым лучом служит целям обнаружения
опухолей в мозгу и постановки диагноза, используется в нейрохирургии для
инактивации отдельных участков головного мозга мощным сфокусированным
высокочастотным (порядка 1 МГц) пучком. Ультразвук широко применяется в
терапии — при лечении л^омбаго, миалгии и контузий, хотя среди медиков нет
единого мнения о конкретном механизме воздействия ультразвука на больные
органы. Наиболее распространена трактовка, что высокочастотные колебания
вызывают внутренний разогрев тканей, сопровождаемый микромассажем.
Одна из разновидностей механических источников ультразвука — механи-
ческая (ротационная) сирена. Она обладает большой мощностью и применяет-
ся для аварийного оповещения территорий площадью в десятки километров.
Примеры - сирены служб МЧС или сирены, установленные в военных город-
ках.
Ротационные сирены состоят из камеры, закрытой сверху диском (стато-
ром), в котором сделано большое количество отверстий. Столько же отверстий
имеется и на вращающемся внутри камеры диске - роторе. При вращении ро-
тора положение отверстий в нем периодически совпадает с положением отвер-
стий на статоре. В камеру непрерывно подается сжатый воздух, который вы-
рывается из нее в те короткие мгновения, когда отверстия на роторе и статоре
совпадают. При изготовлении подобных сирен ставится конструктивная зада-
ча - во-первых, сделать как можно больше отверстий в роторе и, во-вторых,
достичь большой скорости его вращения. Однако практически выполнить оба
эти требования очень трудно.
Для подачи команд при дрессировке собак первый ультразвуковой свисток
сделал в 1883 году англичанин Гальтон. Ультразвук в нем создается подобно зву-
ку высокого тона на острие ножа, когда на него попадает поток воздуха. Роль
такого острия в свистке Гальтона играет «губа» в маленькой цилиндрической
резонансной полости. Газ, пропускаемый под высоким давлением через полый
цилиндр, ударяется об эту «губу»; возникают колебания, частота которых (око-
ло 170 кГц) определяется размерами сопла и губы.
Выпускаемые сегодня готовые наборы и модули ультразвуковых генерато-
ров для защиты полезной территории от насекомых, птиц и животных, а так-
же подобные им устройства, разработанные радиолюбителями и описанные
в специальной литературе, имеют существенный недостаток. Зона действия
их ультразвукового сигнала невелика и, как правило, не превышает 7-10 м2.
Не будем тратить время на анализ причин (их целый комплекс) несоответ-
ствия записанных «паспортных» данных к выпускаемым приборам (по пас-
порту- не менее 10-30 м2) и реальной площади покрытия, это предмет друго-
го разговора.
Увеличение зоны действия отпугивателя вредителей 73
Чтобы понять, как действует отпугиватель для насекомых, лучше всего об-
ратиться к принципу работы ультразвукового генератора. Он может быть раз-
работан на основе любых цифровых и аналоговых элементов и микросхем.
Главное, что на выходе генератора присутствуют частотно-модулированные
импульсы частотой 10-40 кГц. Такой генератор может собрать любой радио-
любитель самостоятельно (например, генератор прямоугольных импульсов
по классической схеме с двумя инверторами на микросхеме К561ЛА7), глав-
ное, чтобы частота его колебаний составляла более 10-15 кГц. Оптимально,
чтобы частота генератора достигала значения 30-40 кГц. Частота регулирует-
ся с помощью изменения значения RC-элементов обвески генератора, конт-
ролируется выходная частота с помощью осциллографа (частотомера). Зада-
ющий генератор импульсов начинает работать сразу после подачи питания
на схему устройства. Но эффективность работы всего прибора зависит в боль-
шей степени от усилителя колебаний генератора и высокочастотного дина-
мика на выходе.
А любой ли динамик способен излучать не слышимые человеческому уху
колебания столь высокой частоты?
Нет, не любой. Здесь нужна специальная высокочастотная динамическая
головка, рассчитанная на излучение сигналов с соответствующей частотой и
максимально возможной мощностью. Высокочастотные «пищалки» типа 0,1 ГД-8
не подходят из-за недостаточной мощности и частотной характеристики. Для
достижения эффективных результатов это могут быть 4ГДВ-1, АК-059, АК-157,
динамические излучатели фирмы Peeries под обозначением 811815 и другие.
Такие и подобные им (подходящие по частотным и мощностным параметрам
динамики выбираются по справочникам) высокочастотные динамические го-
ловки можно приобрести в магазинах, реализующих высококачественную аку-
стику для автомобилей, или разобрать высокочастотную систему мощной АС,
например 90АС, и взять от нее высокочастотные головки.
Итак, определившись с излучателем, теперь уделим внимание второму по
важности аспекту — усилителю сигналов генератора. Он должен обеспечивать
усиление в несколько раз и быть рассчитан на динамическую нагрузку с низ-
ким сопротивлением. Тогда будет возможно, и даже необходимо, параллель-
ное подключение нескольких излучателей - динамических головок с суммар-
ным сопротивлением не менее 4 Ом, что увеличит мощность излучения
ВЧ-колебаний в пространстве, приведет к покрытию большей площади более
70 м2 при использовании в параллельном включении четырех излучателей
АК-157, установленных в разных углах помещения. Эти колебания воспринима-
ются грызунами и насекомыми как сигналы тревоги (некомфортного состояния)
74 Часть 1 Электрические схемы и устройства
и заставляют вредителей почти добровольно перемещаться в более безопас-
ное помещение.
Такие устройства ранее использовались на складах и зернохранилищах, а се-
годня их распространение универсально. Опытами установлено, что разные вре-
дители, назовем их так, по-разному реагируют на колебания высокой частоты.
Так, для отпугивания птиц в генераторе необходимо установить выходную час-
тоту 7-10 кГц (она еще слышна человеку). Собаки отрицательно реагируют на
более высокую частоту 12-20 кГц. Часть этого спектра уже недоступна слуху че-
ловека, хотя многое зависит от индивидуальных особенностей. Кошки боятся
частоты от 18 кГц и выше. Грызуны (суслики, хомяки, мыши, крысы) не перено-
сят колебаний с частотой 20 и более кГц. От насекомых (комаров, мух) убережет
генератор, излучающий колебания с частотой 22-25 кГц. Возможно, и другие
домашние животные (скот) по-своему воспринимают высокую частоту колеба-
ний, и такие приборы имеют перспективы использования в сельском хозяйстве
или на личном подворье, но подобные эксперименты выходят за рамки моих
исследований. Собак и кошек язык не поворачивается назвать вредителями, по-
этому информация о них приведена лишь в качестве примера.
Итак, существуют многочисленные публикации электронных схем для от-
пугивания вредителей. Но большинство из них малоэффективны в помеще-
ниях с площадью большей, чем одна средняя комната. Для увеличения зоны
действия промышленных и самодельных устройств генераторов с частотой
10-40 кГц, необходимо, как один из вариантов, увеличить мощность выходно-
го излучаемого сигнала.
На рис. 1.35 показана электрическая схема усилителя мощности - эмиттер-
ного повторителя на трех транзисторах п-р-п проводимости, обеспечивающая ,
большое усиление по току.
А - к выходу генератора колебаний В4
Рис. 1.35. Принципиальная схема усилителя мощности для усиления
ультразвукового сигнала с частотой 10-40 кГц
Увеличение зоны действия отпугивателя вредителей 75
Переключатель SA1 (может быть любым) введен в схему для возможности
переключения режима работы с классического, небольшой мощности, на мак-
симальный. Максимальное напряжение питания узла не должно превышать
15 В. Вместо транзисторов VT1, VT2 применяют приборы КТ3102А - КТ3102Е
(АМ-ЕМ), КТ342А - КТ342В, КТ3117А, КТ3117Б и другие с коэффициентом
усиления более 60. Транзистор VT3 можно заменить на КТ812А - КТ812В,
КТ817А, КТ817Б, КТ9017А1, КТ9017Б1, КТ819А, КТ819Б. Если предполагает-
ся использовать прибор в условиях длительной эксплуатации, выходной тран-
зистор VT3 следует установить на радиатор с площадью охлаждения не менее
100 см2. Поскольку в такой схеме усилителя нет развязки по напряжению и
постоянная составляющая всегда присутствует на излучателе ВА1, необходи-
мо следить за тем, чтобы выводы динамической головки случайно не замыка-
лись.
Ток потребления усилителя в активном режиме с нагрузкой 4 Ом при напря-
жении питания 12 В не превышает 280 мА.
При опытных испытаниях усилителя, схема которого показана на рис. 1.35,
совместно с ультразвуковым отпугивателем насекомых, собранным по схеме
набора МК075 в течение месяца в режиме постоянного включения 24 часа,
отрицательных воздействий на жизнедеятельность находящихся рядом людей
не выявлено. При включении устройства в июле-августе (месяцах, наиболее
насыщенных комарами) сразу становится заметно, как последние покидают
помещение, перебираясь в более спокойное место. Наиболее оптимальным
местом установки динамических головок-излучателей в квартире является вход
на лоджию или места открытых окон, дверей и проч. Отрицательным момен-
том эффективности работы всего устройства с усилителем является тот факт,
что насекомые и домашние животные через 8-9 дней после подключения при-
бора в режиме постоянной работы могут в разной степени адаптироваться к
ультразвуковым колебаниям, излучаемым в четырех разных углах помещения.
Поэтому рекомендуется использовать прибор с перерывами во времени (на-
пример, неделя работы через неделю отдыха) или незначительно, на 0,5-1 кГц,
менять частоту генерации.
На рис. 1.36 показана схема усилителя звука для пьезоэлектрического капсюля.
Она применяется в тех случаях, когда сигнал переменного напряжения на
входе мал и составляет десятые доли вольта. Усилитель, собранный по этой
схеме, оптимально подходит для различных сирен, звуковых сигнализаторов и
излучателей с пьезоэлектрическим капсюлем. Может с успехом применяться в
качестве дополнительного излучателя в устройстве отпугивателя насекомых.
Сопротивление резистора R1 (чувствительность узла) подбирается так, что-
бы входной ток был в пределах 10-20 мкА.
76 Часть 1 Электрические схемы и устройства
Рис. 1.36. Электрическая схема усилителя с выходом на пьезоэлектрический капсюль
Для мощного распространения ультразвукового сигнала частотой 10-40 кГц
необходим еще более мощный усилитель. Схема его показана на рис. 1.37.
Рис. 1.37. Мощный усилитель ультразвуковой частоты с выходом на динамическую головку
Такой усилитель обеспечивает мощность в нагрузке в 2-3 Вт при установке
транзисторов VT1 - VT4 на теплоотводы. Ток потребления от источника воз-
растает до 900 мА при напряжении питания 12 В и сопротивлении катушки ВА1
8 Ом. На входе усилителя присутствуют прямоугольные импульсы амплитудой
7-9 В. Элементы микросхемы DD1 включены по схеме инверторов и подают
сигнал на базы комплементарных транзисторов VT2, VT4 в противофазе, что
способствует еще большему усилению звука. Схема включения транзисторов
«мостовой коммутатор» позволяет увеличить амплитуду выходного сигнала до
уровня, близкого к Un. Выходная мощность при этом также увеличивается.
Достигается это тем, что в открытом состоянии одновременно могут находиться
Увеличение зоны действия отпугивателя вредителей 77
только два транзистора VT2, VT3 или VT1, VT4. Какие из транзисторов в от-
дельно взятый момент времени окажутся открыты, а какие заперты, зависит
от состояния на их базах и направления протекающего тока. Параллельное
включение буферных элементов DD1.1, DD1.2 позволяет обеспечить на выхо-
де узла больший ток по сравнению с тем, что мог бы дать один элемент.
Вариант усилителя, созданного по образу и подобию представленного на
рис. 1.37, возможен и такой, как показан на рис. 1.38.
+Un12А
к 14 выв. DD1, DD2
к 7 выв. DD1, DD2
DD1.DD2 К561ТЛ1
Рис. 1.38. Упрощенный вариант усилителя импульсов ультразвуковой частоты
Здесь три элемента микросхемы DD1 соединены параллельно, что обеспечи-
вает мощность выходных импульсов. Элементы DD1, DD2 с гистерезисом - это
видно из обозначения на схеме внутри каждого элемента. Схема включения ин-
верторов аналогична предыдущему описанию. Сигнал поступает на излуча-
тель НА1 в противофазе. При использовании в качестве пьезоэлектрического
капсюля НС0903А частота воспроизведения находится в пределах 18000-40000 Гц.
Сопротивление излучателя НА1 может находиться в пределах 20-100 Ом.
В качестве микросхемы DD1 можно использовать зарубежный аналог
В4093В или любые другие микросхемы серии К561, позволяющие включать от-
дельные элементы как инверторы, например микросхему К561ЛЕ5.
Базовый генератор прямоугольных импульсов частотой 18-40 кГц представ-
лен на схеме рис. 1.39.
78 Часть 1 Электрические схемы и устройства
к 14 выв. DD1 +Un12B
DD1.1
к усилителю
=т= С1
________ 1200
к7выв. -L- DD1 К561ТЛ2
DD1
Рис. 1.39. Электрическая схема простого генератора импульсов ультразвуковой частоты
Частота выходного сигнала регулируется переменным резистором R1. Ем-
кость конденсатора С1 находится в пределах 400-4700 пФ. При увеличении
сопротивления резистора R1 и уменьшении емкости С1 частота выходных
импульсов увеличивается. Базовый генератор эффективно работает со всеми
приведенными выше схемами усилителей.
1.22. Высокоточный таймер
Среди множества электронных устройств задержки времени - таймеров, опи-
санных в литературе, встречается очень мало схем, повторение которых ода-
рило бы радиолюбителя прибором высокой точности. Такие электрические
схемы или неоправданно сложны для радиолюбителя, имея подчас ненужные
дополнительные функции, или просты, но нестабильны касательно временно-
го интервала. Схемы таймеров условно можно разделить на цифровые, в кото-
рых частота может стабилизироваться кварцевым резонатором, и потому вы-
сокоточные, и аналоговые, где временной интервал зависит от цепочки
задержки на RC-элементах, а точнее, от емкости и параметров времязадающе-
го оксидного конденсатора.
Предлагаемая на рис. 1.40 электрическая схема таймера лишена этих недо-
статков.
Схема проста в повторении и имеет высокую точность временного интер-
вала, со стабильностью не хуже 1 % (показатель установлен при эксперимен-
тах - включения повторялись одно за другим). Кроме того, устройство не со-
держит дорогостоящих деталей, не требует сложной наладки и может быть
повторено практически любым радиолюбителем.
На транзисторе VT1 реализован пороговый переключатель, уровень его
переключения регулируется переменным резистором R4. При Сбросе, или ко-
манде на отсчет времени, на базу транзистора VT2 приходит запирающий сигнал.
Высокоточный таймер 79
SA1,|_
VD1
КТ315А
VT2
R6 220к
=±=С2
0.5Мк
КТ315А
Г,; I R8
R7 ГЛ56к
130кО ут4
утз
VD2
КДЮ5Б
2^~|R1O
130к
VT6
КТ315А
VT5 @2»
КТ361Г71
VVS1
X ’ КУ2024
SA2
srVD4
Й-Д814Г
VD3 КЦ402А
•220В
, <,VD5
М3 2?д814Г
—ПП— >.- —
и-ПП—
R14 39к
— — Г9
+ 1ООМК
50В
уст-во
нагрузки
Рис. 1.40. Электрическая схема высокоточного таймера
Транзисторы VT3, VT4, включенные по схеме эмиттерного повторителя, ока-
зываются открыты, вследствие этого на управляющий электрод VS1 поступает
высокий уровень напряжения - тиристор открывается и включает устройство
нагрузки. В это же время начинает заряжаться С1. Пока заряжается времязада-
ющий конденсатор С1 через резистор R3 (это происходит при первом включе-
нии питания и при замыкании контактов переключателя SA1), напряжение
смещения в базе транзистора VT1 (относительно его эмиттера) плавно увели-
чивается, что приводит к открытию транзистора. Вслед за ним открывается
транзистор VT2, при этом закрываются VT3 и VT4. В результате тиристор зак-
рывается, и устройство нагрузки обесточивается.
Выдержка времени зависит от емкости конденсатора СЗ и сопротивления
резистора R3.
При одновременном нажатии на SA1 и SA2 цикл работы повторяется за-
ново.
В качестве нагрузки применяется любая активная нагрузка мощностью до
100 Вт, например лампа накаливания, рассчитанная на сетевое напряжение 220 В.
При первом включении необходимо установить вместо R3 резистор сопро-
тивлением 180 кОм и установить на среднем выводе переменного резне . ора
R4 (относительно отрицательного полюса источника питания) напряжение
14,5-15 В.
Элементы устройства монтируются на монтажной перфорированной плате.
80 Часть 1 Электрические схемы и устройства
Все транзисторы - кремниевые. Транзистор VT1 может быть любым из се-
рии КТ8107. Транзисторы VT2 - VT4, VT6 - типа КТ315, КТ502 с любым бук-
венным индексом. Транзистор VT5 - типа КТ361, КТ508 с буквами А, Б. Пере-
менный резистор R4 - любой с линейной характеристикой, например СПЗ-19В.
Постоянные резисторы типа МЛТ-0,25. Резисторы R18, R14 - типа МЛТ-2. Вре-
мязадающий конденсатор С1 желательно применить неполярный (от этого ста-
билизация временного интервала возрастает, так как уменьшается зависимость
от температуры окружающей среды), например К10-28 или К10-17. Но его же
можно составить из двух одинаковых оксидных электролитических конденса-
торов емкостью 20 мкФ, соединив их последовательно, отрицательными или
положительными обкладками друг к другу. Оксидный конденсатор СЗ- К50-20.
Тиристор VS1 КУ201, КУ202 с буквами К-Н. Диоды VD1, VD2 могут быть заме-
нены на КД105Б - КД105Г. Выпрямительный диодный мост VD3 может быть
заменен на КЦ405А или КЦ407А. Стабилитроны VD4, VD5 обеспечивают по-
стоянное стабилизированное напряжение 22 В в точке соединения с положи-
тельной обкладкой конденсатора СЗ. Их можно заменить на Д814А - Д814Д или
другими стабилитронами, обеспечивающими напряжение на выходе бестранс-
форматорного источника питания 18-24 В. Переключатели SAI, SA2 - совме-
щенные, без фиксации, например П2К.
Отрицательный аспект состоит в том, что данное устройство ограничено в
высокоточных интервалах выдержки времени и стабильно обеспечивает рабо-
ту при выдержке до 1 часа.
При эксплуатации устройства следует соблюдать меры безопасности, так
как оно питается от бестрансформаторного источника и, находясь под напря-
жением, элементы устройства имеют потенциал сетевого напряжения.
1.23. Вечный таймер
Несмотря на то что, казалось бы, ничего вечного нет на свете - все течет, все
изменяется - электронная схема, описанная ниже, близка по принципу работы
к автономности колебаний. Принцип работы таймера - узла задержки време-
ни - общеизвестен. По истечении временного интервала исполнительное уст-
ройство таймера включает либо выключает нагрузку.
В ряде случаев нужно конструировать устройство, автоматически включаю-
щее таймер на новый отсчет времени без вмешательства человека. Одним из
вариантов решения становится соединение во взаимосвязанной цепи двух
идентичных таймеров так, чтобы один управлял работой другого и наоборот.
На рис. 1.41 показана электрическая схема простого устройства, включающего
и выключающего нагрузку в автономном режиме замкнутого цикла практически
Вечный таймер 31
Рис. 1.41. Электрическая схема автоматического таймера
без вмешательства человека. Конечно, это выполняется при обеспечении по-
стоянного стабилизированного питания в интервале 10-15 В.
На практике устройство применяется для периодического подогрева сиде-
нья водителя в автомобиле.
На двух ждущих мультивибраторах (автогенераторах) построены узлы за-
держки времени, причем один узел прямо зависит от другого. Оксидные кон-
денсаторы С1 и С2 совместно с соответствующим резисторами R1 и R2 явля-
ются времязадающими цепями. При указанных на схеме значениях этих
элементов, задержка выключения и включения нагрузки составляет 22 мин.
Это время корректируют в широких пределах изменением емкости конденса-
торов С1 и С2 (электрические узлы таймеров идентичны) и сопротивлением
резисторов Rl, R2. Практикой установлено, что сопротивления резисторов
нецелесообразно увеличивать до величины более 2 МОм, а емкость конденса-
торов - более 3300 мкФ, т.к. из-за собственных токов утечки оксидных конден-
саторов такой таймер работает нестабильно. Для запуска работы устройства до-
статочно удерживать нажатой в течение 2-3 с кнопку SA1. После размыкания
контактов SA1 оксидный конденсатор С1 заряжается от высокого уровня на-
пряжения, установившегося на выходе элемента DD1.2.
В первый момент времени конденсаторы разряжены, на входе элемента
DD1.1 присутствует высокий уровень напряжения до тех пор, пока не зарядит-
ся оксидный конденсатор С1. В то же время на выходе DD1.1 присутствует
низкий уровень, так же как на входе DD1.2 и на выходе инвертора DD1.3. Из-за
этого транзистор VT1 заперт (имеет очень большое сопротивление перехода
82 Часть 1 Электрические схемы и устройства
сток - исток) и нагрузка обесточена. Постоянный резистор R4 включен в схе-
му параллельно устройству нагрузки, и если последняя отключена, этот резис-
тор является ее эквивалентом. Такое решение позволило защитить полевой
транзистор при положительном управляющем сигнале на затворе. Параллель-
но нагрузке можно включить светодиод-индикатор, сигнализирующий о состо-
янии таймеров.
По мере заряда оксидного конденсатора С1 уровень напряжения на выходе
элемента DD1.1 меняется с низкого на высокий и начинается процесс заряда
оксидного конденсатора С2.
Одновременно на входе элемента DD1.2 и на выходе элемента DD1.3 уста-
навливаются высокие уровни напряжения. Через ограничительный резистор
R3 управляющее напряжение поступает на токовый ключ на транзисторе VT1,
он открывается, и через нагрузку идет ток. В этот момент нагреватель сидения
автомобиля излучает тепло.
По мере заряда оксидного конденсатора С2 уровни напряжения на входе
элемента DD1.2 и на выходе DD1.3 сменяются на низкие, а на выходе DD1.2
устанавливается высокий уровень, и нагрузка обесточивается. Высокий уро-
вень на выводе 4 DD1.2 через диодную развязку питает оксидный конденсатор
С1, который начинает заряжаться, и цикл повторяется сначала.
Наладка узла касается установки времени задержки каждого из таймеров пу-
тем подбора сопротивлений резисторов R1 и R2. Начинают налаживание с
малых сопротивлений - так легче контролировать работу всего устройства.
Кнопка SA1 - любая подходящая, например П1М9-1Т. Оксидные конденса-
торы С1 и С2 применяют с максимально возможно малым током утечки, напри-
мер К53-18, К53-4, К52-18, ЭТО или, в крайнем случае, К50-29, К50-35. Постоян-
ные резисторы типа МЛТ-0,25, MF-25 или другие подходящие. Транзистор VT1
выполняет роль усилителя тока.
Выходной ток одного элемента микросхемы К561ТЛ1 (в зависимости от на-
пряжения источника питания 5-15 В) пропорционально изменяется от 1,5 до 7
мА. Этого недостаточно для обеспечения нормального питания даже обычного
светодиода, а тем более значительной нагрузки. Как один из вариантов усиления
тока в нагрузке, еще два-три свободных элемента микросхемы К561ТЛ1 соединя-
ют параллельно элементу DD1.3 - теперь ток нагрузки может достигать 12-15 мА.
Однако и такой ток для большинства узлов нагрузки недопустимо мал. Напри-
мер, многие слаботочные электромеханические реле не смогут работать с таким
узлом. Для этого в качестве усилительного элемента применяют транзисторы
соответствующей мощности. Причем, если нужен коэффициент усиления по
току более 1000, применяют пару транзисторов одной проводимости, включенных
Вечный таймер 33
по схеме Дарлингтона (составной транзистор). Как правило, коэффициент уси-
ления по току пары транзисторов в схеме Дарлингтона равен произведению
коэффициентов усиления Ь21э каждого из них.
Для питания мощной нагрузки с током до 3-10 А в оконечном узле при-
меняют полевые транзисторы средней и большой мощности (как показано
на рис. 1.41). Вместо КП922А1 применяют КП540А, КП922Б1, КП743А -
КП743В. Из зарубежных: IRF540, BUZ11, IRF511, IRF640, IRF720. Для пита-
ния нагрузки малой и средней мощности (с током до 1 А) применяют КП501,
КП7138, КП707, КП7131, КП504 с любым буквенным индексом. Если требу-
ется очень большой ток в нагрузке, в качестве VT1 без изменения схемы
применяют IRG4PC50F с мощностью до 200 Вт или аналогичный полевой
транзистор SMW14N50F с током до 40 А.
При необходимости можно использовать обогреватели и другую активную
нагрузку с питанием от осветительной сети 220 В. В этом случае устройство
дополняют соответствующим узлом (схема на рис. 1.42) и соблюдают осторож-
ность в обращении, т.к. некоторые элементы будут находиться под опасным
напряжением.
Рис. 1.42. Электрическая схема для подключения нагрузки в цепи 220 В
Вход управления оптосимистора VU1 подключают непосредственно к выхо-
ду элементов DD1.3, DD1.4, а полевой транзистор VT1 и ограничительный ре-
зистор R3 из схемы исключают. При мощности в нагрузке более 100 Вт, комму-
тируемой оптосимистором VU1, его устанавливают на радиатор с площадью
охлаждения не менее 300 см2.
Отрицательным качеством представленного устройства можно считать от-
клонения до 20% в стабильности выдержек времени с каждым новым включе-
нием, что обусловлено токами утечки оксидных конденсаторов, температур-
ным фоном вокруг них и неполнотой разряда каждого в пределах одного цикла.
Однако такой недостаток не оказывает существенного влияния на практичес-
кое применение устройства. Ведь его назначение - минимизировать участие и
внимание человека, то есть автоматизировать работу электроники. С этой
84 Часть 1 Электрические схемы и устройства
задачей устройство эффективно справляется. Спектр применения его широк,
зависит от характера и назначения устройства нагрузки и не ограничивается
рассмотренным вариантом. Так, например, узел найдет применение как авто-
матический включатель подачи воздуха в аквариум, автоматический (и безопас-
ный - напряжение 12 В) подогреватель собачьего домика, а также во многих
других ситуациях.
\
1.24. Сенсорный триггер
Один раз нажал — свет включился и горит до тех пор, пока не нажмут второй
раз, затем4 свет выключается. Обыкновенный принцип работы триггера с двумя
устойчивыми состояниями. Схемы и устройства подобного рода многократно
описаны в литературе для радиолюбителей. Ниже предлагается простая схема
(реализованная с использованием всего одной микросхемы КМОП К561ТЛ1),
имеющая конструктивное отличие от всех известных схем. В качестве датчиков-
включателей здесь использованы сенсоры. Если коснуться одного сенсора (на-
пример, Е1) рукой, то наводимое в теле человека переменное напряжение от все-
возможных опутывающих квартиру контуров питания осветительной сети 220 В
окажется достаточным (в значении 0,1-1 В) для срабатывания триггера на эле-
ментах DD1.1 и DD1.2 (см. принципиальную схему рис. 1.43).
Триггер на элементах DD1.1 и DD1.2 имеет два стабильных состояния. Соот-
ветственно, на выводе 3 элемента DD1.1 при включении питания присутствует
Рис. 1.43. Электрическая принципиальная схема сенсорного триггера
Сетевой сенсор 35
либо сигнал высокого уровня, либо низкого (на практике после нескольких
включений и выключений подряд, а чаще всего при очередном включении,
устанавливался сигнал низкого уровня). При низком логическом уровне на
выходе элемента DD1.1 сигнал проходит через инвертор на элементе DD1.3 и
далее поступает через ограничительный резистор R3 в базу транзистора VT1.
Усилитель тока на транзисторе VT1 закрыт, и реле К1 выключено. Своими кон-
тактами К1.1 реле коммутирует цепь нагрузки.
При низком логическом уровне на выходе DD1.1 транзистор VT1 оказыва-
ется открыт, и реле, соответственно, включено (в нагрузку поступает напряже-
ние питания).
При прикосновении к сенсорному контакту Е2 триггер перебрасывается в
другое состояние. При повторном касании руками сенсора Е1 триггер снова
перебрасывается. Таким образом, осуществляется включение-выключение уст-
ройств нагрузки.
Конструкция сенсоров несложна - это участки неэкранированного монтажно-
го многожильного провода МГТФ-0,8 (или аналогичного) длиной от 5 до 50 см.
Источник питания стабилизированный с напряжением 10-15 В. Все посто-
янные резисторы типа МЛТ-0,25, ВС-0,5. Диод VD1 препятствует возникнове-
нию бросков обратного тока через обмотку реле, его можно заменить на Д220,
КД522, Д310 с любым буквенным индексом. Транзистор VT1 заменяют на
КТ603, КТ605, КТ801, КТ805 с любым буквенным индексом.
Реле РЭС15 - слаботочное и маломощное, рассчитано на ток в нагрузке до
150 мА и напряжение до 150 В. Вместо К1 используют другое реле по назначе-
нию нагрузки, рассчитанное на напряжение срабатывания соответственно на-
пряжению источника питания. Например, для коммутации нагрузки в цепи
электрической сети 220 В с мощностью электроламп накаливания до 100 Вт,
подходит реле фирмы Relpol RM85-2011-35-1012. Оно рассчитано на напряжение
срабатывания 12 В, ток в нагрузке до 10 А при напряжении коммутации 250 В.
Сами триггеры Е1 и Е2 можно использовать в оригинальном виде - напри-
мер, подключить их к двум изолированным друг от друга круглым ручкам меж-
комнатной двери. При этом если дотронуться до одной ручки двери (с внеш-
ней стороны комнаты) - свет в комнате будет зажигаться, а если коснуться
другой ручки (с внутренней стороны) - гаснуть.
Устройство в наладке не нуждается.
1.25. Сетевой сенсор
Среди сенсорных электронных устройств особое место занимают узлы, имею-
щие питание непосредственно от сети переменного тока 220 В. Такие устройства
86 Часть 1 Электрические схемы и устройства
содержат минимум деталей, легко повторяемы, не требуют дополнительного
источника питания, но, несмотря на свою схемную простоту, не менее эффек-
тивны, чувствительны и надежны (не допускают ложных срабатываний), чем
их собратья с более сложной конфигурацией и элементной базой.
То, что электронное устройство, а тем более сенсорное, где управляющий
импульс образуется от наводок переменного напряжения в теле человека, не
имеет развязки от сети, теоретически может пугать начинающего радиолюби-
теля из-за кажущейся опасности передачи через сенсорный контакт перемен-
ного напряжения самому человеку.
Элементы схемы заземлять не надо. С точки зрения безопасности эти опа-
сения несостоятельны. Опасности поражения электрическим током здесь ни-
какой нет. Независимо от фазировки подключения устройства в осветительную
сеть, устройство абсолютно безопасно для повторения и использования. Един-
ственное ограничение: монтаж и проверку надо выполнять при отключенном
напряжении, а при подключенном в сеть устройстве нельзя касаться руками и
неизолированным инструментом деталей и элементов в правой (после транзи-
стора) части схемы. Рассмотрим схему на рис. 1.44.
Полевой транзистор VT1 имеет большое (в несколько десятков мегаом) со-
противление перехода «сток - исток - затвор», что препятствует попаданию
сетевого напряжения на сенсорный контакт, а резисторы R1 и R2 общим
Рис. 1.44. Электрическая схема сетевого сенсора
Сетевой сенсор 37
сопротивлением 10 МОм ограничивают ток от нижнего (по схеме) проводни-
ка настолько, что потенциал на сенсоре Е1 практически незаметен.
Из-за того, что схема работает только на одной полуволне сетевого напря-
жения (это определяется однопериодным выпрямителем на диоде VD2), лампа
накаливания ELI, при касании сенсор^ Е1 рукой, будет мерцать.
Сенсор Е1 представляет собой пластину величиной с пятирублевую монету
из тонкой жести, взятой из декоративного внешнего оформления решеток аку-
стических систем С-30 или аналогичных.
Если на сенсор нет воздействия, то потенциал на управляющем электроде
тринистора VS1 недостаточен для его открывания, поэтому тринистор и лампа
ELI не светятся.
Наведенное на сенсоре электрическое поле наводок переменного напряже-
ния через проводник поступает на затвор полевого транзистора VT1 и приво-
дит к его открыванию. Транзисторный переход сток-исток шунтирует резистор
R3, поэтому при открывании транзистора на управляющем электроде тринис-
тора присутствует достаточный для открывания потенциал - включается кап-
сюль НА1, тринистор открывается и лампа загорается.
Спектр применения устройства разнообразен и ограничивается только фан-
тазией радиолюбителя. Оно может выполнять функции сигнального устрой-
ства: при прикасании к ручке входной двери (для этого сенсор Е1 подключает-
ся к ручке неэкранированным проводом типа МГТФ-1 длиной до 50 см - во
избежание наводок и ложных срабатываний) сработает электрический зво-
нок - рассчитанный на переменное напряжение 110-220 В, если его включить
вместо ELI, или включится лампа накаливания. Хорошие результаты дает при-
менение устройства в качестве квартирного звонка, в этом случае к контактам
А и Б (как показано на схеме пунктиром) подключается звуковой капсюль со
встроенным генератором НА1. Лампа накаливания служит дополнительным ог-
раничивающим ток элементом и одновременно световым сигнализатором со-
стояния устройства. Это обычная электрическая лампа накаливания. Она рас-
считана на напряжение 220-235 В и мощность 7-40 Вт.
В наладке устройство не нуждается и при исправных элементах начинает
работать сразу после включения. Чувствительность узла можно подкорректи-
ровать изменением сопротивления резистора R4. Увеличение сопротивления
R4 приведет к уменьшению чувствительности устройства и наоборот. При не-
обходимости применения провода к сенсору Е1 длиной более 30 см (если при-
сутствует большой электрический фон в помещении, на предприятиях, участ-
ках сборки и испытания электронного оборудования, в ремонтных мастерских)
узел может реагировать на изменение фона без воздействия человека на сен-
сор Е1, то есть работать с помехами. Чтобы купировать эти помехи, в схему
88 Часть 1 Электрические схемы и устройства
вводят шунтирующий постоянный резистор R5 между точками А и Б (показан
внизу схемы). Корректировкой сопротивления резистора R2 также добивают-
ся незначительного изменения чувствительности узла.
Транзистор VT1 заменяют на КП501 с любым буквенным индексом,
КП7131А9 или на микросборки КР1014КТ1, 2VN2120, ZN2120, содержащие по
два аналогичных транзистора. Тринистор VS1 должен быть с минимальным
током управляющего электрода. Кроме указанного на схеме, это может быть
Т112-16-х или аналогичный.
Предохранитель FU1 введен в схему как дополнительный элемент безопас-
ности. Его можно заменить на самовосстанавливающийся предохранитель
типа MF-R025, LP60-025 или аналогичный. В последнем случае общая сто-
имость деталей возрастает. Звуковой капсюль со встроенным генератором НА1
можно заменить на любой подходящий, рассчитанный на постоянное напряже-
ние 5-12 В (от этого может изменяться только громкость и тон звука), например
HSB23-A8, KPI-1410,1205FXP. Если применить капсюль типа KPI-4332-12, то звук
будет прерывистым.
Все постоянные резисторы - типа МЛТ-0,5, MF-50, Pl-4, Cl-4, С2-26 или ана-
логичные. Оксидный конденсатор С1 сглаживает пульсации выпрямленного на-
пряжения. Его тип К50-24, К50-29 или аналогичный. Стабилитрон VD1 заменя-
ют на КС175А, Д808, Д814А или на аналогичный с напряжением стабилизации
6-9 В. Выпрямительный диод VD2 заменяют на КД226В, КД258Б, Д112-16 и ана-
логичные, с учетом, что его обратное напряжение не должно быть менее 300 В.
Устройство работает только при наличии в осветительной сети напряжения
220 В. Поэтому при несанкционированном отключении электроэнергии уст-
ройство сигнализации окажется бесполезным. Недостатком устройства можно
назвать также и то, что световая или звуковая сигнализация активируется толь-
ко при касании сенсора Е1. Но этот недостаток можно исправить, незначитель-
но изменив схему - добавив элементы блокировки тринистора. Другой недоста-
ток в том, что сенсорный узел, как и все другие сенсоры, эффективен только
там, где есть наведенное в теле человека или животного электрическое поле
переменного тока - в жилых и производственных помещениях, и будет беспо-
лезен в поле, горах и на открытой местности.
1.26. Схемы преобразователей частоты
осветительной сети
Для высокоточных цифровых приборов и устройств требуются задающие генера-
торы с кварцевой стабилизацией частоты. Но большая часть радиолюбительских
Схемы преобразователей частоты осветительной сети 39
разработок не нуждается в такой точности. Например, для таймеров и уст-
ройств автоматики, цифровых термометров и фотореле достаточно той высо-
кой степени точности, которую может обеспечить частота осветительной сети
(50 Гц ± 5%). Сформировать последовательность импульсов данной частоты с
тем, чтобы их форма и амплитуда были адаптированы для последующих циф-
ровых узлов, могут не только специальные микросхемы (формирователи и
преобразователи), но и универсальные логические элементы. Один из вариан-
тов простого генератора импульсов представлен в схеме рис. 1.45 в виде узла
на элементе DD1.1.
Рис. 1.45. Электрическая схема устройства преобразователя частоты осветительной сети
Устройство состоит из логических элементов микросхем DD1, DD2 и 12-раз-
рядного счетчика пульсаций на микросхеме КР1561ИЕ20 (DD3). На выходе
элемента DD2.4 сформированы минутные импульсы с регулируемой длитель-
ностью. В схеме предусмотрено переключение (инверсия) выходных импуль-
сов, реализуемая перемычкой на входе элемента DD2.4. Таким образом, под
90 Часть 1 Электрические схемы и устройства
конкретную задачу, стоящую перед радиолюбителем, можно адаптировать дан-
ную схему. Она формирует 1 раз в 60 с выходной импульс положительной (или
отрицательной) направленности.
Переменное напряжение с вторичной обмотки трансформатора Т1 с сете-
вой частотой 50 Гц и амплитудой 14,5 В (зависит от особенностей понижающе-
го трансформатора) проходйт через полосовой ограничительный фильтр на
элементах C3R1R2R3C4 и поступает на вход DD1.1. Постоянные резисторы R2
и R3 составляют делитель, задающий напряжение смещения для входа элемен-
та микросхемы К561ТЛ1 (с передаточной характеристикой триггера Шмитта)
с амплитудой 3 В. Триггер Шмитта из синусоидального сигнала вырабатывает
прямоугольный импульс такой же частоты, какая подается на синхровход мик-
росхемы DD3. Элементы микросхем DD2.1 — DD2.3, DD1.2
Обрабатывают и преобразовывают сигналы счетчика, обеспечивая его пе-
риодическое обнуление, после накопления на выходах заданной последова-
тельности импульсов.
Сброс в исходное состояние асинхронный, происходит, когда на вход R (вы-
вод 11 DD3) поступает высокий уровень. Каждый шаг выходного кода появля-
ется на выходах синхронно с отрицательным перепадом тактового импульса на
входе СЕК (вывод 10 DD3).
Инвертированный минутный импульс с выхода элемента DD1.2 поступает
на схему генератора на элементах DD1.3, DD1.4, включенных по схеме RS-триг-
гера. Сигнал генератора связан с элементами времязадающей цепи R4R5C5,
определяющей длительность выходного импульса. Она рассчитывается по фор-
муле Т = 1,2 х C5(R4 + R5), где емкость конденсатора измеряется в фарадах, а
эквивалентное сопротивление резисторов - в омах. Элементом DD2.4 осуще-
ствляется усиление выходного сигнала. Наладки устройство не требует.
Длительность выходного импульса устанавливают из соотношения значе-
ния элементов по вышеприведенной формуле. Эта длительность может коррек-
тироваться в широких пределах, что дает схеме новые возможности. Практи-
ческое применение может быть различным: например, в виде составной части
устройства периодического контроля за изменением состояния нескольких
шлейфов охранной сигнализации. Схему можно дополнить, введя в нее допол-
нительный делитель частоты на 10 (его включают в разрыв между выводами 11
DD3, 4 DD1.2 и выводом 8 DD1.3) - тогда электронный узел будет выдавать ста-
бильную «метку» один раз в час. После повторного добавления делителя им-
пульс на контроль каких-либо параметров или импульс управления устройства-
ми нагрузки приобретает еще больший интервал, и так до бесконечности.
Стабилизатор напряжения для питания узла DA1 выдает напряжение 9 В.
Устройство работоспособно в диапазоне постоянного стабилизированного
Управление вращением электродвигателя 91
напряжения 5-15 В. Потребление тока от источника питания не превышает 8
мА. Оксидный конденсатор С5 желательно применить с малым током утечки,
например К52-1 или аналогичный. Остальные оксидные конденсаторы - типа
К50-35. Неполярные - типа КМ6. Постоянные резисторы - МЛТ-0,25. Перемен-
ный резистор R4 - любой подходящий. Диодный мост можно составить из ди-
одов Д226Б. КД105Б и аналогичных. Трансформатор Т1 с сетевой первичной
обмоткой должен обеспечивать на вторичной обмотке переменное напряже-
ние 10-18 В. Включатель питания SA1 - любой, например П2К.
Другой вариант преобразователя частоты показан на рис. 1.46.
Рис. 1.46. Электрическая схема устройства преобразователя частоты (второй вариант)
Это устройство также формирует прямоугольные импульсы с частотой ос-
ветительной сети, которые в дальнейшем используют для любых подходящих
целей, как и предыдущий вариант.
В качестве трансформатора Т1 используют, кроме указанного на схеме, лю-
бой подходящий, с такими электрическими характеристиками, чтобы на об-
мотках II и III было одинаковое переменное напряжение в диапазоне 5-12 В.
Изменением сопротивления резистора R1 можно незначительно корректиро-
вать соотношение времени фаз.
Элементы в схеме подбираются по тем же критериям, что и в предыдущем
варианте.
1.27. Управление вращением электродвигателя
или поляризованного реле
На рис. 1.47 показана схема устройства управления вращением электродвига-
теля постоянного тока логическими сигналами МОП-уровня. Подавать такие
92 Часть 1 Электрические схемы и устройства
к 14 выв. DD1
Рис. 1.47. Электрическая схема устройства управления вращением электродвигателя
сигналы управления может любое электронное устройство, например триггер
Шмитта.
Эта схема разработана для автоматизированного ленточного транспортера,
который работает на прием и выдачу товаров со склада. При разработке узла
стояла задача создать простое устройство, меняющее направление вращения и
управляемое при этом минимумом сигналов и переключателей. Еще одна воз-
можность использования схемы лежит на поверхности: если вместо электро-
двигателя Ml использовать поляризованное реле, например РП-7 или анало-
гичное, путем смены логического уровня на входе узла, то можно управлять
какими-либо удаленными процессами и устройствами посредством коммутации
соответственных контактов реле.
Как работает схема
На входе схемы последовательно установлены два инвертора, так что' выход
одного одновременно является входом другого. При этом входной сигнал уп-
равления (высокий или низкий логический уровень) на входе DD1.1 становит-
ся обратным по фазе на входе элемента DD1.2. Выходы инверторов управляют
соответствующей диагональю полевых транзисторов. Так, при высоком уров-
не напряжения на входе схемы, на выходе элемента DD1.1 присутствует низ-
кий уровень напряжения, а на выходе DD1.2 - опять высокий. Благодаря этому
транзисторы VT2 и VT3 открыты и пропускают ток от отрицательного, к поло-
жительному полюсу источника питания. Электродвигатель Ml вращается про-
тив часовой стрелки. Если на вход узла подать низкий уровень, на выходе DD1.1
он отразится в противофазе, то есть станет высоким уровнем, и откроются
транзисторы VT1, VT4, замыкая другую диагональ моста. Теперь ток потечет
тем же порядком, только через открытые переходы транзисторов VT4 и VT1.
Для управления устройствам необходим логический сигнал МОП-уровня посто-
янного характера без примеси частотных колебаний.
Линейная индикаторная шкала 03
Устройство испытывалось с электродвигателями автомобильных вентилято-
ров. В качестве двигателя постоянного тока может использоваться любой ма-
логабаритный низковольтный двигатель, например из серии ДТ. Мощные
МОП-транзисторы VT1-VT4 применены в схеме с таким расчетом, чтобы иметь
запас по мощности и напряжению. Так, максимальное напряжение сток - зат-
вор транзисторов КП743Б составляет 80 В, а максимальная сила тока 4,9 А.
Максимальное сопротивление открытого перехода всего 0,3-0,5 Ом. Для повы-
шения эффективности транзисторы VT1-VT4 устанавливают на теплоотводы.
Напряжение питания узла зависит от типа применяемого электродвигателя
Ml. Если напряжение питания превысит 12 В, следует предусмотреть в схеме
дополнительный стабилизатор для питания логической микросхемы К561ЛА7.
Вместо микросхем К561ЛА7 можно применить другую микросхему серии К561,
если ее функциональная структура предполагает включение инвертирующих
элементов, например, это может быть К561ЛН2, К561ЛЕ5. Оксидный конден-
сатор С1 (любого типа) на рабочее напряжение не менее напряжения источ-
ника питания сглаживает пульсации напряжения при работе Ml.
Источник питания должен обеспечивать полезный ток в нагрузке не менее
2 А. Ток потребления определяется мощностью электродвигателя или парамет-
рами реле, включенного вместо Ml.
Недостатком данного узла является отсутствие третьего неопределенного
(Z-состояния) в логических элементах К561ЛА7. Открытый (неприсоединен-
ный) вход элемента DD1.1 (выводы 1 и 2) логически воспринимается как высо-
кий уровень напряжения, а значит, весь узел будет работать по заданному алго-
ритму, то есть при указанной полюсовке включения электродвигателя Ml будет
вращаться против часовой стрелки. Если вход элемента DD1.1 «подсадить» на
общий провод, подключив, например, между выводами 1 и 2 DD1.1 и общим
проводом постоянный резистор с сопротивлением 10 кОм, узел воспримет это
как противоположный управляющий сигнал, и электродвигатель станет вра-
щаться по часовой стрелке. Если вместо Ml используется поляризованное
реле, данный недостаток несущественен.
1.28. Линейная индикаторная шкала
с последовательным сравнением напряжения
Схемы индикаторов и преобразователей входного сигнала неоднократно опи-
саны в технической литературе. Как правило, область их применения широ-
ка и простирается от индикаторов точной настройки на сигнал радиостанции
(передатчика), реализованный в высококачественных радиоприемных уст-
ройствах, до индикаторов перегрузки динамиков и уровня сигнала (записи,
94 Часть 1 Электрические схемы и устройства
воспроизведения) в серии магнитофонов и музыкальных центров. Перечислен-
ными примерами область активного применения индикаторов - линейных
шкал на основе светодиодов и их матриц - не ограничивается. Из принципа
работы таких индикаторов ясно, что они могут быть использованы как изме-
рительный комплекс любого постоянного и переменного напряжения, а их
особенность состоит в отображении сигнала линейным методом. Представьте
себе, например, линейную шкалу из последовательно включенных светодио-
дов - в зависимости от уровня входного напряжения будет светиться меньшее
или большее число светодиодов, образуя линейный формат индикации. Опыт-
ным путем устанавливают значение напряжения, при котором будет зажигать-
ся каждый светодиод, и наносят это значение (калибруют шкалу) напротив оп-
ределенного светодиода. Такой прибор можно эффективно применять в
качестве пробника напряжения и по индикации линейки светодиодов устано-
вить действительный уровень напряжения. Область применения таких калиб-
рованных линеек поистине необъятна. Очень много схем индикаторных лине-
ек работают по принципу параллельного сравнения напряжений - отсюда
наличие в схемах большого количества сравнивающих устройств, называемых
компараторами (в любом дискретном или интегрированном исполнении). Од-
нако возможность схемных решений индикаторных линеек этим методом не
ограничивается.
Одним из альтернативных способов представления схем линейной индика-
ции со светодиодной линейкой в качестве индикатора является метод последо-
вательного сравнения входного сигнала с циклически изменяющимся образцо-
вым напряжением.
Кто знаком с принципом работы регистров последовательного сдвига,в циф-
ровой технике, сразу поймет и оценит более простую возможность сравнения
нескольких сигналов. В предлагаемой схеме цифровой индикаторной линейки
на основе светодиодов применен принцип последовательного сравнения, при-
чем в качестве регистра используется популярная микросхема К564ИР13. Кро-
ме того, отличительной чертой предлагаемого устройства является точное (не
инерционное) отображение информации на светодиодной линейке в динамичес-
ком режиме, особенно в условиях резкого характера смены фронтов входных
импульсов. Рассмотрим электрическую схему на рис. 1.48.
Здесь в качестве циклически изменяющегося образцового напряжения при-
меняется обычный, если можно так сказать, генератор прямоугольных импуль-
сов на инверторах микросхемы серии К561.
С выхода компаратора (он в схеме только один, в отличие от альтернатив-
ного и старого способа, когда количество компараторов соответствует коли-
честву индикаторов) микросхемы DD4 (КР1409УД1) результаты сравнения
Линейная индикаторная шкала 95
+Un 10-12В
DD2
DD3
DD4
K564UP137
К561ТМ1
KP1409DD1
к 12 выв. DD2
к 4 выв. DD4
Рис.‘1.48. Электрическая схема линейной индикаторной шкалы
передаются на сдвиговый регистр (микросхема DD2 К564ИР13), с выхода ко-
торого поступают на светодиодные индикаторы параллельным кодом.
Здесь уместно заметить, что вместо индикаторов можно использовать как дис-
кретные светодиоды АЛ307А - АЛ307В и аналогичные по электрическим харак-
теристикам, так и целые индикаторные линейки (АЛС345А с 8 светодиодами,
АЛС317Б - с 5 светодиодами, АЛС361А - АЛС361Б, АЛС362П, КИПТ03А-10Ж - с
желтым цветом свечения, КИПТ03А-10Л - с зеленым цветом свечения и др.)
Тактовый генератор, построенный по классической схеме на элементах
DD1.1 и DD1.2, вырабатывает импульсы прямоугольной формы. Частота им-
пульсов тактового генератора определяет динамику (инерционность) смены
показаний линейки индикаторов. Через логический элемент совпадения DD1.4
96 Часть И 1 Электрические схемы и устройства_________________________
они поступают на тактовый вход С микросхемы - регистра последовательного
приближения DD2. Этот регистр осуществляет потактовые (синхронно с час-
тотой тактового генератора) сдвиги информации, загружаемой в регистр. Од-
новременно идет измерение уровня входного напряжения компаратором DD4.
Здесь следует иметь ввиду, что микросхема DD4 рассчитана на прием по входу
аналогового сигнала или уровня МОП-сигнала, то есть постоянного напряже-
ния или импульсов амплитудой 0-7 В. Конечно, это не означает, что на вход
устройства можно подавать только такой ограниченный спектр напряжений.
Устройство будет эффективно работать и в режиме измерения уровня и импуль-
сов большей амплитуды, а также переменного напряжения, но для этого в схе-
му необходимо ввести изменения: включить перед входом компаратора - мик-
росхемы DD4 соответствующий делитель напряжения.
Зарядившийся с выхода Q (вывод 1 микросхемы DD3) одновибратора (гене-
ратора одиночного импульса) до напряжения высокого логического уровня кон-
денсатор С2 после смены логического состояния на том же выходе Q разряжает-
ся через резистор R3. Спадающее по экспоненциальному закону напряжение на
конденсаторе С2 непрерывно сравнивается с поступающим на вход компарато-
ра DD4 напряжением. В результате этого сравнения высокий и низкий уровни
напряжения с выхода компаратора (вывод 6 микросхемы DD4) поступают на
вход данных регистра и определяют состояние его выходов. Подключенные к
выходам микросхемы DD2 светодиоды (или линейка светодиодов) по схеме с
общим анодом через ограничительные резисторы R5 - R14, реагируя на низкий
логический уровень на выходе микросхемы - регистра, отображает сигнал в све-
товой форме.
По окончании цикла преобразования входного-аналогового сигнала в се-
рию логических импульсов на входе СС регистра появляется уровень логичес-
кого 0, который воздействует на одновибратор микросхемы DD3. Это приво-
дит к тому, что микросхема К561ТМ1, включенная по схеме одновибратора,
вырабатывает импульс остановки (длительность импульса определяется сопро-
тивлением резистора R2 и емкостью конденсатора С1), который запирает схе-
му совпадения, подавая на вывод 2 DD1.4 с выхода Q (с инверсией - вывод 2
К561ТМ1) сигнал логической «1».
Микросхема К561ТМ1 (DD3) переключается по положительному перепаду
на тактовом входе С (вывод 3 DD3), при этом логический уровень, присутству-
ющий на входе D, передается на вход Q.
Таким образом, поступление импульсов от тактового генератора на вход С
регистра прекращается, и шкальный индикатор регистрирует достигнутый
входным сигналом уровень. Одновременно с прямого выхода Q одновибратора
Электронная приманка 97
на микросхеме DD3 происходит зарядка конденсатора С2. Цикл повторяется
сначала.
Все постоянные резисторы в схеме - типа МЛТ-0,25 или их зарубежные ана-
логи MF-25. Конденсаторы С1 - СЗ неполярные, типа КМ6. Оксидный конден-
сатор С4 сглаживает уровень пульсаций питающего напряжения. Источник
питания для устройства - стабилизированный, с напряжением 9-12 В.
Благодаря применению в схеме микросхем серий К561 и К564 ток потреб-
ления от источника питания очень мал и составляет всего 3-5 мА (без учета
тока потребления индикаторной шкалой). Микросхемы серии К561 можно за-
менить на их зарубежные аналоги, например серии CD40xx, или на микросхе-
мы серии К176 - в таком случае напряжение источника питания необходимо
снизить до +9 В.
1.29. Электронная приманка
Как известно, под водой рыбы и другие обитатели живут своей активной жиз-
нью. Акустический фон под водой крайне разнообразен. Ученые утверждают
даже, что есть записи звуков, издаваемых дельфинами, китами, акулами и дру-
гими представителями подводного мира. Возможно, что и более мелкие ры-
бешки понимают сигналы себе подобных, но зафиксировать акустические сиг-
налы, издаваемые «мелочью», труднее из-за малой мощности таких сигналов и
поглощающего общего фона. Наиболее важными сигналами среди живых су-
ществ (в том числе человека), безусловно, считаются сигналы опасности и сиг-
налы желания. Полагаю, что и рыбы в своем роде не оригинальны. Рыбы в
водной среде очень чувствительны к малейшим сотрясениям, акустическим
звукам родной стихии. Так, например, известно, что окунь чувствует и реагиру-
ет на мельчайшие сотрясения и подводные волны, расходящиеся от упавшего
в воду предмета или другой рыбы, своими чешуйками, совпадающими с черной
волнистой окраской на теле. Вопрос в том, как он воспринимает эти сигналы -
как интерес или как опасность?
На основе этих данных, предполагая, что слабые щелчки и подводные вол-
ны, распространяемые по всей среде, привлекают рыб, находящихся непода-
леку от источника звука, а обычные наживка и приманка сделают остальное для
успешной рыбалки, был разработан простой генератор инфранизкой частоты
с низкоомным излучателем. Эффективность применения устройства для ры-
балки превзошла все ожидания (см. описания экспериментов). Электрическая
схема генератора показана на рис. 1.49.
Генератор включен по схеме с общей базой на одном маломощном кремние-
вом транзисторе р-п-р типа - КТ3107Г. Вместо указанного типа можно применить
98 Часть 1 Электрические схемы и устройства
Рис. 1.49. Электрическая схема генератора-приманки
любой другой с аналогичными электрическими характеристиками, например
KT31Q7 с любым буквенным индексом. При заменах на другой тип надо стре-
миться, чтобы коэффициент усиления по току Ь21эбыл не менее 60.
Резистор R2 и конденсатор С1 включены как фильтр НЧ и совместно с об-
моткой 1-трансформатора Т1 обеспечивают возникновение и затухание элект-
рических колебаний с частотой около 0,3-0,5 Гц. Такие параметры частоты
задаются емкостью С1 и сопротивлением R2. При уменьшении емкости С1 (его
тип К52-18) частота увеличивается. В пределах до 30 Гц ее можно корректиро-
вать простым йзменением указанной емкости до значения 1-5 мкФ.
Подстроечный резистор R1 (типа РП1-63М) нужен для первоначальной на-
стройки рабочей точки транзистора VT1. Это может понадобиться, например,
если применить в схеме другой трансформатор или напряжение питания.
В схеме на рис. 1.49 используется небольшой по габаритам согласующий транс-
форматор Т1 типа СТ-1А - он имеет первичную обмотку с центральным выво-
дом и общим сопротивлением 480 Ом, а вторичную - с сопротивлением 4 Ома,
но она не используется.
Ток потребления устройства в активном состоянии всего 3-4 мА. В таком
режиме устройство постоянно генерирует сигнал (при хороших элементах
питания) более 1 суток.
О деталях
Подстроечный резистор R1 можно заменить на СП5-2 с линейной характерис-
тикой. Конденсатор С1 - на К50-30, К50-35 или старого образца с обозначени-
ем «ЭТО», обязательно должен быть малый ток утечки до 40 мкА. Постоянный
резистор R2 - типа МЛТ-0,25, MF-25.0 замене транзистора было сказано выше.
Если не удастся найти трансформатор с рекомендуемыми данными, то сопос-
тавимые результаты генератор выдаст и с включенным вместо обмотки 1-дрос-
селем Ь4-ДПМ-2,4. Индуктивность, включенная параллельно пьезоэлектричес-
кому капсюлю НА1 совместно с RC-элементами, обеспечивает введение
Электронная приманка QQ
капсюля в резонанс. Конденсатор С2 - любой из типов К50-12, К50-24 и анало-
гичных. Капсюль НА1 - любой из серии НС0903, ВП-1.
Питание устройства - две последовательно включенные пальчиковые бата-
реи ААА с общим напряжением 3 В. Вместо них можно использовать один эле-
мент CR2025, но в последнем случае время непрерывной работы устройства
заметно сократится. Генератор стабильно работает при напряжении источни-
ка питания в диапазоне 1,8-5,5 В. Повышать напряжение питания выше 5,5 В
без необходимости не рекомендуется. При этом возрастает потребляемый ток,
и рабочая точка смещения транзистора VT1 находится в состоянии, близком к
критическому, поэтому требуется изменение сопротивления резистора R1.
Кроме того, с увеличением напряжения питания устройства частота импульсов
генератора также возрастает.
Данных о том, насколько полезно или вредно для привлечения рыбы при-
менение данного генератора с частотой импульсов выше 30 Гц , нет.
Наладка
Наладка устройства заключается в установке уровня напряжения - 1,5 В в базе
транзистора VT1 относительно знака + вывода источника питания. Осциллог-
рафом можно проконтролировать наличие и настроить частоту импульсов ге-
нератора на коллекторе VT1 относительно знака + источника питания.
При наладке допустимо пользоваться стационарным источником питания с
понижающим трансформатором. Излучатель НА1 при работающем устройстве
издает слышимые щелчки с частотой 0,3-0,5 Гц.
После успешной проверки на рабочем столе устройство помещают в герме-
тичный корпус и испытывают в водной среде.
Особенности изготовления герметичного корпуса-капсулы
В силу специфических условий ловли рыбы корпус конструкции должен
быть полностью герметизирован. Для этого элементы устройства закрепля-
ют на участке монтажной платы размером 20x30 мм. Контакты питания и пе-
ремычку между последовательно соединенными элементами припаивают к
контактам элементов ААА. Плату вместе с подключенным излучателем поме-
щают в ламинатную пленку и с краев проглаживают ее утюгом, добиваясь гер-
метизации. Образовавшуюся конструкцию помещают в любой удобный плас-
тмассовый корпус, например в пластмассовую коробку от часов, и по
периметру наносят клей «Супер-момент гель». Подсушка продолжается в те-
чение часа.
100 Часть 1 Электрические схемы и устройства
Перед началом эксплуатации устройство проверяют на герметизацию дома,
наполнив ванную водой с температурой 20-25°С и погрузив капсулу на дно. Для
того чтобы капсула утонула, надо привязать к конструкции груз. В таком виде
оставляют устройство на 1-2 часа. Если после испытания устройство работает
нормально - слабые импульсы вибрирования чувствуются пальцами сквозь кор-
пус - его можно применять для рыбалки. На воде импульсы генератора визу-
ально незаметны.
Недостатком устройства является автономность источника питания. Для
борьбы с этим злом было изготовлено четыре однотипных устройства с вы-
водом из герметизированного корпуса пары проводов армейской проволоки
(полевки) для удаленного источника питания, его возможной замены при вы-
работке ресурса батареи и подключения к стационарному источнику пита-
ния от сети 220 В. К сожалению, создать оптимально герметизированный
корпус в местах вывода проводников наружу не удалось. А это значит, что эк-
сплуатировать такое устройство с риском проникновения воды (проводника
электрического тока) внутрь корпуса к элементам конструкции» особенно
если его в целях экономии элементов питания подключить к сетевому источ-
нику стабилизированного напряжения с понижающим трансформатором,
нельзя и опасно. Но это одновременно означает и то, что устройство, а осо-
бенно конструкцию корпуса, можно дополнить, преобразовать, а значит,
дает шанс развить творческие способности тем, кто захочет повторить кон-
струкцию.
Описание экспериментов
Один эксперимент проводился в июле 2004 г. на озере Кавголовское в приго-
роде Петербурга во время ловли рыбы с лодки. Глубина озера в месте лова со-
ставляла 1,8 м. Электронная приманка опускалась на разную глубину: от 1 м (с
поверхности воды) до полного погружения на дно озера. Конечно, объяснить
хороший улов можно комплексом причин, например вкусной наживкой или
проголодавшейся рыбой, но результаты эксперимента были спрогнозированы
косвенно еще ранее - в том же месяце в домашних условиях.
Герметизированная капсула с включенным устройством помещалась на дно
аквариума с декоративными рыбками (емкость аквариума 200 л), где привлека-
ла внимание в течение всего эксперимента, то есть 10 ч. Декоративные рыбы
собирались вблизи капсулы группами: при естественном дневном освещении ак-
вариума или включении электрического освещения вечером - были подвижны,
а при затемнении (ночью) - становились пассивны и оставались в основном на
Детектор валюты на ультрафиолетовом светодиоде 01
одном месте. В обоих случаях значительная часть водного пространства (кро-
ме места затопления капсулы с генератором, где собирались рыбы) оставалась
свободной.
По неожиданным результатам этого эксперимента был сделан вывод о воз-
можности применения устройства в обычной рыбалке для привлечения пре-
сноводных рыб.
Пока нельзя говорить о стопроцентной эффективности рекомендуемого про-
стого устройства везде и всегда. Я не проводил длительных экспериментов - это
тема отдельной главы (вот еще прекрасная возможность для радиолюбителей
проявить себя), так как среди психологов и медицинских работников редко кто
не знает об «эффекте привыкания», свойственном любому живому существу.
Привыкнув и адаптировавшись к воздействию сигнала определенной часто-
ты и мощности, рыба будет реагировать на такой прибор, почти как на обык-
новенный камень или улитку: «мало ли что здесь еще лежит». Поэтому при дли-
тельной эксплуатации устройства необходимо периодически менять частоту и
мощность генерируемых сигналов.
Применение
Электронную приманку, заключенную в водонепроницаемый корпус, погружают
в воду в месте лова рыбы, предварительно привязав веревкой или проводом.
Результат превосходит все ожидания!
1.30. Детектор валюты на ультрафиолетовом светодиоде
Не только радиолампы и лампы накаливания сдают свои позиции, но и ультра-
фиолетовые. Последним на смену приходят светодиоды с ультрафиолетовым
спектром свечения. Однажды автору подарили зажигалку, в которой был встро-
ен, на первый взляд, обычный светодиод. Но при включении оказалось, что
цвет его свечения необычен - он просвечивал водяные знаки на купюрах. Кро-
ме встроенных в зажигалки, встречается еще несколько разновидностей пор-
тативных детекторов денег в виде брелков. Заинтересовавшись таким простым
решением проблемы контроля денежных средств, получаемых из чужих рук,
автор выковырял светодиод из зажигалки, но не нашел никаких внешних отли-
чий от такого же светодиода инфракрасного спектра или любого индикатор-
ного светодиода соответствующего размера. Проведя ряд опытов, а затем и
закупив новые УФ-светодиоды, автор пришел к выводу, что сделать детектор
валюты можно в домашних условиях, нужно только увеличить мощность свето-
вого потока. Для этого необходимо соединить УФ-светодиод последовательно
102 Часть 1 Электрические схемы и устройства
с резистором сопротивлением 220 Ом и подключить к источнику постоянного
напряжения 5 В. Мощность рассеяния ограничительного резистора 0,25 Вт.
При подключении к источнику питания с постоянным напряжением, отлич-
ным от 5 В, сопротивление резистора выбирают таким, чтобы сила тока через
светодиод находился в пределах 10-30 мА. Для расчетов руководствуются фор-
мулой закона Ома: R = V/I.
При питании светодиода от батареи напряжением 3 В и менее, ограничиваю-
щий резистор совсем не нужен. При подключении к источнику питания соблю-
дают полярность. Сжечь светодиод при малых напряжениях питания и токе в
цепи не удастся, поэтому в данном случае допустимо проверить его работоспо-
собность опытным путем, переменив полярность питания, если он сразу не заго-
рится. Описанная схема включения настолько проста, что автор не рискнул ее
привести. Для того чтобы понять, какие бывают светодиоды УФ-спектра излуче-
ния, в чем их особенности, различия и каковы области применения, составлена
табл. 1.1 параметров наиболее Популярных УФ-светодиодов.
Таблица 1.1. Некоторые типы и оптоэлектрические параметры светодиодов УФ-спектра излучения
Тип Струк- тура Длина волны Xp, nm Цвет Unp, В при 1пр = 20 мА Оптичес- кая мощ- ность, мВт при 1пр = 20 мА Угол, град.
min max
27V20C-A InGaN 400-405 ультрафиол. 3,5 3,8 5 20
27V20C-380-3 InGaN 380-385 ультрафиол. 3,5 3,8 3 20
24V80C-A InGaN 400-405 ультрафиол. 3,5 3,8 5 80
24V80C-380-3 InGaN 380-385 ультрафиол. 3,5 3,8 3 80
27BG20C-B InGaN 500R510 ультрафиол. 3,0 3,6 5 ' 25
UVL-7113UVC InGaN 400-411 ультрафиол. 3,7 4,0 8 15
LDUV53393 InGaN 385 ультрафиол. 3,0 4,0 1,2 20
NSHU550 InGaN 375 ультрафиол. 3,5 4,0 1,0 20
NSHU590 InGaN 375 ультрафиол. 3,5 4,0 0,75 20
Если выбрать из таблицы УФ-светодиод с максимальными мощностными
параметрами, может даже получиться неплохой детектор валюты. Кроме того,
для увеличения мощности и силы света нет никаких препятствий к тому, что-
бы соединить в соответствующей полярности 2-3 УФ-светодиода параллельно.
При этом желательно к каждому светодиоду подключить отдельный ограничи-
вающий резистор.
Детектор валюты на ультрафиолетовом светодиоде 1Q3
Рис. 1.50. Внешний вид
УФ-диода диаметром 3 мм
Светодиоды характеризуются бинами (градациями) по
длине волны и прямому падению напряжения. Например,
для светодиода 27BG20C-B возможны градации длин волн
500-505 пт (нанометров), 503-507 пт, 505-510 пт и града-
ции прямого падения напряжения соответственно 3,0-3,3 В
и 3,3-3,6 В. Большинство рассматриваемых светодиодов
имеет широкий диапазон рабочих температур: от -30 до
+85° С. Внешний вид светодиодов практически не отлича-
ется от их собратьев, работающих в основном спектре видимого человеком из-
лучения. Внешний вид светодиода диаметром 3 мм показан на рис. 1.50.
Стоимость УФ-светодиодов в настоящее время
составляет 30-60 руб. Фирмы-производители:
• FREC, LIGITEK, NICHIA и др. В момент приобре-
тения или проверки светодиода УФ-спектра важно
не спутать его по свечению с индикаторными све-
тодиодами близкого цвета свечения, например,
LED G CORPUS 9005 имеет относительно близкий
□ 0.5 SQUARE*2
Рис. 1.51. Цоколевка NSHU550
с диаметром колбы 5,7 мм
к ультрафиолету фиолетовый оттенок, LED В
NOZZLE BL-B112V-LED - бело-голубой, а цвет све-
чения светодиода LED В T25-BAY15S-19BU56 -
ультрамарин. Аббревиатура LED обозначает Light
Emitting Diode - испускающий свет диод.
На рис. 1.51 показана цоколевка УФ-светодио-
да NSHU550.
Длина волны около 400 пт в ультрафиолето-
вых светодиодах не является жестким ультра-
фиолетом. Человеческий глаз вполне способен
уловить свечение этих светодиодов в виде тем-
но-густого фиолетового света. Тем не менее этот
свет вполне отвечает всем характеристикам ульт-
рафиолета и может применяться в специализи-
рованных устройствах. УФ-светодиоды нельзя
применять для прямой индикации из-за крайне
вредного воздействия на зрение человека. Ульт-
рафиолетовое излучение (даже кратковремен-
ное) опасно для глаз, поэтому следует избегать
попадания основного пучка света в глаза и тем
более нельзя рассматривать такой светодиод во
включенном состоянии под лупой.
104 Часть 1 Электрические схемы и устройства
Для защиты глаз и кожи во время использования светодиода рекомендуют
простые меры безопасности: не нужно смотреть на УФ-свечение безотрывно
более 1-3 с, а также непосредственно прикасаться рабочей поверхностью
включенного светодиода к коже.
Некоторые УФ-светодиоды имеют очень большую силу света - при диамет-
ре от 3-10 мм сила света составляет от 2-10 cd (канделл). Это притом, что сила
светового монопотока общеизвестного индикаторного светодиода АЛ307Б со-
ставляет всего 10 med (милликанделл), а его собрата АЛ331Б - чуть больше.
Возможно, одного светодиода УФ-свечения вполне хватит для подсветки, на-
пример, корпуса электрощитка, лопастей вентилятора и др. потенциально
опасного оборудования. Главное, чтобы поток свечения был правильно направ-
лен, ведь, заметив световой поток УФ, человек инстинктивно будет отворачи-
ваться от него и, возможно, сохранит себя для будущих поколений. Но даже
при любви к синему свечению все же лучше применять в такой ситуации более
безопасные светодиоды с голубым или ультрамариновым цветом. Как резюме:
ультрафиолет не страшен, он так же, как и атом, может быть мирным - или не
может быть... Все зависит от человека, который его применяет.
Спектр применения УФ-светодиодов хоть и специфичен, но очень широк.
От сувениров-зажигалок и им подобных безделушек до лазеров, реализованных
на основе нескольких УФ-светодиодов. В медицинских целях УФ-светодиоды
эффективно используются как прогревающие лечебные элементы в перенос-
ных аппаратах УФК локальной терапии, в стоматологии для полимеризации
фотополимерных пломб, в современных приборах проверки на фальшивость
денежных знаков и в различных сенсорных устройствах автоматики. Возмож-
но, не за горами то будущее, когда на основе мощных УФ-светодиодов будут
созданы лечебные солярии - вместо ламповых, ведь надежность таких свето-
диодов на сотню порядков выше, чем ламп с УФ-спектром свечения.
Периодически появляется информация о создании новых светодиодов, дли-
на волны излучения которых лежит в диапазоне от 250 до 255 пт, что также
соответствует диапазону ультрафиолетового излучения. Кристаллы таких све-
тодиодов имеют размеры всего 0,2x0,2 мм. Новые приборы получают широкое
применение в медицине и науке. Предполагается использовать новые диоды
для активизации свечения люминофоров в новых люминесцентных источни-
ках света, где до настоящего времени использовались пары ртути. С появлени-
ем новых ультрафиолетовых светодиодов улучшатся параметры (потребление
энергии и быстродействие) современных светодиодов с белым, лунным и бело-
голубым свечением, основой которых являются голубые светодиоды с люми-
нофором, чувствительным к их излучению.
Детектор валюты на ультрафиолетовом светодиоде "| Q5
Приборы считывания информации, предназначенные для определения лю-
минесцентных, голографических и других меток на ленте, этикетках и т.п., ак-
тивно использующиеся в торговле и производстве, постепенно заменяются с
ИК-спектра свечения на ультрафиолет. Как подтверждение, появились люминес-
центные фотоэлектрические датчики серии LDji, производства фирмы Data-
sensor, в компактном металлическом корпусе. Их особенности: цифровая обра-
ботка сигнала, настройка прибора в одно касание, через проводной пульт управ-
ления или пульт дистанционного управления. Для определения небольших
предметов такие считыватели выполнены с применением оптического волокна.
Ультрафиолетовый светодиод в некоторых случаях, когда мощность излуче-
ния не принципиальна, может заменить ультрафиолетовую лампу, применяе-
мую в соляриях. Молодые и продвинутые радиолюбители наверняка видели на
танцполах дискотек такие лампы. Благодаря свечению этих ламп в темноте,
при отсутствии других источников света, на стенах легко читаются рисунки
или надписи, которые были бы невидимыми при нормальной или естествен-
ной освещенности. Такой ультрафиолетовый эффект должен быть мягким и
слабым. Многие материалы радуют глаз необычными разноцветными «кислот-
ными» тонами и градациями цвета, если их осветить ультрафиолетовыми луча-
ми. Различные минералы, фосфор, мел, кварцевый песок и даже обыкновен-
ная глина выглядят при этом иначе. Флуоресцируют необыкновенными,
космическими красками даже рыбы и некоторые насекомые - мухи и стреко-
зы, при освещении их источником ультрафиолетового излучения.
Состав краски, которой пишут и рисуют на стенах танцпола, также необы-
чен. Если покупка краски не по карману, то можно приготовить ее самостоя-
тельно. Согласно технологии, порошок люминофора надо смешать в пропор-
циях 1:5 с обыкновенным бесцветным лаком для ногтей. Как правило, в
инструментарий радиолюбителя не входят микровесы, и точно соблюсти тех-
нологию непросто. Самый удобный выход - положиться на свой глазомер, и
если даже произойдет отклонение от указанной пропорции на 10-15%, это не
приведет к отрицательному результату. Если после перемешивания густой кон-
систенции в результате получилось слишком жидко, то добавляют еще поро-
шок, а если наоборот - то лак. Время сушки состава сопоставимо со временем
сушки самого лака при комнатной температуре, то есть зависит от толщины и
количества слоев, но не превышает 30-40 мин. После сушки помещение нужно
проветрить.
Затем в темноте подносят включенный светодиод УФ-спектра, после чего
объект покраски засияет яркими фантастическими цветами.
. Тем же способом красят при необходимости платы, девайсы, шнуры, металл внут-
ри корпуса, пишут всевозможные надписи и т.д. Например, указанным способом
106 Часть 1 Электрические схемы и устройства_____________________
можно наносить слабый слой консистенции на ладонь человека и тем самым
метить его, как уже оплатившего входной билет. При этом идентифицировать
такого индивидуума при массовом скоплении людей окажется довольно просто
- в помещении контроля светят на ладонь ультрафиолетовым светодиодом.
Кроме бесцветного лака для ногтей, подходит автомобильный лак Novol с от-
вердителем. Тоже получается эффектно, только сохнет дольше.
1.31. Две схемы электронных контроллеров светофора
Можно ли сказать сегодня, что тем, кто имеет автомобиль, сильно повезло?
Вряд ли - это уже стало обыденным средством передвижения. Автомобили-
стов много, но не каждый из них имеет свой гараж. Когда гараж расположен в
своем же частном доме или удаленно стоит как одинокий памятник посреди
пустыря - пользоваться им и проще и удобнее. А в многонаселенных городах
огромная армия автовладельцев ставит свои машины на автостоянки или явля-
ется членами коллективных гаражных кооперативов. На территории таких
«гаражей», подчас огромных, автомобили снуют туда-сюда, и порой «дядька
сторож» устает регулировать движение на въезде-выезде, когда, например, ут-
ром люди начинают все одновременно уезжать, а днем и уезжать, и приезжать.
На узких проездах велика вероятность транспортных происшествий. Даже ус-
тановка шлагбаума - вездесущего барьера - не спасает ситуацию. Облегчить и
обезопасить дорожное движение при въезде-выезде из коллективных гаражей
и автостоянок призвано устройство контроллера светофора, отличающееся
простотой схемного решения и минимумом деталей. Его схема представлена
на рис. 1. 52. Кроме вышеперечисленных мест, такая конструкция будет полез-
ной еще в ряде случаев: например, на территории подземных гаражей, лифтов
и площадок погрузки-разгрузки на оптовых базах. Обратимся к схеме устрой-
ства.
В схеме управления светофором таймер микросхемы DA1 КР1006ВИ1 ис-
пользуется в качестве задающего генератора импульсов для управления счет-
чиком DD1 К561ИЕ8. Выходной сигнал счетчика подается на транзисторный
каскад управления лампами накаливания. Регулировка продолжительности све-
чения ламп ELI - EL3 обеспечивается изменением характера подключения
выходов счетчика.
Сочетание сопротивлений резисторов Rl, R2 и емкости конденсатора С1
определяет частоту выходных импульсов генератора инфранизкой частоты.
Изменением емкости оксидного конденсатора С1 можно в значительных пре-
делах изменить частоту генератора. При увеличении емкости С1 частота им-
пульсов генератора уменьшается и наоборот.
Две схемы электронных контроллеров светофора "| Q7
DA1 КР1006ви1, DD1 к561ие8
Рис. 1.52. Электрическая схема устройства управления для маломощной нагрузки
Генератор управляет счетчиком с делением на 10 - микросхемой DD1
К561ИЕ8.
Особенности этого счетчика таковы, что высокий уровень напряжения -
при наличии тактовой генерации на входе С (вывод 14 DD1) и низком уровне
на входе СР (вывод 13 DD1) - последовательно появляется на каждом из выхо-
дов счетчика. Микросхема выполняет свои функции синхронно, с положитель-
ным перепадом на тактовом входе С. На каждом выходе счетчика высокий уро-
вень напряжения появляется только на период тактового импульса с
соответствующим номером. При высоком уровне напряжения на входе СР дей-
ствие счета запрещается, и он останавливается (фиксируется). При высоком
уровне напряжения на входе сброса R (вывод 15 DD1) счетчик очищается до
нулевого отсчета: на первом выходе Q0 (вывод 3) состояние логической «1»,
на остальных - состояние логического «0». Этот принцип заложен в основу
работы предлагаемого простого электронного узла.
При включении питания на входе R микросхемы DD1, соединенном с выходом
Q9, устанавливается низкий уровень, разрешающий работу микросхемы. Первый
выходной сигнал счетчика DD1 формируется на выводе 3 (выход Q0), что приво-
дит к высокому уровню напряжения, поступающему через ограничительный
108 Часть 1 Электрические схемы и устройства
резистор R3 на вход транзисторного каскада VT1, VT2. Открываются транзис-
торы, вследствие чего загорается красным светом лампа накаливания ELI.
С помощью этого транзисторного каскада можно управлять лампами накалива-
ния мощностью до 12 Вт, причем, если мощность нагрузки менее 5 Вт, устанав-
ливать выходные транзисторы VT2, VT4, VT6 на радиаторы не надо.
Второй по счёту выходной сигнал счетчика DD1 снимается с выходов Q1 -
Q4 (выводы 2, 4, 7, 10 DD1) и проходит через диоды развязки VD1 - VD4 в точ-
ку В й через ограничительный резистор R4 в базу транзистора VT3. Это приво-
дит к открыванию транзисторного каскада VT3, VT4 и включению лампы нака-
ливания EL2 желтого цвета.
Желтый сигнал светофора чередуется между красным и зеленым и наобо-
рот - между зеленым и красным, что обеспечивает дополнительную безопас-
ность движения на контрольном участке и повторяет алгоритм работы про-
мышленных светофоров (кроме тех светофоров на отечественных дорогах, где
перед включением зеленого сигнала загораются одновременно красный и жел-
тый).
Третий управляющий сигнал поступает с выходов Q5 - Q8 (выводы 1, 5, 6, 9
DD1), вызывая переключение транзисторного каскада и зажигание лампы зе-
леного света EL3. Таким образом, переключение световых сигналов осуществ-
ляется в последовательности: красный - желтый - зеленый - желтый - крас-
ный.
Красный свет активен в течение одного такта генератора, а длительность
свечения желтого и зеленого сигналов в четыре раза больше. Кроме того, све-
чение желтого и зеленого сигналов происходит с заметным мерцанием, опре-
деляемым отрицательным фронтом импульса генератора.
При появлении на выводе 11 (выход Q9 DD1) высокого уровня напряжения
он поступает на вход сброса R (вывод 15 DD1), и счетчик переходит в режим
нового отсчета, то есть высокий уровень вновь появляется на выводе 3 и цикл
повторяется сначала.
Частота переключения световых сигналов зависит от частоты задающего
генератора на микросхеме DA1. Особенность данной схемы - в простоте изме-
нения алгоритма переключения световых сигналов.
Изменить последовательность зажигания цветов светофора несложно, для
этого надо подключить точки на схеме А, В, С через разделительные диоды к
другим выходам счетчика DD1.
Если нужно задать иную последовательность индикации, например, чтобы
в светофоре было только два цвета - красный и зеленый (это может быть акту-
ально для светофоров при въезде через шлагбаумы), изменяют схему следую-
щим образом.
Две схемы электронных контроллеров светофора 109
Элементы R3.VT1, VT2, ELI из схемы исключают. Вводят в схему дополни-
тельный однотипный диод VD9. Анод диода VD9 подключают к выводу 3 (вы-
ход Q0 DD1 - точка А), а катод - к точке В. Теперь лампа накаливания EL2 обес-
печивает красный свет, a EL3 - зеленый. Длительность горения каждого света
составит примерно 30-40 с, причем красный будет гореть на один такт генера-
тора (10 с) дольше.
В некоторых случаях бывает необходимо присутствие в индикации немигаю-
щего света с одинаковой длительностью свечения для всех сигналов. Такой алго-
ритм работы несложно воплотить в описываемом устройстве - получится свое-
образный светофор, максимально приближенный к первым промышленным
типам светофоров. Для этого варианта нужно незначительно изменить схему.
Ввод 15 (R) соединяют с выводом 7 (выход Q3 DD1). Диоды VD1 - VD8 из
схемы исключают. Точку В (на схеме) подключают к выходу Q1 (вывод 2 DD1),
а точку С - к выходу Q2 (вывод 4 DD1).
В таком варианте каждый свет горит непрерывно в течение одного такта
генератора - примерно 10 с. Свечение начинается с красного света.
На рис. 1.53 показана схема для включения более мощных ламп накалива-
ния на напряжение 220 В.
Рис. 1.53. Электрическая схема устройства с применением ламп накаливания на напряжение 220 В
Часть И 1 Электрические схемы и устройства
При исправных деталях и правильном монтаже устройство начинает рабо-
тать сразу. Наладка устройства заключается в установке на выходе тактового ге-
нератора частоты примерно 0,1 Гц - для этого может потребоваться незначи-
тельная корректировка емкости оксидного конденсатора С1.
О конструкции
Из-за малочисленности элементов печатная плата для конструкции не разраба-
тывалась. Элементы, в том числе микросхемы DAI, DD1 крепятся на монтаж-
ной плате, их выводы соединяются гибким проводом МГТФ-0,6. Корпус для
конструкции - любой подходящий. Плафоны для ламп накаливания устанавли-
ваются в удалении от основной конструкции - на улице, поэтому на них имеют-
ся козырьки из жести для нейтрализации падающего естественного света. В ка-
честве плафонов можно применить ненужные фары в сборе (от легкового или
грузового автомобиля). Имеется и другой вариант (если использовать допол-
нение на рис. 1.53) - промышленные плафоны с защитной решеткой ПФ-115,
которые несложно приобрести в магазинах строительных товаров. Плафоны
устанавливаются один над другим при въезде на территорию гаражей или пе-
ред шлагбаумом. Внутри плафонов устанавливаются лампы накаливания с пред-
варительно нанесенной на колбы нитрокраской красного, желтого и зеленого
цветов.
О деталях
Времязадающий оксидный конденсатор С1, от которого сильно зависит частота
генератора и ее колебания, должен быть с минимальным током утечки и стабиль-
ным ТКЕ (температурным коэффициентом емкости), В схеме применен конден-
сатор К53-19. Для еще лучшей температурной стабильности импульсов генерато-
ра желательно на месте С1 использовать неполярный конденсатор указанной
емкости, такой как КТ4-23, К10-28 или зарубежный аналог фирмы KWC.
Оксидный конденсатор СЗ, включенный параллельно питанию, срезает
низкочастотные помехи.
Все постоянные резисторы - типа МЛТ-0,25, MF-25. Микросхему DA1 мож-
но заменить на зарубежные аналоги LMC555, ICL7555, XR-L555M. Кроме того,
допустимо использовать зарубежные аналоги и для микросхемы DD1 -
CD4017A - CD4017B..
Диоды VD1 - VD8, выполняющие роль развязки, можно заменить на КД521,
КД510, КД513, Д311, Д220, Д9 с любым буквенным индексом и аналогичные.
Ток потребления узла генерации и счета импульсов при напряжении пита-
ния +12 В не превышает 35 мА без учета потребления силовой части. Источник
Подсветка на мощных светодиодах 111
питания для устройства - стабилизированный с понижающим трансформато-
ром или, как альтернативный вариант, бестрансформаторный стабилизирован-
ный (его схема показана на рис. 1.53). Напряжение питания устройства долж-
но находиться в пределах 6-14 В.
Вместо транзисторов КТ315В (VT1, VT3, VT5) можно использовать КТ312В,
КТ3102 с любым буквенным индексом. Транзисторы VT2, VT4, VT6 допустимо
заменить на КТ819А.
1.31. Подсветка на мощных светодиодах
В больших квартирах и частных домах со многими комнатами в вечернее и ноч-
ное время трудно ходить по темным коридорам или лестницам. Чтобы не пере-
двигаться на ощупь, приходится включать освещение. Но есть и альтернативный
вариант. Несколько лет назад в продаже появились предназначенные для этих
целей светильники мягкого света, которые можно устанавливать автономно в
любом месте, на усмотрение хозяина. При всем замечательном оформлении они
имеют несколько существенных недостатков. Во-первых, автономность - пита-
ние от батарей, которые, естественно, со временем приходят в негодность. Во-
вторых, в качестве освещающих элементов в таких устройствах задействованы
лампы накаливания, имеющие, как^и все лампы накаливания, низкий КПД, ма-
лый ресурс работы и потребляющие относительно большой ток. Поэтому пред-
лагается простое электронное устройство (схема которого показана на рис. 1.54)
с применением в качестве осветительных элементов светодиодов большой мощ-
ности.
Этот импульсный низковольтный регулятор мощности постоянного тока
позволяет изменять яркость свечения мощных светодиодов или значение тока
в любой активной нагрузке. По сравнению со светильниками на основе ламп
.ЯРКОСТЬ' I-T-I
TSA1
VD2 КД521Б
—М" гЦП VD2 КД521Б|Н* ft R1 160k DD1.1 0.1 DD1.2 г ’ ,Н|-Г 1,4_ d—j (П— DD1 К561ЛЕ5 . +Un12B + С2 ч Р ч Р it - г "ТГоОМахль* VD3 к14выв 001 _116В Л* Д815Д ^r4OhL1-HL8 Н3 -F4-J L793SRC-E зз к 7 выв. DD1 Э/ VT1 -L- КП743Б
Рис. 1.54. Электрическая схема светильника с регулировкой мощности
112 Часть 1 Электрические схемы и устройства
накаливания, такое устройство лишено главных недостатков - ресурс работы
светодиодов соответствует нескольким десяткам тысяч часов, предусмотрена
возможность плавной регулировки мощности освещения, устройство предназ-
начено для питания как от автономных источников тока (батареек, аккумуля-
торов), так и от стационарного стабилизированного источника питания с на-
пряжением 6-15 В. Кроме того, оно просто в повторении, содержит всего одну
КМОП-микросхему и под силу даже радиолюбителю с небольшим опытом.
Применение в схеме светодиодов позволяет широко расширить ее возмож-
ности. Так, можно вместо указанных на схеме светодиодов установить свето-
диоды любого цвета свечения (синего, желтого, красного, ультрафиолетово-
го, зеленого и других), а кроме того, установить даже мигающие светодиоды
- тогда данное устройство можно с успехом применять в качестве аварийной
индикации каких-либо процессов, причем яркость свечения не будет уступать
яркости нескольких ламп накаливания (6,3-13,5 В). Такое устройство будет
работать продолжительно и эффективно. Кроме того, его легко переобору-
довать для плавной регулировки освещенности в салоне автомобиля, а также
регулировки яркости подсветки приборной панели и многих других подходя-
щих случаев. Для этого устройство следует включить в электрическую цепь
автомобиля.
В устройстве (рис. 1.54) применена микросхема К561ЛЕ5, оба элемента ко-
торой включены по схеме инверторов. В каждой микросхеме К561ЛЕ5 - по
четыре однотипных элемента. Фронт и срез выходного импульса не зависят от
формы входного сигнала. На элементах DD1.1 и DD1.2 собран генератор пря-
моугольных импульсов с регулируемой скважностью.
Импульсы с выхода второго элемента поступают на затвор мощного полево-
го транзистора VT1, в цепь которого через ограничительные резисторы R3 и
R4 включена нагрузка - две цепи по четыре светодиода HL1 - HL8. Транзистор
VT1 при отсутствии сигнала на входе имеет большое сопротивление (порядка
нескольких МОм) перехода сток-исток, поэтому ток потребления устройства
ничтожно мал - всего несколько мкА - когда светодиоды не светятся, и может
доходить до 100 мА (в зависимости от режима работы устройства и типа при-
мененных мощных светодиодов). Транзистор переходит в режим насыщения,
когда на выходе инвертора DD1.2 присутствуют импульсы с преобладающим
высоким уровнем напряжения. Если на входе транзисторного ключа преобла-
дают прямоугольные импульсы с низким уровнем - это зависит от положения
переменного резистора R2, регулирующего скважность импульсов, - транзис-
тор закрывается, ток через светодиоды уменьшается вплоть до почти полного
его отсутствия. Яркость светодиодов HL1 - HL8 изменяется в зависимости от
уменьшения или увеличения частоты появления положительных пиков импульсов
Подсветка на мощных светодиодах 1 *| 3
на выходе элемента DD1.2. Все неиспользованные входы оставшихся двух эле-
ментов микросхемы DD1 (выводы 9, 10, 12, 13) желательно объединить между
собой и подключить к «+» питания.
Транзистор следует установить на любой небольшой теплоотвод, который
потребуется в случае круглосуточного включения устройства. Переключение
транзистора происходит с почти постоянной частотой 330 Гц. С помощью пе-
ременного резистора R2 (в его качестве желательно применить СПО-1 БВ)
скважность импульсов можно изменять так, чтобы мощность, подводимая к
нагрузке, варьировалась в диапазоне от 5 до 95% от предельного значения.
Свечение светодиодов получается мягким, мерцания не заметно. Регулятор
потребляет небольшую мощность, которая определяется только протекающим
через нагрузку током.
Наладки устройство не требует. В месте соединения выводов 1, 2, 4 микро-
схемы DD1 осциллографом удобно контролировать наличие импульсов и при
изменении положения движка переменного резистора R2 - их скважность.
Элементы закрепляют на монтажной плате. Выводы соединяют перемычка-
ми - проводами МГТФ с сечением 0,6-0,8 мм. Корпус с регулятором крепят в
удобном месте и соединяют с проводниками от стационарного источника пи-
тания через компактный разъем, например РП10-5. Перед рабочей поверхнос-
тью светодиодов для эффекта рассеивания света желательно установить мато-
вое оргстекло. Ручка регулировки переменного резистора должна быть
доступна для изменения яркости светодиодов в случае необходимости.
Полевой транзистор КП743Б можно заменить на КП743А, КП510 с любым
буквенным индексом или зарубежный аналог IRF511. Все постоянные резисто-
ры - МЛТ-0,5. При длительной эксплуатации устройства (более суток в посто-
янном режиме резисторы будут нагреваться до температуры 40-50°С) резисто-
ры лучше заменить более мощными, с мощностью рассеяния 1 Вт. Конденсатор
С1 - типа КМ-6. Диоды VD1, VD2 можно заменить на КД521, КД522, Д311 и
аналогичные с любым буквенным индексом. Стабилитрон VD3 служит защит-
ным элементом при перенапряжении от источника питания (например, при
установке устройства в автомобиль). В данном случае его можно заменить на
любой другой, обеспечивающий стабилизацию напряжения 12-13 В с током
не менее 25 мА. А если использовать устройство в квартире с питанием от ста-
билизированного источника тока, то VD3 нужно совсем исключить из схемы.
Оксидный конденсатор С2 фильтрует пульсации напряжения источника пи-
тания по низкой частоте. Он может быть любого типа, например К50-12. Вме-
сто микросхемы К561ЛЕ5 можно применить микросхему К561ЛА7. Кроме это-
го, допустима замена на микросхемы К1564ТЛ2, К561ЛН2 с изменением схемы
из-за другой цоколевки. Переменный резистор R2 (кроме рекомендуемого
114 Часть 1 Электрические схемы и устройства
СПО-1БВ) может быть типов СПЗ-12В, СПЗ-ЗОВ и аналогичных. Желательно,
чтобы он имел линейную характеристику изменения сопротивления - букву В
в индексе. Светодиоды, кроме указанных на схеме, могут быть типов RS276-143
и аналогичные. Если указанные на схеме светодиоды (8 шт.) окажутся слишком
яркими, их количество1 без изменения номиналов схемы можно сократить -
благодаря предусмотренной регулировке всегда можно установить необходи-
мую силу их свечения. Мощные светодиоды L793SRC-E имеют силу света 2,8 cd.
Она несравнима с силой свечения популярного некогда индикаторного свето-
диода АЛ307 - не более 10 med.
1.33. Пульт дистанционного управления
на основе свечения видимого спектра
Всем сегодня известны пульты дистанционного управления, передающие управ-
ляющий сигнал посредством невидимого человеческим глазом ИК-луча. Прием-
ные устройства ИК-сигналов, работающие в паре с классическими ПДУ, как пра-
вило, адаптированы к управлению любыми устройствами активной нагрузки, в
том числе включейными в осветительную сеть 220 В. ПДУ с передачей управля-
ющего сигнала лучами в ИК-спектре излучения наиболее популярны и доступны.
Наряду с ПДУ, работающими в ИК-спектре излучения, широко распространяют-
ся ПДУ, использующие радиосигнал. Пример тому - многочисленные варианты
беспроводных квартирных звонков и им подобных устройств. Очевидно, что
ПДУ, передающие управляющий сигнал по радиоволнам, используются там, где
сложно использовать ИК ПДУ: в местах с барьерами, преградами или интерье-
рами, многократно отражающими ИК-луч. Безусловно, приобрести готовую при-
емопередающую систему на основе ИК-лучей сегодня в состоянии, пожалуй,
любой гражданин, а подключить ее к управляемому устройству сможет любой,
знакомый с основами электротехники человек. Вместе с тем промышленность
адаптировалась к многочисленным видам ПДУ для бытовой техники и выпуска-
ет специальные включатели освещения - по сути, приемники ИК-сйгнала, для
управления которыми годен любой ИК ПДУ. Такие включатели освещения ком-
мутируют нагрузку с током до 3-5 А.
Вот, оказывается, сколько неоспоримых достоинств заключают в себе эти
приборы-помощники. Но я считаю, что есть несколько моментов, дающих, с
точки зрения радиолюбителя, право на критику промышленных ПДУ и их
приемников. Во-первых, даже если дома уже есть ПДУ от какой-либо популяр-
ной бытовой техники, стоимость приемников ПДУ (включателей освещения)
колеблется в пределах нескольких сотен рублей. Во-вторых, для некоторых
Пульт дистанционного управления 115
категорий радиолюбителей ценность устройства многократно возрастает,
если оно собрано собственными руками, - поднимается вера в свои силы, на-
бирается опыт и развиваются творческие способности. А между тем себесто-
имость элементов несравнимо ниже, чем стоимость промышленно изготов-
ленного устройства.
Альтернативным и доступным для повторения вариантом, на которое спо-
собен радиолюбитель даже с небольшим опытом, является устройство приема
световых сигналов на расстоянии прямой видимости.
В качестве источника света (управляющего сигнала) может применяться
фонарик (на расстоянии до 10м), огонь от зажженной спички (на очень близ-
ком расстоянии от фотоприемника), практически любой источник света и
даже отраженный от зеркальца солнечный зайчик. При рассмотрении в даль-
нейшем возьмем за основу передачу управляющего сигнала с помощью света от
фонаря. Практическое применение устройства идентично применению рас-
смотренных выше различных ПДУ. Все, что вам необходимо для управления
устройствами нагрузки, это электрический фонарик. Такой подход может быть
удобен для людей с заболеваниями опорно-двигательной системы, которым
каждое движение дается с трудом.
На рис. 1.55 представлена такая схема фотоприемника, которая, кроме
прочих достоинств (низкой себестоимости, простоты и надежности), с помо-
щью переменного резистора R1 обеспечивает регулировку чувствительности
DD1 К561ТЛ1
Рис. 1.55. Электрическая схема приемника световых сигналов на расстоянии
116 Часть 1 Электрические схемы и устройства
и в режиме максимальной чувствительности (движок переменного резистора
в верхнем по схеме положении) способна реагировать на очень слабый источ-
ник света, например огонь спички, на расстоянии 1-1,2 м (при условии затем-
ненности интерьера).
В основе схемы - триггер с двумя устойчивыми состояниями, реализован-
ный на микросхеме К561ТЛ1 (DD1). Эта микросхема имеет в своем составе
четыре однотипных элемента с функцией 2И-НЕ с триггерами Шмитта с гисте-
резисом (задержкой) на входе и инверсией по выходу. На электрической схеме
петля гистерезиса показывается в таких элементах внутри их обозначения (см.
рис. 1.55). Применение этой микросхемы оправдано тем, что она, как и вся
серия микросхем К561, имеет ультрамалые рабочие токи, высокую помехоза-
щищенность (до 45% от уровня напряжения питания), работает в широком
диапазоне питающего напряжения (3-15 В), имеет защищенность по входу от
потенциала статического электричества и кратковременного превышения
входных уровней, а также многие другие преимущества, которые позволяют
широко использовать ее в радиолюбительских конструкциях, не требуя каких-
либо особых мер предосторожности и защиты.
Кроме того, К561ТЛ1 позволяет включать свои независимые логические
элементы параллельно, в качестве буферных элементов, вследствие чего мощ-
ность выходного сигнала кратно возрастает. Триггеры Шмитта - это, как пра-
вило, бистабильные схемы, способные работать с медленно возрастающими
входными сигналами, в том числе с примесью помех, при этом обеспечиваю-
щие по выходу крутые фронты импульсов, которые уже можно передавать даль-
ше в другие узлы схемы для стыковки с другими ключевыми элементами и мик-
росхемами. Если коротко, то микросхема К561ТЛ1 (как и К561ТЛ2) может
выделять управляющий сигнал, в том числе цифровой, для других устройств
из аналогового, или нечеткого, входного импульса.
Все это объясняет, почему выбор при разработке схемы пал именно на
К561ТЛ1 (зарубежный аналог CD4093).
Фоторезистор PR1 преобразует световую энергию в электрический ток.
Причем колебания его сопротивления, в зависимости от освещенности, могут
быть сильными, йапоминая дребезг контактов механического включателя, но
на устройство в целом это не оказывает отрицательного влияния благодаря
применению микросхемы К561ТЛ1. Для того чтобы увеличить чувствитель-
ность, вместо фоторезистора можно применить пару параллельно включенных
однотипных фоторезисторов. Но такой вариант необходим в случае удаленно-
сти источника света от рабочей поверхности фоторезистора.
При первом включении питания триггер может принять любое устойчи-
вое состояние. Перевести его в другое состояние просто - нужно однократно
Пульт дистанционного управления 117
воздействовать на фоторезистор световым лучом. Пока фоторезистор PR1 за-
темнен и на него не попадает прямой луч света, на выводах 2 и 5 соответствен-
но элементов DD1.1 и DD1.2 оказывается низкий уровень напряжения. При по-
падании луча света на рабочую поверхность фоторезистора его сопротивление
многократно уменьшается. Так, если темновое сопротивление СФЗ-4 составля-
ет порядка 5 МОм, то при освещенности оно падает до нескольких кОм. При
воздействии луча света на фоторезистор PR1, на выводах 2 и 5 микросхемы
DD1 устанавливается высокий уровень напряжения, и триггер перебрасывает-
ся в другое устойчивое состояние. Если на выходе элемента DD1.3 был низкий
уровень напряжения, то он станет высоким, а токовый ключ на транзисторе
VT1 откроется, и через светодиод оптоэлектронного реле VU1 потечет управ-
ляющий ток. Ограничительный резистор R4 необходим для установки рабоче-
го режима работы оптоэлектронного реле - ток через светодиод не должен пре-
вышать 10-15 мА. Оптоэлектронное включит симистор, а он, в свою очередь,
подаст напряжение на осветительную лампу ELI. Вместо ELI допустимо ис-
пользовать любую другую активную нагрузку мощностью менее 200 Вт, в про-
тивном случае симистор VS1 следует установить на радиатор. Показанный на
схеме оконечный коммутирующий узел не является единственно возможным
вариантом. Вместо показанного на схеме, можно применить другое оптоэлект-
ронное реле, например 5П103В, или оптосимистор ТСО-142-50. В обоих после-
дних случаях обходятся без дополнительного симистора VS1, так как допусти-
мый ток коммутации оптосимистора более 1 А, а прибора 5П50 - 350 мА.
В обоих вариантах придется пересмотреть выводы подключения оптоэлект-
ронного реле и оптосимистора.
Есть самый простой и дешевый способ - в качестве коммутирующего эле-
мента применять слаботочное электромагнитное реле типа РЭС15 на напряже-
ние срабатывания 7-10 В (например, исполнение РС4.591.003). Тогда реле нуж-
но подключить между коллектором транзистора VT1 и положительным
выводом источника питания, а резистор R4 исключить. Контакты реле на за-
мыкание включаются вместо выводов 6 и 4 оптоэлектронного реле VU1, пока-
занного на схеме, или, при маломощной (до 100 мА) нагрузке, непосредствен-
но коммутируют ее в цепи 220 В.
В наладке устройство не нуждается. Переменным резистором R1 устанавли-
вают порог чувствительности устройства.
Фоторезистор PR1 в этой схеме является фотодатчиком с направленной
чувствительностью. Его одевают в трубку из непрозрачного материала и на-
правляют в сторону возможного появления управляющего сигнала. Это дела-
ют для того, чтобы на фоторезистор не воздействовали другие световые лучи.
118 Часть 1 Электрические схемы и устройства____________________
Длина проводников от микросхемы до фоторезистора PR1 не должна быть
более 20 см. В другом случае желательно использовать экранированный про-
вод (практически без ограничения длины), экран подключают к положитель-
ному полюсу питания. Конденсатор СЗ применен для устранения возможных
световых помех, приводящих к ложным срабатываниям. Оксидный конденса-
тор С1 сглаживает пульсации источника питания. Источник питания - стаби-
лизированный с напряжением 6-15 В. Ток потребления устройством в данном
исполнении не превышает 15-18 мА. При напряжении питания источника
6-10 В чувствительность узла несколько сокращается.
Все постоянные резисторы - типа МЛТ-0,25. Оксидный конденсатор - типа
К50-35 или аналогичный. Неполярные конденсаторы - типа КМ5, КМ6. Пере-
менный резистор - типа СПО-1 ВБ или аналогичный. Фоторезисторы допусти-
мо замецить на ФР-764, ФР117, СФЗ-1. Транзистор VT1 можно заменить на
КТ503<КТ3102, КТ315 с любым индексом. Вместо микросхемы К561ТЛ1 мож-
но применить КР1561ТЛ1. Оптоэлектронное реле VU1 АОУ163 имеет старое
название 5П50.
Вариантов применения устройства с рассмотренной триггерной схемой на
микросхеме К561ТЛ1 в основе может быть очень много. Вместо датчика PR1
допустимо использовать терморезисторы и другие датчики с соответствующим
характером изменения сопротивления. Тогда получатся совсем другие, но не
менее полезные устройства.
1.34. Автоматическая вентиляция рабочего места
Устройства автоматики на основе термодатчиков пользуются популярностью
среди радиолюбителей. Но не все они имеют одинаковый принцип работы.
Например, в промышленных конструкциях электроутюгов, электрочайни-
ков и конвекторов нагревательный элемент отключается от питания благо-
даря применению биметаллической пластины, которая по достижении за-
данной температуры размыкает или замыкает контакты в электрической
цепи. Такие устройства при кажущейся простоте и надежности имеют суще-
ственный недостаток - невысокую точность отключения и инерцию. Одной
из причин является разница между температурой кипения и давлением на-
сыщенного пара.
Устройство терморегулятора, схема которого показана на рис. 1.56, отклю-
чает нагревательный элемент (нагрузку) не по достижении некоторой задан-
ной температуры, а только после стабилизации ее роста. В этом существенное
отличие предлагаемой схемы от уже опубликованных в литературе.
Автоматическая вентиляция рабочего места 119
Практическое применение устройство находит в лаборатории радиолюби-
теля. Во гремя его эксплуатации требуется осуществлять вентиляцию рабоче-
го места и при необходимости отключать паяльник. Известно, что пары про-
дуктов пайки вредны для здоровья и при длительном пренебрежении мерами
безопасности электромонтажных работ могут привести к вредным последстви-
ям для организма человека. Поэтому своевременная вытяжка и проветривание
рабочего места необходимы.
В качестве термодатчика применен терморезистор КМТ-1 (с отрицатель-
ным ТКС - температурным коэффициентом сопротивления) в герметизиро-
ванном металлостеклянном корпусе. Он изменяет сопротивление в зависимос-
ти от окружающей температуры. Микросхема DA1 представляет собой
компаратор, который изменяет состояние на выходе (вывод 9), если входной
сигнал дисбалансирован. Сигнал с терморезистора PR1 поступает одновремен-
но на две интегрирующие цепочки с элементами R3C2R4 и R6C4R7 с различ-
ными постоянными времени. Терморезистор PR1 жестко закрепляется в мес-
те, где обычно находится жало паяльника, когда он не в руках радиолюбителя.
Пока напряжение в точке А неизменно, на выходе компаратора присутству-
ет низкий уровень и вентилятор вытяжки выключен. При изменении напряже-
ния в точке А (на входе интегрирующих цепочек) из-за изменения окружающей
температуры и, как следствие, сопротивления терморезистора PR1, компара-
тор срабатывает. На выводе 9 DA1 оказывается высокий уровень напряжения,
открывается токовый ключ на транзисторе VT1 и включается слаботочное элек-
тромагнитное реле К1. Своими контактами реле подает питание на вентилятор.
120 Часть 1 Электрические схемы и устройства
Это произойдет не сразу, а как только температура вокруг терморезистора ста-
билизируется (нагрев жала паяльника достигнет насыщения). Из-за того, что
паяльник периодически участвует в пайке выводов элементов, температура его
жала уменьшается. Температура вокруг терморезистора также непостоянна,
потому что паяльник время от времени находится не на положенном месте, а в
руках монтажника.
Включение вентиляции произойдет с некоторой задержкой, зависящей от
постоянной времени интегрирующей цепочки R6C4R7 и потенциала на обклад-
ках конденсатора С4. Эту инерционность изменяют, соответственно уменьшая
значения емкости С4 и сопротивления постоянного резистора R6 (это приво-
дит к уменьшению инерционности). И наоборот, увеличение значений указан-
ных элементов приводит к повышению инерционности реакции на изменение
сопротивления терморезистора. Отключение вентиляции произойдет после
охлаждения терморезистора при выключении паяльника.
В качестве альтернативы, как уже говорилось вначале, может быть исполь-
зован и другой» механический, вариант. На термофургонах грузовых автомоби-
лей зарубежного производства (SiSu, Volvo, Scania, Man и др.) установлены ме-
ханические датчики окружающей температуры фирмы Falco. Такой датчик под
крышкой имеет механический регулятор срабатывания и электрические кон-
такты для коммутации электрооборудования, включаемых на подогрев или ох-
лаждение. Причем сам датчик температуры, вынесенный за корпус прибора,
представляет собой спираль из 9 витков проволоки специального состава. Сняв
крышку с корпуса датчика, механической регулировкой с помощью отвертки
добиваются порога срабатывания терморегулятора (замыкания контактов) при
нужной температуре вокруг жала паяльника на рабочем столе. Проволочную
спираль, которая выполняет функцию изменения сопротивления в зависимос-
ти от температуры, удобно использовать как спираль - держатель паяльника,
например, промышленно изготовленных паяльных станций. Коммутационные
контакты механического датчика подключают в разрыв питания вентилятора
вытяжки.
Кроме терморезисторов с отрицательным ТКС, в устройстве можно исполь-
зовать фоторезисторы (например, СФЗ-1) или другие датчики и устройства, им
эквивалентные, с аналогичным характером изменения сопротивления. При при-
менении фоторезистора в данной схеме получают интересный эффект: устрой-
ство будет реагировать на плавное изменение освещенности, которое происхо-
дит в моменты восхода солнца, и не будет реагировать на ее резкое изменение,
например, включение внутреннего освещения. Такой эффект с успехом приме-
няют в устройствах автоматов управления освещением.
Простой универсальный сигнализатор из двух деталей 121
Вообще, вариантов использования данного устройства очень много и они
ограничиваются только творческой фантазией радиолюбителя. Вместо венти-
лятора можно использовать и другие устройства нагрузки, а также сигнализа-
ции. Если вместо цепи Rl, R2 установить второй датчик, например терморези-
стор PR2 (показан пунктирной линией), функции устройства расширятся -
теперь это уже электронный узел, контролирующий температуру в двух местах,
причем при изменении сопротивления PR2 нагрузка включится почти мгно-
венно, а при изменении сопротивления PR1 - с инерцией, описанной выше.
Наладка устройства сводится к установке сбалансированного состояния вхо-
дов компаратора. Подключенным на выход DA1 (к выводу 9) осциллографом или
вольтметром постоянного тока контролируют в этой точке низкий уровень на-
пряжения в исходном состоянии, при комнатной температуре вокруг датчика
PR1. Балансирование осуществляют подбором сопротивления резистора R2.
Компаратор КР554САЗА можно заменить на КР554САЗБ, К521САЗ. Вместо
реле К1 подходит любое слаботочное реле, рассчитанное на напряжение сра-
батывания 7-12 В (при напряжении питания соответственно 9-12 В) и ток ком-
мутации до 300 мА. Источник питания - стабилизированный. Максимальный
ток потребления определяется типом примененного реле. При указанных на
схеме элементах ток потребления не превышает 70 мА. Токовый ключ на тран-
зисторе VT1 заменяют на КТ817, КТ940, КТ603, КТ630 с любым буквенным
индексом или на аналогичные по электрическим характеристикам кремниевые
транзисторы средней мощности. Все постоянные резисторы - типа МЛТ-0,25.
Оксидные конденсаторы - К50-24, К50-35 и аналогичные. Неполярные конден-
саторы - типа КМ6Б или аналогичные. Терморезистор КМТ-1 можно заменить’
на ММТ-1, ММТ-4. В качестве вентилятора используется маломощный электро-
двигатель переменного тока, рассчитанный на напряжение в электрической
сети, или промышленные электровентиляторы, рассчитанные на напряжение
12 В, например ДОТ-302, Р169-3686. В последнем варианте они подключаются
в цепь питания постоянного напряжения 12 В.
1.35. Простой универсальный сигнализатор
из двух деталей
В повседневной жизни люди сталкиваются с необходимостью проконтролиро-
вать какие-либо процессы, будь то открывание двери, включение электропри-
боров или наличие напряжения в электрической цепи. В литературе для радио-
любителей описано великое множество вариантов сигнализаторов на все
случаи жизни. На мой взгляд, большинство из них неоправданно усложнены,
122 Часть 1 Электрические схемы и устройства
собраны на цифровых или аналоговых микросхемах, содержат узлы генерации
импульсов звуковой частоты и, как следствие, состоят из множества электрон-
ных компонентов, количество которых, как правило, прямо пропорционально
себестоимости устройства. Здесь имеется в виду не только фактическая рознич-
ная стоимость деталей, но и время, затраченное на сборку и наладку какого-
либо электронного узла. А время сегодня, в век недоразвитого капитализма, це-
нится каждым очень дорого. Некоторые радиолюбители, увидев описание
какой-либо подходящей под их задачи, но громоздкой электрической схемы,
отвергают ее ради конструкций попроще, ведь уровень владения основами ра-
диотехники у всех различный.
Между тем благодаря прогрессу, который не стоит на месте, и с появлением
новых доступных большинству радиолюбителей радиоэлементов многие элек-
трические схемы можно максимально упростить. Так, сегодня широко распро-
странены среди радиолюбителей и профессионалов звуковые излучатели со
встроенным генератором, которые издают громкий, слышимый в пределах
большой квартиры, звук с частотой около 1000 Гц. Для того чтобы излучатель
включился, необходима подача на него (в соответствии с полярностью) посто-
янного напряжения 3-15 В. Таков, например, капсюль-излучатель FMQ-2715, на
основе которого можно создать простые и надежные устройства звуковой сиг-
нализации. Особенностью излучателя FMQ-2715 и аналогичных ему. является
конструктивная особенность корпуса. Сквозь отверстия на рабочей поверхно-
сти корпуса капсюля раздается громкий звук. Опытным путем установлено, что
если прикрыть изолентой или пальцем выходное отверстие капсюля, звук ста-
нет еще более громким (его сила увеличится на несколько порядков благодаря
эффекту резонанса). Частота звукового сигнала незначительно уменьшится на
‘ 100-200 Гц. Данную особенность можно использовать в различных радиолюби-
тельских конструкциях. Не зря уже давно подобные капсюли-излучатели радио-
любители применяют в своих автомобилях - в качестве громкого предупреди-
тельного звукового сигнала при движении автомашины задним ходом.
Одним из вариантов простого устройства звукового сигнализатора являет-
ся электрическая схема, представленная на рис. 1.57.
Изначально узел разрабатывался как сигнализатор о незакрытой (или не-
плотно закрытой) двери холодильника. Как уже было отмечено выше, извест-
ные схемы подобных устройств неоправданно усложнены. Ниже представлен
альтернативный упрощенный, но не менее функциональный вариант холодо-
сберегающего устройства контроля закрытого холодильника. Ломаться (выхо-
дить из строя) здесь практически нечему, поэтому устройство максимально
доступно для повторения и не требует наладки.
Рассмотрим электрическую схему.
Простой универсальный сигнализатор из двух деталей 123
+Un 5-12В
СФЗ-1
VD1
ФД-236-1
НА1
FMQ-2715
Рис. 1.57. Простой универсальный звуковой сигнализатор
Последовательно с датчиком (фоторезистором PR1) включен пьезоэлектри-
ческий капсюль - излучатель звуковой частоты со встроенным генератором.
При затемненном состоянии фоторезистора темновое электрическое сопро-
тивление PR1 велико - более 100 кОм. Поэтому сила тока через фоторезистор
крайне мала и недостаточна для включения генератора излучателя НА1. Когда
фоторезистор PR1 освещен, его сопротивление уменьшается до нескольких
кОм, сила проходящего через него тока увеличивается и является достаточным
для активации излучателя НА1.
Пока дверь холодильника открыта, внутренняя электролампа освещения
камеры холодильника воздействует на фоторезистор PR1 и капсюль НА1 из-
лучает звук. При закрывании двери холодильника свет в камере гаснет, тем-
новое сопротивление фоторезистора многократно возрастает и капсюль за-
молкает. При питании узла постоянным напряжением 12 В (не обязательно
стабилизированным), сила тока через излучатель в его активном состоянии -
12-25 мА, при выключенном капсюле сила тока через него не превышает
0,5 мкА. Это обстоятельство позволяет использовать для питания узла любой
источник постоянного напряжения. Крайне желательйо, чтобы на выходе
источника питания был установлен с соблюдением полярности фильтрующий
оксидный конденсатор емкостью 50-100 мкФ, рассчитанный на соответству-
ющее рабочее напряжение. Тогда звук, излучаемый капсюлем НА1, будет гар-
моничнее, приятнее на слух. Узел эффективен благодаря низкому току, на
который рассчитан капсюль НА1, и нет необходимости дополнительного уси-
ления сигнала от датчика.
Как проверить работоспособность капсюля? Красный провод от излучате-
ля необходимо соединить с положительным полюсом источника питания, а
черный провод, соответственно, с отрицательным. При этом из капсюля будет
раздаваться звук. Рассматриваемые капсюли-излучатели непритязательны, и
даже при случайной переполюсовке не выходят из строя. Для их сбереже-
ния необходимо стремиться к тому, чтобы напряжение источника питания
124 Часть 1 Электрические схемы и устройства
не превышало максимально допустимого напряжения, на которое рассчитан
излучатель, - тогда он будет служить почти вечно.
Устройство может функционировать в любых других подобных обстоятель-
ствах, например, сигнализировать о незакрытых полках антресоли и т.п.
Характер изменения сопротивления фоторезистора СФЗ-1 (так же как и
принимавших участие в эксперименте приборов СФЗ-4, СФЗ-9А, RPP-131,
ФСК-Г1) таков, что, при закрытии рабочей фоточувствительной поверхнос-
ти фоторезистора рукой от источника освещения, на разном расстоянии от
фоторезистора устройство генерировало звуки, различающиеся по силе и ча-
стоте. Таким образом, наблюдался эффект Термена, когда посредством руч-
ных манипуляций удавалось создавать необыкновенные звуковые вариации.
Эксперименты проводились и с другими датчиками. Так, в качестве PR1
можно применить фотодиоды, включение которых показано на схеме пункти-
ром. При этом не только сокращается чувствительность узла (даже если вклю-
чить несколько фотодиодов параллельно), но и характер его светочувствитель-
ности изменяется так, что устройство более сильно реагирует на источник
освещения, лишено инерции, переходных процессов и практически имеет два
состояния: первое - фотодиод проводит ток при освещении его рабочей по-
верхности^: расстояния до 1,2 м (зависит от мощности источника света) и вто-
рое - резко уменьшает токопроводимость при затемнении, излучатель или зву-
чит, или молчит. Эффект Термена в такой схеме недостижим. В качестве VD1
(кроме указанного на схеме) применялись фотодиоды ФД256, SEP8703-01,
КДФ115А1, ФД8К, ФД7К, FIL-3C, КМДК-1. Причем при использовании в каче-
стве VD1 фотодиодов, реагирующих на инфракрасный спектр излучения
(КМДК-1, ФД7, ФД8, КДФ115А1 и др.), светочувствительность электронного
узла к естественному и электрическому освещению оказывалась минимальной,
то есть излучатель генерировал слабый звук только при близком - менее 50 см
от источника электрического света - расстоянии. Но зато обнаружились дру-
гие, не менее важные и перспективные свойства узла, показанного на схеме
рис. 1.57.
ИК-фотодиоды стали реагировать на ПК-излучение от пультов дистанцион-
ного управления (ДУ). Так, при приближении пульта ДУ от телевизора Setro (и
других бытовых приборов различных фирм) к рабочей поверхности указанных
выше ИК-фотодиодов и нажатии его управляющих кнопок, излучатель генери-
ровал прерывистые звуковые импульсы, с невидимыми человеческому глазу
ИК-импульсами от пёредающего пульта ДУ. Таким образом родилась идея про-
стого в повторении прибора, который в домашнем хозяйстве способен оказать
неоценимую помощь при проверке пультов ДУ. По сути, на рис. 1.57 с учетом пун-
ктирной линии представлена схема готового прибора проверки ПДУ (сравните
Эффективный и простой усилитель мощности "| 25
с уже опубликованными схемами). Для большой чувствительности (чтобы узел
реагировал с расстояния в несколько метров от источника излучения) как в
предложенном варианте, так и в других аналогичных, желательно подключить
параллельно несколько однотипных датчиков.
Кроме того, разумно использовать и другие датчики различного назначе-
ния, например терморезисторы, датчики Холла в автомобилях и т.п. Кроме
терморезисторов, в эксперименте участвовали и термопары ТР-01А, ТР-ОЗА,
показавшие прекрасные результаты с хорошей характеристикой изменения со-
противления. Принцип действия остается тем же - при уменьшении сопротив-
ления датчика активируется излучатель НА1. Соответственно, узел будет сиг-
нализировать звуком об изменении температурного фона или состоянии кузова
автомобиля.
Все эксперименты проводились при напряжении источника питания от
5 до 12 В. Кроме капсюля НА1, указанного на схеме, в эксперименте участвова-
ли приборы FMQ2015B, FMQ2724D, FY-14A, 1205FXP - все со встроенным ге-
нератором. Если вместо излучателя применить в схеме прибор KPI-4332-12 или
аналогичной ему - с прерывистой генерацией, эффективность узла сигнализа-
ции повысится: звук будет прерывистым, что еще более привлечет внимание к
контролируемым процессам. Стоимость излучателя с прерывистой генераци-
ей не превышает 30 руб., что сопоставимо со стоимостью монокапсюля.
Спектр применения данного сигнализатора очень широк и зависит от фан-
тазии и потребностей радиолюбителя.
1.36. Эффективный и простой усилитель мощности
В ряде случаев бывает необходимо умножить мощность выхода усилителя
мощности, чтобы громкость звукового сигнала возросла. Поводом к разработ-
ке данной схемы явилась необходимость увеличить громкость электронной
сирены, предназначенной для охранной сигнализации. В схеме, показанной
на рис. 1.58, предложено инвертирование входного сигнала, для того чтобы
мощность, подводимая к динамической головке, удвоилась.
На нагрузке ВА1, указанной на схеме с сопротивлением 4 Ома, выходная
мощность усилителя составит почти 10 Вт. Однако обе микросхемы усилителя
рассчитаны и на работу с нагрузкой, где эквивалентное сопротивление катуш-
ки может достигать 2 Ома. Таким образом, в устройстве могут работать одно-
временно две указанные динамические головки, включенные и сфазированные
параллельно.
Однако особенность предлагаемой разработки заключается в том, что мощ-
ность в нагрузке можно еще более повысить, если вместо динамических голо-
126 Часть 1 Электрические схемы и устройства
Рис. 1.58. Электрическая схема усилителя мощности с инвертором на микросхеме DA2
вок ВА1 к точкам А и В подключить повышающий трансформатор мощностью
не менее 40 Вт. Инвертирующий усилитель мощности (его схема приведена на
рис. 1.58) управляет трансформатором, на вторичной обмотке которого пере-
менный сигнал будет достигать значения 60-80 В. Схема с дополнительным
трансформатором показана на рис. 1.59.
Охранная сирена такой мощности, реализованная в соответствии со схема-
ми на рис. 1.58 и 1.59, способна привлечь к себе внимание на большом расстоя-
нии. Данный усилитель мощности не претендует на использование совместно с
высококачественной аудиоаппаратурой и акустическими системами, хотя в ряде
случаев вполне конкурентоспособен. Основное его назначение - максимально
Т1 ТПП 277/127/220-50
ВА1.ВА2
50ГДН-19Д
Рис. 1.59. Дополнительный вариант усиления выходного сигнала
Эффективный и простой усилитель мощности 27
усилить без искажений входной сигнал для устройств предупреждения, охран-
ной сигнализации и оповещения. В качестве входного сигнала может исполь-
зоваться предварительно усиленная речь, в таком варианте представленный
усилитель-инвертор превращается в мощный мегафон.
Трансформатор должен быть таким, чтобы вторичная (на схеме) обмотка
была рассчитана на напряжение 100-120 В, а первичная на 12-15 В.
Все постоянные резисторы в схеме (кроме R3, R6) - МЛТ-0,5. Резисторы
R3 и R6 - типа СП5-16В-2 (СП5-16В-8). Неполярные конденсаторы типа КМ-6,
БМ-2, МБМ. Оксидные конденсаторы типа К50-29, К50-35. Конденсаторы СЗ
и С6 устанавливаются непосредственно у выводов питания соответствующих
микросхем. Узел рассчитан на постоянный стабилизированный источник
питания (желательно с защитой) с напряжением в диапазоне 10-18 В, что
позволяет использовать усилитель мощности в автомобиле. Выходной ток
источника питания должен быть не ниже 4 А. Провода питания - медные,
диаметром сечения не менее 2 мм. Провода к динамическим головкам жела-
тельно использовать как можно более короткие.
Динамические головки следует подобрать так, чтобы эквивалентное сопро-
тивление было не менее 2 Ом.
Переменные резисторы R1 и R5 - с линейной характеристикой измене-
ния сопротивления СПЗ-ЗОВ. Резистор R1 регулирует входной уровень (гром-
кость), a R5 - режим работы по постоянному току усилителя DA2. При пер-
вом включении устройства движок переменного резистора R1 устанавливают
в нижнее на схеме положение минимальной громкости, а движок R5 - в сред-
нее. Испытания усилителя-инвертора приводят при уровне переменного
входного напряжения 0,5-2 В, плавно увеличивая громкость, если необходи-
мо. Изменением сопротивления переменного резистора R5 добиваются от-
сутствия искажений в динамической головке ВА1. При наличии осциллогра-
фа и генератора оптимизацию режимов работы усилителя провести намного
проще. На вход устройства подают сигнал переменного напряжения ампли-
тудой 1 В и частотой 1000 Гц. Вместо динамической головки ВА1 устанавли-
вают эквивалентное сопротивление - подойдет мощный резистор ПЭВР-25 с
сопротивлением 4 Ома (или аналогичный эквивалент). Элементы R1 и R5 ре-
гулируют так, чтобы в положении минимальной и максимальной громкости
синусоидальный сигнал в точках А и В с максимальной амплитудой был без
искажений.
Интегральные микросхемы LM383, LM2002 (фирмы National Semiconduc-
tor), L142, TDA1410, TDA1420, TDA2002, TDA2003, TDA2008 (Thomson),
ULN3701, ULN3702, ULN3703 (Sprague), mPC2002 (NEC) представляют собой
128 Часть 1 Электрические схемы и устройства
Рис. 1.60. Цоколевка
микросхем TDA2003
и аналогичных по
электрическим
характеристикам
одноканальный усилитель мощности звуковой частоты, с
идентичными цоколевками и несколько различными пара-
метрами. Цоколевка микросхем показана на рис. 1.60.
В описанные микросхемы встроена защита выхода от ко-
роткого замыкания в нагрузке и термозащита. Количество
внешних элементов обвески минимизировано. Для получения
максимальной мощности необходимо установить микросхемы
на теплоотвод с площадью охлаждения не менее 400 см2. Мож-
но использовать один теплоотвод на две микросхемы, учиты-
вая, что общий провод, выведенный на корпус микросхемы, у
них идентичен (вывод 3). Для справки приведем характерис-
тики применяемых в усилителе микросхем.
Усилитель мощности звуковой частоты на микросхеме
TDA2002 предназначен для применения в портативной и ав-
томобильной аппаратуре звуковоспроизведения.
Основные характеристики:
Диапазон воспроизводимых частот................40-20000 Гц
Напряжение питания.............................8-18 В
Коэффициент нелинейных искажений (не более)....0,2%
Ток потребления (при Ubx=0)....................45 мА
Выходная мощность при RHarp = 2 Ом.............8 Вт
Сопротивление нагрузки (не менее)..............2 Ом
Коэффициент усиления, дБ.......................48
Усилитель мощности звуковой частоты на микросхеме ULN3701 предназна-
чен для аналогичного применения в широком спектре устройств.
Диапазон воспроизводимых частот...............35-20000 Гц
Напряжение питания............................8-18 В
Коэффициент нелинейных искажений (не более)...0,1%
Ток потребления (при U =0)....................45 мА
Выходная мощность при RHarp = 2 Ом............10 Вт
Сопротивление нагрузки (не менее).............2 Ом
Коэффициент усиления, дБ......................42
1.37. Дистанционный электронный бодигард
Бодигард - телохранитель, охранник. Этот термин используется во всем англо-
язычном мире, а в последнее десятилетие активно рекламируется на террито-
рии бывшего СССР.
Дистанционный электронный бодигард 129
Сегодня никого не удивишь различными по назначению и эффективности
электронными схемами и устройствами превентивного предупреждения, кото-
рые оповещают людей или включают охранную сигнализацию задолго до не-
посредственного контакта нежелательного гостя с охраняемым рубежом (тер-
риторией). Многие из таких узлов, описанных в литературе, на мой взгляд,
интересны, но усложнены.
В противовес им простая электронная схема (рис. 1.61), собрать которую в
силах начинающий радиолюбитель, удивляет своими многочисленными воз-
можностями, одну из которых - высокую чувствительность по входу, использу-
ют для предупреждения о приближении какого-либо одушевленного объекта
(например, человека) к сенсору Е1.
DD1 К561ТЛ1
Рис. 1.61. Электрическая схема узла охраны дистанционного предупреждения
В основе схемы - два элемента микросхемы К561ТЛ1 (DD1), включенных
как инверторы. Эта микросхема имеет в своем составе четыре однотипных
элемента с функцией 2И-НЕ с триггерами Шмитта с гистерезисом (задержкой)
на входе и инверсией по выходу. Функциональное обозначение - петля гисте-
резиса показывается в таких элементах внутри их обозначения (см. рис. 1.61).
Использование этой микросхемы оправдано тем, что она (как и вся серия К561
микросхем) имеет ультрамалые рабочие токи, высокую помехозащищенность
(до 45%) от уровня напряжения питания, работает в широком диапазоне пита-
ющего напряжения (3-15 В), имеет защищенность по входу от статического
электричества и кратковременного превышения входных уровней, а также
многие другие преимущества, которые позволяют широко использовать ее в
радиолюбительских конструкциях без применения каких-либо особых мер пре-
досторожности.
Кроме того, К561ТЛ1 позволяет включать свои независимые логические эле-
менты параллельно, в качестве буферных элементов, вследствие чего мощность
130 Часть 1 Электрические схемы и устройства_______
выходного сигнала легко кратно увеличить. Триггеры Шмитта - это, как пра-
вило, бистабильные схемы, способные работать с медленно возрастающими
входными сигналами, в том числе с примесью помех, и при этом обеспечиваю-
щие по выходу крутые фронты импульсов, которые уже можно передавать в
другие узлы схемы для стыковки с другими ключевыми элементами и микро-
схемами. Короче говоря, микросхемы К561ТЛ1 (как и К561ТЛ2) могут выде-
лять управляющий сигнал (в том числе цифровой) для других устройств из ана-
логового, или нечеткого, входного импульса.
Зарубежный аналог К561ТЛ1 - CD4093B.
Схема включения инверторов - классическая, ойа описана в справочных
изданиях. Особенность представленной разработки состоит в конструктивных
нюансах. Электрическую схему (рис. 1.61), если исключить постоянный резис-
тор R1, экранированный провод и сенсор Е1, используют как основу для триг-
герного сенсорного узла. В исходном положении после включения питания на
входе элемента DD1.1 присутствует неопределенное состояние, близкое к низ-
кому логическому уровню. На выходе DD1.1 - высокий уровень, на выходе
DD1.2 опять низкий. Транзистор VT1, выполняющий роль усилителя тока, зак-
рыт. Пьезоэлектрический капсюль НА1 (с внутренним генератором 34) неак-
тивен. При прикосновении оголенной частью тела (например, пальцем) к вы-
водам 1 и 2-DD1.1, наведенное в теле переменное напряжение переключает
элементы DD1.1, DD1.2 в противоположное состояние, в котором они остают-
ся до следующего воздействия напряжения наводки на вход элемента DD1.1. С
указанным на схеме значением С1 данный электронный узел работает как триг-
гер с двумя устойчивыми состояниями.
На выводе 4 появляется высокий уровень напряжения, вследствие этого
. транзистор VT1 открывается и звучит капсюль НА1. •
Подбором емкости конденсатора С1 можно изменить режим работы элемен-
тов микросхемы. Так, при уменьшении емкости С1 до 82-120 пФ узел работает
иначе. Теперь звуковой сигнал звучит только, пока на вход DD1.1 воздействует
наводка - прикосновение человека.
На основании этого эксперимента ко входу подключают постоянный резис-
тор R1 сопротивлением 10 МОм (в зависимости от длины провода к сенсору и
внешних условий установки узла). Последовательно с R1 (и только в таком по-
рядке) подключают экранированный провод (или кабель РК-50, РК-75, экрани-
рованный провод для перезаписи сигналов 34 - подходят все типы) длиной 1-
1,5 м, экран соединяется с общим проводом. Центральный, не экранированный,
провод на конце соединяется с сенсором, который выполняет роль антенны.
Имеются два варианта создания сенсора. Первый - отрезок изолированно-
го многожильного медного электрического провода сеченией 1-2 мм и длиной
Дистанционный электронный бодигард 131
2-2,5 м. Изоляцию с провода нигде (в том числе и на конце) не снимают. Этот
провод спиралью наматывают на поверхность входной двери по всей ее пло-
щади с внутренней, жилой стороны, если дверь деревянная. Если дверь метал-
лическая и обшита вагонкой, доски с внешней стороны снимаются и под ними
также спирально монтируется медный провод. Затем доски устанавливаются на
место, чтобы замаскировать сенсор-антенну. В этом случае обязательно надо
проверить, не экранируются ли металлическая коробка и дверь к общему элек-
трическому заземляющему контуру дома. Если такого заземления нет, узел ра-
ботает эффективно.
Второй вариант создания сенсора: центральный провод экранированного
кабеля подключают к проводящей ток пластине. Для этой цели хорошо подхо-
дят металлические проводящие декоративные решетки, закрывающие динами-
ки на акустических системах, размерами не менее 100x100 мм. Чувствитель-
ность узла прямо пропорциональна площади этой пластины. Пластину можно
изготовить самостоятельно и смонтировать аналогично рассмотренному выше
варианту. Непосредственно металлическую дверь нельзя использовать как сен-
сор-антенну, т.к. дверь имеет слишком большую площадь и устройство с таким
сенсором не работает. К металлической двери сенсор в виде пластины также
нельзя крепить - только через изолирующую диэлектрическую прокладку.
При соблюдении указанных рекомендаций и применении указанных в схе-
ме типов и номиналов элементов, узел генерирует звуковой сигнал частотой
около 1 кГц (зависит от типа капсюля НА1) при приближении человека к вход-
ной двери на расстояние 1,5-1 м. Триггерного эффекта нет. Если человек отой-
дет от замаскированной антенны-сенсора, звук в капсюле НА1 прекратится.
Эксперимент проводился также с кошкой и собакой. На их приближение к сен-
сору-антенне узел не реагировал. Принцип действия в данном устройстве осно-
ван на изменении емкости сенсора-антенны Е1 между ней и «землей» (общим
проводом, соотносящимся к заземляющему контуру - в данном случае это пол
ц стены на лестничной площадке). При приближении человека эта емкость
существенно изменяется, что оказывается достаточным для срабатывания мик-
росхемы К561ТЛ1.
Практическое применение узла трудно переоценить. В авторском варианте
устройство смонтировано на дверной коробке многоквартирного жилого дома.
Входная дверь - металлическая.
Громкость сигнала 34, излучаемой капсюлем НА1, достаточна для того, что-
бы услышать его на закрытой лоджии, и сопоставима с громкостью квартирно-
го звонка.
Источник питания - стабилизированный с напряжением 9-15 В, с хорошей
фильтрацией пульсаций по выходу. Ток потребления ничтожно мал в режиме
132 Часть И 1 Электрические схемы и устройства______________________
ожидания (несколько мкА) и увеличивается до 22-28 мА при активной работе
излучателя НА1. Бестрансформаторный источник применять нельзя из-за ве-
роятности поражения электрическим током. Оксидный конденсатор С2 дей-
ствует как дополнительный фильтр по питанию, его тип К50-35 или аналогич-
ный на рабочее напряжение не ниже напряжения источника питания.
При эксплуатации узла выявлены интересные особенности. Так, напряже-
ние питания узла влияет на его работу. При увеличении напряжения питания
до 15 В в качестве сенсора-антенны используется только обыкновенный много-
жильный неэкранированный электрический медный провод длиной 1 м и с
сечением 1-2 мм. Никакого экрана и резистора R1 в этом случае не надо. Элек-
трический медный провод подсоединяется непосредственно к выводам 1 и 2
элемента DD1.1. Эффект тот же.
При изменении фазировки сетевой вилки источника питания узел катаст-
рофически теряет чувствительность и способен работать только как сенсор
(реагирует на прикосновение к Е1). Это происходит как в первом, так и во вто-
ром случае конструктивного использования сенсоров, а также при любом зна-
чении напряжения источника питания в диапазоне 9-15 В. Очевидно, что вто-
рое назначение данной схемы - обыкновенный сенсор (или сенсор-триггер, о
чем было написано выше).
Эти нюансы следует учитывать при повторении узла. Однако при описан-
ном здесь правильном подключении получается важная и стабильная часть
охранной сигнализации, предупреждающей хозяев еще до возникновения не-
штатной ситуации.
Монтаж элементов осуществляется компактно на плате из стеклотекстоли-
та. Корпус для устройства - из любого диэлектрического, то есть не проводя-
щего ток материала. Для контроля включения питания устройство может
быть снабжено индикаторным светодиодом, подключенным параллельно ис-
точнику питания.
Если рекомендации соблюдены точно, то наладки не требуется. Возможно,
при других вариантах сенсоров и антенн узел проявит себя в по-другому. Если
экспериментировать с длиной экранирующего кабеля, а также длиной и пло-
щадью сенсора-антенны Е1 и изменением напряжения питания узла, возмож-
но, потребуется скорректировать сопротивление резистора R1 в широком диа-
пазоне от 0,1 до 100 МОм. Для уменьшения чувствительности узла увеличивают
емкость конденсатора С1. Если это не приносит результатов, параллельно С1
включают постоянный резистор сопротивлением 5-10 МОм.
Неполярный конденсатор С1 - типа КМ6. Постоянный резистор R2 - типа
МЛТ-0,25. Резистор R1 - типа ВС-0,5, ВС-1. Транзистор VT1 необходим для уси-
ления сигнала с выхода элемента DD1.2. Без этого транзистора капсюль НА1
Чувствительный сигнализатор-коммутатор 133
звучит слабо. Транзистор VT1 можно заменить на КТ503, КТ940, КТ603, КТ801
с любым буквенным индексом.
Капсюль-излучатель НА1 может быть заменен на аналогичный со встроен-
ным генератором 34 и рабочим током не более 50 мА, например FMQ-2015B,
КРХ-1212В.
Благодаря применению капсюля со встроенным генератором, возникает
интересный эффект: при приближении человека на близкое расстояние к сен-
сору-антенне Е1 звук капсюля монотонный, а при удалении (или приближении
на расстояние более 1,5 м) - капсюль издает постоянный прерывистый звук в
соответствии с изменением логического уровня на выходе элемента DD1.2.
Если в качестве НА1 применить капсюль со встроенным генератором пре-
рываний 34, например KPI-4332-12, то при относительно большом расстоянии
между человеком и сенсором-антенной звук будет похож на звук сирены или,
при максимальном приближении, иметь характер прерывистого сигнала. Не-
которым недостатком устройства можно считать отсутствие избирательности
«свой/чужой». Так, узел будет сигнализировать о приближении к Е1 любого
лица, в том числе и вышедшего в магазин хозяина квартиры. Электрические
наводки и изменение емкости максимально полезны при эксплуатации в боль-
ших жилых массивах с развитой сетью электрических коммуникаций. Возмож-
но, что такой прибор будет бесполезен в лесу, поле, то есть везде, где нет элек-
трических коммуникаций осветительной сети 220 В. Такова особенность
устройства.
Экспериментируя с данным узлом и микросхемой К561ТЛ1 (даже в штатном
ее включении), можно получить бесценный опыт по созданию простых, но в
то же время оригинальных по своим функциональным особенностям электрон-
ных устройств.
1.38. Чувствительный сигнализатор-коммутатор
Для охраны и предупреждения о приближении постороннего лица к объекту
подходит простая схема усилителя сигналов 34 с небольшими дополнения-
ми. Устройство используется для автоматического включения звуковой сиг-
нализации при приближении к входной квартирной двери со стороны лест-
ничной площадки, если датчик-микрофон улавливает акустический шум,
отличный от спокойного фона. Отличительные черты устройства - его высо-
кая чувствительность, возможность управлять мощной нагрузкой, а также
удалять датчик-микрофон от основного электронного узла. 4увствительность
такова, что, кроме звукового воздействия, узел реагирует и на прикосновение
134 Часть 1 Электрические схемы и устройства
к капсюлю ВМ1 (ЗП-1, имеющему неизолированный корпус). Необходимое
условие для сенсорного эффекта: экранированный провод от датчика-микро-
фона подключать строго в соответствии со схемой. Длину экранированного
провода следует выбирать не менее 30 см. При соблюдении рекомендаций по
монтажу конструкции, о чем будет рассказано ниже, устройство представляет
собой высокоэффективный охранный комплекс, реагирующий на приближе-
ние людей к входной охраняемой двери.
Кроме звуковой сигнализации, узел может управлять различными элект-
ронными исполнительными устройствами. Рассмотрим схему устройства на
рис. 1.62.
R1 8,2к R310K
СЗ
5Мкх16В
R4M
ЮкШ
С6 1000
+Un10В
тт—"
। =т=С5
100Мкх25В
КР1- 11
231ЗЦ
КТ3107Ж «-
R54,7k
JK1
2
VD1
Д220Б
TRD-SVDC-FB-CL
КТЭ102Ж
С4
100Мкх25В
юл и
НА1 '
Рис. 1.62. Электрическая схема чувствительного коммутатора
Чувствительный акустический сигнализатор-коммутатор автоматически
включает и выключает нагрузку при возникновении или пропадании звука.
В исходном состоянии оба входа микросхемы DA1 К140УД7 находятся в
равновесии, и на базу транзистора VT1 поступает очень слабый сигнал, по-
рядка нескольких мВ, недостаточный для открывания транзистора. При зву-
ковом воздействии на микрофон ВМ1 импульс напряжения через конденса-
тор С2 попадает на вход 2 микросхемы DA1 и усиленный уже многократно
(схема с ООС - отрицательной обратной связью R6C6 - способствует макси-
мальному усилению в данной конфигурации) с вывода 6 DA1 поступает на
транзисторный узел задержки. Для нормальной работы датчика-микрофона ВМ1 -
пьезоэлектрического капсюля ЗП-1 - требуется резкое звуковое воздействие
Чувствительный сигнализатор-коммутатор "| 35
(хлопки, удары, шаги на лестнице, детонация и сотрясение, громкая речь, лай
собаки и т.п.).
При экспериментах с другими датчиками в качестве ВМ1 (ЗП-22, капсюлем
ДЭМШ, электретными микрофонами NMC, CZN-15e, МКЭ-84 и даже со специ-
альным ларингофоном от танкового шлема) было определено, что чувствитель-
ность устройства заметно ниже, чем при пьезоэлектрическом датчике ЗП-1 или
ЗП-З.
Пройдя через операционный усилитель, сигнал поступает на усилитель тока
VT1 и далее на транзистор VT2, который подает питание на звуковой капсюль
со встроенным генератором 34 - НА1. Оксидный конденсатор СЗ не пропуска-
ет постоянную составляющую напряжения и способствует тому, чтобы транзи-
стор VT1 открывался только при наличии переменного сигнала в базе. Когда
VT1 открыт, заряжается оксидный конденсатор С4, и после накопления заряда
на его обкладках (на это требуется несколько десятков миллисекунд) открыва-
ется транзистор VT2. В этот момент капсюль НА1 излучает звуковые колеба-
ния. Благодаря оксидному конденсатору С4 и постоянному резистору R5 в уст-
ройстве реализована задержка выключения звукового капсюля НА1, которая
при указанных на схеме значениях элементов составляет 8-10 с (при однократ-
ном воздействии на датчик-микрофон ВМ1). Время задержки выключения мож-
но продлить увеличением емкости С4, а сократить - уменьшением емкости вре-
мязадающего оксидного конденсатора С4. Можно С4 вообще исключить из
схемы, если такая задержка не нужна. Применять в качестве С4 оксидный кон-
денсатор емкостью более 1000 мкФ нежелательно, ведь в первый момент заряд-
ки он представляет минимальное сопротивление постоянному току, что может
привести к выходу из строя транзистора VT1. При емкости С4 в 1000 мкФ за-
держка выключения капсюля (или нагрузки) составит 3-3,5 мин. Однако при
больших выдержках времени теряется точность задержки и возрастает зависи-
мость от длительности первоначального воздействия звуковых колебаний на
микрофон ВМ1.
Пунктиром на схеме показано подключение слаботочного электромагнитно-
го реле К1, предназначенного для коммутации любых устройств нагрузки с
током до 3 А и напряжением до 250 В.
Это реле фирмы «ТТ1» потребляет ток 40 мА при напряжении 9 В. Диод
VD1, включенный параллельно обмотке реле, препятствует броскам обратно-
го тока и защищает транзистор VT2. При параллельном включении допускает-
ся совместная работа обоих узлов - и реле, и капсюля НА1, следует лишь заме-
нить транзистор VT2 на более мощный, например КТ603Б.
Чувствительность входного узла зависит от параметров операционного уси-
лителя DA1 и датчика ВМ1. При замене КР140УД708 на микросхемы UA741CN
136 Часть И 1 Электрические схемы и устройства________________________
и рА741 чувствительность повышается на порядок. Уровень чувствительности
незначительно можно скорректировать изменением сопротивления резистора
R1. Частотную характеристику звукового воздействия можно скорректировать
изменением емкости конденсатора С2 в незначительных пределах.
Элементы устройства закрепляют на монтажной плате, которую прячут в
диэлектрический корпус и устанавливают на расстоянии до 3 м от входной две-
ри. ВМ1 крепят к наружной стороне двери и маскируют. Хорошие результаты
зафиксированы там, где имеется металлическая входная дверь, обитая вагонкой.
В этом случае маскировка капсюля ВМ1 идеальна. Неизолированный корпус кап-
сюля ЗП-1 может иметь электрический контакт с металлом двери - от этого чув-
ствительность узла еще более возрастает, т.к. датчик реагирует на малейшие со-
трясения и детонацию, которая может происходить от хлопанья дверьми в
соседних офисах или лестнице. Если необходимости в такой чувствительности
нет, капсюль ВМ1 монтируют к металлу входной двери через поролоновую про-
кладку толщиной 5-10 мм.
При необходимости сенсорного режима - срабатывания узла при прикос-
новении к двери - место электрического контакта капсюля и металла двери
предварительно зачищают и обезжиривают растворителем (например, № 646),
так как металлические двери обычно производственным способом покрывают
антикоррозийным составом, а затем и краской. Экранированный кабель под-
ключают в строгом соответствии со схемой, то есть оплетку - к выводу конден-
сатора С2.
Вместо ЗП-1 можно применить капсюль ЗП-З.
Звуковой эффект может быть расширен от однотонного звука (в базовой
схеме - при использовании в качестве НА1 капсюля KPI-2313L или аналогич-
ного) до прерывистого звучания, если применить капсюль прерывистого зву-
ка, например KPI-4332-12 или аналогичный.
Маломощное электромагнитное реле К1 может быть заменено на BV2091
SRUH-SH-112DM (фирмы Pasi), RM85-2011-35-1012 (фирмы Relpol), однополюс-
ное реле SPST или аналогичные. При перечисленных вариантах замены допус-
кается управление нагрузкой в сети 220 В с током потребления до 3 А. Реле
отечественные, типа РЭС 10, РЭС 15 на напряжение срабатывания 9-11 В мож-
но использовать в конструкции, только если ток устройств нагрузки не превы-
шает 250 мА и напряжение равно .150 В. Интересно, что зарубежные произво-
дители продают у нас свою продукцию по ценам на два-три порядка ниже, чем
наши отечественные предприятия.
Все постоянные резисторы - типа МЛТ-0.25, MF-25. Оксидные конденсато-
ры - типа К50-35 или аналогичные. Диод VD1 заменяют на КД522А, КД 105.
В качестве транзистора VT2 можно использовать среднемощные кремниевые
Триггер, срабатывающий на звук “| 37
транзисторы КТ3102, КТ603, КТ630 или аналоги с любыми буквенными индек-
сами. В качестве VT1 подойдет КТ361, КТ3107, КТ502 с любым буквенным ин-
дексом.
Источник питания для устройства - стабилизированный с выходным напря-
жением 9-15 В. При увеличении напряжения питания чувствительность узла
понижается - требуется корректировка сопротивления R1, обеспечивающего
опорное напряжение ОУ.
Ток потребления без учета реле в режиме ожидания 2-3 мА, в режиме звуко-
вой индикации - 35-45 мА. Оксидный конденсатор С5 сглаживает пульсации
напряжения источника питания.
В наладке устройство не нуждается и при правильном монтаже начинает ра-
ботать сразу.
1.39. Триггер, срабатывающий на звук
Схемы звуковых реле достаточно распространены в литературе, однако их со-
пряжение с сенсорными узлами в разных вариантах имеет свои минусы и плю-
сы. Предлагаю простую схему, которая сочетает в себе два узла: усилитель зву-
ка и триггер на популярной микросхеме К561ТЛ1, подходящие друг к другу, как
ключи к замку.
Для радиолюбителей с творческим мышлением, которых хлебом не корми -
дай порадовать окружающих оригинальными звуками квартирного звонка, нео-
бычными способами включения света и электроприборов и другими «штучка-
ми», не составит труда собрать и применить схему электронного звукового
реле, представленную на рис. 1.63.
Триггер на элементах DD1.2 и DD1.3 имеет два стабильных состояния. Со-
ответственно, на выводе 4 элемента DD1.2 при включении питания присутству-
ет сигнал либо высокого, либо низкого уровня (на практике после нескольких
включений и выключений подряд, чаще всего при очередном включении, уста-
навливался сигнал низкого уровня). При высоком логическом уровне на выхо-
де элемента DD1.2 усилитель тока на транзисторе VT1 открыт и реле К1 вклю-
чено. Своими контактами К1.1 реле коммутирует цепь нагрузки.
При низком логическом уровне на выходе DD1.2 транзистор заперт и реле
выключено (нагрузка обесточена).
Электретный микрофон ВМ1 (от современного телефонного аппарата)
включен на входе транзисторного усилителя переменного сигнала на транзи-
сторе VT1. Этот полупроводниковый кремниевый прибор должен обладать
высоким коэффициентом передачи тока h21e (не менее 100) - от этого зави-
сит чувствительность узла. Рабочий режим транзистора (смещение) задается
138 Часть 1 Электрические схемы и устройства
+Un16В
100Мкх25В
Рис. 1.63. Электрическая схема звукового реле с эффектом триггера
делителем напряжения на постоянном резисторе R3 и переменном резисторе R4.
Причем переменный резистор регулирует усиление этого режима. В нижнем
(по схеме) положении движка переменного резистора R4 усиление максималь-
но (это исходное положение движка R4 при первом включении питания). При
очень высокой чувствительности, порождающей ложные срабатывания, сопро-
тивление R4 уменьшают. Оксидный конденсатор С1 не пропускает постоянную
составляющую напряжения на вход транзисторного усилителя.
В исходном состоянии на входе инвертора DD1.1 - высокий логический
уровень, обусловленный прохождением тока через резистор R5 и запертым
транзистором VT1. При резком звуковом воздействии (удар, хлопок, сотрясе-
ние поверхности, на которой установлен микрофон) на микрофон ВМ1 на вхо-
де элемента DD1.1 появляется кратковременный импульс напряжения с отри-
цательным фронтом. Этого достаточно, чтобы триггер изменил свое
состояние на противоположное - включится реле и замкнет цепь питания уст-
ройства нагрузки.
Для выключения реле и нагрузки второго звукового воздействия на микро-
фон недостаточно - узел не будет на него реагировать. При кратковременном
импульсе отрицательной полярности на выводе 9 элемента DD1.3, составляю-
щем одно плечо триггера, триггер снова изменит свое состояние на противо-
положное. Благодаря применению микросхемы К561ТЛ1 с большим входным
сопротивлением и чувствительностью по входу для воздействия на элемент
Триггер, срабатывающий на звук 139
DD1.3 достаточно даже маленького напряжения, наведенного в теле человека.
Таким образом, контакт 9 DD1.3 является сенсором Е1. Конструкция сенсора
несложна - это кусок неэкранированного монтажного многожильного прово-
да МГТФ-0,8 (или аналогичного) длиной 5-50 см.
Конденсатор С2 (типа К50-24) сглаживает пульсации от источника питания.
Источник питания - стабилизированный с напряжением 6-15 В. Все постоянные
резисторы - типа МЛТ-0,25. Резистор R4 - типа СПО-1. Оксидный конденсатор
Cl - К50-12 или аналогичный. Диод VD1 препятствует возникновению бросков
обратного тока через обмотку реле, его можно заменить на Д220, КД522, Д310 с
любым буквенным индексом. Транзистор VT1 заменяют на КТ342А - КТ342В,
КТ3102А - КТ3102Е, КТ373А - КТ373В. Транзистор VT2 заменяют на КТ603,
КТ605, КТ801, КТ805 с любым буквенным индексом. Провода к микрофону ВМ1
не экранируют. Они имеют длину не более 20 см.
Реле РЭС15 - слаботочное и маломощное, рассчитано на ток в нагрузке до
150 мА и напряжение до 150 В. Вместо К1 разумно использовать другое реле по
назначению нагрузки, рассчитанное на напряжение срабатывания соответ-
ственно напряжению источника питания.
Характер звукового воздействия, как уже отмечалось выше, резкий. При
нарастающей силе звука триггер ведет себя неоднозначно, включаясь и выклю-
чаясь соответственно установленной резистором R4 чувствительности. Устрой-
ство не требует наладки и при исправных деталях начинает работать сразу.
Практическое применение устройство находит в быту творческого радио-
любителя, Микрофон можно установить рядом с диваном или журнальным сто-
ликом, а сенсорный контакт подключить к проводнику-штырю, который вотк-
нуть в землю в цветочном горшке. Особенно эффектно будет смотреться, если
цветок большой и высокий (например, драцена) и стоит в кашпо на полу.
Нагрузку в таком варианте используют в виде лампы-бра над диваном. Тог-
да при резком слове или хлопке в ладоши бра зажигается и светит до тех пор,
пока пользователь не коснется рукой листьев цветка. Резкое слово должно
быть коротким и четким, например слово «свет». Громкость произнесения оп-
тимально выбирается средней. Чувствительность микрофонного усилителя
на транзисторе VT1 в широких пределах регулируется переменным резисто-
ром R4.
Если требуется регулировка чувствительности сенсора, изменяют сопротив-
ление постоянного резистора R1: для увеличения чувствительности сопротивле-
ние увеличивают, для уменьшения - уменьшают. Ложных срабатываний сенсора
удается также избежать, если между выводом 9 элемента DD1.3 и общим прово-
дом включить неполярный конденсатор типа КМ6 емкостью 200-1000 пФ.
140 Часть 1 Электрические схемы и устройства
1.40. Чувствительный акустический датчик
Среди множества повторяемых радиолюбителями электронных устройств осо-
бое место занимают простые акустические сигнализаторы-датчики, которые
благодаря универсальности можно использовать в быту практически повсеме-
стно. Оригинальным образом акустические датчики можно использовать в фо-
кусах, например на новогодней елке, когда от слов «Елочка, гори» автоматичес-
ки включатся световые эффекты. Другой вариант применения - сигнализатор
повышенного уровня шума в помещении, сейчас такие сигнализаторы стано-
вятся все популярнее. Основой для всех вышеперечисленных вариантов ис-
пользования успешно послужит рассматриваемый ниже электронный узел. Его
особенность в очень большой чувствительности, которая обусловлена сочета-
нием в схеме пьезоэлемента ВМ1 и транзисторов с высокими характеристика-
ми усиления тока.
Электронный узел, схема которого показана на рис. 1.64, представляет со-
бой усилитель 34 на транзисторах с большим статическим коэффициентом
передачи тока. Собственно датчиком служит пьезокапсюль ВМ1. Он преобра-
зует звуковой сигнал в электрические колебания.
С3 2,2Мкх1бВ -Un9B
VT1.VT2 С8550
куст-ву
управления нагрузки
Рис. 1.64. Электрическая схема чувствительного акустического датчика
К1.1
Усилитель на транзисторах VT1 и VT2 построен по принципу усиления по-
стоянного тока. Резкий шум, тряска, хлопок или микровоздействие по капсю-
лю ВМ1 немедленно отразится изменением напряжения в базе транзистора
VT2 на 1-1,2 В. Чувствительность узла такова, что устройство реагирует на
резкий звук (например, хлопок) на расстоянии 4-5 м.
Чувствительный акустический датчик 141
Второй каскад на транзисторе VT2 усиливает сигнал до уровня открывания
транзистора VT3. Постоянные резисторы R3 и R4 ограничивают соответствен-
но коллекторный ток VT2 и ток базы VT3, предохраняя эти транзисторы от
выхода из строя. Конденсатор С1 обеспечивает положительную обратную
связь между входом и выходом усилителя. Конденсатор С2 сглаживает пульса-
ции напряжения источника питания.
При воздействии звукового сигнала на капсюль ВМ1 усиленный электричес-
кий сигнал поступает на усилитель тока (транзистор VT3) и открывает его.
Через обмотку реле К1 протекает ток, вследствие чего оцо замыкает группу
контактов К1.1 в цепи нагрузки. Устройство нагрузки включается на 1-2 с. Для
того чтобы продлить время включения нагрузки, в устройство вводят оксид-
ный конденсатор СЗ (показан на рисунке пунктиром). В моменты акустическо-
го шума конденсатор СЗ заряжается. Затем в период спокойного акустического
фона отдает энергию. Через ограничивающий резистор R4 ток течет в базу
ключевого транзистора VT4 и держит его открытым, даже при отсутствии воз-
действия звуковых сигналов на датчик ВМ1, пока разница потенциалов на об-
кладках СЗ не станет меньше порога открывания транзистора VT3. После раз-
ряда конденсатора через базу VT3 и резистор R3 транзистор VT3 закроется и
реле обесточится.
Как показала практика, увеличение емкости конденсатора СЗ свыше 10 мкФ
неэффективно, так как теряется стабильность работы всего узла - раз от раза
колеблется точность задержки выключения реле, заметно теряется общая чув-
ствительность к акустическим воздействиям, требуется время йа зарядку СЗ.
При новом звуковом воздействии на датчик процесс повторится сначала.
Параллельно реле К1 (см. рис. 1.64) включена индикаторная цепь, состоя-
щая из светодиода HL1 и ограничительного резистора R5. Эта цепь выполняет
двоякую роль - по состоянию индикаторного светодиода удобно следить за фун-
кцией реле (так как никаких других индикаторов питания в схеме нет), а кроме
того, данная электрическая цепь препятствует броскам обратного тока через
реле К1. При необходимости цепь R5HL1 из схемы исключают.
Устройство может управлять любой соответствующей нагрузкой, электри-
ческие и мощностные характеристики которой зависят от типа применяемого
электромагнитного реле К1. Смонтированное без ошибок с исправными дета-
лями устройство надежно работает в круглосуточном режиме.
Печатная плата не разрабатывалась. Элементы устройства компактно кре-
пятся на макетной плате, их выводы соединяются перемычками из провода
МГТФ-0,6. Устройство в наладке не нуждается. Подключения к источнику пита-
ния и коммутируемым цепям устройств периферии удобно выполнить с помо-
щью электромонтажного клеммника или любого подходящего разъема.
142 Часть 1 Электрические схемы и устройства
Устройство стабильно работает при напряжении питания 4-10 В. Источ-
ник питания должен быть стабилизированным. Естественно, что при напря-
жении питания ниже 7,5 В установленное реле KI (TRD-9VDC-FB-CL) не бу-
дет срабатывать и его придется заменить на другой соответствующий
напряжению питания узла тип слаботочного электромагнитного реле (на-
пример, TRU-5VDC-SB-SL) или применить электронное реле, например из
серий К449 (КР449).
При эксплуатации устройства замечено, что чувствительность узла увеличи-
вается с уменьшением напряжения питания. А при увеличении напряжения
свыше 11В устройство переходит в режим самовозбуждения, включая реле с
равными промежутками времени.
Ток, потребляемый в режиме ожидания, 3-5 мА. При срабатывания реле К1
ток потребления увеличивается до 40 мА. Все постоянные резисторы - типа
МЛТ-0,25. Конденсатор С1 - типа КМ-б, группы ТКЕ Н70 или аналогичный.
Оксидные конденсаторы - К50-20.
Времязадающий конденсатор СЗ (если есть необходимость его установки в
схему) надо выбрать с малым током утечки (К53-4, К52-18). Пьезокапсюль ВМ1
(ЗП-22) можно заменить на ЗП-1, ЗП-18, ЗП-З или другой аналогичный. Для
этой цели хорошо подходит пьезокапсюль - излучатель из электронных часов
в корпусе типа «пейджер».
Кремниевые транзисторы VT1, VT2 могут быть любыми из серии КТ3107,
КТ502, С557. Заменять их на германиевые нежелательно из-за большого тока
покоя последних. Транзистор VT3 заменяют на КТ815А - КТ815Е Реле можно
Рис. 1.65. Фото платы готового устройства
Электронный регулятор громкости “| 43
заменить на RM85-2011-35-1012, BV2091 SRUH-SH-112DM, TRU-9VDC-SB-SL и ана-
логичные. Все указанные типы реле рассчитаны на работу в цепи коммутации
нагрузки до 250 В и током до 3 А. В качестве реле можно применить и отечествен-
ные элементы, например РЭС10, РЭС15 и аналогичные, однако они рассчитаны
на работу в цепях коммутации не более 150 В, а кроме того, отечественные реле
по сравнению с зарубежными обходятся дороже на один-два порядка.
В авторском варианте устройство используется как составная часть охран-
ного сигнализационного комплекса. На рис. 1.65. показано фото макетной пла-
ты устройства.
Устройство эффективно и как отдельный электронный узел - чувствитель-
ный датчик. Управляющее напряжение для других сопряженных устройств сни-
мают с точки А. В этом случае усилитель тока на транзисторе VT3 и реле ис-
ключают.
1,41. Электронный регулятор громкости
для абонентского громкоговорителя
Абонентские громкоговорители (АГ) известны нам с незапамятных времен
прошлого века. Это излучатели проводного централизованного радиовещания,
радиорозетки которого устанавливались повсеместно при монтаже нового
дома. В наш век беспроводных технологий на первый взгляд кажется, что ра-
диоточка естественно отходит на второй план. Молодые и «продвинутые» ее
не воспринимают всерьез и считают пережитком прошлого: утром - погода,
вечером - погода, днем - рекламная кампания лекарств. Однако все относитель-
но, и для старшего поколения радиоточка сегодня не утратила своей актуаль-
ности, а в некоторых местах, где живут одинокие пожилые люди, вообще явля-
ется главным рупором новостей и окном во внешний мир. Кроме того,
ежемесячная плата за пользование радиоточкой включена в счета коммуналь-
ных услуг. Оригинальная дальновидная политика отечественных коммуналь-
ных служб, на которых и так сыплются все камни, не предполагает (по край-
ней мере, в доступной форме) добровольного отказа пользователя от услуг
радиоточки и от телевизионной антенны. Сколько ни пытался найти способы
отказаться, до сих пор ничего не выходило.
А между тем за год эта статья расходов оборачивается кругленькой суммой.
А за много лет?
Отбросив пессимизм, автор попробовал усовершенствовать работу абонен-
тского громкоговорителя путем введения простого дополнительного электрон-
ного узла всего на одной микросхеме КА2250 - электронном регуляторе выход-
ного аналогового сигнала.
144 Часть 1 Электрические схемы и устройства
Побудительной причиной явилась и чисто естественная неисправность пе-
ременного резистора - регулятора громкости АГ: со временем он начинает
страшно хрипеть, теряет линейность своей характеристики изменения сопро-
тивления из-за деформации или частичного стирания угольного слоя, по кото-
рому движется съемный контакт (ползунок) переменного резистора. Установ-
» ка нового переменного резистора выручает всего лишь на пару лет.
Как известно, микросхема КА2250 предназначена для управления выходным
уровнем напряжения по двум каналам, это позволяет применять ее в стереоси-
стемах. При подаче нулевого потенциала на выводы 9 и 10 микросхемы, сту-
пенчатым порядком происходит изменение уровня выходного напряжения (от-
носительно входного) на выходах (выводы 11 и 6). Так, при подаче «минуса»
питания на вывод 10 уровень выходного сигнала уменьшается, а при подаче на
вывод 9 уровень выходного сигнала увеличивается. На этом необычные свой-
ства микросхемы КА2250 не заканчиваются.
Она имеет двунаправленные входы и выходы, что позволяет при необходи-
мости менять направления и коррекцию действия сигнала со входов на выхо-
ды и наоборот. При подаче на вывод 7 низкого уровня напряжения (близкого к
нулю) часть микросхемы блокируется и на выходах устанавливается тот уро-
вень напряжения, который был до подачи сигнала блокировки. В этом состоя-
нии микросхема на изменение уровня напряжения на контактах 9 и 10 не реа-
гирует. Такая функция может быть полезна для «программирования»
АГ-установки минимального уровня громкости, на длительное время или защи-
ты устройства от несанкционированного изменения уровня громкости, напри-
мер, вследствие детских шалостей.
Электрическая схема электронного регулятора громкости АГ показана на
рис. 1.66.
Входной уровень сигнала (1-7 В, максимальное его значение не должно пре-
вышать уровня напряжения питания) через разделительный оксидный конден-
сатор С1 поступает на неинвертирующий вход внутреннего операционного
усилителя микросхемы канала Б, вывод 14 DA1 (принцип работы канала Б ана-
логичен). Разделительные конденсаторы Cl, С7 не пропускают постоянного
напряжения, чем обеспечивают защиту по входу и выходу микросхемы от пе-
регрузок.
Постоянные ограничительные резисторы R3, R6 и оксидные конденсаторы
СЗ, С5 в данной схеме необходимы для плавного изменения уровня выходного
сигнала (устраняют искажения с эффектом «скачков» и «ступенек»).
Микросхема потребляет весьма незначительный ток - всего 1-4 мА при на-
пряжении питания 4,5-12 В, но требует отдельного источника питания с боль-
шим коэффициентом стабилизации выходного напряжения и фильтрацией.
Электронный регулятор громкости "| 45
5Мк х16В к16 выв. DA1
Рис. 1.66. Электрическая схема электронного регулятора громкости
Это необходимо, чтобы в динамической головке АГ не было слышно характер-
ного фона с частотой 50 Гц. Питать АГ от батареек или аккумуляторов нецеле-
сообразно, а радиосеть не может обеспечить напряжения для питания узла.
Придется задействовать простой сетевой адаптер с выходным напряжением
10-12 В, такой уровень напряжения позволит не только получить на выходе
сигнал достаточной мощности, чтобы «раскачать» усилитель на транзисторе
VT1 и штатный выходной трансформатор Т1, но и использовать данную мик-
росхему в качестве усилителя сигнала 34. Это актуально в сельской местности,
где уровень сигнала из-за протяженности линии бывает очень слабым (менее
0,5 В). Постоянный резистор R7 задает смещение в базу транзистора VT1 и
регулирует его режим по постоянному току.
Благодаря использованию данной схемы максимальный уровень громкос-
ти выходного сигнала увеличивается почти втрое. Здесь следует иметь в виду,
что вместе с полезным сигналом усиливаются и помехи - хрипы, инициируе-
мые замыканием проводов линии связи, звучат значительно громче, чем без
применения схемы. На транзисторе VT1 реализован однотактный выходной
каскад.
При первой подаче питания на устройство внутренняя схема КА2250 обну-
ляет, устанавливает внутренний генератор и коммутационные узлы так, чтобы
146 Часть 1 Электрические схемы и устройства
выходной уровень сигнала установился в соотношении 1:10 от максимальной
громкости входного сигнала. Микросхема DA1 имеет два входа (для усиления
стереосигнала - выводы 14 и 3, соответственно каналы А и Б), но в предлагае-
мой разработке используется только один канал моносигнала, поэтому второй
канал Б подключен к общему проводу.
Оксидный конденсатор С4 устанавливают как можно ближе к выводам пи-
тания микросхемы с целью максимального уменьшения наводок и максималь-
ной чистоты звука.
С той же целью провода соединения кнопочных переключателей SA1 и SA2
должны быть экранированы и иметь минимальную длину (не более 20 см каж-
дый).
Все постоянные резисторы - типа МЛТ-0,25, MF-25. Неполярные конденса-
торы - типа КМ6. Оксидные конденсаторы - типа К50-24 или аналогичные.
Требования к параметрам их тока утечки минимальны. Трансформатор Т1,
штатный от АГ, можно заменить на выходной трансформатор от транзистор-
ного радиоприемника с соотношением обмоток 1:12, например на ТВ-12.
Диоды КД521Б можно заменить на Д310, Д311, Д220, КД522 с любым бук-
венным индексом. Транзистор VT1 заменяют на КТ644, КТ639, КТ684, КТ686,
КТ853, КТ818 с любым буквенным индексом. Кнопки SAI, SA2 без фиксации
могут быть любыми малогабаритными, например КМ-1.
Печатная плата не разрабатывалась. Все элементы устройства монтируются
внутри корпуса АГ, а кнопки усиления громкости и ослабления выходного сиг-
нала выводятся на переднюю панель штатного корпуса АГ.
Устройство не требует наладки и при исправных элементах начинает рабо-
тать сразу после подачи питания. Если этого не произошло, следует немедлен-
но проверить уровень напряжения на блокирующем выводе 7 - этот уровень
должен быть отличен от нуля. Повышать напряжение питания свыше 12 В (мак-
симальный уровень громкости и усиления) нежелательно из-за возможного
выхода из строя микросхем серии КА2250.
Данный простой способ регулирования громкости с успехом применяют не
только совместно с абонентской радиоточкой, но и в других аналогичных слу-
чаях.
1.42. Ультразвуковой сканер пространства
Это устройство пригодится в охранных системах для дома, магазинов и авто-
машин. Оно состоит из ультразвуковых передатчика и приемника, работающих
на одной частоте. По сути, устройство представляет собой ультразвуковой ра-
дар, сканирующий пространство. Если обнаруживается препятствие в рабочей
Ультразвуковой сканер пространства *| 47
зоне радара, баланс схемы нарушается, и тогда срабатывает сигнализация. Схе-
ма обладает высокой чувствительностью и может быть настроена на ручной
или автоматический сброс (обновление сканирования). Электронные узлы ана-
логичного принципа действия называют трансдуцерами (TRANSDUCER). Час-
тота излучения в данном случае близка к 40 кГц.
Рабочее напряжение находится в диапазоне 10-16 В. Максимальный потреб-
ляемый ток 30 мА.
Передатчик и приемник работают на одной частоте. В качестве датчиков
использованы однотипные ультразвуковые пьезоэлектрические капсюли-излу-
чатели фирмы Peeries серии 811815, которые определяют рабочую частоту при-
емника и передатчика. На рис. 1.67 показана электрическая схема передатчика
ультразвуковых сигналов.
С1
3300
DD1 К561ТЛ1
Рис. 1.67. Электрическая схема передатчика ультразвуковых сигналов
Передатчик собран на двух логических элементах И-НЕ микросхемы DD1,
включенных по схеме инверторов и образующих мультивибратор, нагружен-
ный на капсюль НА1. Переменный резистор R2 служит для регулирования ча-
стоты передатчика. Перед первым включением его устанавливают в среднее
положение. Частота колебаний мультивибратора оптимально должна совпа-
дать с резонансной частотой обоих капсюлей.
В приемнике (рис. 1.68) используется такой же капсюль для приема отра-
женных сигналов, усиливаемых транзистором VD3 и операционным усилите-
лем DA1 микросхемы КР140УД708.
Принятый сигнал с выхода микросхемы DA1 подается на неинвертирующий
вход операционного усилителя DA2, коэффициент усиления которого устанав-
ливается резистором R12. Схема настроена таким образом, чтобы оставаться
сбалансированной, пока частоты передатчика и приемника совпадают. Если же
появляется какое-либо движение (отклонение), то входной сигнал искажается
и баланс схемы нарушается. Напряжение на выходе DA2 резко изменяется, и
148 Часть 1 Электрические схемы и устройства
[7|R3
£j180K
R4 Зк
+Un12B
16B-JL
DA2
t>
сз =£=
100Mk
C4 $ C6
1000
klR7
I'll 00k
c
0,47 yp-j 05 0,1
“Г" 1500
R5p R61M
51к|
5Mk
__12B2
Vcc ---
Vcc —
6
2SVD4
DA1
R13
0,01
16В
JR8
100к
,VT1
КТ342В
DD1.3
2" и
5Mk
12B
T°9 VD3^
1M 5Mk
tR11 =*=C10
3,9к
CL-MB-1101
DD1.4
А
R15 ЗЗк
HA2J-
KPI-2313L- n
leader 4-
VD1-VD4 КД521Б
DA1, DA2 КР140УД780, DD1 К581ТЛ1 VT2 -1-
КП540А
Рис. 1.68. Электрическая схема приемника ультразвуковых сигналов
триггер Шмитта на логических элементах DD1.3, DD1.4 переключается в об-
ратное состояние.
Этот триггер открывает выходной токовый ключ на полевом транзисторе VT2,
нагруженный на исполняющее (сигнализирующее) устройство - капсюль НА1.
Устройство эффективно работает при напряжении 9-15 В и может работать как
от автономных батарей, так и от стабилизированного источника питания.
Оба узла (приемник и передатчик) собраны на одной монтажной плате. Излу-
чатель НА1 и датчик ВМ1 установлены параллельно друг другу и направлены
рабочими поверхностями в один фронт (в одну сторону строго параллельно).
Перед первым включением движки переменных резисторов R2 и R12 уста-
навливают в среднее положение. Затем медленно перемещают движок пере-
менного резистора R12 до тех пор, пока не заработает звуковой сигнал при
плавном перемещении пальцев руки перед капсюлями. С помощью частотоме-
ра более точно настраивают устройство. Как это делают?
Подключают частотомер к излучателю и регулировкой переменного резис-
тора R12 добиваются сойпадения частоты генератора с резонансной частотой
излучателя. С помощью переменного резистора R2 одновременно добиваются
Устройство защиты от комаров *| 49
требуемой чувствительности. Если соединить точки А и В в схеме, то она пос-
ле срабатывания будет оставаться заблокированно переключенной, пока не бу-
дет сброшена вручную (отключено питание узла). Если такой надобности нет,
элемент DD1.4 из схемы исключают.
Такое соединение может быть полезно, если есть желание узнать о том, что
была попытка проникновения в охраняемую зону (например, попытка открыть
домашний сейф).
Все постоянные резисторы - типа МЛТ-0,25, MF-25. Оксидные конденсаторы
в схеме типа К50-24 или аналогичные по электрическим характеристикам. Тран-
зистор VT1 заменяют на КТ503, КТ373 с любым буквенным индексом. Вместо
электронного ключа КП540А применяют часть микросхемы КР1014КТ1 (раз-
дельно содержащую два таких прибора), транзисторы КП501А - КП501В,
КП922А1 - КП922В1, BUZ11. Неполярные конденсаторы - типа КМ6. Вместо
указанных на схеме диодов применяют полупроводниковые кремниевые прибо-
ры Д220, КД522, Д310 и аналогичные. В качестве микросхемы - операционного
усилителя применяют КР140УД20, КР140УД6 и их модификации. Вместо капсю-
ля сигнализатора НА2 применяют любой подходящий, при надобности его заме-
няют на оптоэлектронный коммутационный узел или реле.
Список ВЧ-капсюлей - для замены вместо капсюля ВМ1:
АК-059;
АК-157;
Crossover SL-MB-1102;
Crossover SL-MB-1308;
Crossover SL-PX-1207C;
Port Tube LG-811 2.5G;
Port Tube LG-811 3 G;
Port Tube LG-811 3.5;
Port Tube LG-811 4;
Port Tube LG-811 5;
Port Tube LG-811 6;
Stand adaptor LG-802.
1.43. Устройство защиты от комаров
Однажды много лет назад в аптеке автор (будучи совсем молодым человеком)
увидел объявление:
«Принимаем засушенных комаров в лечебных целях для приготовления ле-
карств на вес, 100 г - 30 руб.». В доперестроечные годы 30 руб. для молодого
человека было неслабо и многие увлеклись истреблением комаров, благо те
Т50 Часть 1 Электрические схемы и устройства
сами летели с негуманными, агрессивными целями. Сбивали комаров и огорча-
лись, если комар оказывался размазанным по стене и от него оставалось одно
мокрое пятно, старались ведь истреблять так, чтобы сохранить вес. Автор за
лето в пионерском лагере собрал 1/3 баночки из-под меда, но аптечного гоно-
рара так и не получил (чтобы .собрать 100 г комаров, нужно было заполнить
ими несколько баночек из-под меда, плюс утруска, усушка и т.п.).
Вспомнив былое с юмором, теперь перейду к серьезной теме. В наше время
прогресс везде дает о себе знать. Теперь при желании автоматический могиль-
ник для комаров можно устроить и у себя дома, причем участие человека в про-
цессе истребления летающих насекомых минимизировано - только с пола со-
бирать. Настоящая мечта для пионеров 80-х. Причем можно выполнить сразу
несколько задач - убить, что называется, двух комаров - использовать их засу-
шенных как мумие и обезопасить себе летний отдых.
С наступлением тепла у людей появляются сезонные заботы - как уберечься
от летающих насекомых, комаров и мух. Особенно портит настроение навяз-
чивый зудящий писк комаров ночью. Чтобы защититься, кто-то устанавливает
дома противомоскитные сетки, занавешивает форточки и дверные проемы
марлей, намазывает тело специальными составами, отталкивающими насеко-
мых. Но для радиолюбителей не составит труда повторить представленную
ниже электрическую схему устройства, оберегающего человека от комаров, мух
и других летающих насекомых.
Устройство работает по принципу уничтожения насекомых электрическим
разрядом высокого напряжения. Для человека оно не опасно (хотя ощутимо) в
силу очень малого (несколько микроампер) тока. Данное устройство против на-
секомых применяют в двух проверенных вариантах: в стационарном исполне-
нии, когда электрическое поле (барьер) создается в пространстве дверной короб-
ки (например, двери на лоджию), и в мобильном исполнении, когда устройство
применяется для локального воздействия. В последнем варианте для повторения
устройства потребуется ракетка для игры в бадминтон. Доработка ракетки сво-
дится к удалению капроновой или Лесковой сетки и замене ее на параллельные
несоединяющиеся неизолированные провода (из цельной стальной или цельной
нихромовой проволоки диаметром 1 мм), установленные через равные проме-
жутки (7-10 мм) и жестко натянутые по внутренней окружности обруча ракетки.
Если вы взмахнете такой ракеткой с включенным электронным узлом вблизи ле-
тящего или сидящего насекомого (комара, мухи, шмеля, овода), электрические
разряды между параллельными проводниками убьют их. Практикой установле-
но, что достаточно провести ракеткой на расстоянии 5-7 см от насекомого. Не-
посредственный контакт необязателен. Конструктивная схема переделки ракет-
ки показана на рис. 1.69.
Устройство защиты от комаров *| 51
При установке защитной электронной сетки в проем балконной двери ис-
пользуют аналогичные рекомендации. В этом варианте потребуется больше
проволоки. На рис. 1.70 показана схема крепления сетки для электронной за-
щиты от летающих насекомых в проеме двери на лоджию (балкон).
Ракетка для игры
в бадминтон
Рис. 1.69. Конструктивная
схема переделки ракетки для
игры в бадминтон
к уст-ву
(контактам Х1, Х2),
длина до устройства
до 0,5 м
Рис. 1.70. Конструктивная схема для
стационарного варианта защитного заслона
против летающих насекомых
Деревянный каркас подбирают под размер дверного проема тем же спосо-
бом, которым рачительные хозяева изготовляют каркас для защитной проти-
вомоскитной сетки. Принцип действия такого стационарного заслона анало-
гичен предыдущему варианту и отличается от него тем, что подача питания и
работа электронного узла осуществляется в многочасовом (возможно, кругло-
суточном) режиме, защищая людей в помещении всю ночь. Летающие насеко-
мые, подлетая к находящейся под напряжением защитной сетке, уничтожают-
ся электрическим разрядом. Здесь уместно питать устройство от сетевого
адаптера с выходным постоянным напряжением 3 В. Это может быть, напри-
мер, адаптер для питания аудиоплеера или любой аналогичный. Ток потребле-
ния устройства во включенном состоянии от источника питания (для обоих
вариантов) не превышает 30 мА. При случайном касании защитной сетки чело-
веком ощущается легкое покалывание в месте прикосновения. При отключе-
нии питания узла электронный заряд, обусловленный сохранением разницы
потенциалов на обкладках конденсатора С1, сохраняется еще 10-15 мин. При
152 Часть 1 Электрические схемы и устройства
необходимости снятия защитного каркаса с дверного проема неизолирован-
ные проводники сетки рекомендуется кратковременно замкнуть, сняв остаточ-
ный заряд обязательно при выключенном питании.
Рассмотрим электрическую схему узла на рис. 1.71.
VD1.VD2
КД254А
Рис. 1.71. Электрическая схема защитного устройства
Источником питания (в мобильном варианте) являются две батареи типа
АА, включенные последовательно, каждая с номинальным напряжением 1,5 В.
При активном использовании устройства защиты (десятки раз в сутки) ресурса
этих элементов питания хватит на 20-30 дней.
На схеме показан генератор импульсов на транзисторе VT1 и повышающем
трансформаторе Т1. При замыкании контактов кнопки SA1 транзистор VT1,
взаимодействуя с первичной обмоткой трансформатора Т1 (начала обмоток
показаны на схеме точкой), переходит в режим генерации импульсов с часто-
той около 100 кГц. Эти импульсы можно зафиксировать на коллекторе и базе
транзистора VT1.
На выводах вторичной обмотки вследствие магнитной индукции при рабо-
те генератора образуется переменное напряжение, которое через умножитель
на диодах VD1, VD2 поступает на контакты XI, Х2.. Постоянный резистор R2
ограничивает ток. Конденсатор С1 служит для частотного резонанса с вторич-
ной обмоткой Т1. Нормальным считается такая работа узла, если на контактах
XI, Х2 вольтметром в режиме измерения постоянного напряжения (DC) удает-
ся зафиксировать напряжение 600-800 В. При подключении вольтметра к кон-
тактам XI, Х2 внутренняя цепь измерительного прибора заметно шунтирует
полезное напряжение, поэтому при указанных выше показаниях вольтметра
реальная разность потенциалов в точках XI и Х2 составит около 1000 В.
Если выходное напряжение заметно больше, чем 1000 В1 в схему вводят посто-
янный резистор R* между контактами XI и Х2 (показан на рис. 1.71 пунктиром).
1 Это может случиться при применении другого трансформатора вместо указанного СТ-1А или
увеличении напряжения питания устройства. Однако так поступать не рекомендуется - генера-
тор с указанными на схеме элементами будет эффективно работать, но повышать выходное
напряжение на контактах XI, Х2 совершенно нет необходимости, комары и так погибнут.
Устройство защиты от комаров 153
Замыкать контакты XI, Х2 не рекомендуется даже
кратковременно - можно вывести из строя транзис-
тор и трансформатор генератора.
К контактам XI, Х2 методом пайки присоединя-
ют изолированные проводники сечением не менее 1
мм. Их длина должна быть минимальной (устрой-
ство максимально близко следует располагать к за-
щитной сетке), скрутка проводников между собой
недопустима.
На рис. 1.72 показан принцип подключения защит-
ной сетки.
Рис. 1.72. Принцип
подключения защитной сетки
Генератор устройства, как правило, начинает ра-
ботать сразу же после подачи питания, при этом слышится негромкий харак-
терный ВЧ-звук. Если этого не произошло, проверяют ток потребления и кон-
тролируют напряжение в указанных на схеме точках первичной обмотки Т1.
Наиболее распространенная причина неисправности (если все детали заведо-
мо исправны) в неправильном включении трансформатора Т1. Для устранения
неполадки первичную обмотку включают так, чтобы начало первичной обмот-
ки соответствовало + источника питания, то есть включают трансформатор
способом, обратным первому подключению.
Для дальнейшей настройки, контроля или поиска неисправностей желате-
лен осциллограф. Посредством изменения сопротивления резистора R2 доби-
ваются максимального размаха амплитуды импульсов генератора, которые име-
ют частоту примерно 100 кГц. Если осциллографа нет, настраивают генератор
с помощью вольтметра. Если необходимо, на нижнем (по схеме) выводе пер-
вичной обмотки корректировкой сопротивления указанного резистора доби-
ваются напряжения 2,8 В в режиме измерения постоянного напряжения. Но
это частный случай и, как правило, в этом необходимости нет.
О деталях
Транзистор MIP504 в корпусе ТО-92 можно заменить на MIP508, MIP707,
MIP510, MIP511 и на аналогичные по электрическим характеристикам. Клас-
сическое применение данного типа транзисторов - коммутация различных
реактивных нагрузок, реле и других приборов, содержащих катушки индуктив-
ности. Ток нагрузки до 2 А, частота переключения до 120 кГц. Предельное на-
пряжение коллектор - эмиттер 60 В, управляющее напряжение (база - эмит-
тер) не более 6 В.
Трансформатор Т1 применен промышленный, какие можно найти и в ста-
рых запасах радиолюбителя. Можно его заменить и на аналогичные варианты
154 Часть 1 Электрические схемы и устройства
согласующих трансформаторов от транзисторных приемников. Главные тре-
бования при поиске замен: Ш-образные пластины, компактный внешний вид,
необходимое количество отводов в первичной обмотке (согласно схеме
рис. 1.71). Сопротивление между отводами в первичной обмотке таково: учас-
ток А - 1,7 Ом, Б - 2 кОм, В - 0,9 Ом. Сопротивление между выводами вторич-
ной обмотки - 250 Ом.
Все постоянные резисторы - типа МЛТ-0,25, MF-25. Конденсатор С1 - обя-
зательно высоковольный (рассчитанный на рабочее напряжение не ниже
1000 В), например К73-17, К78-17. Диоды VD1, VD2 - типа КД254 с любым бук-
венным индексом, 1N4007. Кнопка SA1 типа П1М9-1Т или минитумблер MTS-1.
Устройство содержит очень мало деталей, поэтому печатная плата в данном
случае не разрабатывалась. Недостатков устройства и его ограничения по ис-
пользованию из-за каких-либо побочных эффектов на практике не выявлено.
Шумовой эффект (писк) от работы генератора ВЧ слышен лишь вблизи ракет-
ки (или защитного барьера на лоджии, где установлено устройство) на рассто-
янии в 1 м и не оказывает отрицательного влияния на человека. По этому же
еле слышному звуку можно контролировать работу устройства.
Также для визуального контроля работы в схему можно ввести светодиод-
ный индикатор, включив светодиод последовательно с ограничительным рези-
стором сопротивлением 82-100 Ом. Данную цепь включают между знаком +
питания и эмиттером транзистора VT1. Ток потребления при этом несколько
повысится, а ресурс работы элементов питания при использовании батареек
пропорционально сократится.
Кроме рассмотренных вариантов, незначительно доработав схему, можно
расширить спектр применения устройства, например, сделать маломощный
электрошокер. При питании от батарей с эквивалентным напряжением 3 В
такой защитный электрошокер будет весьма практичен из-за простоты, низ-
кой стоимости деталей и миниатюрного исполнения. Правомерность приме-
нения электрошокеров остается на совести и ответственности их владель-
цев.
1.44. Ультразвуковое устройство
для отпугивания летающих насекомых
С приближением летнего сезона, а вместе с ним и привычных хлопот по защи-
те от назойливых летающих насекомых, можно, владея навыками самостоя-
тельной сборки электронных устройств, найти следующее нестандартное ре-
шение проблемы. Можно собрать простую схему устройства защиты от
Ультразвуковое устройство для отпугивания насекомых "| 55
комаров, воздействующего посредством ультразвукового излучения. Почему
именно ультразвук?
Ультразвук - это упругие волны высокой частоты. Человеческое ухо воспри-
нимает распространяющиеся в среде упругие волны частотой приблизительно
до 16000 колебаний в секунду (Гц); колебания с более высокой частотой пред-
ставляют собой ультразвук (за пределом слышимости). Обычно ультразвуко-
вым диапазоном считают полосу частот от 20000 до нескольких миллиардов
герц. Что ультразвук активно воздействует на бйологические объекты (напри-
мер, убивает бактерии), известно уже более 80 лет. Ультразвуковые стерилиза-
торы хирургических инструментов распространены в больницах. Электронная
аппаратура со сканирующим ультразвуковым лучом служит целям обнаружения
опухолей в мозгу и постановки диагноза, используется в нейрохирургии для
инактивации отдельных участков головного мозга мощным сфокусированным
высокочастотным (порядка 1 МГц) пучком. Ультразвук широко применяется
при лечении люмбаго, миалгии и контузий. Но мало кому известно, что еще
одной областью применения ультразвука является борьба с летающими насе-
комыми.
Рассмотрим устройство, схема которого представлена на рис. 1.73.
Такие особенности устройства, как доступные детали и малые габариты,
позволяют повторить его любому радиолюбителю, кроме того, прибор не нуж-
дается в наладке. Услышать, как работает прибор, конечно, невозможно. Но на
коллекторе транзистора VT2, чтобы удостовериться в работоспособности узла,
можно проконтролировать импульсы частотой 32-40 кГц. В схеме на однотип-
ных транзисторах VT1, VT2 собран высокочастотный автогенератор, нагру-
женный на пьезоэлектрический капсюль НА1.
VT1.VT2 КТ5035
С2, СЗ 4700
Рис. 1.73. Электрическая схема устройства защиты от летающих насекомых
156 Часть 1 Электрические схемы и устройства
Ограничительные резисторы Rl, R6, R3, выпрямительный диод VD2 и ок-
сидный конденсатор С1 выполняют роль бестрансформаторного источника
питания для ультразвукового генератора. Ток потребления составляет менее
20 мА. Напряжение питания генератора (разница потенциалов на обкладках
оксидного конденсатора С1) может быть в пределах 10-15 В.
Мощность УЗ-генератора невелика, но ее можно увеличить путем уменьше-
ния сопротивления ограничительного резистора R10. При сопротивлении R10,
равном 5,6 кОм, мощность излучения достаточна для того, чтобы эффективно
защитить от комаров комнату площадью 12-15 м2. Испытания проводились в
июне-сентябре 2004 г. в городской квартире. Результат - спокойно проведенные
ночи при открытых дверях лоджии.
Комары не падают замертво вблизи нагрева стержня фумигатора или его
пластины, как рекламируется в проспектах таблеточных и жидкостных фуми-
гаторов, а просто не подлетают к включенному излучателю ближе, чем на 10 м,
и это позволяет спать спокойно. При включении устройства заметно, как ко-
мары жмутся к стенам, находя более спокойное место. Наиболее оптимальным
местом установки является вход на лоджию или места вблизи открытых окон,
дверей и проч. Однако летающие насекомые со временем (через 8-9 дней по-
стоянной работы устройства) могут в разной степени адаптироваться к ультра-
звуковым колебаниям. В таком случае разумно сделать перерыв на несколько
дней. Побочных эффектов для человека при испытаниях не выявлено.
Устройство перспективно для использования, так как его можно модифици-
ровать. При увеличении частоты УЗ-излучения до 40-50 кГц можно добиться
исчезновения в радиусе действия генератора не только летающих, но и полза-
ющих насекомых-вредителей. А уменьшая частоту излучения до 16-25 кГц, та-
ким прибором можно влиять на кошек и собак по принципу ультразвукового
свистка, также неслышимого человеком. В последнем случае мощность генера-
тора придется увеличить и заменить капсюль НА1 на более мощный, например
АК-059, АК-157 или излучатели фирмы Peeries серии 811815 и другие аналогич-
ные.
Печатная плата не разрабатывалась. Все элементы монтируются на экспе-
риментальной перфорированной плате и помещаются в любой подходящий
корпус, который в авторском варианте не превышает размеров спичечного
коробка. В месте расположения капсюля НА1 корпус должен иметь отверстие
для свободного выхода излучения. Из корпуса выводится двужильный провод
с вилкой для включения в осветительную сеть 220 В.
О деталях
Транзисторы VT1, VT2 - любые кремниевые структуры п-р-п малой и средней
мощности с параметрами UmaxK3He менее 30 В, 1кне менее 0,4 А. Указанные на
Оригинальный опознавательный сигнал для радиостанции Си-Би "| 57
схеме транзисторы заменяют на КТ503 с любым буквенным индексом,
КТ369А- КТ369В, зарубежные аналоги ВС337, ВС635, ВС637, ВС639, 2SC9012,
2SC9013, S9013.
Выпрямительный диод VD2 должен быть рассчитан на обратное напряже-
ние не менее 200 В; удовлетворительна замена на КД105Б - КД105В, Д226Б,
КД213А, КД213Б. Стабилитрон VD2 может применяться типов Д809, Д814Б,
2С411Б, 2С211Ж и заменяться аналогичным с напряжением стабилизации
7-11 В. Он обеспечивает рабочий режим по напряжению для светодиодного
индикатора HL1. Светодиод HL1 служит для визуального определения состоя-
ния устройства, т.к. при включении в сеть 220 В индикатор светится. Вместо
указанного на схеме, возможно применение других аналогичных светодиодов,
например АЛ314Б, АЛ336Б, КИПД02А-1К, КИПД02Б4К.
Если надобности в индикации режима работы нет, цепь VD1-HL1 из схемы
исключают.
Все постоянные резисторы - типа МЛТ или аналогичных марок. Резисторы
R1 и R6 с мощностью рассеяния 0,5 Вт, остальные с мощностью рассеяния
0,125-0,25 Вт. Оксидный конденсатор С1 сглаживает пульсации напряжения
однопериодного выпрямителя, реализованного на диоде VD2. Конденсатор
С1 - типа К50-12, К50-24 или аналогичный, на рабочее напряжение не ниже
16 В. Неполярные конденсаторы С2 и СЗ - типа К10, К26, КМ6 или аналогич-
ные. Их емкость определяет частоту выходного сигнала.
Излучатель НА1 (кроме указанного на схеме) может быть НС0903А, SLN,
75PZ2335OPH.
Устройство не требует наладки, пожаробезопасно и может работать кругло-
суточно.
Так как устройство не имеет источника питания с понижающим трансфор-
матором, его элементы находятся под напряжением 220 В. При сборке и вклю-
чении устройства следует быть особенно осторожным и не прикасаться к эле-
ментам устройства, находящимся под воздействием напряжения 220 В.
Фазировка включения в сеть непринципиальна.
1.45. Оригинальный опознавательный сигнал
для радиостанции Си-Би
При работе с помехами в режиме однополосной модуляции нельзя точно опре-
делить, когда корреспондент переходит из режима передачи в режим приема.
Это очень неудобно при осуществлении дальних связей, если есть шумы и по-
мехи в эфире. В профессиональной и высококачественной аппаратуре связи
для обозначения момента смены режимов применяются биперы, подающие
158 Часть 1 Электрические схемы и устройства
короткий сигнал звуковой частоты в эфир. Такие устройства и узлы многократ-
но описаны в литературе и не представляют ни интереса, ни сложности для
повторения радиолюбителями. (
Однако можно разнообразить тоновый сигнал смены режимов (бипер) сво-
им оригинальным, только присущим одному оператору (корреспонденту) зву-
ковым тоном. Еще более оригинальный опознавательный звуковой сигнал по-
лучится, если в качестве тонального сигнала использовать серию коротких
сигналов с микропаузой. Эта серия на слух корреспондента воспринималась бы
как краткая последовательность звуковых сигналов, напоминающих азбуку
Морзе. Такой код никто не спутает, и он может стать визитной карточкой каж-
дого оператора.
На практике осуществить идею оказалось весьма просто. На рис. 1.74 пока-
зана электрическая схема простого устройства, состоящего из двух микросхем
серии К561.
Как правило, в портативных трансиверах (в эксперименте участвовал
Alan78plusR) переключение режимов приема и передачи обеспечивает тангеита,
установленная в выносном блоке вместе с микрофоном. Электрические соедине-
ния выполнены так, что в момент переключения на передачу микропереключа-
тель тангеиты соединяет общий провод с контактом ТХ основной схемы (платы).
Вследствие этого срабатывает штатное реле, которое своими контактами комму-
тирует питание узлов приема и передачи, обеспечивая симплексный режим.
В режиме приема (RX) дополнительное устройство (рис. 1) неактивно и
обесточено. В режиме передачи (ТХ) узел начинает работать.
Рис. 1.74. Электрическая схема генератора последовательности тоновых сигналов
Оригинальный опознавательный сигнал для радиостанции Си-Би "| 59
Микросхема К561ТЛ1 (DD1) - четверка двухвходовых элементов И (с инверси-
ей) с передаточной характеристикой триггера Шмитта. Применение этой микро-
схемы позволило максимально избежать возможных помех (они существенны при
переключении трансивера из режима приема в режим передачи и обратно из-за
большого тока потребления в режиме передачи) и создать два генератора - тактот
вый и 34, каждый только на одном элементе данной микросхемы.
Первый элемент микросхемы DD1.1 представляет собой тактовый генера-
тор прямоугольных импульсов. Пока на выводе 1 DD1.1 присутствует низкий
логический уровень, генератор на этом элементе заблокирован. Он включает-
ся высоким логическим уровнем, поданным на вывод 1 элемента DD1.1 через
ограничительный резистор R1 и диод развязки VD1 от точки К47 в трансивере
Alan78plusR или (в случае с другим трансивером) контрольной точки +12 В
включения узла передатчика. Эту точку можно найти на плате у контактов ком-
мутации реле или ориентируясь по топологии печатного монтажа радиостан-
ции.
Импульсы прямоугольной формы от генератора с частотой 1-2 Гц поступа-
ют на вход десятичного счетчика DD2. Микросхема К561ИЕ8 имеет 10 дешиф-
рованных выходов Q0-Q9. Внутренняя схема микросхемы содержит пятикас-
кадный счетчик Джонсона и дешифратор, который преобразует двоичный код
в сигнал, появляющийся последовательно на каждом выходе DD2.
Если на входе разрешения счета ЕС (вывод 13) присутствует низкий логи-
ческий уровень, счетчик выполняет свои функции синхронно с положитель-
ным перепадом на тактовом входе С (в данной ситуации на входе С вывод 14
имеет всегда высокий уровень). При высоком логическом уровне на входе ЕС
действие тактового входа запрещается и счет останавливается на достигнутом
до обнуления или изменения состояния на входе ЕС этапе. При высоком логи-
ческом уровне на входе сброса R счетчик обнуляется. На каждом выходе де-
шифратора Q0-Q9 высокий уровень появляется только на период тактового
импульса с соответствующим номером. Таким образом, высокий логический
уровень последовательно появляется на каждом из выходов счетчика Q0-Q9.
Первый же импульс с выхода Q1 высокого логического уровня попадает через
диод VD2 на вход генератора 34 и запускает его.
Импульс с выхода Q9 (вывод11 DD2) высокого логического уровня заверша-
ет тоновую посылку. Он, поступая на вывод 8 элемента DD1.3, по логике рабо-
ты элементов DD1.3 и DD1.1 блокирует работу тактового генератора. Теперь,
при условии включенного режима передачи, трансивер передает в эфир пре-
образованный сигнал с микрофона.
При переключении на прием, на выводе 9 DD1.3 оказывается сигнал низко-
го логического уровня, на выходе Q9 микросхемы DD2 и на выводе 8 DD1.3 -
160 Часть 1 Электрические схемы и устройства
такой же сигнал, что приводит к появлению высокого логического уровня на
выходе элемента DD1.3 (вывод 10 микросхемы DD1). Благодаря включению
диода VD8, этот сигнал не оказывает влияния на тактовый генератор и не за-
пускает его. То же состояние продлится до тех пор, пока снова не будет вклю-
чен режим передачи. Быстрая тональная посылка, каждый раз включаемая при
переходе на передачу, не мешает общению корреспондентов, следует только
приноровиться начинать говорить не ранее, чем через 1-1,5 сек после включе-
ния в режим передачи.
Цепь R4C3 обеспечивает обнуление счетчика при включении питания. С по-
мощью диодов VD2-VD7 выходные сигналы объединяются для формирования
длительности тонового сигнала генератора. На элементе DD1.2 собран генера-
тор сигнала звуковой частоты. Он активируется положительным фронтом им-
пульса с выходов счетчика DD2. Через резистор R7 звуковой прерывистый
сигнал поступает на микрофонный вход трансивера, обозначенный на печат-
ной плате MIC. Его сопротивление ограничивает выходной ток, поэтому влия-
ет на уровень звукового сигнала, поступающего на вход MIC, и косвенно - на
громкость оригинального опознавательного сигнала у принимающего коррес-
пондента. Конденсатор С1 обеспечивает подавление импульсных помех. Ок-
сидный конденсатор С5 сглаживает пульсации источника питания.
Устройство в наладке не нуждается. Подбором номиналов элементов С4 и
R6 можно корректировать тон (частоту генератора) звукового сигнала. Коррек-
тировкой значений элементов R3 и С2 устанавливают желаемую длительность
звучания тоновой посылки. Изменение значения данных элементов относи-
тельно указанных на электрической схеме может потребоваться только в том
случае, если узел будет выдавать несколько тоновых сигналов или только часть
от рассчитанного.
Подключая диоды развязки VD2 - VD7 к разлйчным выходам счетчика DD2
(QI - Q8) и оставляя некоторые из этих выходов свободными (как Q4 и Q6 на
рис. 1.74), добиваются различной длительности части тоновой посылки и пау-
зы между посылками. Если рассматривать одну тоновую посылку как последо-
вательность тире и точек в азбуке Морзе, то показанная на схеме (рис. 1) ком-
бинация будет звучать как «тире-точка-тире». Вариантов таких комбинаций
сколь угодно много, и при желании можно оформить свой оригинальный по-
зывной-визитку как одну из букв в азбуке Морзе.
Неиспользованные входы микросхемы DD1 (выводы 12 и 13) во избежание
помех подключают к общему проводу. Вместо диодов КД521А можно применить
любые из серий КД521, КД522, КД310, КД310, Д220 и аналогичные по электри-
ческим характеристикам. Все постоянные резисторы - типа МЛТ-0,25, MF-25.
Неполярные конденсаторы - типа КМ6. Оксидные конденсаторы - типа К50-20.
Поляризованное реле в телефонном узле 161
Монтаж элементов осуществляют на любой подходящей плате. Из-за незна-
чительного числа элементов печатная плата для узла не разрабатывалась. Со-
бранный узел помещают и закрепляют внутри корпуса трансивера.
Ток потребления узла невелик, и при активации его сила составляет всего
36-38 мА с учетом тока потребления электромагнитного реле К1, что позволя-
ет использовать тот же источник питания, от которого питается трансивер.
Источник питания, если использовать устройство в стационарном варианте,
должен обеспечивать постоянное стабилизированное напряжение питания в
пределах 11-13 В и силу тока не менее 5 А.
1.46. Поляризованное реле в телефонном узле
Автоматически включать и выключать освещение при пользовании телефон-
ным аппаратом становится удобно и просто, если дополнить его небольшой
электронной схемой с участием поляризованного реле. При поднятии микро-
телефонной трубки освещение включится, а при окончании разговора, когда
трубка будет положена на место, после небольшой задержки освещение авто-
матически выключится. Удобно? Конечно!
И никаких чудес - все это сделает электронный узел, собрать который смо-
жет любой начинающий радиолюбитель.
РП - реле поляризованное - распространенная разновидность электроме-
ханических реле. При включении таких реле в электронный узел необходимо
соблюдать полярность так же, как и при включении оксидных конденсаторов.
Это требование важно в обоих случаях, однако при воздействии обратного
напряжения (особенно в импульсном режиме) оксидный конденсатор может
нагреться и выйти из строя, а поляризованное реле просто не будет реагиро-
вать на такой сигнал постоянного напряжения.
Область применения поляризованных реле широка. В дополнение к распро-
страненным вариантам, многократно описанным в литературе, предлагаю свой
вариант эффективного применения РП в телефонном аппарате. Здесь приме-
няется реле РП-5, т.к. благодаря малому току срабатывания 5-8 мА при малом
напряжении срабатывания 2,5-4 В такое реле удобно использовать в схеме,
представленной на рис. 1.75.
На схеме показан входной узел классического проводного телефонного ап-
парата (далее ТА) с дисковым номеронабирателем. Переключатель SA1 изме-
няет свое положение в зависимости от механического воздействия микротеле-
фонной трубки на рычажок переключателя SA1. У SA1 два положения: трубка
лежит на ТА и трубка поднята д ля переговоров. Если трубка лежит, то к телефон-
ной линии подключена цепь питания катушки звонка (через конденсатор С1, не
162 Часть 1 Электрические схемы и устройства
Рис. 1.75. Электрическая схема дополнения к телефонному аппарату
пропускающий постоянный ток, и резистор R1 - ограничитель тока, но в неко-
торых моделях ТА он не используется). При поднятой трубке к телефонной
линии подключен разговорный узел ТА.
Если к линии подключен разговорный узел, то согласно схеме на диод-
ный мост VD1 поступает постоянное напряжение 4-8 В, в зависимости от
характеристик АТС и удаленности станции от ТА. Диодный мое? преобразу-
ет это напряжение так, чтобы на обмотку поляризованного реле оно посту-
пало в нужной полярности, независимо от полюсовки телефонной линии.
Преобразованное VD1-напряжение поступает на реле К1, и оно срабатыва-
ет - включает лампу накаливания ELI. Диодный мост также выполняет роль
развязки разговорного узла и цепи питания реле К1. Оксидный конденса-
тор С2 сглаживает колебания напряжения при работе разговорного узла и
стабилизирует напряжение, поступающее на обмотку реле. Кроме того, он
обеспечивает небольшую задержку выключения реле К1, которая происхо-
дит через 10-20 с (в зависимости от емкости С2) после того, как трубка бу-
дет положена на ТА. Такая задержка позволяет спокойно передвигаться в
помещении, где установлен ТА, в темное время суток - освещение выклю-
чится с задержкой. Исполнительные контакты реле К1, обозначенные на
корпусе реле как Л - левый, П - правый, Я - якорь, коммутируют нагрузку -
управляют лампой накаливания ELI. Подразумевается, что лампа ELI уста-
новлена в светильник недалеко от ТА в том же помещении. По мере разря-
да С2 напряжение на обмотке реле упадет ниже 2,5 В (напряжение удержа-
ния РП-5), и контакты К1.1 разомкнутся - лампа ELI погаснет. Дребезг
контактов реле при выключении лампы не зафиксирован.
Поляризованное реле в телефонном узле "| 63
Вместо РП-5 можно применить реле РП-7. Отрицательная особенность пред-
лагаемого новаторского решения в том, что размеры РП-5 (35x75 мм) требуют
для него отдельного места в корпусе ТА. В небольших современных компакт-
ных корпусах ТА его просто некуда вставить.
Но РП-5 и РП-7 имеют положительные отличия: очень малый (для малоточ-
ных электромагнитных реле) ток и напряжение срабатывания и удержания,
возможность коммутировать нагрузку с током потребления до 1 А.
Альтернативным вариантом является применение оптоэлектронных прибо-
ров, например 5П103В (KAQY210SB) и аналогичных, которые при малом управ-
ляющем напряжении (от 2 В) и токе от 10 мА могут коммутировать нагрузку в
цепи 220 В с током потребления до 350 мА. Схема включения 5П103В показана
на рис. 1.76.
к(.)(В)R2
VU1 5П103В V-220B
J00 ЕИ Р<40Вт
2 4
-220В
3
к(.)С^ ►
Рис. 1.76. Электрическая схема включения вместо реле РП-5 оптопары 5П103В
Но такие приборы имеют большую стоимость (хотя и компактный корпус),
а реле РП-5 наверняка завалялось среди старых запасов радиолюбителя.
Кроме того, коммутировать можно не только электролампу освещения, но
и другие устройства и узлы, например, отключать в случае разговора на основ-
ном ТА дополнительный ТА, установленный в другом помещении. Вариантов
устройств нагрузки может быть бесконечно много.
Эффективно использовать приведенную схему можно не только в устарев-
ших моделях ТА с номеронабирателями, но и в ультрасовременных ТА, напич-
канных электроникой. Однако сегодня наблюдается тенденция к возвращению
дисковых номеронабирателей, которые считаются престижными и добавляют
владельцу респектабельности. Конечно, и стоят они теперь намного дороже
старших собратьев, а те, в свою очередь, также растут в цене из-за перспекти-
вы стать раритетами. '
Подключение узла (рис. 1.76) производят аналогичным образом - парал-
лельно разговорному узлу. Если не полениться и определить полярность посту-
пающего на разговорный узел напряжения, то диодный мост VD1 можно заме-
нить одним диодом. Как правило, вместо механического переключателя SA1 в
современных моделях ТА (в том числе радиотелефонах) используется геркон.
164 Часть И 1 Электрические схемы и устройства_____________________
Негативных последствий при эксплуатации устройства не выявлено. Чув-
ствительность и слышимость разговорного узла не потеряна.
Для повышения комфорта схему несколько изменяют - как показано пунк-
тиром, соединяют точки А. Теперь лампа или другое устройство нагрузки будет
активировано звонком с телефонной линии (проводник от диодного моста VD1
к контакту переключателя SA1 исключают).
1.47. Замена гарнитуры в радиостанциях
и телефонных аппаратах
Угольные микрофоны давно ушли в прошлое, и сейчас их можно встретить раз-
ве что в устройствах некоторых моделей уличных таксофонов, абонентских те-
лефонных аппаратов выпуска прошлого века, да разного рода радиолюбительс-
ких самоделках, в которых такой микрофон иногда незаменим из-за хаотичного
характера изменения внутреннего сопротивления. На закате популярности оте-
чественные микрофоны типа МК-16У (и модификации) применялись в разнооб-
разной технике связи: от проводных устройств до радиостанций.
Сопротивление угольного микрофона (в котором содержится угольный по-
рошок, отсюда и название) меняется хаотично, иногда лавинообразно, прово-
цируя аналогичный характер изменения тока в цепи усилителя или устройства,
где угольный микрофон используется в качестве датчика шума. По этой причи-
не их современное использование в большинстве случаев неоправданно. Но
что делать, если в руки попалось устройство незапамятного года выпуска со
штатным угольным микрофоном в качестве чувствительного элемента?
Примеров множество, и ТА - один из них. Гарнитура популярных некогда ра-
диостанций УКВ-диапазона типа «Лен-В» также снабжена этим необыкновенным
устройством. Ремонтируя такую радиостанцию, автор столкнулся с необходимос-
тью замены микротелефонной гарнитуры МТ-69 на более надежную и современ-
ную, а именно на устройство, содержащее динамический капсюль и телефон.
Вариант замены угольного микрофона в последовательном соединении с
микротелефонным капсюлем на динамический вариант (более стабильный по
характеру работы, исключающий самопроизвольные шумы, шорохи и прочие
недостатки) представлен ниже. На рис. 1.77 показана электрическая схема
микротелефонной гарнитуры типа МТ-69 (и аналогичных) для радиостанции
«Лен-В».
Сравните эту схему со схемой звукового узла старого ТА. По тому же принци-
пу подключаются телефонные трубки для ТА с дисковыми номеронабирателями.
Замена гарнитуры в радиостанциях и телефонных аппаратах 65
SAT-ПРД'
к узлу
► упр-я
прм/прд
Рис. 1.77. Базовая схема микротелефонной гарнитуры радиостанции «Лен-В»
В упрощенном варианте такую гарнитуру можно подключить даже напрямую к
телефонной линии (резистор R1 и вывод А не задействуются, конденсатор С1
также можно закоротить) и нормально разговаривать по телефону. Если к этой
схеме добавить номеронабиратель, получится функциональный телефон, прав-
да, потребляющий много энергии от телефонной линии, но на короткое время
вполне работоспособный.
Пунктиром показана электрическая цепь переключения режимов приема и
передачи радиостанции. Кнопка SA1 (с типом микропереключателя МП-3-1) не
имеет фиксации. Пока она (тангеита) нажата, радиостанция находится в режи-
ме передачи. Для гарнитуры обычных дисковых ТА эта цепь отсутствует.
Итак, если вариант устройства с угольным микрофоном ВМ1 и микротеле-
фонным капсюлем НА1 по каким-либо причинам не устраивает радиолюбите-
ля (например, в авторском варианте слишком много посторонних шорохов в
режиме передачи), можно воспользоваться схемой, показанной на рис. 1.78.
Здесь электрическая схема состоит из микрофонного усилителя с высоким,
благодаря применению указанных на схеме транзисторов, коэффициентом уси-
ления по постоянному току.
Микрофонный усилитель собран по стандартной, неоднократно опублико-
ванной схеме. Благодаря применению кремниевых транзисторов КТ3102Е с
коэффициентом усиления по току более 80, устройство, собранное по этой
схеме, акустически не менее чувствительно, чем предыдущий вариант. Толь-
ко в нем будут отсутствовать непроизвольные шорохи и скачкообразные из-
менения усиления сигнала микрофона, свойственные большинству уст-
ройств, где применяются угольные микрофоны.
\
166 Часть 1 Электрические схемы и устройства
Рис. 1.78. Альтернативный вариант подключения микротелефонной
гарнитуры с динамическим капсюлем типа ДЭМШ
Выходной сигнал снимается с выводов В и С, причем С подключается к об-
щему проводу. Сигнал 34 на телефон НА1 поступает от усилителя 34. Таким
образом, микрофонная и телефонная цепь развязаны и не оказывают влияния.
Устройство усилителя в наладке не нуждается. Транзисторы VT1 - VT2 заме-
няют на КТ373, KT342,zKT3102 с любым буквенным индексом.
Напряжение питания усилителя - стабилизированное в пределах 6-9 В. При
изменении напряжения питания в сторону увеличения в схеме предусматрива-
ют ограничительный резистор R* (на рис. 78 показан пунктиром). Оксидный
конденсатор СЗ сглаживает пульсации напряжения источника питания, устра-
няя фон с частотой 50 Гц. Сопротивление ограничительного резистора рассчи-
тывается по закону Ома с тем, чтобы ток, потребляемый узлом микрофонного
усилителя, был в пределах 8-12 мА.
Все постоянные резисторы (кроме R*) - типа МЛТ-0,25 или аналогичные.
Оксидные конденсаторы С1, СЗ - типа К50-24. Неполярный конденсатор - типа
КМ любой модификации.
Динамический капсюль ВМ1 заменяют на любой аналогичный с сопротив-
лением 250-1000 Ом. Например, ДЭМШ-4М, ТЭМК-3, динамические микрофо-
ны МД-200, МД-201 и аналогичные. При экспериментальных исследованиях в
Защита источника питания от короткого замыкания в нагрузке "| 67
качестве микрофона ВМ1 хорошие результаты показал даже такой необычный
и малораспространенный в радиолюбительских кругах прибор, как ларинго-
фон танкового шлема. (Если шлем застегнут, ларингофон плотно прилегает к
гортани.) Излучающий телефонный капсюль НА1 заменяют на аналогичные
приборы типа W-66 (производства Польши), телефонный капсюль Tesla (Че-
хия), ТА-4, ТГ-1, ТК-67, ВП-1, ТОН-1 (отечественные варианты). Главное, что-
бы сопротивление капсюля было не менее 50 Ом и не превышало 1,6 кОм.
Рассмотренные здесь особенности могут быть использованы и, наоборот,
при замене динамической гарнитуры с усилителем на последовательную цепь
из угольного микрофона и телефона.
Выбор варианта замены телефонного капсюля не принципиален, а микро-
фон заменяют любым угольным, в том числе зарубежного производства (Tesla).
Здесь необходимо отметить, что и отечественные и зарубежные угольные мик-
рофоны, как правило, не живут долго. В свое время их сотнями выбрасывали в
утиль различные АТС - подбирать такие микрофоны нецелесообразно, так как
они в большинстве своем не отвечают паспортным параметрам и не принесут
никакой пользы, а наоборот, потребуют постоянного внимания и замены.
Емкость конденсатора С1 (рис. 1.77) может колебаться от 0,01 до 1 мкФ. Тип
конденсатора - МБМ, КМ, КЛС, КСО, К73-9, К10-17 или аналогичный.
При обратной замене следует учитывать, что приложенное в точку Е напря-
жение должно находиться в пределах 2-3 В. Из этого исходят при расчете ог-
раничивающего резистора R1 (рис. 1.77) и изменении напряжения питания
относительно указанного в схеме (если гарнитура используется вне телефон-
ной линии, где напряжение питания одновременно является напряжением в
линии).
Для экспериментов радиолюбителю остается еще один, пожалуй, даже бо-
лее осовремененный вариант - устройство на основе электретного микрофона
типа МЭК-333, МКЭ-3, CZN-15e и аналогичных, с добавлением высокоэффек-
тивного предварительного усилителя. Но этот вариант - предмет другого ис-
следования.
1.48. Защита источника питания
от короткого замыкания в нагрузке
В продолжение разговора о методах простой защиты выходных каскадов ис-
точников питания рассмотрим электронный узел, защищающий источник пи-
тания (ИП) при перегрузке по току в режиме короткого замыкания в нагрузке.
Электрическая схема узла представлена на рис. 1.79.
168 Часть 1 Электрические схемы и устройства
Рис. 1.79. Электрическая схема узла защиты от короткого замыкания в нагрузке
Основным элементом служит оптоэлектронное МОП-реле средней мощно-
сти постоянного тока. Как видно из электрической схемы, коммутирующие
контакты реле VU1 включены последовательно в цепи питания стабилизатора
постоянного напряжения. Электрические параметры трансформатора Т1, вып-
рямительных диодов VD1 - VD4 и оксидных конденсаторов, сглаживающих
пульсации напряжения, непринципиальны. Электрическую схему стабилизато-
ра радиолюбитель может выбрать на свой вкус; главное требование - чтобы она
соответствовала параметрам выпрямителя и трансформатора. Эти элементы
приведены на схеме для общего понимания и могут быть выбраны в зависимо-
сти от конкретных требований радиолюбителя к источнику питания. Сопро-
тивление постоянных резисторов Rl-и R2 рассчитано соответственно к при-
мененному в схеме пьезоэлектрическому капсюлю НА1 и постоянному
напряжению на выходе диодного моста 16 В, на выходе стабилизатора - 12 В.
Если параметры источника питания будут изменены, сопротивления указан-
ных резисторов также потребуют корректировки. Сопротивление R1 выбира-
ется таким, чтобы ток через капсюль НА1 (при отключенном реле VU1) не
превышал значения в 30 мА. Сопротивление R2 подбирается так, чтобы рабо-
чий входной ток, в соответствии с паспортными данными VU1, не превышал
10 мА. Сопротивление рассчитывается по закону Ома U = IR.
При включении источника питания, показанного на схеме, нужно замкнуть
контакты тумблера SA1 (любого включателя с фиксацией положения, напри-
мер MTS-1) и кратковременно замкнуть контакты кнопки SA2 (без фиксации,
например RM-2). При этом поступит питание на стабилизатор напряжения СТ
и в нагрузку (в случае ее подключения к выходу источника питания). Пока нет
Защита источника питания от короткого замыкания в нагрузке 169
аварийной ситуации, то есть увеличения потребления тока в устройстве нагруз-
ки, источник питания работает нормально, МОП-реле включено (на контактах
10 и 11 присутствует разница потенциалов около 2 В) и контакты 4 и 6 замкну-
ты. Выбор автора неслучайно пал на МОП-реле КР293КП12АП, т.к. это одно из
немногих современных МОП-реле, которое сочетает в себе достоинства высо-
ких электрических параметров и низкой цены. Вариант защиты, предложен-
ный на рис. 1.79, по сути, является одним из самых простых в повторении, но
от этого не менее эффективных по результативности защиты.
Реализованное в корпусе SIP-12, реле удобно монтируется в любую плату,
при постоянном напряжении имеет допустимый ток коммутации 2 А и ничтож-
но малое сопротивление коммутирующих контактов в замкнутом состоянии.
Все это позволяет применить данное реле в узле защиты источника питания от
перегрузок по току. Время выключения VU1 составляет всего 5 мс, что в дан-
ном случае весьма важно: это значит, что при исчезновении питания на выхо-
де стабилизатора (в результате внутренней неисправности стабилизатора, не-
щтатного увеличения тока в нагрузке или короткого замыкания) контакты 4 и
6 VU1 разомкнутся и ток в стабилизатор и нагрузку поступать не будет, пока ус-
тройство снова не будет включено однократным замыканием контактов кноп-
ки SA2. Теперь устройство защиты ИП от перегрузки по току готово к новой
«аварии».
Такое решение позволяет сохранить для дальнейшей эксплуатации или ми-
нимизировать расходы на ремонт устройства нагрузки, который может быть
дорогостоящим.
При коротком замыкании в нагрузке входной ток через светодиодный излу-
чатель МОП-реле не течет, контакты 4 и 6 VU1 разомкнуты, соответственно в
нагрузку не поступает питание, капсюль НА1 генерирует прерывистый звук,
пока не будет отключена нагрузка или общее питание.
Для наглядной световой индикации состояния узла в схему вводят простей-
шую индикаторную цепь с последовательно соединенными светодиодом и ог-
раничительным резистором (один из вариантов показан на рис. 1.79 пункти-
ром). Если применить мигающий светодиод (например, L-769BGR), световой
эффект будет интереснее и оригинальнее.
МОП-реле КР293КП12АП можно заменить на КР293КП11АП (аналогичное
по электрическим характеристикам, но с двумя группами контактов, из них
один - общий) или любое другое подходящее. При такой замене важно учиты-
вать постоянный род тока, сопротивление контактов коммутации, предельные
значения входного тока и коммутируемого напряжения, а также чтобы ток ком-
мутации был не менее тока нагрузки и время переключения реле минимально.
Постоянные резисторы - типа МЛТ.
170 Часть 1 Электрические схемы и устройства
В качестве НА1 можно применить пьезоэлектрические капсюли KPI-1410,
КРХ-1212В, KPI-4510L, FY-14A, EFM-230, FMQ-2715, HSB-23A8 (последний вари-
ант - большой мощности) или другие аналогичные. Приведенные здесь приме-
ры звуковых излучателей при размыкании контактов 4, 6 МОП-реле VU1 будут
генерировать громкий, но однотональный звуковой сигнал, в отличие от кап-
сюля KPI-4332-12 с прерывистым звуком. Подключать пьезоэлектрические кап-
сюли со встроенным генератором 34 следует согласно полярности, указанной
на их корпусе.
В наладке устройство не нуждается. На основе приведенной схемы можно
сконструировать и изготовить много полезных и перспективных источников
питания для радиолюбительской аппаратуры или дополнить соответствующим
узлом электронной защиты уже готовые ИП промышленного изготовления с
полезным током, отдаваемым в нагрузку не более 2 А.
Доработка узлов
промышленной аппаратуры
2.1. Доработка автомобильного трансивера Alan78 plus R
Автомобильные трансиверы (приемопередатчики для Си-Би связи) составляют
значительную и наиболее доступную по ценам долю рынка всех предложений
полупрофессиональных и профессиональных радиостанций. Такие трансиверы
широко применяют не только водители-дальнобойщики, но и все те, кому нужна
хорошая и недорогая связь на небольшие расстояния до 10-50 км (в зависимос-
ти от ландшафта местности). Примером тому может служить применение Си-Би
станций в удаленных поселках, для связи между председателями совхозов и прав-
лением, маршрутными автобусами и даже между отдельно расположенными точ-
ками общепита или шиномонтажа, объединенными в одну сеть и имеющими
общее руководство. Положительные стороны применения данного вида связи
очевидны: нет абонентской платы за трафик - разговорное время, есть возмож-
ность использовать Си-Би радиостанции для вызова экстренных служб помощи
и спасения, а также общаться с другими абонентами на разных каналах диапазо-
на 27 МГц и, наконец, стоимость комплекта из двух станций относительно невы-
сока, в пределах 6000 руб.
Кроме того, с помощью автомобильного трансивера можно принимать и
иногда передавать в режиме однополосной модуляции информацию на даль-
ние расстояния. Здесь важное значение имеет ландшафт местности и, конеч-
но же, антенна.
Для этих целей подойдут многие автомобильные приемопередатчики:
Alan78plus R, Alan87, Alan48, Alan9001, Dragon SS-485, Dragon SS-497, President
George и другие аналогичные.
Если рассмотреть в качестве примера трансивер Alan78 plus R, то выяснится
интересная особенность, которая была подмечена автором в процессе эксплуата-
ции станции.
"| 72 Часть 2 Доработка узлов промышленной аппаратуры
Данный трансивер не имеет режима сканера. Однако этот недостаток ком-
пенсируется невысокой ценой устройства по сравнению с аналогичным мо-
дельным рядом. Устройство может запоминать только последнюю станцию, с
которой происходило общение до отключения питания. Установленный внут-
ри «черного ящика» программируемый микропроцессор maxon-2204446-A по-
зволяет, при определенном подключении, переходить с 240 каналов (литеры
а - 1) в сокращенный режим 11, 34 или 40 каналов.
В классическом варианте (по умолчанию) установлен режим 240 каналов
(40 каналов на каждую литеру a,b,c,d,e,l). Такой режим, установленный на про-
изводстве, не всегда удобен, хотя и представляет наиболее широкие возможно-
сти в плане покрытия частот и удобен для связи на большие расстояния, в лю-
бой местности. Для связи с ограниченным кругом корреспондентов наиболее
подходит ограниченный режим, где есть возможность выбора только между 11,
34 или 40 каналами связи.
Чтобы переключиться в «усеченный» режим, достаточно произвести не-
большие изменения в печатном монтаже трансивера, которые вполне по силам
любому радиолюбителю, если их осуществлять с известными мерами предос-
торожности: жало паяльника мощностью не более 25 Вт, подключенного через
понижающий трансформатор, должно быть заземлено, на руки монтажника
надет антистатический браслет. Изменения и дополнения в печатную плату
вносят в соответствии со схемой рис. 2.1.
Рис. 2.1. Электрическая схема доработки трансивера Alan78plus
Микросхема maxon-2204446-A имеет 80-выводный корпус для поверхностного
монтажа с расположением выводов в виде прямоугольника 24-16-24-16 (выводов).
Согласно схеме (рис. 2.1) между общим проводом и выводами 72 и 73 (на
плате объединены) включается шунтирующий резистор сопротивлением 1 кОм
(МЛТ-0,25).
На выводах 15, 16, 17, 18 микропроцессора (в классическом режиме) при-
сутствует сигнал логической единицы с уровнем 6 В. Если на каждый из этих
Доработка автомобильного трансивера А1ап78 plus R 173
выводов по очереди подавать низкий логический уровень (без ограничитель-
ных резисторов, ибо они уже установлены в плате - шунтируют данные выво-
ды относительно общего провода), тем самым выполняя принудительное про-
граммирование микропроцессора, то количество контролируемых каналов
связи изменится соответственно на 34,11, 40. Подача логического «0» на выво-
ды 17 и 18 микропроцессора приводит к одним и тем же результатам.
Между указанными вариантами существуют следующие различия.
При подключении к выводам 15 и 16 микропроцессора общего провода
трансивер работает в режимах AM и FM (в штатном режиме переключения -
кнопка на передней панели), а при подключении общего провода к выводу
17 или 18 - только в режиме FM.
На схеме рис. 3.1 показан вариант включения трансивера для контроля
11 или 40 каналов связи. Аналогичным образом осуществляется подключение
для 34 каналов связи - общий провод подключают к выводу 15 микропроцессо-
ра. В нейтральном положении минитумблера SA1 трансивер работает в штат-
ном режиме 240 каналов.
Для коммутации удобно использовать минитумблер типа MTS-1 (или анало-
гичный) с тремя независимыми состояниями, который крепится к панели кор-
пуса трансивера в удобном месте. Соединения осуществляются монтажным
проводом МГТФ-0,6 или аналогичным.
Аналогичные изменения и дополнения могут быть осуществлены в других
трансиверах, если в них в качестве процессора применяется микросхема
шахоп-2204.
Еще одна немаловажная деталь доработки состоит в том, что постоянного
подключенный к источнику питания трансивер (11,4-15,1 В) значительную часть
энергии в режиме приема потребляет на подсветку жидкокристаллического ин-
дикатора миниатюрными лампами накаливания. В цепи питания ламп накалива-
ния установлен дроссель L143 (обозначение на плате и оригинальной схеме
трансивера Alan78plus R), который из-за перегрева длительного характера выде-
ляет тепло и может выйти из строя. После экспериментальной эксплуатации
трансивера в режиме 24 часа замечено, что указанный дроссель распространяет
неприятный запах гари, выделяет дым и угрожает возгоранием всему устройству.
Для устранения данной проблемы можно пойти двумя путями: первый - замена
миниатюрных ламп накаливания светодиодами с ограничительными резистора-
ми соответствующего (на выбор радиолюбителя) спектра излучения, благо сегод-
ня они доступны и распространены. Второй - замена дросселя с обозначением
L143 постоянным резистором сопротивлением 2 Ом и мощностью рассеяния не
менее 2 Вт, например МЛТ-2. Можно дроссель заменить и проволочным эквива-
лентом, плотно намотав 16 витков трансформаторного провода ПЭЛ диаметром
174 Часть 2 Доработка узлов промышленной аппаратуры
0,6-0,8 мм на каркас диаметром 5-6 мм (подойдет простой карандаш, который
затем следует вынуть). Приведенные меры обеспечивают безопасную эксплуата-
цию трансивера, подключенного к источнику питания круглосуточно в течение
нескольких лет. Источник питания (если это не автомобильный аккумулятор
12 В) должен обладать соответствующими электрическими характеристиками -
силой тока не менее 4,5 А, защитой от короткого замыкания, стабилизацией и
фильтрацией постоянного тока.
Трансивер Alan78plus уже снят с серийного производства, однако его попу-
лярность в определенных радиолюбительских кругах настолько высока, что
многочисленные ранее выпущенные экземпляры данных станций с успехом
применяются и дорабатываются по сей день. География их применения поис-
тине неограниченна.
2.2. Портативный датчик задымленности на МС145017Р
Из многочисленных портативных электронных устройств зарубежного произ-
водства, которые свободно можно приобрести в торговых точках, выделяются
датчики дыма и газа. Они имеют примерно однотипную конструкцию и вне-
шний вид (см. рис. 2.2), принцип работы этих электронных узлов также похож.
NFPA - национальное агентство пожарной защиты (Германия), к которому
прислушиваются в других странах мира, рекомендует в качестве датчика-сигна-
лизатора задымленности помещений микросхему-преобразователь фирмы
Motorola МС145017Р Rauchesensor по стандарту Ion NFPA-72 ANSA-53. Стоимость
микросхемы у отечественных поставщиков колеблется в пределах 36-83 руб. за
Рис. 2.2. Внешний вид корпуса датчика задымленности
Портативный датчик задымленности на MCI 45017Р *| 75
один корпус. Цена микросхемы преобразователя относится к стоимости готово-
го прибора как 1:6. Что же такое датчик задымленности?
Схемы для датчиков дыма в основном используются в системах пожарной
безопасности. Они составляют целое семейство ИС (интегральных схем) и от-
личаются типом входного датчика, первичным источником питания и эксплу-
атационными качествами. Для справки на рис. 2.3 показаны некоторые особен-
ности назначения микросхем серии MCI4501.
Излучатель Приемник
Рис. 2.3. Особенности назначения микросхем серии МС14501
Рассматриваемый датчик задымленности (на основе микросхемы МС145017Р)
имеет ионный принцип работы, но промышленностью выпускаются также дат-
чики с использованием пары ИК-светодиод/ИК-фотодиод. Все эти приборы
бесконтактного контроля и информации получили название транскондеров.
Некоторые данные о популярных микросхемах-преобразователях сведены в
табл. 2.1.
Таблица 2.1. Некоторые микросхемы - преобразователи сигнала серии МС14501
Тип Рабочее напряжение, В Источник питания Корпус Тип датчика
MC145010DW 6-12 Пост. DIP/SOIC фото
MC145010DWR2 6-12 Пост. DIP/SOIC фото
МС145010Р 6-12 Пост. DIP/SOIC фото
MC145012DW 6-12 Пост. DIP/SOIC фото
MC145012DWR2 6-12 Пост. DIP/SOIC фото
МС145012Р 6-12 Пост. DIP/SOIC фото
МС145017Р 6-12 Пост. DIP ионный
МС145018Р 6-12 Перем. DIP ионный
176 Часть 2 Доработка узлов промышленной аппаратуры
Конструктивная схема включения датчиков-преобразователей на основе
рассматриваемых микросхем показана на рис. 2.4. Для ионных датчиков дыма
принцип действия аналогичен.
ис
для датчиков дыма
для ионных
датчиков
для для
автономной системы
установки датчиков
для фото-
датчиков
питание питание
от батарей от сети
МС14578
| МС145018*
МС145017*
МС145010
МС145011
МС145012* МС145013*
Рис. 2.4. Конструктивная схема включения инфракрасных датчиков - преобразователей сигнала
Ниже рассмотрено устройство датчика задымления, в частности курения,
который приобретен в феврале 2005 г. в Финляндии (фирма Kidde Finland, мо-
дель 0914N). Полное название устройства «Smoke and fire alarm users guide».
В паспортных данных указано, что с помощью внешнего пьезоизлучателя мик-
росхема формирует прерывистый звуковой сигнал при наличии задымленнос-
ти более одной минуты. Источник питания Un = 6-12 В; 1пот = 8 мкА (в режиме
ожидания и покоя при Un= 9 В), при включении сигнализации ток потребле-
ния возрастает до 35 мА (при Un= 9 В). Корпус микросхемы DIP-16.
Автор провел несколько тестов и испытаний готового прибора, а также ско-
пировал электрическую схему устройства. Экспериментально выявлены его
свойства, несколько отличающиеся от заявленных в паспортных данных.
При тестировании ионного датчика задымленности на основе микросхемы-
преобразователя МС145017Р отмечена реакция устройства на дым от сигаре-
ты - на расстоянии 5-6 м отдатчика. Эксперимент проводился в предваритель-
но проветренной закрытой кухне площадью 10 м2 в светлое время суток, при
напряжении в осветительной сети 224 В. Комнатная температура +22 °C. Дат-
чик установлен на стене в вертикальном положении, согласно рекомендации
по установке. Такие рекомендации предусматривают установку прибора не бли-
же 60 см от углов комнаты и не ближе 1,5 м от пола. Допускается (и, как вариант,
Портативный датчик задымленности на MCI45017Р 177
указано в рекомендации производителя) установка таких датчиков на потолок
комнаты.
Производитель также рекомендует установку нескольких (количество не ог-
раничено) одно- или разнотипных датчиков в разных помещениях одного дома.
Прерывистая звуковая сигнализация активировалась по прошествии 3 с
после начала курения на указанном расстоянии от датчика. Прерывистая зву-
ковая сигнализация имеет импульсный характер: пауза 0,5-0,7 с, время звуча-
ния 1-1,2 с, частота звукового сигнала примерно 1 кГц, сила звука примерно
60-70 дБ (громкость, достаточная для слышимости даже на лоджии при закры-
тых комнатных дверях). Звуковой сигнал представляет собой серию из четы-
рех звуковых импульсов. После двухсекундной паузы серия повторяется.
В следующем эксперименте на расстоянии 80 см от датчика был зажжен газ
на кухонной плите. Никакой реакции прибор не показал.
Еще в одном эксперименте (с теми же условиями: двери закрыты, помеще-
ние проветрено) на датчик воздействовал пар от закипевшего чайника. Не-
смотря на достаточно продолжительный характер воздействия (в течение
5 мин), датчик также не сработал.
Слабый дым от подгоревшего мяса на сковороде привел датчик в действие -
но включилась звуковая сигнализация только по прошествии 3 мин (!) от нача-
ла воздействия, когда вся кухня уже наполнилась запахом гари.
Автор провел новый эксперимент с сожжением сухих апельсиновых корок,
которые некоторые хозяйки используют для нейтрализации неприятных запа-
хов. Эффект оказался удивительным - датчик сработал почти мгновенно и на
расстоянии в 4,5 м от очага дыма и запаха.
Во всех проведенных экспериментах отмечалась инерционность работы
датчика. Сигнализация продолжала работать еще в течение 3-4 мин после уст-
ранения источника дыма, затем прибор переходил в состояние ожидания.
Мобильность и автономность штатного элемента питания позволила прове-
сти эксперимент на улице.
Температура окружающего воздуха -4,6 °C, без осадков, ветра нет.
Звуковая сигнализация включилась через полминуты после того, как на рас-
стоянии 2 м от датчика закурил человек, и продолжала работать еще минуту
после завершения курения.
Проведенные эксперименты дают основание утверждать, что рассмотрен-
ный прибор может быть эффективно использован даже в больших помещени-
ях, с активной циркуляцией воздуха как средство сигнализации о присутствии
табачного или иного дыма.
Применять прибор в качестве противопожарного датчика нецелесообраз-
но, т.к. сигнализация на дым от горения и дым от сигареты одинакова. Кроме
того, в представленном ассортименте моделей датчиков-преобразователей
178 Часть 2 Доработка узлов промышленной аппаратуры
присутствуют специальные противопожарные датчики. Таким образом, дей-
ствие каждого из датчиков на микросхемах серии МС14501 узко специализиро-
вано.
На передней части корпуса (хорошо видно на рис. 2.2) установлен светоди-
од красного цвета (на электрической схеме обозначенный HL1). При актива-
ции звуковой сигнализации светодиод вспыхивает с частотой примерно 0,5 Гц.
Питание осуществляется от элемента 6F22 типа «Крона» с напряжением 9 В.
Однако по паспортным данным микросхемы напряжение питания возможно в
пределах 6-12 В. Для стационарного использования и экономии элементов пи-
тания желательно применить стабилизированный источник с высоким коэф-
фициентом фильтрации выходного напряжения.
На рис. 2.5 представлена электрическая схема датчика. Элементы (диоды,
транзистор, светодиод) указаны с отечественными маркировками, соответству-
ющими зарубежным аналогам. Их соответствие установлено с помощью спра-
вочной литературы.
_____________________Дополнение к зарубежным бытовым устройствам "| 79
2.3. Дополнение к зарубежным бытовым устройствам
Вместе с ростом благосостояния населения увеличивается покупательная
способность среднего класса и возможность людей путешествовать за грани-
цей. Поскольку среди туристов немало радиолюбителей, материал этого раз-
дела может быть для них интересен. Кроме того, он может быть полезен и
домоседам, поскольку простор бывшего СССР йаводнен импортными элект-
робытовыми товарами. Надо заметить, что большая часть оригинальных
приборов, таких как электрокипятитель яиц, подогреватель пищи в лотке и
др. не распространена в розничной сети стран СНГ. Причина тому - неболь-
шие серийные партии того или иного устройства. Это типично для стран
Скандинавии.
Несмотря на то что ассортимент электронных устройств постоянно обнов-
ляется, любое промышленно изготовленное устройство можно дополнить,
приспособить к конкретным бытовым нуждам и дать ему, казалось бы, непро-
фильное второе применение.
На рис. 2.6 показан внешний вид автоматического светильника, срабатыва-
ющего при затемнении. Фотодатчиком служит фоторезистор, на который че-
рез линзу, как хорошо видно на рис. 2.7, проникает внешний световой поток.
При детальном рассмотрении выяснилось, что фоторезистор в точности
похож на фоторезисторы, установленные в отечественных оптронах ОЭП-1.
Автор разобрал прибор и скопировал электрическую схему, которая оказалась
вполне классической. Она показана на рис. 2.8.
При освещении фоторезистора его сопротивление падает до 10-100 кОм и
шунтирует переход «управляющий электрод - катод» тринистора VS1. При
Рис. 2.7. То же устройство в другом ракурсе
Рис. 2.6. Автоматический включатель подсветки
180 Часть 2 Доработка узлов промышленной аппаратуры
EL1 Р-7Вт
Рис. 2.8. Электрическая схема устройства автоматического включателя, управляемого светом
этом тринистор закрывается и обесточивает лампу накаливания ELI. Приме-
нять в приборе более мощную лампу накаливания нельзя из-за вероятности
перегрева и расплавления пластмассового корпуса. При штатной лампе нака-
ливания устройство эксплуатировалось в течение двух суток (с постоянным
включением лампы ELI), при этом температура вокруг лампы не поднималась
выше допустимого значения 35°С. Кстати, такие лампы уместно применять и
для освещения аквариумов.
При недостаточном освещении датчика сопротивление фоторезистора ве-
лико (более 1 МОм) и тока, проходящего через ограничительный резистор R1,
оказывается достаточно для открывания тринистора.
Недостатком устройства является слабая чувствительность узла к освеще-
нию. Для эффективной работы его надо устанавливать либо вблизи окна, либо
вблизи осветительных ламп. Учитывая, что подсветка часто нужна совсем не в
тех местах и готовый прибор адаптирован для включения в сеть 220 В (имеет
соответствующий штекер), необходима его доработка.
Для увеличения фоточувствительности узла можно идти двумя проверенны-
ми путями:
1. Заменить фотодатчик на отечественный элемент СФЗ-4, а лучше вклю-
чить два-три аналогичных СФЗ-4 (СФЗ-1, СФЗ-2) параллельно - штатное
место закрепления фоторезистора в корпусе прибора позволяет это сде-
лать. Сопротивление фоторезисторов при освещенности станет меньше,
порог закрывания тринистора сместится в сторону большей чувствитель-
ности при малом освещении фотодатчика.
2. Заменить постоянный резистор R1 эквивалентной схемой, как это показа-
но на рис. 2.8, введя в узел регулировку - изменением сопротивления R1
Дополнение к зарубежным бытовым устройствам 181
достигают увеличения или уменьшения тока через R1 и изменения потен-
циала в средней точке делителя напряжения R1PR1. Благодаря этому при
увеличении тока через R1 (уменьшении его сопротивления) многократ-
но возрастает чувствительность узла к внешней затемненности. То есть
светильник станет срабатывать быстрее при наступлении сумерек и
включать свет. При уменьшении тока через резистор R1 (увеличении его
сопротивления) произойдет обратное - светильник станет чувствитель-
нее к внешнему освещению и будет выключать свет уже при малом воз-
действии на рабочую поверхность фотодатчика светового потока. Пере-
менный резистор в процессе настройки порога чувствительности
применяют любой (после регулировки, измерив эквивалентное сопро-
тивление, заменяют R1 на постоянный), но для его окончательной уста-
новки в корпус устройства требуются минимальные размеры переменно-
го резистора. Если нужно сохранить возможность регулировки, подойдет
многооборотный переменный резистор СПЗ-1 БВ или аналогичный ком-
пактный подстроечный резистор.
Можно применять одновременно оба варианта изменений. Фазировка вклю-
чения в сеть 220 В не принципиальна.
Электрическую схему на рис. 2.8 можно собрать самостоятельно для исполь-
зования в других конструкциях в качестве простого фотореле. При этом учи-
тывают следующие моменты: тринистор VS1 заменяют на КУ201, КУ202 с ин-
дексами Л, М, Н или аналогичными по электрическим характеристикам
тринисторами. Конденсатор С1 - типа МБМ.
При увеличении мощности нагрузки более 60 Вт желательно тринистор ус-
танавливать на теплоотвод.
Дополнения и изменения можно ввести также в схемы других электронных
простых узлов зарубежного производства для того, чтобы максимально адап-
тировать их к своим целям и задачам. Например, широко распространенное
устройство звуковой сигнализации, внешний вид которого показан на рис. 2.9,
обладает поистине отличными возможностями при малой стоимости и компак-
тном размере.
Питание узла осуществляется от двух элементов АА (общее напряжение 3 В).
Конструкция состоит из двух частей (хорошо видно на фото): в одной разме-
щен постоянный магнит, в другой приемный узел с генератором 34 и датчи-
ком - герконом с нормально замкнутыми контактами. Благодаря автономности
питания устройство располагают на дверных проемах и подвижных дверях так,
чтобы при закрытой двери постоянный магнит находился рядом с приемным
узлом (контакты геркона были разомкнуты). При открывании двери контакты
геркона замыкаются, подавая управляющий сигнал на генератор 34.
182 Часть 2 Доработка узлов промышленной аппаратуры
Рис. 2.9. Внешний вид узла звуковой сигнализации со Рис. 2.10. Внутренности белого ящика
звуковым давлением 95 дБ (по паспортным данным)
Если открыть корпус приемного (основного) устройства, то оказывается,
что внутри находится плата с «залитой» микросхемой генератора, который
можно собрать с использованием 2-3 логических элементов микросхем серии
К561, рис.2.10.
Принципиальная схема, скопированная с этого узла, показана на рис. 2.11.
Рис. 2.11. Принципиальная схема узла с дополнением (показано пунктиром)
Дополнение к зарубежным бытовым устройствам “| 33
Интересно, как получается такой мощный звук при относительно слабом
питании. Дело в том, что на транзисторе VT1 собран усилитель тока, благода-
ря которому на первичную обмотку согласующего трансформатора поступают
усиленные прямоугольные импульсы от генератора GN. При активации сигна-
лизации в базе транзистора VT1 (выход генератора GN) присутствует размах
импульсов амплитудой 2,5 В, на коллекторе VT1 амплитуда составляет уже
4,5 В, а на вторичной обмотке Т1 амплитуда уже чуть более 20 В.
Излучатель звука - пьезоэлектрический капсюль ЗП-22, может быть заменен
другим с похожими характеристиками. Особенность импульсов генератора в
том, что они совместимы с резонансной частотой капсюля НА1 и имеют звук
не одного тона, но «переливающийся», резкий, громкий и цеобычно неприят-
ный.
Кроме того, обратите внимание на рис. 2.9: звуковой капсюль в корпусе
прикрыт заслонкой, что обеспечивает еще большее резонирование и усилива-
ет громкость звука.
Это устройство наряду с несомненными достоинствами имеет пару недо-
статков:
1. Автономность питания. Этот недостаток легко устранить подключением
стационарного источника постоянного напряжения 3-5 В с большим
коэффициентом стабилизации и фильтрации напряжения. Повышать
ипит выше 5 В не следует, можно вывести из строя генератор устройства.
А недостатка в описаниях схем источников питания с указанными харак-
теристиками в радиолюбительской литературе сейчас не наблюдается.
Ток потребления от источника питания с напряжением 5 В в режиме
сигнализации 55 мА, в режиме покоя не зафиксирован вообще (по при-
чине своей малозначительности). Главное - хорошая стабилизация и
фильтрация напряжения оксидными конденсаторами на выходе источ-
ника питания с высокой (не менее 3300 мкФ) емкостью. При недостаточ-
ной фильтрации источника стационарного напряжения звуковой сигнал
будет отдавать сетевым «фотоном» частотой 50 Гц и характерными поме-
хами - треском и хрипами. При подключении стационарного источника
питания, конечно, теряется мобильность узла и его автономность.
2. Возможность отключения звуковой сигнализации (в устройстве есть
штатный включатель SA1) можно считать и достоинством, и недостатком
конструкции - все зависит от ее конкретного применения. Так, напри-
мер, в авторском варианте узел обеспечивает охрану сейфа с гражданс-
ким и охотничьим оружием. Поэтому для ответственных случаев необхо-
димо ввести узел с самоблокировкой, который будет сигнализировать
184 Часть 2 Доработка узлов промышленной аппаратуры
звуком до тех пор, пока на узел подано питание. А предусмотреть скры-
тый выключатель сигнализации также несложно. Изменения заключают-
ся в введении в схему тринистора VS1 (на рис. 2.11 показано пунктиром)
разрыва проводника, обозначенного знаком х, и замыкании накоротко
контактов переключателя питания SA1.
Теперь, при разъединении двух частей конструкции, установленных, напри-
мер, на дверцах сейфа, положительный потенциал поступит на управляющий
электрод тринистора VS1, откроет его, и благодаря этому напряжение питания
будет подано на узел генератора. Сигнализация будет активирована до тех пор,
пока не будет отключено питание (хотя бы кратковременно).
Мощность звукового давления велика настолько, что звук сигнализации хо-
рошо слышен днем с разной силой на девяти этажах многоквартирного дома
(при открытой двери охраняемой квартиры).
2.4. Доработка устройства дистанционного звонка
с передачей управляющего сигнала по радиоканалу
Появившиеся в продаже квартирные звонки с дистанционным управлением и
выбором мелодий вносят разнообразие в обыденную жизнь радиолюбителей.
Теперь, купив такое устройство (стоимостью до 800 руб.), нетрудно дополнить
его простой приставкой и применить по своему усмотрению. По паспортным
данным такой звонок (например, фирмы Paget Trading Ltd) представляет со-
бой электронное устройство, состоящее из радиоприемника и передатчика
сигналов радиочастоты 433, 925 МГц. Устройства можно приобрести в магази-
нах по продаже электроники, электро- и стройтоваров, а также в супермарке-
тах. Радиус действия устройства - до 100 м в условиях прямой видимости, что
вполне достаточно для управления в пределах среднестатистической кварти-
ры или дома.
Итак, устройство состоит из передатчика и приемника радиосигналов.
Передатчик имеет корпус в виде брелка для ключей размером со стандарт-
ный спичечный коробок и в доработке не нуждается. Все, что потребуется
для его эффективного функционирования, это смена аккумуляторной бата-
реи через полтора-два года. Точно такая же батарея установлена в большин-
стве передатчиков-брелков охранной сигнализации для автомобилей. Ее на-
пряжение 12 В, фирма-производитель GP «Ultra», но может быть и любая
другая.
Антенна передатчика представляет собой кусок многожильного провода в по-
лихлорвиниловой изоляции длиной 10 см, расположенного спирально внутри
Доработка устройства дистанционного звонка “| 35
корпуса. Для того чтобы несколько увеличить дальность действия всего устрой-
ства, необходимо вместо штатной антенны установить телескопическую (на-
пример, от промышленного радиоприемника) или, в крайнем случае, исполь-
зовать в качестве антенны аналогичный штатному многожильный провод
длиной 90-110 см, распушив, как лепестки цветка, на конце тонкие проводни-
ки. Диаметр расходящихся лепестков - 6-8 см. Тогда при условии аналогичной
доработки антенны в устройстве приемника удается достичь радиуса действия
до 400 м в условиях прямой видимости.
Благодаря несложной приставке (электрическая схема представлена на
рис. 2.12) с помощью устройства можно дистанционно управлять электролам-
пой или другой подобной нагрузкой.
Рис. 2.12. Электрическая схема дополнения к радиозвонку
Вход устройства приставки подключается к базовой печатной плате радио-
звонка неэкранированными проводами типа МГТФ-0,4 или аналогичными, при
этом подключается общий провод и вход элемента микросхемы DD1.1. После-
дний, в свою очередь, подключается к контакту (выводу) 6 микросборки U2,
имеющей маркировку «cainebo CL 102К 0985RX (55-10985-101)». Кроме нее, в
базовой схеме присутствует микросхема логики, включенная по схеме задаю-
щего генератора импульсов CD4069UBC (он нужен для микросборки формиро-
вателя мелодичных сигналов U1) и сама микросборка U1, обеспечивающая
1 86 Часть 2 Доработка узлов промышленной аппаратуры
мелодичную сигнализацию. Она маркирована «sound 0985MCU (55-10985-400)».
Микросборка U1 отличается от U2 не только соответствующими обозначения-
ми на базовой печатной плате, но и тем, что U1 - двусторонняя, a U2 - с одно-
сторонним монтажом микроэлементов. При поступлении радиосигнала-импульса
от передатчика (его длительность около 2 с обеспечивается передатчиком-
брелком независимо от продолжительности воздействия на кнопку подачи сиг-
нала) на выводе 6 U2 уровень сигнала изменяется с низкого на высокий. Вывод
6 U2 по печатному монтажу соединен с выводом 9 U1. Последний является вхо-
дом управления для формирования мелодичного сигнала. Таким образом, что-
бы во время передачи сигнала по радиоканалу не включался звонок, достаточ-
но разорвать печатный проводник от вывода 6 U2 до вывода 9 U1. Или же
отпаять один из проводников, ведущих к миниатюрной динамической головке
звонка.
Основой схемы на рис. 2.12 является триггер на одном элементе популяр-
ной микросхемы К561ТМ2. Не вдаваясь в подробности ее работы (об этом на-
писаны горы статей), отмечу только самое главное: в этой микросхеме имеется
2 D-триггера, каждый из которых содержит по два входа асинхронного управ-
ления S и R. Триггер переключается по положительному перепаду на тактовом
входе С (вывод 3 DD1.1). При этом логический уровень, присутствующий на
входе D, передается на прямой выход Q. При высоком логическом уровне на
входе сброса R триггер обнуляется. Напряжение питания может находиться в
пределах 5-15 В.
Теперь, зная работу микросхемы DD1, можно понять общий принцип рабо-
ты приставки.
При включении питания в первый момент времени на вход R DD1.1, благо-
даря разряженному конденсатору С2, поступает высокий логический уровень,
который обнуляет триггер, в результате на прямом выходе Q устанавливается
низкий уровень напряжения. Транзистор VT1 закрыт, реле К1 обесточено, лам-
па ELI не горит.
Примерно через треть секунды (это обусловлено емкостью оксидного кон-
денсатора С2 и сопротивлением резистора R1) первый зарядится почти до
напряжения питания и уровень на входе R (вывод 4 DD1.1) переменится на
низкий. Теперь триггер готов к приему сигналов по тактовому входу С, имею-
щему, как следует из схемы, низкий исходный уровень. Когда с пульта-брелока
поступает в эфир радиосигнал и принимается приемным устройством на
вход С микросхемы DD1.1, от схемы дистанционного звонка поступает высо-
кий уровень. Вследствие этого триггер перебрасывается в другое устойчивое
состояние - теперь на его прямом выходе Q высокий уровень напряжения.
Транзистор VT1 включает реле К1, а его контакты, в свою очередь, замыкают
Доработка устройства дистанционного звонка 187
электрическую цепь питания осветительной лампы ELI. В таком состоянии
триггер находится до следующего положительного фронта имцульса на вхо-
де С. Затем триггер переходит в исходное состояние, осветительная лампа ELI
обесточивается.
Цепь C2R1 обеспечивает сброс триггера микросхемы DD1 в исходный ре-
жим ожидания при включении питания. Оксидный конденсатор С1 выполняет
функцию фильтрующего элемента по питанию. Диод VD1 препятствует брос-
кам обратного напряжения при включении/выключении реле.
Суммарная мощность коммутируемой нагрузки зависит от параметров элек-
тромагнитного реле К1 и в нашем случае ограничивается 150 Вт.
Из-за небольшого количества дискретных элементов приставки все они
монтируются на участке перфорированной платы размером 30x40 мм и вместе
с соединительными проводами помещаются в штатный корпус дистанционно-
го звонка в отсек для автономных элементов питания. Для уменьшения воздей-
ствия электрических помех желательно, чтобы провода, соединяющие устрой-
ство с источником питания и идущие от реле К1 к осветительной лампе, имели
минимальную длину.
О деталях
Постоянные резисторы МЛТ-0,25 (MF-25). Оксидные конденсаторы - типа К50-26
на рабочее напряжение не менее 16 В. Остальные неполярные конденсаторы -'
типа КМ-6Б. Микросхему DD1 (К561ТМ2) можно заменить на К561ТМ1 без
ущерба для эффективности работы узла, но в этом случае придется изменить
схему, так как выводы у этих микросхем имеют разное назначение. Подробную
информацию о таком варианте замены можно найти в справочниках по совре-
менным микросхемам КМОП. Транзистор VT1 - полевой, с большим входным
сопротивлением. Это позволяет минимизировать ток утечки в состоянии ожи-
дания радиосигнала и практически не оказывает влияния на выход триггера,
несмотря на ограничивающий резистор R2 с малым сопротивлением.
Реле К1 можно заменить на РЭС43 (исполнение РС4.569.201) или другое,
рассчитанное на напряжение срабатывания 4-4,5 В и ток 10-50 мА. Устанавли-
вать в устройство реле с током включения более 100 мА нежелательно, так как
управляющий работой реле транзистор VT1 имеет ограничение по мощности.
Вместо КП540А можно применить любой полевой транзистор из серии
КП540 или его зарубежные аналоги BUZ11, IRF510, IRF521. Светодиод HL1 -
любой, с его помощью удобно контролировать срабатывание реле и замыкание
исполнительных контактов. При необходимости элементы HL1, R3 можно ис-
ключить из схемы без последствий. Штатный включатель освещения на схеме
называется SA1.
188 Часть 2 Доработка узлов промышленной аппаратуры
Еще одна промышленно предусмотренная в устройстве функция - сигнали-
затор падения напряжения питания приемника на светодиоде. Светодиод на-
чинает светиться, если напряжение питания устройства оказывается ниже, чем
+4,5 В. В базовом варианте предусмотрено автономное питание - 3 пальчико-
вых элемента по 1,5 В каждый. Но в условиях рекомендуемого применения ус-
тройства лучше всего осуществлять стационарное питание от стабилизирован-
ного источника с напряжением 5 В. Стабилизация питающего напряжения
выбирается такая, чтобы отклонение не превышало ±5%. Этим источником
может быть, например, стабилизатор на микросхеме КР142ЕН5А. Ток потреб-
ления передатчика в активном режиме - 35 мА. Ток потребления от источника
питания приемного узла в постоянном режиме ожидания не превышает 10 мА
и увеличивается до 50 мА при включении указанного в схеме реле. При других
типах реле ток потребления может иметь другое значение.
2.5. Доработка игрушки «Кот в мешке»
Недавно в широкой продаже появилась игрушка, которая так и называется -
«Кот в мешке». Даже при незначительном акустическом воздействии (шуме,
громком голосе, а тем более хлопке или ударе) вблизи игрушки, из нее раздается
звуковой сигнал, напоминающий визг рассерженного кота. То же происходит, но
в другой тональности, если потрогать торчащий из мешка хвост псевдокота,
Фото промышленно изготовленного устройства представлено на рис. 2.13.
Рис. 2.13. Внешний вид игрушки «Кот в мешке>
Доработка игрушки «Кот в мешке» 189
В чем причина таких необычных звуков? В их появлении «виновато» устрой-
ство, электрическая схема которого показана на рис. 2.14.
Рис. 2.14. Электрическая схема устройства «Кот в мешке»
Как можно разумно использовать данное устройство?
Среди множества электронных устройств, собираемых радиолюбителями,
особое место занимают простые акустические сигнализаторы-датчики, которые
благодаря универсальности можно использовать практически повсеместно. Как
частный случай, акустические датчики можно использовать в фокусах, напри-
мер, на новогодней елке, где от слов «Елочка, гори!» автоматически включатся
световые эффекты. Другой вариант применения - сигнализатор повышенного
уровня шума в помещении, сейчас такие сигнализаторы становятся все актуаль-
нее. Основой для всех упомянутых вариантов успешно послужит рассматривае-
мый ниже электронный узел. Его особенность в очень большой чувствительнос-
ти, которая обусловлена сочетанием в схеме пьезоэлемента ВМ1 и транзисторов
с высокими характеристиками усиления тока.
Электронный узел, схема которого показана на рис. 2.14, представляет со-
бой усилитель 34 на транзисторах с большим статическим коэффициентом
передачи тока. Собственно датчиком служит пьезоэлектрический капсюль
ВМ1. Он преобразует звуковой сигнал в электрические колебания.
Усилитель на транзисторах VT1 и VT2 построен по принципу усиления по-
стоянного тока. Резкий шум, тряска, хлопок или микровоздействие на капсюль
ВМ1 немедленно отразится изменением напряжения в базе транзистора VT2
на 1-1,2 В. Чувствительность узла такова, что устройство реагирует на резкий
шум (например, хлопок) на расстоянии 4-5 м.
190 Часть 2 Доработка узлов промышленной аппаратуры
Второй каскад на транзисторе VT2 усиливает сигнал до уровня, необходи-
мого для активации входного ключа микросхемы DA1 (вывод 3). Постоянный
резистор R2 ограничивают коллекторный ток VT1, предохраняя транзистор от
выхода из строя. Конденсатор С1 обеспечивает положительную обратную
связь между входом и выходом усилителя. Конденсатор С2 сглаживает пульса-
ции напряжения источника питания.
При воздействии звукового сигнала на капсюль ВМ1 усиленный электричес-
кий сигнал поступает на усилитель тока, выполненный на входном каскаде спе-
циализированной микросхемы DA1. При этом на одном из выходов DA1 (вы-
вод 5) присутствует сигнал высокого уровня, который является управляющим
для транзистора VT3. Транзистор VT3 управляет электродвигателем, рассчи-
танным на номинальное постоянное напряжение 3 В. При наличии сигнала
высокого логического уровня в базе VT3 двигатель начинает вращаться (это
происходит в течение 1 мин, если нет повторного звукового воздействия на
капсюль ВМ1). Поэтому благодаря предусмотренной в игрушке механике, «Кот
в мешке» заметно колеблется, трясется и вращается вокруг своей оси, пока
работает электродвигатель Ml.
Для того чтобы продлить время включения электродвигателя, в устройство
вводят оксидный конденсатор СЗ (на схеме не показан), включенный между
точкой А (отрицательная обкладка) и положительным полюсом источника
питания. В моменты акустического шума конденсатор СЗ заряжается, благода-
ря этому время работы электродвигателя Ml увеличивается.
В то же время на выводе 4 микросхемы DA1 появляется последовательность
импульсов, которые преобразуются динамической головкой ВА1 в звуковой
сигнал. Продолжительность этого звукового сигнала (напоминающего мяука-
нье мартовского кота) соотносится к продолжительности времени вращения
электродвигателя Ml как 3:1.
На практике увеличение емкости дополнительного конденсатора СЗ свыше
10 мкФ неэффективно, так как теряется стабильность работы всего узла: раз от
раза меняется точность задержки выключения реле, заметно теряется общая
чувствительность к акустическим воздействиям (требуется время на зарядку СЗ).
При новом звуковом воздействии на датчик процесс повторится сначала.
Если вместо электродвигателя Ml применить слаботочное электромагнит-
ное реле на напряжение, соответствующее Un, то устройство сможет управлять
любой соответствующей нагрузкой, электрические и мощностные характерис-
тики которой зависят от типа применяемого электромагнитного реле К1.
Устройство надежно работает в круглосуточном режиме.
Узел эффективно работает при постоянном стабилизированном напряже-
нии источника питания (установленного вместо батареи GB1) от 4 до 10 В.
Автоматическое включение колонок для ПК 191
Максимальный ток потребления узла не превышает 50 мА (с учетом установ-
ленного вместо Ml реле TRU-5VDC-SB-SL, TTI TRD-9VDC-FB-SL, Omron G2R-
112PV или аналогичного). Коммутирующие контакты реле управляют устрой-
ством нагрузки.
Подключения к источнику питания и к коммутируемым цепям устройств
периферии удобно выполнить с помощью электромонтажного клеммника или
любого подходящего разъема.
Ток, потребляемый в режиме ожидания, 3-5 мА.
Времязадающий конденсатор СЗ (если есть необходимость его установки в
схему) надо выбрать с малым током утечки (К53-4, К52-18). Пьезокапсюль ВМ1
(ЗП-22) можно заменить на ЗП-1, ЗП-18, ЗП-З или другой аналогичный. Для
этой цели хорошо подходит пьезокапсюль-излучатель из электронных часов в
корпусе типа «пейджер».
Кремниевые транзисторы VT1, VT2 заменяют любыми из серии КТ3107,
КТ502, С557. Заменять их на германиевые нежелательно из-за большого тока
покоя последних. Реле (кроме указанных выше вместо Ml) можно заменить на
RM85-2011-35-1012, BV2091 SRUH-SH-112DM и аналогичные. Все указанные
типы реле рассчитаны на работу в цепи коммутации нагрузки до 250 В и током
до 3 А. В качестве реле можно применить и отечественные элементы, напри-
мер РЭС10, РЭС15 и аналогичные, однако они рассчитаны на работу в цепях
коммутации не более 150 В, а кроме того, отечественные рёле по сравнению с
зарубежными обходятся дороже на один-два порядка.
В авторском варианте устройство используется как составная часть охран-
ного сигнализационного комплекса, при этом динамическая головка ВА1 из
схемы исключена.
2.6. Автоматическое включение колонок
для ПК одновременно с включением системного блока
Как известно, при включении персонального компьютера (ПК) аудиоколонки
надо включать отдельно с помощью включателя, расположенного на их корпу-
се. Если колонки установлены поодаль от места оператора, это неудобно, осо-
бенно для просмотра фильма или других мультимедийных файлов. Как сделать
так, чтобы звуковые колонки включались автоматически вместе с загрузкой
ПК?
Наиболее простое решение - подключить ПК и колонки в один электричес-
кий контур-фильтр, например SVEN OPTIMA, и включать всю аппаратуру од-
ним включателем на корпусе тройника. Но есть и другой путь.
192 Часть 2 Доработка узлов промышленной аппаратуры
Задавшись целью автоматизировать включение колонок для ПК электрон-
ным способом, автор провел исследования и разработал простую схему, пред-
ставленную на рис. 2.15.
Ubx VT2 КТ815Б Ubwb.
Uvsb 1
Рис. 2.15. Электрическая схема дополнения к АС ПК
Самый простой способ автоматизации включения акустических систем (АС)
ПК во время работы системного блока - использовать стандартную шину USB.
Современные ПК позволяют подключать к шине USB (в семействе.Репйиш-4
на задней панели системного блока располагается не менее 6 выходов для под-
ключения устройств сопряжения с USB-портом) периферийные устройства:
сканеры, Web-камеры, принтеры, цифровые фотоаппараты и т.п.
Для акустических систем, в которых не предусмотрено автоматическое вклю-
чение, будет полезным предлагаемая ниже доработка. Осуществить ее способен
любой человек, знакомый с основами электротехники и умеющий держать в ру-
ках паяльник.
Узел дополнения представляет собой транзисторный ключ (усилитель тока
на составном транзисторе VT1-VT2), который управляется положительным
потенциалом от разъема устройства USB +5В. Это напряжение снимается с
соединительного кабеля (USB любой конфигурации, лишь бы он содержал на-
пряжение +5В) - в авторском варианте применяется соединитель USB со встро-
енным светодиодом-подсветкой. Здесь следует заметить, что управляющий сиг-
нал можно взять непосредственно с материнской платы ПК, однако, чтобы не
опутывать системный блок «бородой» из проводов, можно взять управляющий
сигнал с любого из соединительных кабелей USB, идущих к сканеру, Web-каме-
ре или другим устройствам.
Для адаптации к узлу управления включения колонок разъем USB вскрыва-
ют, а затем подключают к выводам 1 и 4 (согласно схеме на рис. 2.15) провод-
ники, соединяющие транзисторный ключ VT1 - VT2 и колонки АС ПК. В пос-
леднее время в розничной продаже появились соединители USB со
Автоматическое включение колонок для ПК 193
встроенным светодиодом-подсветкой в прозрачном корпусе. Их применение
облегчит задачу нахождения контактов для подключения дополнительного
оборудования.
Транзисторный ключ с элементами обвески размещается внутри корпуса
ПК. Соединения осуществляются гибким экранированным проводом. Но. Если
расстояние от АС ПК до разъема USB не превышает 1 м, то соединения можно
выполнить и неэкранированным проводом типа МГТФ-0,6 - МГТФ-0,8.
При включении системного блока управляющий сигнал амплитудой +5 В
через выпрямительный диод VD1 поступает на транзисторный усилитель VT1,
VT2. При отсутствии указанных на схеме транзисторов можно реализовать
токовый ключ на других кремниевых транзисторах с большим коэффициентом
усиления, например КТ342В, КТ817Б (п-р-п проводимости). Диод VD1 можно
заменить на КД522, Д310, Д220 с любым буквенным индексом. Оксидные кон-
денсаторы С1 и С2, сглаживающие пульсации по питанию, типа К50-24, К50-35
или аналогичные.
При выключении системного блока управляющий сигнал с разъема USB
пропадает, и колонки АС ПК автоматически отключаются.
Узел не требует настройки и при исправных деталях работает надежно.
Печатная плата не разрабатывалась, так как все немногочисленные элементы
монтируются на штатной печатной плате звуковых колонок методом навесно-
го монтажа.
Подключение к USB не оказывает отрицательного влияния на параметры
звука и мощность усилителя звуковой платы и колонок. Транзистор VT2 на теп-
лоотвод не устанавливают.
Дополнение для улучшения работы звуковых колонок ПК
• Уменьшение помех (фона с частотой 50 Гц).
Параллельно каждому диоду в выпрямителе сетевого источника пита-
ния, находящегося в корпусе одной из колонок, подключают неполяр-
ный конденсатор типа КМ6 (или аналогичный), емкостью 0,01 мкФ.
Кроме того, параллельно выходу ИП для фильтрации фона устанавлива-
ют компактный электролитический конденсатор фирмы HITANO емко-
стью 3300 мкФ на рабочее напряжение 25 В, вместо малоэффективного
конденсатора 1000 мкФ. Эти простые доработки снижают фоновый шум
с частотой 50 Гц, присутствующий в дешевых вариантах колонок китай-
ского производства.
• Уменьшение акустического шума понижающего трансформатора.
Шумность понижающего трансформатора в узле питания усилителя
АС-колонок можно снизить простым способом: отпаивают выводы
194 Часть 2 Доработка узлов промышленной аппаратуры
выходной обмотки понижающего сетевого трансформатора из печат-
ной платы, затем очищают ацетоном внешнюю поверхность Ш-образ-
ных пластин, потом аккуратно наносят тонким слоем клей «Супер-
момент гель» на поверхность пластин и, не дав клею высохнуть,
закрепляют пластины скотчем. Естественный нагрев трансформатора
не превышает температуры +40°С, поэтому применение скотча в этом
варианте пожаробезопасно.
• Уменьшение яркости свечения индикатора включения АС ПК.
Светодиод, сигнализирующий о подаче питания на схему усилителя
АС-колонок, горит очень ярко и бросается в глаза. При включении огра-
ничительного постоянного резистора (3 кОм) в цепи светодиода вместо
штатного постоянного резистора МЛТ-0,25 сопротивлением 470 Ом ин-
тенсивность свечения уменьшится и световой поток, исходящий от кор-
пуса колонок, не будет так ярок.
• Устранение механических детонаций.
При громком воспроизведении колонки марки SP-324A-QC продемонст-
рировали посторонний шум, вызванный колебанием пластмассового кор-
пуса колонок из-за звукового давления внутри. Таким же дефектом обла-
дают практически все модели недорогих АС-колонок, исполненных в
пластмассовом корпусе. Для устранения дефекта корпуса обеих колонок
надо разобрать и проложить места соединения пластмассовых частей
корпуса автомобильным герметиком (под цвет корпуса колонок). Затем
корпус собрать и проложить герметиком места винтового соединения
шурупов, обеспечивающих крепление пластмассовых стенок корпусов.
После завершения процедуры дать просохнуть в течение 1 часа. Тип гер-
метика может быть любым.
Такими методами можно повысить эффективность работы всех моделей
колонок для ПК.
2.7. Экономайзер для мини-светильника
Заполнившие прилавки магазинов электронные игрушки и простейшие бы-
товые приборы: автоматические подсветки, миниатюрные светильники, ин-
дикаторы задымленности, индикаторы критического насыщения природно-
го газа в воздухе и прочие - привлекают покупателей своей низкой ценой и
эстетичным дизайном, позволяющим органично встраивать их в любой инте-
рьер. Возьмем, к примеру, мини-светильники. Простые светильники предназ-
начены для локальной подсветки небольшой территории. Чтобы светильник
Экономайзер для мини-светильника *| 05
включить, нужно нажать на кнопку. Кнопка одновременно является и окном,
через которое из прибора проникает свет. При следующем нажатии кнопки
свет погаснет. Источником света служит электрическая лампа накаливания,
рассчитанная на напряжение 3-6 В. Если она выключена, электрическая цепь
разомкнута и от источника питания ток не потребляется. Внешний вид таких
приборов показан на рис. 2.16 и 2.17.
Рис. 2.17. Мини-светильник
локальной подсветки
Рис. 2.16. Мини-светильники
Внешний вид светильника с двумя последовательно включенными лампами
накаливания 3 В х 0,035 А показан на рис. 2.16 слева. Этот вариант дает больше
света, хотя встречаются аналогичные примеры, где установлена одна лампа на-
каливания на напряжение 6,3 В. Нажатие на клавишу производится под углом,
сверху вниз. На оборотной, тыльной, стороне прибора есть отсек для батарей
питания (4 элемента типа АА дают напряжение 6 В) и места для крепления к сте-
не. На рис. 2.16 справа показан внешний вид светильника с аналогичным прин-
ципом действия. Здесь включение света производится прямым нажатием на ма-
товую панель. Питание - два элемента АА (3 В). Световой индикатор - лампа
накаливания 5 В х 0,065 А.
На рис. 2.17 показан мини-светильник с электронными часами: будильником
с питанием для осветительной части 4,5 В и отдельным питанием 3 В (только
на элементах ААА) цифровой схемы часов. Принцип действия тот же. Осталь-
ные различия касаются особенностей исполнения и принципиального значе-
ния не имеют.
Эффективно используют такие светильники в коридоре и жилых комнатах,
устанавливая их чуть выше плинтуса, чтобы включать свет ногой (в этом слу-
чае объединяют несколько светильников в параллельную электрическую цепь
1 96 Часть 2 Доработка узлов промышленной аппаратуры
и получают оригинальную световую цепочку из нескольких источников мягко-
го света), применяют для подсветки основных приборов включения света, а
также в других случаях.
Замеченные автором недостатки:
• необходимость в автономном питании;
• необходимость в ручном выключении света.
Эти недостатки легко исправить, собрав простую электронную схему узла
задержки выключения и отрегулировав ее на заданный интервал времени. Та-
кое усовершенствование автоматизирует использование рассматриваемых све-
тильников, привносит в быт радиолюбителя комфорт и разнообразие. Усовер-
шенствование под силу произвести практически любому человеку, знакомому
с законом Ома, цифровыми микросхемами и паяльником.
Необходимость в автономном питании от батарей отпадет, если в качестве
источника питания применить промышленно изготовленные сетевые адапте-
ры с возможностью регулировки выходного постоянного напряжения 3-12 В
(например, TY-1002, ХМ-808 и аналогичные). Как правило, на таких простей-
ших адаптерах установлены переключатели режима выходного напряжения, а
само выходное напряжение не стабилизировано. Мощность данных адаптера
невысока - полезный ток в нагрузку не превышает 70-100 мА. На практике
эффект от таких «китайских игрушек» - адаптеров питания - невелик. Они
даже не способны к нормальному питанию аудиоплеера.
Однако для рассматриваемого случая такие источники питания вполне под-
ходят и работают успешно. Вместо китайских, можно применить отечествен-
ные адаптеры, более дорогие и лучшего качества. Подойдет источник питания
от калькуляторов (например, «Электроника БП-20-0,5»), для радиоприемников
(ПУ-1М). В последнем случае необходима доработка с тем, чтобы выходное на-
пряжение соответствовало 3 В или 6 В в зависимости от применяемого светиль-
ника. Можно изготовить источник питания самостоятельно, но это слишком
сложный путь. Проще применить любой промышленный адаптер с выходным
напряжением 3-6 В.
Бестрансформаторный узел питания в данном случае нежелателен, так как
сложный импульсный источник для подобных самоделок изготавливать неэф-
фективно, а простой бестрансформаторный источник, как правило, содержит
во входном каскаде схемы балластные конденсаторы, вследствие чего в момен-
ты включения и выключения нагрузки происходят скачки напряжения. Для
электронного узла они не страшны, а вот лампы накаливания с таким источни-
ком питания чаще выходят из строя.
Экономайзер для мини-светильника *| 97
Рассмотрим вариант электронной начинки для усовершенствования све-
тильников. Смысл доработки в том, чтобы после включения свет автоматичес-
ки выключался по прошествии определенного времени. Например, для узла
локального освещения антресоли (как и для большинства вариантов с исполь-
зованием миниатюрных светильников в быту) достаточно задержки выключе-
ния света 3-10 мин.
Для обеспечения кратковременного характера работы электронного узла после
подачи питания, чтобы происходило автоматическое отключение по прошествии
заданного временного интервала, удобно использовать микросхемы серии К561.
Эти микросхемы просты и имеют мощный полевой транзистор, управляющий на-
грузкой. Если требуется управлять устройствами с током нагрузки 10-50 мА, помо-
жет простая схема задержки выключения, представленная на рис. 2.18.
DD1 К561ТЛ1
Рис. 2.18. Простая схема задержки выключения нагрузки
Подключение светильника производят так, чтобы электронный узел (микро-
схема К561ТЛ1) был подключен к источнику питания постоянно. При первом
включении питания оксидный конденсатор С1, представляющий в первый мо-
мент времени малое сопротивление электрическому току, начинает заряжаться
через резистор R2 от источника питания. На входе элемента DD1.1 микросхемы
К561ТЛ1 - высокий логический уровень. Поскольку элементы микросхемы вклю-
чены как инверторы, то на выходе элемента DD1.2 также высокий уровень на-
пряжения. Полевой транзистор VT1 открыт, и напряжение поступает на лампу
накаливания ELI - штатную лампу светильника. По мере зарядки оксидного кон-
денсатора С1 на выводах 1 и 2 элемента DD1.1 напряжение относительно обще-
го провода постепенно уменьшается. Достигнув порога переключения логичес-
кого элемента с передаточной характеристикой триггера Шмита (таковы все
1 98 Часть 2 Доработка узлов промышленной аппаратуры
однотипные элементы микросхемы К561ТЛ1), на выходе DD1.1 напряжение из-
меняется на противоположное, то есть на высокий логический уровень. После
инвертирования элементом DD1.2 на его выводе 4 присутствует низкий уровень.
Транзистор закрыт, лампа ELI обесточена.
Таким образом, при первом включении (при разомкнутых контактах штат-
ной кнопки SA1) произойдет самопроизвольное включение освещения, а затем
автоматически прекратится по мере заряда оксидного конденсатора С1. При
изначально замкнутых контактах SA1 устройство готово к включению света и
началу отсчета времени задержки включения, которые произойдут, если, на-
жав на кнопку, разомкнуть SA1.
Для того чтобы снова активировать узел, замыкают контакты штатной кноп-
ки SA1 до включения света {как правило, требуется два нажатия), специально
разряжая конденсатор и запуская цикл его зарядки сначала. Устройство начи-
нает свой цикл отсчета времени каждый раз заново, после каждой новой раз-
рядки оксидного конденсатора С1.
С указанными на схеме значениями элементов С1 и R2 время задержки
выключения составит 8 мин (при указанном на схеме сопротивлении резис-
тора R2) и около 90 мин при сопротивлении R2, равном 4,7 МОм, и емкости
С1 8800 мкФ. Оксидный конденсатор С1 применяют с минимально возмож-
ным током утечки, например К53-18.
Если необходима регулировка выдержки времени, постоянный резистор R2
заменяют переменным с сопротивлением 4,7-10 МОм. Если требуется выдержка
времени, рассчитанная на единицы и десятки минут, применять оксидный кон-
денсатор большой емкости нецелесообразно, достаточно емкости в 47-200 мкФ.
При большой выдержке времени применяют высокоемкостные оксидные кон-
денсаторы с малым током утечки, например К53-1, К53-18, К50-35 или аналогич-
ные с емкостью до 5000 мкФ.
Постоянные резисторы - типа МЛТ-0,25 или другие подходящие. Транзис-
тор VT1 выполняет роль коммутатора тока. Оксидный конденсатор С2 сглажи-
вает пульсации напряжения от нестабилизированного источника питания -
адаптера. В этой схеме он необходим.
Электронная схема узла, представленная на рис. 2.18, может использовать-
ся в других случаях, в зависимости от характера нагрузки.
Выходной ток одного элемента микросхемы К561ТЛ1 (в зависимости от
напряжения источника питания 5-15 В) пропорционально изменяется от
1,5 до 7 мА. Этого недостаточно для обеспечения нормального питания даже
обычного светодиода, тем более значительной для такого случая нагрузки в виде
маломощной лампы накаливания. Как один из вариантов усиления тока в нагруз-
ке, еще два свободных элемента микросхемы К561ТЛ1 соединяют параллельно
Экономайзер для мини-светильника “| 99
элементу DD1.2 - теперь ток нагрузки может достигать 12 мА. Однако и такой
ток для большинства узлов нагрузки недопустимо мал. Например, слаботочные
электромеханические реле не смогут работать с таким узлом. Для этого в каче-
стве усилительного элемента применяют транзисторы соответствующей мощ-
ности. Причем, если нужен большой коэффициент усиления по току (более
1000), применяют пару транзисторов одной проводимости, включенных по
схеме Дарлингтона (составной транзистор). Как правило, коэффициент уси-
ления по току пары транзисторов в схеме Дарлингтона равен произведению
их коэффициентов усиления h21e. Вместо КП540А применяют КП922А1 -
КП922Б1, КП743А - КП743В. Из зарубежных: IRF540, BUZ11, IRF511, IRF640,
IRF720. Для питания нагрузки малой и средней мощности (с током до 1 А) при-
меняют КП501, КП7138, КП707, КП7131, КП504 с любым буквенным индексом.
Если требуется очень большой ток в нагрузке, в качестве VT1 без изменения
схемы применяют IRG4PC50F с мощностью до 200 Вт.
Устройство не требует наладки, кроме установки временного интервала за-
держки, изменяемого, как было описано выше, параметрами RC-цепи.
Эта схема имеет универсальный характер. Предположим, необходимо от-
срочить включение какого-либо электронного узла на несколько минут после
подачи питания на устройство. Часто такой вопрос приходится решать при
конструировании устройств охранной сигнализации. Чтобы человеку выйти из
помещения и закрыть за собой двери, требуется некоторое время, когда сигна-
лизация еще не должна реагировать на разорванный шлейф охраны, а по про-
шествии автоматически заданного времени самостоятельно включаться в ре-
жим сканирования своих шлейфов (соответствующих датчиков). Для этого
достаточно поменять местами (с соблюдением полярности С1) элементы R2 и
С1. Кнопка SA1 и резистор R1 включаются также параллельно времязадающе-
му конденсатору С1. При ненадобности эту цепь из схемы исключают. Теперь
при включении питания нагрузка будет обесточена до тех пор, пока не заря-
дится С1. Для достижения обратного эффекта (задержки включения в базовой
схеме рис. 2.18) также допустимо включить в разрыв DD1.1 и DD1.2 еще один
инвертор или, при использовании в схеме слаботочного электромеханическо-
го реле, подключать устройство нагрузки к контактам реле на размыкание.
Напряжение питания электрической схемы находится в диапазоне 4,5-15 В,
однако в нашем случае оно завязано с типом применяемой лампы накаливания
и находится в пределах 4,5-6 В. Как показала практика, при повышенном по
сравнению с номинальным напряжении 5 В (при штатном питании от батарей,
например, 3 В) светильник работает надежно: как правило, применяемые лам-
пы рассчитаны на напряжение 5-6 В. Ток потребления узла при выключенной
лампе Накаливания не превышает 2 мА.
200 Часть 2 Доработка узлов промышленной аппаратуры
Узел можно расширить, дополнив его звуковым эффектом. При включении
света будет активирован звуковой капсюль со встроенным генератором (пока-
зан на схеме пунктиром). Звуковой капсюль НА1 со встроенным генератором -
любой подходящий, например FMQ-2015B, 1212FXP.
Элементы узла закрепляются на монтажной плате и помещаются внутри
корпуса светильника.
2.8. Регулировка выходного напряжения
в источнике питания для трансивера
Для самостоятельного творчества радиолюбители применяют совершенно раз-
ные источники питания (ИП), усовершенствуя их с целью создания мощного
источника питания для рабочего стола. Некоторые отдают предпочтение мощ-
ным ИП с выходным током 10 и даже 20 А, кто-то применяет простые, имею-
щие выходной ток 2-3 А. На вкус и цвет, как говорится, товарищей нет, однако
для домашней лаборатории желательно все же иметь источник питания с вы-
ходным током более 5 А и защитой от перегрузок по выходу.
Как один из вариантов, для домашней лаборатории можно с успехом исполь-
зовать промышленные источники, продающиеся в магазинах. У многих из них
есть недостаток - выходное напряжение не регулируется. Между тем внести
некоторые изменения в схему ИП и устранить этот недостаток способен радио-
любитель даже с небольшим опытом.
Например, простой промышленный источник питания, применяемый радио-
любителями-коротковолновиками (Euro СВ EPS-35) для питания автомобильных
Рис. 2.19. Внешний вид источника питания EPS-35
Регулировка выходного напряжения в источнике питания 201
и портативных трансиверов, можно немного доработать, чтобы он имел регу-
лировку по выходному напряжению и при необходимости регулировку порога
включения защиты. Внешний вид прибора показан на рис. 2.19.
На передней панели дополнительно выведен регулятор выходного напряже-
ния (с черной ручкой). ИП выпускается в двух вариантах: с выходным током до
5 А и с выходным током до 7 А. Указание на конкретный тип устройства имеет-
ся в документации и на корпусе ИП, внизу передней панели около клеммников.
Выходное напряжение по паспорту 13,2 В ± 5%. Принципиальная электри-
ческая схема устройства показана на рис. 2.20.
Силовой узел ИП выполнен по классической схеме: две вторичные обмотки
II и III выдают переменное напряжение по 18 В, оно выпрямляется транзистора-
ми VD1 и VD2 и сглаживается оксидным конденсатором С4. От его параметров,
так же как от параметров емкости Сб и С7, зависят выходные пульсации напря-
жения (они в данном случае по паспортным данным не превышают 400 мВ). На
транзисторах VT1 и VT2, включенных по схеме Дарлингтона, выполнен силовой
узел управления напряжением (VT2 установлен на изолированный от корпуса ра-
диатор).
См.
VD3 КС133А
-Й--------
R9 Юк
R8 8,2к1—।
R6 330
Рис. 2.20. Электрическая схема источника питания EPS-35
202 Часть 2 Доработка узлов промышленной аппаратуры
Проволочная катушка L1 представляет собой 4 витка трансформаторного
провода ПЭЛ-1 диаметром 1 мм. Ее необходимость оправдана при перегрузке
по току. Падение напряжения на L1 в случае перегрузки управляет узлом на
транзисторах VT3, VT4, который адекватно снижает потенциал в базе транзи-
стора VT1 и выходное напряжение падает. Защита срабатывает при выходном
токе 5,5 А (для устройства EPS-35 5А). Незначительно скорректировать порог
включения защиты можно изменением сопротивления подстроечного резисто-
ра R7.
Для регулировки выходного напряжения используется подстроечный рези-
стор R9, который заменяют на переменный резистор типа СПО-1 (или анало-
гичный) и устанавливают на переднюю панель корпуса устройства. При мини-
мальном сопротивлении R9 напряжение на выходе составит 15 В, а при
максимальном R9 выходное напряжение упадет до 5,8 В.
Переделанный источник питания теперь способен удовлетворить более
широкие потребности радиолюбителя при испытаниях и наладке различных
устройств с питанием 6-15 В.
По аналогичному принципу можно доработать источники питания других
производителей.
2.9.0 повторяющейся неисправности трансивера MJ-2701
Трансивер СВ MJ-2701 фирмы MegaJet рассчитан на напряжение питания 12,5 В,
что, несмотря на его «фирменное» предназначение, для работы в качестве авто-
мобильного СВ-трансивера с напряжением питания 12 В от бортовой сети авто-
мобиля не является разумным с точки зрения практики и логики.
Как известно опытным радиолюбителям и специалистам, напряжение в бор-
товой сети автомобиля (имеется в виду автомобиль с АКБ напряжением 12 В
постоянного тока) при работающем двигателе может достигать 15 В - таковы
параметры реле-регулятора зарядки АКБ. Вследствие этого с некоторыми элект-
ронными и радиосистемами, в том числе трансиверами, при их эксплуатации в
автомобиле случаются неприятности, ведущие к ремонту этих устройств.
Действительно, максимальное число всех отказов (с которыми автору при-
шлось сталкиваться в течение нескольких лет) радиоаппаратуры и трансиверов
в данном типе автомобилей приходится на неисправности, возникшие вслед-
ствие перенапряжения, а если быть более точным - вследствие включения ре-
жима передачи в момент работы стартера и последующего режима включения
двигателя и подзарядки аккумулятора автомобиля.
К сожалению, здесь имеет место аналогия отказа со всем известным случаем
перегорания спирали электрической лампы накаливания, которая (спираль)
О повторяющейся неисправности трансивера MJ-2701 203
имеет наименьшее сопротивление в момент подачи напряжения. От недостат-
ка напряжения (9-11 В) в режиме стартера до максимального броска напряже-
ния (14-15 В) при активации двигателя автомобиля может пройти менее 1 с,
но и этого оказывается достаточно, чтобы вывести аудио- и радиоаппаратуру
из строя.
Автору несколько раз приходилось сталкиваться с одной и той же неисправ-
ностью - принесенные в ремонт трансиверы Megajet-2701 требовали замены
одного и того же стабилитрона (обозначенного D13 на печатной плате). Дело в
том, что при перенапряжении данный стабилитрон выходит из строя и замыка-
ет (шунтирует) собой общий провод (~Unirr) и питание микросхемы LC7185 фир-
мы Sanyo - центральной микросхемы в данной модели трансиверов. Вследствие
выхода из строя стабилитрона D13 питание на микросхему не поступало, транси-
вер мог работать только в одном канале, светодиодный цифровой индикатор,
полностью управляемый микросхемой-дешифратором LC7185, был погашен.
Практикой проверено, что эффективна замена вышедшего из строя стабилит-
рона отечественным стабилитроном Д814Г. Возможны варианты: Д814Б -
Д814Д, Д810, Д813, Д815Д и другие аналогичные с напряжением стабилизации
10-14 В. Даже если вовсе исключить стабилитрон D13 из Схемы (платы) и разор-
вать его электрическую цепь, трансивер будет работать, но, чтобы обезопасить
устройство от последующих перенапряжений (напряжение питания до 14-15 В),
стоит установить на место D13 указанный тип отечественных стабилитронов.
В таком видоизмененном состоянии трансивер служит бесконечно долго.
Кроме того замечено, что от источника питания до точки в схеме, где установ-
лен стабилитрон D13, включен постоянный резистор R93 с мощностью рассеяния
0,5 Вт и сопротивлением 220 Ом. При внешнем осмотре именно его обугленное
состояние указывает на неисправность в этой части схемы. После изменения схе-
мы вышеуказанным методом перегрев данного резистора более не наблюдается.
Место на плате, занимаемое конденсатором С74 (неполярный конденсатор
типа КМ-6 емкостью 0,22 мкФ), нужно заполнить оксидным конденсатором
любого типа, например К50-35 с емкостью 50-100 мкФ на рабочее напряжение
не ниже 25 В. Это снизит пульсации напряжения и стабилизирует работу всего
устройства.
Несмотря на небольшую паспортную выходную мощность данного транси-
вера - всего 2 Вт в режиме AM, его применение в легковом автомобиле дает
необходимые преимущества и позволяет выполнять некоторые задачи. Так,
например, охранным структурам (при наличии соответствующе настроенной
автомобильной антенны) трансивер позволяет осуществлять оперативную
связь в диапазоне 27 МГц на расстоянии до 5 км, с возможностью перестроения
на 40 независимых каналов машины сопровождения с охраняемой «фурой».
204 Часть 2 Доработка узлов промышленной аппаратуры
При использовании данного типа маломощных трансиверов совместно с 20-
ваттными усилителями (в других режимах) можно осуществлять радиосвязь в
гражданском диапазоне на расстоянии до 40 км.
Уже поэтому данный вид трансивера не стоит списывать со счетов - он за-
нимает свою нишу среди радиолюбителей, пользующихся данным видом свя-
зи. Кроме того, преимущество автомобильных трансиверов в том, что они от-
носительно неприхотливы, ремонтнопригодны и дешевы по сравнению с
такими профессиональными системами, как, например, Kenwood TS-950SD.
Что можно в итоге посоветовать? Самое простое - не включать приемопе-
редающие устройства в момент работы стартера автомобиля и применять
трансиверы с номинальным напряжением 13,2-13,8 В (при напряжении АКБ
автомобиля 12 В).
Таким простым способом можно избежать ремонта, спасти бюджет и не
испортить настроение. Кроме того, во все времена считалось, что длительная
эффективная эксплуатация той или иной радиосистемы косвенно свидетель-
ствует об уровне профессионализма ее обладателя.
2.10. Чувствительный температурный датчик
из узла фирмы Falco MR-001(3.4)
Устройства контроля температуры и сигнализации об отклонении контроли-
руемых параметров многократно описаны в литературе для радиолюбителей,
однако столь простого варианта, какой предлагается ниже, автор нигде не
встречал. Основным элементом устройства служит промышленный контрол-
лер температуры для кунгов грузовых автомобилей,- железнодорожных вагонов
и рефрижераторов на основе датчика с фреоновой проволочной спиралью.
Чувствительная спираль реагирует на изменение температурного климата, а
биметаллическая пластина, находящаяся внутри корпуса датчика, замыкает и
размыкает коммутирующие контакты. Чувствительность датчика такова, что
он реагирует на изменение температуры йа 0,5-0,7°С. Внутри корпуса датчика
находится регулировочный винт, с помощью которого в широких пределах
можно корректировать порог переключения биметаллической пластины (ком-
мутирующих контактов). Это позволило создать на основе промышленного
датчика электронный узел для сигнализирования о выходе значения темпера-
туры окружающей среды за установленные пределы.
Для того чтобы повторить эту схему, не надо быть семи пядей во лбу. На
рис. 2.21 показана схема подключения цепи сигнализации к датчику темпера-
туры. Она состоит всего из нескольких деталей.
____________________________________________Чувствительный температурный датч и к 2 О 5
Рис. 2.21. Электрическая схема внешних подключений к датчику
Провода питания от стандартного адаптера для питания радиоприемника
с выходным постоянным напряжением 12 В и выходным током 0,3 А могут со-
единяться с коммутирующими контактами внутри корпуса температурного
датчика непосредственно методом пайки или через разъем (контакты ХР1-
ХРЗ), например DIN-5, РШ-2Н6, РП-10-5 или любой подходящий. Источник
питания (в данном случае адаптер) может быть любой нестабилизированный
с выходным напряжением 7-15 В и выходным током'не менее 30 мА. В случае
использования источника питания с напряжением 5 В, пьезоэлектрический
капсюль НА1 желательно заменить на 1205FXP, FMQ-2015B или аналогичный,
иначе громкость звука значительно ослабнет. В наладке узел не нуждается.
Порог срабатывания (замыкания/размыкания коммутирующих контактов
ХР1-ХРЗ) устанавливается плавным вращением регулировочного винта вок-
руг своей оси в корпусе промышленного датчика (для этого открывают верх-
нюю крышку прибора). Внешний вид датчика температуры представлен на
рис. 2.22.
Рис. 2.22. Внешний вид устройства датчика температуры
206 Часть 2 Доработка узлов промышленной аппаратуры
В месте выхода провода питания из корпуса датчика температуры закреп-
лен пьезоэлектрический капсюль со встроенным генератором звуковой часто-
ты. С противоположной'стороны на рис.2.22 видна спираль, которая является
непосредственно датчиком температуры.
В качестве звукового излучателя применен маломощный пьезоэлектрический
капсюль со встроенным генератором 34 KPI-4332-12, обеспечивающий гром-
кость звука, достаточную для средней квартиры, состоящей из двух комнат. Вме-
сто указанного на схеме НА1 можно применять любой подходящий звуковой
излучатель или генератор 34 совместно с динамической головкой. При приме-
нении капсюля НА1 типа 1212FXP (или аналогичного) звук будет однотонным.
, Стоимость этого излучателя соразмерна цене прерывистого звукового индика-
тора, указанного на схеме.
Температурный датчик, взятый за основу предлагаемой схемы, можно при-
менять и в других случаях, поскольку гальванической связи между самим датчи-
ком - фреоновой спиралью - и коммутирующими контактами нет. Так, оправ-
дано использование датчика для контроля работы холодильного оборудования
(внутри камер бытовых холодильников); для контроля температуры воды в
аквариуме (для этого 3-4 витка спирали разматываются и конец проволоки
помещается в воду, а сам корпус прибора жестко крепится на пластмассовой
крышке аквариума); для бесконтактного контроля температуры вокруг нагре-
вательных элементов повышенной опасности (каминов, нагревательных эле-
ментов с открытой спиралью и т.п.); для контроля температуры вокруг плиты
на кухне, для управления охлаждающим вентилятором. Автором проверен ва-
риант управления вентилятором вытяжки на кухне. Высокая термочувствитель-
ность прибора позволяет использовать его в перспективе в сельском и приуса-
дебном хозяйстве, например, в основе устройства портативного инкубатора,
где требования к стабильности температуры очень существенны.
Вариантов использования прибора может быть сколь угодно много. Для
каждого конкретного случая надо лишь выбрать соответствующие коммутаци-
онные контакты ХР1-ХРЗ (на замыкание или размыкание) с тем, чтобы соот-
ветственным образом включать или отключать устройства сигнализации или
нагрузки. И определиться с самой нагрузкой - будет ли это звуковой сигнализа-
тор или, например, охлаждающий вентилятор бытового назначения. Конечно,
нет препятствий для того, чтобы, добавив небольшую электрическую схему,
разумным образом совместить и мощную нагрузку, и звуковой сигнализатор от-
клонения от контролируемого режима.
Мощность (и это подтверждено тильдой на корпусе прибора) коммутирую-
щих контактов такова, что они выдерживают ток коммутации до 5-6 А при
напряжении 24 В. При напряжении 220 В ток будет не менее 2 А.
Чувствительный температурный датчик 207
Самая сложная задача, которую придется решать радиолюбителю, - где
отыскать датчик контроля температуры кунга, ведь на дороге он не валяется.
Однако задача решается относительно просто: кроме рассмотренного конкрет-
ного датчика фирмы Falco модели MR-001 (3.4) широко распространены анало-
гичные по принципу действия приборы, например фирмы Roger Electronic,
найти и приобрести которые можно на территории любой из многочисленных
«разборок» грузового автотранспорта или на автомобильных рынках в секто-
ре запчастей б/у.
Вдохнув вторую жизнь в списанный за ненадобностью прибор, радиолюби-
тель-конструктор получит устройство, конкурирующее цо эффективности и
дешевизне со сложными узлами электронной техники, схемы и описание кото-
рых могут занимать не одну страницу, а сборка - не один час драгоценного вре-
мени. Выбрав же свой вариант из предложенных в настоящей книге оригиналь-
ных решений, радиолюбитель создаст эксклюзивное электронное устройство,
во многом не уступающее примышленным приборам.
Приложение
3.1. Маркировка и взаимозамена SMD-транзисторов
Электронные компоненты для поверхностного монтажа прочно вошли в нашу
жизнь и сегодня составляют не менее 70% от числа всех производимых про-
мышленностью электронных приборов и устройств. Чтобы иметь представле-
ние о виде этих приборов, достаточно открыть корпус любого современного
устройства, например мобильного телефона. В далеком прошлом элементы
SMD можно было увидеть разве что в наручных электронных часах и разработ-
ках ВПК.
Сегодня любой современный печатный монтаж, сделанный производствен-
ным способом (то есть серийно), немыслим без этих электронных компонен-
тов, имеющих малые размеры и поверхностный монтаж на плате. Поэтому
они получили названия планарных элементов в SMD (SMT) корпусах. Эти эле-
менты не очень популярны среди радиолюбителей именно из-за трудностей
монтажа: используется технология насыщения, минимизация и интеграция до-
рожек и мест для пайки элементов в печатном монтаже. А для ремонтников-
профессионалов и опытных радиолюбителей SMD-элементы - основной рабо-
чий материал.
Как по маркировке правильно определить тип установленного в плату SMD-
прибора, быстро и точно найти замену, подскажет предлагаемый материал.
Поскольку многие корпуса внешне похожи друг на друга, важнейшее значе-
ние приобретают их размеры, а для идентификации прибора необходимо знать
не только маркировку, но и тип корпуса.
Возможна ситуация, когда фирмы-производители в один и тот же корпус под
одной и той же маркировкой помещают разные по назначению и электричес-
ким характеристикам приборы. Так, фирма Philips помещает в корпус SOT-323
Маркировка и взаимозамена SMD-транзисторов 209
мини-транзистор n-p-п проводимости BC818W и маркирует его кодом Н6, а
фирма Motorola в такой же корпус с точно такой же маркировкой Н6 помеща-
ет р-п-р транзистор MUN5131T1. Можно спорить о частоте таких совпадений,
но они нередки и встречаются даже среди продукции одной фирмы. Так, у
фирмы Siemens в корпусе SOT-23 (аналог КТ-46) с маркировкой 1А выпускают-
ся транзисторы ВС846А и SMBT3904, естественно, с разными электрическими
параметрами. Различить такие совпадения может только опытный человек по
окружающим компонентам обвески и схеме включения.
К сожалению, иногда путаница наблюдается и с цоколевкой выводов элемен-
тов в одинаковых SMD-корпусах, выпускающихся разными фирмами. Это про-
исходит из-за неоправданно большого количества действующих стандартов,
регламентирующих требования к таким корпусам. Практически каждая зару-
бежная фирма-производитель работает по своим стандартам. Это происходит
потому, что органы стандартизации не поспевают за разработками производи-
телей. Однако есть тенденция к единой стандартизации корпусов и обозначе-
ний элементов для поверхностного монтажа. А пока встречаются элементы,
корпус которых имеет стандартные размеры, но нестандартное название.
Корпуса с одним и тем же названием могут иметь разную высоту. Она зави-
сит от емкости и рабочего напряжения конденсаторов и величины рассеивае-
мой мощности резисторов.
В табл. 3.1-3.5 представлены транзисторы в корпусах SOT. Аббревиатура
SOT (SOD) расшифровывается как Small Outline Transistor (Diode) и означает
«транзистор (диод) с миниатюрными выводами». Для поверхностного монта-
жа в миниатюрных корпусах представлен весь спектр дискретных элементов, а
также различных микросборок. Так, в корпуса SOT помещают не только тран-
зисторы (в том числе изготовленные по технологии МОП - полевые) и диоды,
но и оптоэлетктронные приборы различного назначения, транзисторы с рези-
сторами, составные и объединенные транзисторы Дарлингтона, стабилитро-
ны, целые схемы стабилизаторов напряжения, переключатели, коммутаторы
и даже операционные усилители^ где количество выводов не превышает трех.
Обозначения корпусов транзисторов для поверхностного монтажа не огра-
ничиваются аббревиатурой SOT (SOD, SC-70, ТО-253 и аналогичные), их основ-
ное отличие в типоразмерах и расположении выводов на корпусе.
Большинство из SMD-транзисторов можно заменить на их аналоги, а также
на обычные дискретные транзисторы, зная электрические характеристики
возможных замен. Так, отечественные приборы КТ1329, КТ1330, КТ1331,
КТ3139А9, КТ3130А9 и др. в SMD-корпусах можно в соответствующих случаях
заменить на дискретные КТ502, КТ503, КТ3102, КТ3107, КТ3117 в соответ-
ствии с параметрами и проводимостью.
210 Приложение
Таблица 3.1. Маркировка некоторых SMD-транзисторов и аналог для замены
Обозначение на корпусе Тип транзистора Аналог по электрическим характеристикам
15 ММВТ3960 2N3960
1А ВС846А ВС546А
1В ВС846В ВС546В
1С ММВТА20 MPSA20
1D ВС846 —
1Е ВС847А ВС547А
1F ВС847В ВС547В
1G ВС847С ВС547С
1Н ВС847 —
и ВС848А ВС548А
1К ВС848В ВС548В
1L ВС848С ВС548С
1М ВС848 —
1Р FMMT2222A 2N2222A
1Т ММВТ3960А 2N3960A
1Х ММВТ930 —
1Y ММВТ3903 2N3903
2А FMMT3906 2N3906
2В ВС849В ВС549В
2С ВС849С ВС549С / ВС109С / ММВТА70
2Е FMMTA93 —
2F ВС850В ВС550В
2G ВС850С ВС550С
2J ММВТ3640 2N3640
2К ММВТ8598 —
2М ММВТ404 —
2N ММВТ404А —
2Т ММВТ4403 2N4403
2W ММВТ8599 —
2Х ММВТ4401 2N4401
ЗА ВС856А ВС556А
ЗВ ВС856В ВС556В
3D ВС856 — ।
ЗЕ ВС857А ВС557А
3F ВС857В ВС557В
Маркировка и взаимозамена SMD-транзисторов 211
'аблица 3.1. Маркировка некоторых SMD-транзисторов и аналог для замены (продолжение)
Обозначение на корпусе Тип транзистора Аналог по электрическим характеристикам
3G ВС857С ВС557С
3J ВС858А ВС558А
ЗК ВС858В ВС558В
3L ВС858С ВС558С
3S ММВТ5551 —
4А ВС859А ВС559А
4В ВС859В ВС559В
4С ВС859С ВС559С
4Е ВС860А ВС560А
4F ВС860В ВС560В
4G ВС860С ВС560С
4J FMMT38A —
449 FMMT449 —
489 FMMT489 —
491 FMMT491 —
493 FMMT493 —
5А ВС807-16 ВС327-16
5В ВС807-25 ВС327-25
5С ВС807-40 ВС327-40
5Е ВС808-16 ВС328-16
5F ВС808-25 ВС328-25
5G ВС808-40 ВС328-40
549 FMMT549 —
589 FMMT589 —
591 FMMT591 —
593 FMMT593 —
6А ВС817-16 ВС337-16
6В ВС817-25 ВС337-25
6С ВС817-40 ВС337-40
6Е ВС818-16 ВС338-16
6F ВС818-25 ВС338-25
6G ВС818-40 ВС338-40
9 BC849BLT1 —
АА BCW60A ВС636 / BCW60A
АВ BCW60B — •
212 Приложение
Таблица 3.1. Маркировка некоторых SMD-транзисторов и аналог для замены (продолжение)
Обозначение на корпусе Тип транзистора Аналог по электрическим характеристикам
АС BCW60C ВС548В
AD BCW60D —
АЕ ВСХ52 —
AG BCX70G —
АН ВСХ70Н —
AJ BCX70J —
АК ВСХ70К —
AL ММВТА55 —
"AM BSS64 2N3638
AS1 BST50 BSR50
В2 BSV52 2N2369A
ВА BCW61A ВС635
ВВ BCW61B —
ВС BCW61C —
ВО BCW61D —
BE ВСХ55 —
BG BCX71G —
ВН ВСХ71Н ВС639
BJ BCX71J —
ВК ВСХ71К —
BN ММВТ3638А 2N3638A
BR2 BSR31 2N4031
С1 BCW29 —
С2 BCW30 ВС178В/ВС558В
С5 ММВА811С5 —
С6 ММВА811С6 —
С7 BCF29 —
С8- BCF30 —
СЕ BSS79B —
СЕС ВС869 ВС369
CF BSS79C —
СН BSS82B / BSS80B —
CJ BSS80C —
СМ BSS82C —
D1 BCW31 ВС108А/ВС548А
Маркировка и взаимозамена SMD-транзисторов 213
Таблица 3.1. Маркировка некоторых SMD-транзисторов и аналог для замены (продолжение)
Обозначение на корпусе Тип транзистора Аналог по электрическим характеристикам
D2 BCW32 ВС108А / ВС548А
D3 BCW33 ВС108С/ВС548С
D6 MMBC1622D6 —
D7 BCF32 —
D8 BCF33 ВС549С / BCY58 / MMBC1622D8
DA BCW67A —
DB BCW67B —
DC BCW67C —
DE BFN18 —
DF BCW68F —
DG BCW68G —
DH BCW68H —
E1 BFS17 BFY90 / BFW92
EA BCW65A —
EB BCW65B —
EC BCW65C —
ED BCW65C —
EF BCW66F —
EG BCW66G —
EH BCW66H —
F1 MMBC1009F1 —
F3 MMBC1009F3 - —
FA BFQ17 BFW16A
FD BCV26 MPSA64
FE BCV46 MPSA77
FF BCV27 MPSA14
FG BCV47 MPSA27
GF BFR92P —
H1 BCW69 —
H2 BCW70 ВС557В
H3 BCW89 —
H7 BCF70 —
K1 BCW71 ВС547А
K2 BCW72 ВС547В
КЗ BCW81 —
K4 BCW71R —
2*14 Приложение
Таблица 3.1. Маркировка некоторых SMD-транзисторов и аналог для замены (продолжение)
Обозначение на корпусе Тип транзистора Аналог по электрическим , характеристикам
К7 BCV71 —
К8 BCV72 —
К9 BCF81 —
L1 . BSS65 —
L2 BSS70 —
L3 MMBC1323L3 —
L4 MMBC1623L4 —
L5 MMBC1623L5 —
L6 MMBC1623L6 —
L7 MMBC1623L7 —
мз ММВА812МЗ —
М4 ММВА812М4 —
М5 ММВА812М5 —
Мб BSR58/MMBA812M6 2N4858
М7 ММВА812М7 —
02 BST82 —
Р1 BFR92 BFR90
Р2 BFR92A BFR90
Р5 FMMT2369A 2N2369A
Q3 MMBC1321Q3 —
Q4 MMBC1321Q4 —
Q5 MMBC1321Q5 —
R1 BFR93 BFR91
R2 BFR93A BFR91
S1A SMBT3904 —
S1D SMBTA42 —
S2 MMBA813S2 —
S2A SMBT3906 —
S2D SMBTA92 —
S2F SMBT2907A —
S3 MMBA813S3 —
S4 MMBA813S4 —
Т1 ВСХ17 ВС327
Т2 ВСХ18 —
Т7 BSR15 2N2907A
Т8 BSR16 2N2907A
Маркировка и взаимозамена SMD-транзисторов 215
Таблица 3.1. Маркировка некоторых SMD-транзисторов и аналог для замены (окончание)
Обозначение на корпусе Тип транзистора Аналог по электрическим характеристикам
U1 ВСХ19 ВС337
U2 ВСХ20 —
U7 BSR13 2N2222A
U8 BSR14 2N2222A
U9 BSR17 —
U92 BSR17A 2N3904
Z2V FMMTA64 —
ZD ММВТ4125 2N4125
В таблице представлен далеко не полный список активных приборов в SMD-
корпусах. Не представлены, например, часто встречающиеся приборы с обо-
значениями LL, SG, AFR и др. Обозначений и серий транзисторов для поверх-
ностного монтажа великое множество, и полный их перечень занял бы
неоправданно много места.
Данные по SMD-транзисторам можно найти самостоятельно, обратившись
к справочной литературе. Можно воспользоваться, например, списком литера-
туры в конце книги.
Таблица 3.2. Маркировка и электрические характеристики некоторых
SMD-транзисторов широкого применения
Наимено- вание Марки- ровка Струк- тура (DC tt 1 1 *K const) mA К переда- чи при lK = 2 мА и UK3= 5 В МГц Корпус
ВС847С 1Gp n-p-n 45 100 । 520-800 100 SOT 23
ВС847В 1Fp n-p-n 45 100 200-450 100 SOT 23
ВС857С 3Gp p-n-p 45 100 420-800 100 SOT 23
ВС857В 3Fp p-n-p 45 100 220-475 100 SOT 23
BC847BW 1F n-p-n 45 100 220-475 100 SOT 323
BC857BW 3F p-n-p 45 100 220-475 100 SOT 323
ВС807-40 5C p-n-p 45 500 250-600 100 SOT 23
ВС817-40 6C n-p-n 45 500 250-600 100 SOT 23
MMBT2222ALT1 1P n-p-n 40 600 75-300 300 SOT 23
MBT3904LT1 1AM n-p-n 40 200 100-300 100 SOT 23
MBT3906LT1 2A p-n-p 40 200 100-300 100 SOT 23
BC850CW 2G n-p-n 45 100 520-800 100 SOT 323
BC860CW 4G p-n-p 45 100 420-700 100 SOT 323
MMBT42LT1 1D n-p-n 300 500 >25 50 SOT 23
MMBT92LT1 2D p-n-p -300 500 >25 50 SOT 23
216 Приложение
Таблица 3.3. Маркировка транзисторных SMD-сборок
Наимено- вание Марки- ровка Струк- тура юс S i constг mA К переда- чи при 1к= 2 мА и UK3= 5 В Корпус
BC847CDW1T1 1G 2 х п-р-п 45 100 420-800 при 100 МГц SOT363
BC857BDW1T1 3G 2 х р-п-р 45 100 420-800 при 100 МГц SOT363
UFM5N F5 р-п-р и п-р-п 12 и 50 500 и 30 270-680 и min 68 при 250 МГц. SOT363
Таблица 3.4. Маркировка некоторых высоковольтных SMD-транзисторов
Наимено- вание Марки- ровка UK3 откр> в Lmax> mA Коэффициент передачи на 900 МГц Г раничная частота Корпус
BFR93A R2 12 35 13 дБ при !к = 30 мА, UK3 = 8 В 5 ГГц SOT23
BFR92A Р2р 15 25 14 дБ при 1к=15мА, икэ=10В 5 ГГц SOT23
BFS17A Е2р 15 25 13 дБ при к = 14 мА, ию= 10 В 2,8 ГГц SOT23
BFG520/XR N48 15 70 19 дБ при 1к = 20 мА, UK3 = 6 В 9 ГГц SOT143R
BFG591 BFG591 20 200 13 дБ при = 70 мА, UK3=12B 7 ГГц SOT223
BFG541 BFG541 20 120 15 дБ при 9 ГГц SOT223
I, = 40 мА, ию= 8 В
Таблица 3.5. Полевые (МОП) SMD-транзисторы
Маркировка Тип прибора Маркировка Тип прибора
701 2N7001 V01 VN50300T
702 SN7002 V02 VN0605T
6А MMBF4416 V04 VN45350T
6В MMBF5484 V0AJ ТР610Т
6С MMBFU310 * V50 VP0610T
6D MMBF5457 С93 SST4393
6Е MMBF5460 Н16 SST4416
6F MMBF4860 I08 SST108
6G MMBF4393 109 SST109
«Ползучая» неисправность аудиоплеера 217
Таблица 3.5. Полевые (МОП) SMD-транзисторы (окончание)
Маркировка Тип прибора Маркировка Тип прибора
6Н MMBF5486 110 SST110
6J MMBF4391 М4 BSR56
6К MMBF4932 М5 BSR57
6L MMBF5459 Мб BSR58
6Т MMBFJ310 Р01 SST201
6W MMBFJ175 Р02 SST202
6Y MMBFJ177 РОЗ SST203
6Z MMBF170 Р04 SST204
В08 SST6908 S14 ' SST5114
В09 SST6909 S15 SST5115
В10 SST6910 ‘ S16 SST5116
С11 . SST111 S70 SST270
С12 SST112 S71 SST271
С13 SST113 S74 SST174
С41 SST4091 S75 SST175
С42 SST4092 S76 SST176
С43 SST4093 S77 SST177
С59 SST4859 SA BSS123
С60 SST4860 SS BSS138
С61 SST4861 TV MMBF112
С91 SST4391 Z08 SST308
С92 SST4392 Z09 SST309
3.2. «Ползучая» неисправность аудиоплеера
Любой ремонтник согласится, что неисправность неисправности - рознь, и
настроение даже лучше, когда устройство вообще не работает, нежели когда
оно работает наполовину: не в том алгоритме или от случая к случаю. Ползучая
неисправность, словно невидимый домовой, проявляет себя то тут, то там.
В некоторых случаях, на примере китайских аудиоплееров, можно выделить
наиболее часто встречающиеся и легко устранимые причины неисправности.
Уж сколько раз твердили миру, что покупка дешевых устройств и комплекту-
ющих чревата неприятностями. В случае аудиоцлееров с ЛПМ (ленто-протяжеч-
ным механизмом, что само по себе анахронизм), которыми сегодня наводнен ры-
нок, это высказывание приобретает неоспоримый характер. Но несмотря ни на
что такие сомнительные продукты (с безличными названиями типа CL-913A)
218 Приложение
китайско-корейского производства население все же покупает в больших коли-
чествах. И не суть, что такой плеер проработает не более чем 1 /3 от заявленно-
го производителем срока эксплуатации, все равно мальчишки и девчонки, а так-
же их родители заглядываются на дешевые китайские игрушки - аудиоплееры в
красивых коробках.
Конечно, надо признать, и «Китай» бывает разный. Но если на прилавке
аудиоплеер стоимостью ниже 500 руб., то перед вами именно тот продукт де-
шевой электронной индустрии, о котором пойдет речь далее. «
На основе опыта ремонта нескольких десятков таких плееров автор сделал
выводы об их наиболее характерных неисправностях.
Первая неисправность. Не вращается электродвигатель в режимах воспро-
изведения, записи и перемотки, в динамических головках фоновый шум с сете-
вой частотой 50 Гц. Падение напряжения в источнике питания, визуально фик-
сируемое светодиодным индикатором. При замене питания со стационарного
на автономное (батарейки - элементы питания) все нормально.
Причины: использование в качестве источника питания сетевого адаптера
(также китайско-корейского производства) с критически низким коэффициен-
том фильтрации электрических пульсаций напряжения. Выпрямленное таким
адаптером (например, ХМ-308, хотя, не зная принципов распределения китай-
ских названий моделей адаптеров, легко предположить, что они могут быть
совершенно разными) постоянное напряжение имеет пульсации 0,7-1,2 В, что
при выходном напряжении 3 В составляет около 30%. Допустимый же уровень
пульсаций напряжений для усилителя аудиоплеера не более 0,5%.
Также при пониженном напряжении в сети 220 В и колебаниях сетевого
напряжения в зависимости от подключенной нагрузки (имеет место, напри-
мер, в период холодов и в вечернее время даже в пригородах Петербурга, не
говоря уже об удаленных населенных пунктах) пульсации на выходе источника
питания еще более возрастают.
Почему это происходит? Фильтр напряжения в таких адаптерах состоит
всего из одного оксидного конденсатора емкостью, редко достигающей даже
1000 мкФ (см. рис. 3.1, слева от пунктирной линии).
Обмоточные данные трансформатора Т1 и тип выпрямительных диодов в
базовой схеме адаптера не показаны как в данном случае несущественные.
Эксплуатация такого адаптера в течение нескольких дней нередко выводит
из строя и элементы в самом плеере - оксидный конденсатор (фильтр по пита-
нию, установленный на печатной плате) и микросхему-стабилизатор вращения
электродвигателя AN6651 (UTC6650 и др.). Конечно, можно купить и заменить
этот стабилизатор, а можно вместо него установить самостоятельно собран-
ный, но гораздо более надежный, из дискретных элементов. Такие схемы не
«Ползучая» неисправность аудиоплеера 219
Рис. 3.1. Электрическая схема соединений и доработки базового источника питания плеера
раз публиковались в радиотехнической литературе). Однако это будет дорого
стоить. Если плеер уже кем-то куплен и жаль просто сдувать с него пыль, то
лучше все же доработать адаптер, как показано на рис. 3.1 (справа от пунктир-
ной линии). Доработка заключается в подключении простого активного филь-
тра на одном кремниевом транзисторе, трех диодах и паре оксидных конденса-
торов. В итоге получается тройная система фильтрации: сначала базовым
конденсатором С1, затем на диодах VD5 - VD7, срезающих пульсирующие вер-
хушки питающего напряжения, и в конце оксидным конденсатором СЗ.
Полученное отфильтрованное постоянное напряжение усиливается по току
эмиттерным повторителем на транзисторе VT1. Его устанавливают на неболь-
шой теплоотвод - пластину из дюралюминия размером 15x25 мм. Все дополни-
тельные элементы не требуют дополнительной печатной платы и умещаются в
том же корпусе адаптера.
Такую доработку можно считать универсальной для разных моделей китайс-
ких адаптеров. Они, как правило, разнятся между собой только несущественны-
ми для потребителя новшествами. В некоторых имеется переключатель поляр-
ности на обратную, что только добавляет шансов случайно вывести из строя
устройство на микросхемах переполюсовкой питания. В других есть переключа-
тель - коммутатор переменных напряжений, он включен в разрыв выхода вто-
ричной обмотки понижающего трансформатора Т1 и диодным выпрямитель-
ным мостом. Универсальность доработки в том, что изменение количества
последовательно включенных кремниевых диодов VD5 - VD7 с одного до пяти
позволяет регулировать выходное напряжение от 3 до 6 В. Необходимое значе-
ние выходного напряжения подбирают опытным путем, изменяя количество пос-
ледовательных диодов с различным прямым напряжением. Для этого перед пода-
чей питания на выход источника питания подключают вольтметр постоянного
напряжения с пределом 10 В и параллельно ему эквивалент нагрузки - постоян-
ный резистор мощностью рассеяния 1 Вт сопротивлением 24-33 Ом. По показа-
ниям вольтметра добиваются путем измененя количества последовательных
220 Приложение
диодов требуемого (паспортного) напряжения питания плеера с возможным
допуском (+10%). На кремниевых диодах образуется падение напряжения при-
мерно 0,6 В, поэтому здесь применять вместо них германиевые полупроводни-
ковые приборы нельзя.
Вместо диодов КД203А можно применить КД208А, а также КД521, КД522А
с любым буквенным индексом. Оксидные конденсаторы типа К50-35 или фир-
мы Hitano (или аналогичные) на рабочее напряжение не ниже 10 В. Транзис-
тор VT1 - любой из серий КТ815, КТ817, КТ819.
Итак, для локализации возникшей неисправности достаточно применить
описанный метод. Далее рассмотрим второй вид часто встречающейся неисп-
равности.
Вторая неисправность. Все симптомы - как в первом случае, кроме одного:
при замене питания со стационарного на автономное (то есть на элементы пи-
тания) неисправность сохраняется.
При диагностике выясняется, что неисправен (в обрыве) оксидный конден-
сатор, сглаживающий пульсации в плате плеера. Стабилизатор вращения элек-
тродвигателя работает нестабильно. То дает напряжение на двигатель, то не
дает. При этом двигатель оказывается исправным - о причинах читайте выше.
Несколько рекомендаций.
Отказаться от использования такого адаптера в качестве источника питания
плеера - чем раньше, тем лучше. Покупая новый адаптер, не подходить даже
близко к китайским образцам с низкой и привлекательной стоимостью - скупой
платит дважды и трижды. Отличительная особенность адаптера с подходящими
электрическими характеристиками - максимальным выходным током и уровнем
пульсаций - он в 2-3 раза больше китайского. Обратите внимание, что плееры
такого класса (в отличие, скажем, от CD-плееров) не комплектуются адаптером
и продавец рекомендует его приобрести отдельно, в то время как работоспособ-
ность плеера проверяет стационарным, нормальным, источником питания.
3.3. Допустимая нагрузка на проводники
Максимально допустимый ток, который можно пропускать через провода, не
тревожась за возгорание или нарушение контакта, определяется по приведен-
ной ниже табл. 3.6. Максимальный нагрев резиновой или пластмассовой изо-
ляции проводов не должен превышать +60°С. От этого температурного пара-
метра зависит продолжительность безопасного воздействия на проводник
максимально допустимого тока (см. столбцы «I , А» в табл. 3.6).
Допустимая нагрузка на проводники 221
Для безопасности проводки, которая, кек правило, используется годами,
имеет значение и метод расположения проводов. В таблице представлены зна-
чения максимально допустимого тока для проводов, расположенных воздуш-
ным путем. В табл. 3.7 сведены проверенные практикой данные о сечении, ди-
аметре жилы проводника, его материала и сопротивлении.
Таблица 3.6. Максимально допустимый ток нагрузки в проводах
Диаметр провода, мм Сечение, мм2 1тах, А медь 1тах> А алюминий
0,8 0,5 11 -
0,98 0,75 15 -
1,13 1 17 -
1,24 1,2 20 18
1,38 1,-5 23 -
1,6 2 26 21
1,79 2,5 30 24
1,96 3 34 27
2,26 4 41 32
2,53 5 46 36
2,77 6 50 39
3,2 8 62 46
3,57 10 80 60
4,52 16 100 75
5,65 25 140 105
6,68 35 170 130
8 50 215 165
Таблица 3.7. Проволочные сопротивления
d, мм R, Ом (длина 3 см)
Нихром Константан Манганин
0,15 3,00 1,35 1,27
0,20 1,80 0,76 0,71
0,25 1,10 0,49 0,46
0,30 0,76 0,34 0,32
0,35 0,56 0,25 0,23
222 Приложение
3.4. Варианты включения оконечных узлов
Включение электронных устройств активной нагрузки с помощью слаботоч-
ных и даже мощных электромагнитных реле сегодня можно назвать несовре-
менным. Конечно, это не относится к тем случаям, когда обойтись без приме-
нения реле в качестве узла коммутации невозможно: например, токовых реле
(с обмоткой поверх геркона), поляризованных реле и реле, коммутирующих
очень большие токи в цепях с напряжением более 380 В.
Слаботочные электромагнитные реле еще можно встретить в розничной
продаже. Иногда такие реле скупают целыми партиями из-за наличия на кон-
тактах платины и серебра, но они уже устарели морально. Гораздо удобнее
пользоваться другими коммутационными возможностями, которые представля-
ют нам современные зарубежные и отечественные электронные компоненты,
о типовых схемах включения которых в электрические цепи постоянного и
переменного тока с напряжением 220 В пойдет речь ниже. Разнообразие этих
схем позволит выбрать оптимальный вариант для изготовления домашней кон-
струкции своими руками или для замены (ремонта) соответствующего оконеч-
ного коммутационного узла.
Актуальную конкуренцию слаботочным электромагнитным реле составляют
оптоэлектронные реле и незначительную - тринисторно-симисторные схемы
включения. Рассмотрим их по порядку - от простых к наиболее современным.
Некоторым ретро-вариантом выглядит схема, представленная на рис. 3.2а.
Здесь показано включение транзисторной оптопары АОТ128А, выполненной
с фотоприемником на основе фототранзистора. Как правило, в таких оптопа-
рах используются фототранзисторы со структурой п-р-п на основе кремния,
чувствительные к излучению с длиной волны около 1 мкм. Излучателями, как и
в большинстве оптоэлектронных пар, в МОП-реле служат арсенидогаллиевые
диоды или диоды на тройном соединении, максимум спектрального излучения
которых лежит в области наибольшей чувствительности фототиристора или
фотодинистора.
Управляющий ток тринистор получает от открытого перехода фототранзи-
стора оптопары, когда сигнал управления 1упрна выводе 1 VU1 (относительно
общего провода) примет значение 5-7 мА и напряжение 1,8-2,5 В. Резистор R1,
включенный между базой и эмиттером фототранзистора оптопары, необходим
для уменьшения инерционного тока при отсутствии излучения светодиода оп-
топары.
Получив управляющий ток (через ограничительный резистор R2 и откры-
тый переход фототранзистора оптопары), тринистор открывается и замыкает
диагональ выпрямительного моста VD1, который в данном случае заменяет
Варианты включения оконечных узлов 223
Рис. 3.2 (а - г). Варианты включения безрелейных оконечных узлов
однопериодный выпрямитель и функционирует как обычный выпрямитель-
ный диод. Поэтому, когда выпрямленный мостом ток протекает через спираль
лампы ELI, она загорается. Потери напряжения на диодах выпрямительного
моста невелики, порядка 20 В, поэтому свечение лампы ELI чуть менее интен-
сивно в отличие от ее прямого включения в сеть 220 В. Кроме того, диодный
мост (как эквивалент одного диода в данной схеме) срезает только один полу-
период синусоиды переменного напряжения. Такой ток еще нельзя назвать
постоянным. Лампа ELI в данном включении будет заметно мерцать с часто-
той 50 Гц - частотой сетевого напряжения.
224 Приложение'
Такое включение триниетора, замыкающее диагональ выпрямительного мо-
ста, очень часто используется в радиолюбительских конструкциях. Электричес-
кие параметры выпрямительного диодного моста и триниетора для подобных
схем (в том числе рассматриваемых ниже) таковы, что обратное напряжение,
на которое должны быть рассчитаны диоды моста, не должно быть менее 400 В,
а рабочее (прямое и обратное) напряжение триниетора не менее 300 В. Мощ-
ность рассеяния ограничивающего резистора R2 в схеме на рис. 3.2а (2 Вт)
выбрана с запасом. Можно применять и менее мощный постоянный резистор,
например МЛТ-0,5. Ток, протекающий через него при открытом переходе фо-
тотранзистора оптопары, не превышает 15 мА.
Мощность нагрузки (при использовании выпрямительного моста, указанно-
го на схеме типа) не должна превышать 60 Вт. Она может быть увеличена, если
применить более мощные выпрямительные диоды, например из модельного
ряда Д231, Д243 (выдерживающие ток до 5 А и более) с обязательной установ-
кой на радиаторы, гальванически изолированные друг от друга. Тринистор, в
случае с нагрузкой большой мощности (более 600 Вт), также следует установить
на теплоохлаждающий радиатор, например площадью 80 см2. Нагрузка на вып-
рямительный мост в данном случае оказывается больше, чем на тринистор.
Радиаторы, в зависимости от мощности нагрузки ELI, выбирают такими, что-
бы температура нагрева диодов моста и триниетора не превышала рабочую
45-60 °C. Характер нагрузки во всех схемах с выпрямительным мостом должен
быть активным - нельзя использовать в качестве нагрузки трансформаторы (и
устройства, имеющие их на входе), автотрансформаторы, импульсные источ-
ники питания и т.д.
Несколько другой вариант включения оконечного узла управления устрой-
ствами нагрузки, где активная нагрузка (электрическая лампа накаливания ELI)
включена после диодного моста, представлен на рис. 3.26
Здесь на лампу накаливания воздействует уже постоянный ток, выпрямлен-
ный диодным мостом VD1.
Свечение лампы ELI в этой схеме практически не отличается от ее свече-
ния при прямом включении в сеть 220 В переменного напряжения.
Тринистор замыкает отрицательный полюс выпрямленного диодным мос-
том напряжения через нагрузку - лампу накаливания ELI. Управляется узел
постоянным или импульсным напряжением, поступающим от схемы управле-
ния через ограничивающий ток резистор R1.
Особенность этой схемы в том, что здесь нет оптоэлектронных приборов -
работой триниетора управляет мощный транзистор VT1. Его электрические па-
раметры рассчитаны так, чтобы максимальное напряжение перехода коллектор-
эмиттер Цэ мах не превышало 300 В. Мощностные параметры нагрузки (лампы
Варианты включения оконечных узлов 225
накаливания ELI) выбираются аналогично описанным пояснениям к предыду-
щей схеме. Ток через управляющий транзистор VT1 и ограничительный резис-
тор R2 невелик, в пределах 20-30 мА, поэтому устанавливать его на теплоохлаж-
дающую поверхность нет необходимости при любом варианте нагрузки.
Еще одна особенность такой схемы в том, что оконечный узел управления
нагрузкой, показанный на рис. 3.2tf, работает в составе с общей схемой. То есть
в данном случае отрицательный полюс выпрямленного напряжения (точка «ка-
тод» тринистора) одновременно является и общим проводом для всей схемы.
Соответственно, положительный полюс питания берут от вывода положитель-
ного напряжения диодного моста (до лампы накаливания ELI), с последующей
схемой ограничения тока, фильтрацией и стабилизацией напряжения. Схемы,
подобные представленной , также широко распространены среди радиолюби-
телей, особенно в устройствах с небольшим потреблением тока (до 100 мА) -
тогда оправдывает себя бестрансформаторный источник питания с управлени-
ем активной нагрузкой в цепи 220 В. Остальные особенности узла аналогичны
описанию предыдущей схемы.
Наиболее популярные положительные черты замены электромагнитных
реле на оптоэлектронные коммутационные узлы часто упоминаются в радио-
технической литературе: малый ток и напряжение управления, беззвучность и
долговечность работы, возможность работы в средах постоянного и перемен-
ного тока, коммутации напряжений (некоторых приборов) до 400-600 В и то-
ков до 0,5 А. На рис. 3.2<? представлена одна из таких схем.
Здесь управление нагрузкой, мощность которой может достигать 600 Вт,
осуществляется симистором КУ208Е Благодаря развязке по питанию — приме-
нению оптоэлектронного прибора АОУЮЗВ, цепи управления нагрузкой в сети
220 В и управляющей схемы полностью развязаны. Управляющее постоянное
напряжение (или импульсы) амплитудой 1,5-2 В поступает от схемы управле-
ния через ограничительный резистор R1 на вход оптопары VU1. Управляющий
ток очень мал и не превышает 5 мА. При наличии управляющего сигнала три-
нистор внутри оптопары открывается (его сопротивление в прямом направле-
ние уменьшается до нескольких десятков ом) и замыкает диагональ выпрями-
тельного моста VD1. От выпрямительного моста напряжение поступает на/
управляющий электрод симистора VS1, благодаря чему он открывается в соот-
ветствующие полупериоды напряжения и на нагрузку подается ток. Примене-
ние оптопар АОУЮЗ зависит от напряжения в цепи. Так, для данной схемы и
других с напряжением более 200 В подходит только оптопара АОУЮЗ, а при
меньших коммутационных напряжениях с буквами: А - до 50 В, Б - до 100 В.
При необходимости управления более мощной нагрузкой, например до
1000 Вт, симистор, как основной прибор в данной схеме, коммутирующий на-
грузку, следует установить на теплоохлаждающий радиатор.
226 Приложение
Похожая по принципу работы схема представлена на рис. 3.2г. Здесь диа-
гональ выпрямительного моста замыкает оптосимистор ТО 132-40 (или анало-
гичный ТО125-12,5, ТО106-Ю и т.д.) - их основное отличие друг от друга в
токе и коммутируемой мощности. При мощной нагрузке (более 60 Вт) диоды
следует установить на радиаторы, а при нагрузке более 200 Вт их следует за-
менить на более мощные. Ток управления оптосимистором VU1 - 10 мА, на-
пряжение 2-3 В.
Симисторы ТС106-10 (и некоторые другие) выпуска периода до середины
90-х гг. имеют последовательное расположение выводов со стороны надписи на
корпусе: УЭ (управляющий электрод), 2 (А - анод), 1 (К - катод). Расположение
выводов в симисторах более поздних выпусков другое: 1-й вывод - К, 2-й - А, а
оставшийся - УЭ. Для правильного определения выводов (цоколевки) при ис-
пользовании оптосимисторов необходимо свериться со справочником.
Оптосимисторы достаточно дЪроги. Так, например, симистор КУ208Г в
магазинах радиотоваров стоит сегодня 20-30 руб., а ТО 106-10 - 95-120 руб.
На рис. 3.2Э показана схема управления симистором КУ208Г посредством
подачи на управляющий электрод VS1 переменного напряжения через ограни-
чительный резистор R1. Пока замкнуты контакты включателя S1, лампа нака-
ливания (нагрузка ELI) будет гореть. Такой включатель может быть полезен
при дистанционном управлении какой-либо нагрузкой или в качестве состав-
ного узла к более сложным схемам, ведь вместо включателя S1 можно исполь-
зовать практически любую описанную здесь электронную схему. Симисторы
КУ208Г зависимы от правильности подачи напряжения на УЭ, поэтому, если
узел не будет работать сразу, необходимо поменять местами проводники под-
ключения в сети 220 В (изменить фазировку).
На рис. 3.2г представлена схема гибридного управления нагрузкой. Здесь
задействованы и тринисторная оптопара АОУ103В, и оптосимистор ТС106-10.
В результате такого схемного решения узел обладает преимуществами обеих
схем (если их рассматривать по отдельности, как было сделано выше).
На рис. 3.2ж представлена схема для управления мощной нагрузкой. Управ-
ляющим силовым элементом служит симистор ТС 171-250, а промежуточным -
оптосимистор МОС3009 (МОС3052, МОСЗОЮ, МОС3012 и аналогичные). От-
личительная особенность этой конструкции в том, что напряжение нагрузки
может составлять 380-400 В, а мощность более 1000 Вт при токе управления до
10 мА и напряжении 2 В. Такой узел без каких-либо дополнений может управ-
лять, например, мощным двигателем. Оптосимисторы серии МОС - зарубеж-
ные приборы, в некоторых случаях они могут быть заменены на АОУ 103В или
оптоэлектронные МОП-реле отечественного производства, например
КР293КП5В, К449КП1ВР, К449КП2ВР, К293КП13П и аналогичные.
Варианты включения оконечных узлов 227
ж)
VU1 МОС3009, МОС3010, МОС3012
VU1 ROY163(5FI50)
Рис. 3.2(д - з). Варианты включения оконечных безрелейных узлов (продолжение)
На рис. 3.2з показан еще один вариант - сочетание оптоэлектронной раз-
вязки с применением оптопары АОУЮЗВ (старое название 5П50) и симистора
КУ208Г. Управление устройствами нагрузки эффективно осуществляется, если
их мощность не превышает 600 Вт. Оптопара АОУЮЗВ позволяет самостоя-
тельно коммутировать высоковольтную нагрузку (с напряжением до 350 В),
однако ток коммутации не должен превышать 100 мА. Поэтому для управления
мощной нагрузкой в схему введен симистор КУ208Г.
228 Приложение
3.5. Поляризованные реле
Часто радиолюбители путают триггерные (импульсные), шаговые и поляризо-
ванные реле. Попробуем разобраться в этих понятиях.
Слаботочные электромагнитные реле (СЭМР) могут быть поляризованными
и неполяризованными (нейтральными), в зависимости от использования в со-
ставе их конструкции постоянного магнита, дополнительно поляризующего по-
ток магнитопровода. Поляризованные реле (далее - РП) более чувствительны, а
поляризованные двустабильные реле не потребляют энергию после срабатыва-
ния. Сегодня отечественными предприятиями разрабатываются и выпускаются
СЭМР, управляемые постоянным током, для коммутации низкочастотных (типы
РПК, РПС, РЭК, РЭС) и высокочастотных (типы РПА, РЭА) электрических це-
пей аппаратуры различных отраслей промышленности.
Радиолюбитель, как правило, приобретает такие реле в магазинах. Если
продавец говорит о реле поляризованном, то есть огромная вероятность ку-
пить отечественное изделие. Не факт, что оно хуже, но, скорее, намного доро-
же своего зарубежного аналога или близкого по электрическим характеристи-
кам РП. Когда говорят об импульсном реле, обычно имеют в виду зарубежный
аналог. В чем же разница? Как известно, большинство переводной справочной
литературы по радиоэлементам, выпускающейся в России, основывается на
каталогах зарубежных производителей. В переведенных на русский язык им-
портных каталогах реле называются импульсными. Например, в каталоге
LEGRAND на русском языке тип реле называется поляризационным, а в анг-
лийском оригинале pulse relay (импульсное реле).
Различают два основных типа: с одним нормально разомкнутым (HP) кон-
тактом, с двумя и четырьмя HP-контактами. Управление соответственно -12В,
~24В, -220В. Для реле с четырьмя HP - пока только -220В. Такие рёле двуста-
бильны, то есть имеют два стабильных состояния - контакт либо замкнут, либо
нет (в отличие от реле других производителей, где есть вариации с режимом
замыкания групп).
Если реле имеет более двух стабильных состояний, его называют шаговым.
По принципу работы оно похоже на триггерное (оно же импульсное, или поля-
ризованное).
Обратимся за формулировкой к справочной литературе.
Поляризованное реле (ГОСТ 16022) - электрическое реле постоянного тока,
изменение состояния которого зависит от полярности его входной воздейству-
ющей величины.
Двустабильное электрическое реле - электрическое реле, которое, изменив
свое состояние при приложении входной воздействующей величины, после
Поляризованные реле 229
устранения воздействия не изменяет его до приложения другого необходимо-
го действия.
Отечественные реле такими и были. Импортные же (триггерные, импульс-
ные, электромеханические, шаговые) реагируют на импульс напряжения. Так
как каталоги разных производителей переведены по-разному, то и разночтений
стало много. Постоянное напряжение при необходимости можно получить из
переменного напряжения, установив в схему диодный мост (или диод, в случае
однопериодного выпрямителя).
Особенности функционирования
и применения поляризованных реле
Срабатывание РП происходит, в отличие от неполяризованных реле, при по-
даче в обмотку тока только определенной полярности. Одностабильные РП
работают так же, как и неполяризованные (нейтральные), то есть подвижный
контакт возвращается в исходное состояние после снятия управляющего сиг-
нала с обмотки. Некоторые люди полагают, что поляризованные реле — это те,
которые для замыкания одной группы контактов требуют меньший ток, чем,
например, для коммутации другой группы (при условии разнополярного посто-
янного приложенного напряжения). Однако это неверно. РП - это реле, имею-
щие два устойчивых состояния.
В отличие от слаботочных электромеханических реле, у РП не одна, а две
обмотки и постоянный магнит. Реле «запоминает» последнюю команду и дер-
жит контакты либо замкнутыми, либо разомкнутыми без подачи напряжения.
По сути это напоминает триггер. Поэтому поляризованные реле часто называ-
ют триггерными.
Старые поляризованные реле РП-4 - РП-7, будучи абсолютно одинаковыми
по конструкции, имели варианты с двумя устойчивыми состояниями (РП-4) и с
одним (РП-7). Можно перестроить РП-4 в РП-7 штатными регулировочными
винтами, для этого смещают оба неподвижных контакта в одну сторону.
Сегодня поляризованные реле (с постоянным магнитом) широко применя-
ются, они более чувствительны, чем нейтральные (слаботочные электромеха-
нические). Это дает возможность делать реле миниатюрными. В нейтральном
реле такого же размера, чтобы сделать то же усилие для прижатия контактов,
что и в поляризованном, потребовался бы столь большой ток катушки, что она
недолго прослужила бы из-за перегрева.
Двустабильные РП являются видом реле с внутренней магнитной самобло-
кировкой. Подвижный контакт (якорь) после срабатывания этого вида реле
остается в новом состоянии, и после снятия управляющего сигнала обмотки,
таким образом, реле практически не потребляет энергии. Переключение в аль-
тернативное положение (возврат) происходит только после подачи на ту же
230 Приложение
(рабочую) обмотку сигнала противоположной полярности или подачи сигнала
на вторую (отбойную) обмотку. Для РП, имеющих несколько обмоток управле-
ния, порядок подключения обмоток указывается в технических условиях (ТУ)
в соответствии с паспортными данными. При использовании контактов двуста-
бильного Поляризованного реле для коммутации собственных обмоток необхо-
димо применять схемы включения, не увеличивающие время нахождения об-
моток под напряжением. При одновременной подаче разных величин
управляющих напряжений на обмотки двустабильных РП, отличающихся на
величину большую, чем напряжение срабатывания, реле сработает от той об-
мотки, напряжение на которой больше.
Ограничения
Не допускается одновременная подача управляющего напряжения на включа-
ющую (рабочую) и отключающую (отбойную) обмотки двустабильных поляри-
зованных реле типа РПС28, РПС34, РПС36 (и аналогичных), так как в этом
случае может произойти размыкание всех контактов.
При одновременной подаче одинакового управляющего напряжения на вклю-
чающую (рабочую) и отключающую (отбойную) обмотки двустабильных РП
типа РПК29, РПК42, РПК44, РПК58, РПК60, РПК70, РПК72, РПК73, РПК76,
РПС45, РПС46 (и аналогичных по электрическим характеристикам) не проис-
ходит изменение положения их контактов. В дальнейшем после одновремен-
ного снятия управляющего напряжения с обмоток контакты реле по-прежй'ему
остаются в том же положении (эффект триггера). При несинхронном отклю-
чении обмоток контакты будут в том положении, которое определяется обмот-
кой, отключаемой последней.
Не допускается одновременное включение обмоток двустабильных РП - РПК31
и РПС58 (и аналогичных) через собственные блокировочные контакты, так как
это приводит к нарушению их работоспособности.
Несомненные плюсы
При использовании поляризованных реле с низковольтным питанием, напри-
мер из серии РПС45, РПС43, РПС32Б РС4.520.224 (и аналогичных), напряже-
ние питания электронного узла может быть значительно снижено.
Если коммутация осуществляется РП типа РПС32 или аналогичными, с дву-
мя группами переключающих контактов, то устройство с РП не вносит иска-
жений в звуковой сигнал. Это позволяет использовать РП в высококачествен-
ной радиоаппаратуре. Отличительной особенностью применения РП также
является возможность однополярногго питания и малое потребление тока.
Поляризованные реле 231
Поляризованные реле не требуют постоянного питания для фиксации по-
ложения контактов и, как правило, потребляют энергию' только в момент
переключения группы контактов для выбора входа с источником сигнала.
В РП все группы контактов являются энергонезависимыми, поэтому даже
после отключения источника питания и последующего его включения (микро-
сбои с энергоснабжением не редкость даже в крупных городах) коммутируемые
электрические цепи или устройства остаются в прежнем режиме.
Кроме того, к положительным качествам РП можно причислить:
• надежное разделение между катушкой и контактами;
• возможность ручного управления и наличие указателя коммутационного
положения;
• эффективное управление двигательными сигналами.
Область применения
РП широко применяют для коммутации нагрузок в цепях управления и, в част-
ности, для включения ламп накаливания или люминесцентных ламп. РП при-
годны для постоянной работы в круглосуточном режиме.
Для иллюстрации приведены справочные данные некоторых импортных
реле фирмы Quick в табл. 3.8 и 3.9. Электрические характеристики популяр-
ных отечественных поляризованных реле представлены в табл.3.10.
Таблица 3.8. Некоторые импортные поляризованные реле с одной обмоткой
Реле Напря- жение на обмотке, В DC Напря- жение включе- ния, В DC (макс.) Напря- жение выклю- чения, В DC (мин.) Номи- нальный рабочий ток, мА (±10%) Сопро тивле- ние ка- тушки, Ом (±10%) Номи- нальная мощ- ность обмотки, мВт Макс, допусти- мое напря- жение, В DC
AGN2101H 1,5 1,13 1,13 66,7 22,5 100 2,25
AGN21003 3 2,25 2,25 33,3 90 100 4,5
AGN2104H 4,5 3,38 3,38 22,2 202,5 100 6,75
AGN21006 6 4,5 4,5 16,7 360 100 9
AGN21009 9 6,75 6,75 • 11,1 810 100 13,5
AGN21012 12 9 9 8,3 1,440 100 18
AGN21024 24 18 18 5,0 4,800 120 36
РП компактны и просты в использовании, удобны в установке и монтаже.
Внешний вид реле Т-246 фирмы Quick показан на рис. 3.3.
232 Приложение
Рис. 3.3. Внешний вид поляризованного реле Т-246
Соответствующие типы реле фирмы Quick служат для запуска электродви-
гателей таких приспособлений, как брашпили, сходня, подъемники, краны,
лебедки, которые могут коммутировать мощные нагрузки в цепях с высоким
напряжением. Таковы, например, реле типового ряда Т501 - Т540, рассчитан-
ные на коммутацию нагрузки от 1,5 до 3 кВт при напряжении питания 12-36 В.
Таблица 3.9. Некоторые электрические характеристики поляризованных реле
импортного производства
Наименование поляризованного реле Напряжения срабатывания и ток коммутации
WJ301 12VDC100A
WJ304A-K-1A 12VDC 60А
WJ305-1A 12VDC 50А
WJ305-1B 12V60A
WJ306A 12VDC 100А
WJ311-1B 12VDC 60А
Один из вариантов применения маломощного РП, иллюстрирующий триг-
герный принцип работы всех поляризованных реле, представлен ниже. Здесь
реле управляется нефиксируемой кнопкой, которая при первом нажатии вклю-
чает, при втором - отключает нагрузку. Электрическая схема узла показана на
рис. 3.4.
При нажатии на кнопку конденсатор С1 быстро заряжается через резистор
R1 и диод VD2 положительным (по отношению к нижнему по схеме сетевому
проводнику) напряжением, а после отпускания разряжается через соединен-
ные последовательно обмотки реле К1. В результате оно срабатывает, и его
контакты К1.2 подключают нагрузку к сети, а контакты К1.1 подготавливают
устройство к выключению. Сопротивления резисторов делителя Rl - R2 подо-
браны таким образом, чтобы амплитуда выпрямленного диодом VD2 напряже-
ния на конденсаторе С1 не превышала 40 В.
Поляризованные реле 233
Рис. 3.4. Электрическая схема управления поляризованным реле кнопкой без фиксации
Для отключения нагрузки от сети нажимают на ту же кнопку SB1. В этом
случае конденсатор С1 заряжается через резистор R1 и диод VD1 (теперь уже
отрицательным напряжением), а при отпускании кнопки разряжается через
обмотки реле, переключая его в исходное состояние.
В устройстве использовано популярное поляризованное реле РПС-20 (пас-
порт РС4.521.757). Неполярный конденсатор С1 составлен из двух включенных
последовательно неполярных конденсаторов К50-6 емкостью 10 мкФ (на рабо-
чее напряжение 25 В). При отключении коммутируемого устройства от напря-
жения питания реле остается в прежнем состоянии, то есть автоматического
возврата в исходное состояние не происходит.
Таблица 3.10. Электрические параметры некоторых популярных
отечественных поляризованных реле
Тип и исполнение (паспорт) РП Напряжение срабатывания, В
РПС43 РС4.520.735-01 10
РПС42Б РС4.520.720 12
РПС42 РС4.520.420-01 16
РП5 РВ4.522.000 4
РП21-004 24
РПС32 РС4.520.223 9
234 Приложение _________________________________________
3.6. Общие рекомендации по СЭМР
Слаботочные электромагнитные реле (СЭМР) состоят из обмотки, восприни-
мающей и преобразующей управляющий электрический сигнал в магнитный
поток магнитопровода, который содержит неподвижную часть (разомкнутый
контур) и подвижную часть - якорь. Подвижный якорь, перекрывая воздушный
зазор, замыкает цепь магнитопровода и передает энергию электромагнита в
виде усилия на гальванически несвязанные с ним подвижные контакты, кото-
рые могут размещаться непосредственно на якоре или на выводах цоколя реле,
составляя с неподвижными контактами контактные группы, замыкающие, раз-
мыкающие или переключающие внешние электрические цепи.
Различают поляризованные и неполяризованные (нейтральные) СЭМР, в
зависимости от использования в составе их конструкции постоянного магни-
та, дополнительно поляризующего поток магнитопровода. Поляризованные
реле более чувствительны, а поляризованные двустабильные реле не потреб-
ляют энергию после срабатывания. Выпускаются СЭМР, управляемые постоян-
ным током, для коммутации низкочастотных (типы РПК, РПС, РЭК, РЭС) и вы-
сокочастотных (типы РПА, РЭА) электрических цепей аппаратуры различных
отраслей современной электронной техники. Реле изготавливаются по техни-
ческим условиям (ТУ) и соответствуют ГОСТ 16.121-86 «Реле слаботочцые элек-
тромагнитные. Общие ТУ», ГОСТ РВ «Реле электромагнитные слаботочные.
Общие ТУ». Последнему ГОСТу соответствуют более современные и вновь раз-
рабатываемые СЭМР и новые реле серии РПК и РЭК.
Низкочастотные реле предназначены для коммутации электрических цепей
при нагрузке на одну контактную группу, не превышающей на постоянном токе
25 А, 300 В, 750 Вт, а на переменном токе частотой до 20 кГц, 25 А, 380 В, 3000 Вт.
Низкочастотные реле при соответствующем уменьшении мощности нагрузки
могут коммутировать электрические сигналы с частотами до 100-150 МГц. Вы-
сокочастотные реле предназначены для коммутации сигналов с частотами
1000 МГц и выше.
Конкретный тип реле, как правило, имеет несколько видов исполнения, от-
личающихся рабочим напряжением обмотки и другими электрическими пара-
метрами, а также установочными и присоединительными размерами, располо-
жением выводов, оформлением и степенью защищенности внутреннего объема
реле (в защитном, влагозащищенном и герметичном корпусе). Все производи-
мые отечественные СЭМР в металлических корпусах герметичны и могут постав-
ляться с требуемой степенью герметичности, не превышающей по скорости
утечки атмосферного воздуха 107-108 см3/с. Электромагнитные реле, представ-
ляя собой электромеханические газоразрядные коммутационные устройства,
Общие рекомендации по СЭМР 235
являются широко применяемыми и надежными элементами аппаратуры. Ресурс
(срок службы) СЭМР определяется наименьшим ресурсом обмотки или контак-
тов и оценивается раздельно. Срок службы обмотки ограничивается старением
ее изоляции, которое тем интенсивнее, чем неудовлетворительнее относитель-
но паспортных данных ее температурный режим (перегрев). Ресурс контактов
определяется их естественным износом в процессе коммутаций и измеряется
допустимым количеством коммутаций в том или ином режиме. Снижение ресуо-
са реле, сбой или отказ в его работе часто вызваны неправильным выбором ком-
мутируемой нагрузки или недопустимым внешним механическим воздействием
на реле.
Одна из причин ненадлежащей работы СЭМР квалифицируется как несра-
батывание, то есть незамыкание или неразмыкание контактов реле после по-
дачи (снятия) управляющего сигнала обмотки, фиксируемое в цепях аппарату-
ры в виде неподключения или неотключения некой нагрузки. Обычно это
происходит из-за повышенного переходного сопротивления контактов, их сва-
ривания или превышенного износа. Не срабатывать (не перемещаться) контак-
ты могут также вследствие повышенного трения в оси якоря или в связи с пе-
регоранием обмотки при эксплуатации негерметичного реле в экстремальных
условиях (вакуум или пониженное давление окружающей среды).
Другая причина сопротивления контактов (Rk) является следствием загряз-
нения их изолирующими веществами. Для надежного контактирования стати-
ческая величина Rk должна быть порядка 50-100 МОм, а при коммутации на-
грузки сопротивление контактов должно сохранять стабильность и быть как
минимум на порядок меньше общего сопротивления коммутируемой электри-
ческой цепи. Величина переходного сопротивления замкнутых контактов за-
висит от состояния их поверхности и величины тока.
Первоначально соприкосновение контактов происходит в одной или не-
скольких точках микронных размеров. Эти точки имеют металлическую и
квазиметаллическую (туннельный эффект) проводимость тока или вообще не
проводят ток вследствие большой толщины изолирующих пленок на их по-
верхности. Изолирующие материалы на рабочей поверхности контактов име-
ют органическое, неорганическое и механическое происхождение.
Основным источником загрязнения контактов реле являются органичес-
кие (углеводородные) вещества пластмассового каркаса катушки и изоляции
провода обмотки, которые в процессе изготовления реле должны тщатель-
но стерилизоваться. Для реле, изготавливаемых с применением пайки, до-
полнительным источником загрязнения контактов являются флюс и припой.
В недостаточно герметичное реле органика может проникать и вследствие
разности парциальных давлений органических веществ внутри и вне реле.
236 Приложение __________________________
Концентрация органических веществ во внутреннем объеме реле возрастает
с ростом температуры обмотки и понижением атмосферного давления. Па-
рообразная органика адсорбируется поверхностями контактов в пока еще
проводящие ток мономолекулярные слои, которые в дальнейшем самопроиз-
вольно или в результате трения контактных поверхностей полимеризуются,
превращаются в высокомолекулярные пленки с высоким электрическим со-
противлением. В процессе коммутации контакты часто нагреваются до высо-
кой температуры, при которой происходит пиролиз органических соедине-
ний, их термическое разложение с образованием твердого углерода. Наиболее
активно пиролиз происходит при коммутации малых и средних (промежуточ-
ных) токов, когда между контактами возникают короткие дуговые разряды,
энергии которых достаточно для нагрева контактов, но еще недостаточно для
испарения органических пленок без их разложения.
Повышенная влажность во внутреннем объеме реле также создает условия
для отказа контактов вследствие их обледенения в зоне контактирования при
пониженной температуре окружающей среды. Кроме того, влага - серьезный
инициатор электрохимической коррозии и активатор многих органических
веществ. Влага может выделяться из недостаточно обсушенной обмотки и про-
никать внутрь негерметичного реле из внешней среды. Загрязнение контактов
особенно активно происходит при разгерметизации реле и перегреве его об-
мотки, повышая переходное сопротивление контактов, коммутирующих слабо-
точные нагрузки.
Разрушение поверхности коммутирующих контактов также является причи-
ной незамыкания контактов. Под износом контактов обычно понимают поте-
рю материала контактов или изменение формы их поверхности, приводящие
к потере механического контактирования вследствие ограниченной просадки
подвижного контакта. Износ контактов реле обычно вызван одновременным
действием механических, химических и электрических факторов. Для СЭМР
наиболее существенен электроэрозионный износ контактов, вызванный элек-
трическими разрядами при размыкании контактов или в момент их отскока
при замыкании с дребезгом. Ускоренному износу контактов способствуют жес-
ткие режимы коммутаций, характеризуемые образованием в межконтактном
зазоре дуговых разрядов.
СЭМР обеспечивают разнообразные режимы коммутации: длительную цик-
лическую работу, единичные включения с длительными паузами, длительное зам-
кнутое состояние контактов с кратковременными перерывами и аналогичные.
Контакты одного и того же реле могут коммутировать или пропускать ток от
микро- до десятков ампер при напряжениях между разомкнутыми контактами от
милли- до десятков и сотен вольт. В радиолюбительской практике слаботочные
Общие рекомендации по СЭМР 237
цепи являются высокоомными, и поэтому они мало критичны даже к значи-
тельной величине собственного сопротивления контактов Rk. При коммута-
ции сильноточных, более низкоомных цепей, требуется малое значение паде-
ния напряжения на контактах. По характеру влияния на состояние рабочих
поверхностей контактов коммутируемые нагрузки и режимы коммутации под-
разделяются на несколько видов.
Коммутация «сухих цепей» подразумевает случаи, когда контакты не комму-
тируют никаких токов (напряжений). Ток через контакты может проходить
только до его размыкания или только после замыкания.
Коммутация низких уровней нагрузок рассматривается в диапазоне токов от
нескольких микроампер до десяти миллиампер при напряжении от десятков
милливольт до нескольких вольт. Промежуточные нагрузки характеризуют ком-
мутацию, когда на контактах токи ниже минимальных, необходимых для созда-
ния условия появления дуговых разрядов. Типичные параметры этого режима
коммутации: от 10-100 мА/б В до 100 мА при 26-36 В постоянного напряже-
ния.
При коммутации промежуточных нагрузок между контактами, как правило,
возникает тлеющий разряд, неустойчивая искра и короткая дуга. В то же время
мощности этих разрядов еще недостаточно для разрушения высокоомных уг-
леводородных слоев, что приводит к заметному увеличению сопротивления
контактов после нескольких тысяч срабатываний.
Работа реле при максимальных нагрузках способствует образованию между
контактами дуговых разрядов, ускоряющих износ контактов, но не увеличива-
ющих переходное сопротивление Rk в течение всего срока службы. Это объяс-
няется тем, что, даже при большом количестве углеводородного вещества на
поверхности контактов, в истинной точке контактирования этого вещества
практически нет. Энергии дуговых разрядов при коммутации номинальных
нагрузок хватает не только для карбонизации органики, но и для ее разруше-
ния и деполимеризации. Таким образом, дуга, способствующая загрязнению
контактов, выполняет и очищение области их контактирования.
Коммутация низких уровней тока и напряжения
Загрязнение контактов органическими полимерами, приводящее к повышенно-
му и нестабильному переходному сопротивлению контактов Rk, является основ-
ной особенностью коммутации низкоуровневых нагрузок. Для повышения на-
дежности коммутации рекомендуется применять контакты, покрытые твердым
золотом, платиной и, в крайнем случае, серебром. В процессе входного контро-
ля и эксплуатации такими контактами не следует даже однократно коммутиро-
вать нагрузки более 100 мА/6 В, так как между контактами возможен искровой
238 Приложение
пробой, разрушающий золотое покрытие и карбонизирующий органику с обра-
зованием углеродистого налета, повышающего переходное сопротивление Rk.
Для контроля золоченых контактов не следует использовать цепи с сигнальны-
ми лампочками, а контроль величины Rk следует производить только с помощью
микроамперметра. Входной контроль контактов, предназначенных для работы
в «сухих цепях», следует проводить в режиме 5-20 мкА/10-50 мВ, а коммутирую-
щих низкоуровневые цепи - в режиме 5-10 мА/30-50 мВ.
Применяя реле, не следует смешивать коммутацию сухих цепей и низкоуров-
невых нагрузок с коммутацией промежуточных и тяжелых нагрузок для одной
контактной группы или для соседних, близко расположенных контактных групп
сверхминиатюрных реле. Также нежелательно коммутировать одной контакт-
ной группой низкоуровневые нагрузки после коммутации промежуточных и тя-
желых нагрузок.
Коммутация очень малых напряжений постоянного тока ограничивается
влиянием термоЭДС, достигающей величины 10-500 мкВ и возникающей в
цепи контактов вследствие использования разнородных металлов.
Пара контактов из разнородных металлов в негерметичном реле, работаю-
щем в условиях влажности, образует электрохимический гальванический эле-
мент, генерирующий, например, для пары серебро - золото напряжение около
150 мВ.
Эксплуатация в критических условиях коммутации
максимального тока
В нормальном состоянии воздушный промежуток между контактами является
хорошим электрическим изолятором. Однако, приложив к контактам достаточ-
но сильное электрическое поле, можно вызвать пробой изолятора и нарушить
его изолирующие свойства, благодаря чему между контактами возникнет ток и
электрический разряд. Пробой межконтактного промежутка с протеканием
через него разрядного тока важен для разомкнутого состояния контактов, ког-
да на них может быть подано высоковольтное напряжение, превышающее ми-
нимальное значение - потенциал зажигания.
Для воздуха при нормальном давлении потенциал зажигания составляет око-
ло 330 В при расстоянии между контактами около 7,5 мкм. Меньшие и большие
зазоры пробиваются при большем напряжении, за исключением зазоров очень
маленькой величины, для которых напряжение пробоя определяется по законам
разряда в вакууме. Например, для зазоров 1,0 и 0,1 мкм пробой наступает при
напряжении 100 и 10 В соответственно. При понижении давления воздуха Р (по-
нижении концентрации молекул) пробой при том же напряжении будет проис-
ходить на большем зазоре d, определяемом по формуле: Р х d = 5,67 мм рт. ст.
Общие рекомендации по СЭМР 239
Для типичного зазора миниатюрных СЭМР, пробой в 0,05 мм при напряжении
330 В, согласно формуле, наступит при давлении воздуха около 110 мм рт. ст. При
увеличении или уменьшении этого давления пробивное напряжение в соответ-
ствии с законом Пашена возрастает, составляя соответственно около 700 В при
давлении 760 мм рт. ст. и 500 В при давлении 1 мм рт. ст.
Слаботочный искровой разряд, возникающий после пробоя межконтактно-
го зазора, характеризуется малой длительностью (0,01-100 мкс), высокой плот-
ностью тока (106-109 А/см2) и высокой температурой в канале разряда (до
100000°С). При таких параметрах разрядного канала у его концов возникает
локальный перегрев поверхности контактов, приводящий к микровзрывам с
образованием факелов из паров материала контактов, которые также произво-
дят разрушение поверхностей контактов. При пониженном давлении воздуха
в реле искровой разряд переходит в установившийся тлеющий разряд. Если
сопротивление внешней цепи мало или уменьшается в процессе длительного
прохождения слаботочных искровых разрядов, то они могут развиться в силь-
ноточные - дуговые разряды.
Дуговой разряд в воздухе сопровождается электронной и ионной проводи-
мостью межконтактного промежутка длиной порядка 100 мкм при сравнитель-
но низких градиентах электрического потенциала (10-20 В) и плотности тока
до 104 А/см2. Дуговой разряд характеризуется падающей вольтамперной кри-
вой, а также наличием катодного пятна и плазмы с температурой 5000-10000°С.
Электроны, необходимые для поддержания разряда, поступают с катода в ос-
новном за счет термоэлектронной эмиссии.
Следующий задутой тлеющий разряд часто возникает и самостоятельно, без
дуги, когда ток индуктивной нагрузки меньше требуемого при данных условиях
тока дугообразования. Тлеющий разряд образуется вслед за дугой, когда энер-
гии, запасенной в индуктивной нагрузке, недостаточно для продолжения горе-
ния дуги, но хватает для поддержания слаботочного тлеющего разряда, кото-
рый характеризуется большим, чем у дуги, падением напряжения (300 В).
Кроме дуги и тлеющего разряда, при размыкании контактов СЭМР часто на-
блюдаются кратковременные (менее 1 мкс) ливневые разряды, вызванные ко-
лебательным процессом при заряде-разряде собственной емкости индуктивной
нагрузки. В момент расхождения контактов емкость нагрузки заряжается до
напряжения пробоя начального расстояния между контактами и колебательно
разряжается. Этот процесс повторяется много раз до тех пор, пока не израсхо-
дуется основная часть индуктивной энергии и расстояние между контакта’ л не
станет слишком большим для пробоя. В процессе прохождения ливневых раз-
рядов амплитуда напряжения на контактах в соответствующих условиях может
увеличиваться до 1000 В и более.
240 Приложение____________________________________________________
При коммутации переменного тока низкой частоты, соизмеримой со време-
нем перелета контактов (1-2 мс), дуга при переходе тока через нулевое значе-
ние гаснет, а вновь загораясь, меняет направление эрозии. Результирующая
эрозия контактов в этом случае выражена значительно слабее, чем при комму-
тации постоянного и переменного тока меньшей или большей частоты, чем
оптимальная. Действие высокочастотного тока аналогично постоянному, так
как времени прохождения тока через нулевое значение недостаточно для деи-
онизации воздушного зазора.
Рекомендации по применению СЭМР
Выбирать реле для применения в аппаратуре надо с учетом электрических ре-
жимов работы реле, условий эксплуатации аппаратуры и ее технических пара-
метров. Перед выбором конкретного типа реле рекомендуется провести тща-
тельный сопоставительный анализ технико-эксплуатационных требований
аппаратуры и параметров реле с учетом методов их испытаний и условий при-
менения, изложенных в технических условиях на реле и ГОСТ 16.121-86.
Параметры напряжения или тока срабатывания (возврата) являются прове-
рочными параметрами при входном контроле и не должны применяться в ка-
честве рабочих.
Максимальная продолжительность управляющего импульса напряжения
тока, подаваемого на обмотку реле, ограничивается перегревом обмотки, осо-
бенно при пониженном атмосферном давлении.
Ток в обмотку реле должен подаваться и сниматься не плавно, а импульсом,
амплитуда которого должна быть не менее величины минимального и не более
величины максимального рабочего напряжения.
Пульсация напряжения тока, питающего обмотку реле, не должна превы-
шать 5%.
Токопроводящий корпус реле не должен иметь гальванической связи с ис-
точниками управляющего и коммутируемого напряжений.
Рекомендуется подавлять ЭД С самоиндукции, достигающей при отключе-
нии обмотки реле величины 500-1000 В и более, шунтируя обмотки встречно-
последовательным включением диода и стабилитрона. Шунтирование обмот-
ки нейтрального реле диодом подавляет ЭДС самоиндукции, но при этом более
чем в 2 раза увеличивает время возврата контактов реле, что удлиняет время
возможного действия дуги в предельных режимах коммутации, снижая тем са-
мым ресурс реле. Шунтирование обмоток двустабильных РП диодами увеличи-
вает время срабатывания реле, но время размыкания контактов изменяется
незначительно.
Общие рекомендации по СЭМР 241
Для повышения надежности функционирования замыкающих (размыкаю-
щих) контактов рекомендуется соединять их параллельно (последовательно).
Здесь следует учитывать возможность неодновременного срабатывания контак-
тов и не допускать превышение предельного тока или напряжения коммутации.
При коммутации нагрузок в виде ламп накаливания, электродвигателей по-
стоянного тока и емкостных реактивных нагрузок следует ограничивать на-
чальный ток замыкания, который может превосходить рабочий ток на поря-
док. Не следует объединять коммутацию цепей Низкоуровневых нагрузок с
коммутацией промежуточных или максимальных нагрузок для одной контакт-
ной группы или для соседних близко расположенных групп. Также нельзя ком-
мутировать одной контактной группой сначала промежуточные или максималь-
ные, а затем низкоуровневые нагрузки. При длительном нахождении реле в
условиях влажной и агрессивной окружающей среды следует учитывать возник-
новение значительного электролиза между корпусом реле и его токоведущими
частями обмотки, имеющими напряжение свыше 50 В.
Для облегчения режима работы контактов, коммутирующих высоковольт-
ную индуктивную нагрузку, уменьшения износа контактов и повышения надеж-
ности реле желательно применять искрогасящие устройства, включаемые па-
раллельно контактам или нагрузке.
Для увеличения электрической прочности изоляции в условиях пониженно-
го атмосферного давления следует выводы цоколя реле заливать пеногермети-
ком, лаком или аналогичным герметизирующим изоляционным материалом.
При расположении реле в высокоинтегрированной радиоаппаратуре необ-
ходимо учитывать взаимное тепловое и магнитное влияние реле и других эле-
ментов аппаратуры, не допуская перегрева обмоток реле и ухудшения парамет-
ров срабатывания-возврата.
При воздействии на реле линейных ускорений рекомендуется устанавли-
вать реле так, чтобы ускорения действовали вдоль оси вращения якоря. Для
защиты реле в аппаратуре от внешних механических нагрузок блоки аппарату-
ры следует проектировать таким образом, чтобы колебания конструктивных
элементов аппаратуры не создавали резонансных явлений в конструкции реле.
Необходимо, чтобы механические нагрузки в местах установки реле не превы-
шали допустимых. Удары вызывают в конструкции реле колебания, которые, в
отличие от колебаний, вызванных непрерывно действующей возмущающей
вибрацией, сравнительно быстро затухают. Поэтому механические внешние
воздействия оказывают значительно меньшее воздействие на реле, чем возму-
щающая вибрация с таким же ускорением. Предельная удароустойчивость реле
выше предельной виброустойчивости, но меньше предельной устойчивости
реле к воздействию постоянных ускорений. Значительные удары (обычно
242 Приложение
более 100 g) могут вызвать лишь кратковременные размыкания размыкающих
контактов, а увеличение их до 500-1000 g - самопроизвольное кратковремен-
ное переключение контактов реле или переброс якоря в другое положение.
Реле, предназначенные для работы при пониженном атмосферном давле-
нии, например в условиях невесомости, обладают высокой и надежной герме-
тичностью. Повышенное атмосферное давление улучшает теплообмен в аппа-
ратуре, снижает нагрев реле и обеспечивает более высокую электрическую
прочность изоляции его элементов. Пониженное атмосферное давление из-за
уменьшения теплопроводности окружающей среды обуславливает дополни-
тельный нагрев обмотки реле. При атмосферном давлении 5 мм рт. ст. пере-
грев обмотки реле увеличивается примерно в 1,3 раза, а при давлении 10-3 мм
рт. ст. уже в 2,1 раза. Наименьшая электрическая прочность воздушного проме-
жутка имеет место при атмосферном давлении 0,1-15 мм рт. ст.
Для уменьшения нагрева реле устанавливают на платах с металлическими
теплоотводами (радиаторами), а также окрашивают корпус реле матовой крас-
кой темного цвета.
Для увеличения надежности работы реле при воздействии повышенной тем-
пературы окружающей среды надо создавать в аппаратуре оптимальный тем-
пературный режим. Для сокращения времени нагрева обмотки необходимо
проектировать схемы аппаратуры таким образом, чтобы обмотка реле находи-
лась под напряжением по возможности кратковременно или работала в повтор-
но-кратковременном режиме.
В табл. 3.11-3.13 приведены электрические характеристики некоторых оте-
чественных СЭМР.
Таблица 3.11. Электрические характеристики некоторых отечественных СЭМР
Тип реле Сопротив- ление обмотки, Ом Ток сраба- тывания, мА Ток отпус- кания, мА Рабочее напря- жение, .в Время срабаты- вания, мс Время отпус- кания, мс
РЭС6 исполнение РСЗ.259.025 6000±1500 0,058-0,24 0,84+0,36 60 11,5 при I = 1,2 мА —
РЭС22 исполнение РФ4.500.125 2800 +280,0 -420,0 11,0 2,0 60±6,0 15,0 при U = 54 В 8,0
РЭС32 исполнение РФ4.500.342 650+130 -97 20,0 4,0 24±2,4 15 при U = 1,5 В 0,6
РЭС9 исполнение РС4.524.200 500 ±50 30,0 5,0 — 11 при U = 23 —
Пьезоэлектрические капсюли. Справочные данные 243
Таблица 3.12. Электрические характеристики некоторых отечественных СЭМР
Тип реле ’ср UCP ’отп иотп ’раб
РЭС6 РСЗ.259.025 0,1 мА 1 В 0,1 мА 1 В 3,2 мА
РЭС22РФ4.500.125 18 мА 12В 10 мА 6В 29 мА
РЕС32 РФ4.500.342 19 мА 13 В 12 мА 8В 28 мА
РЭС9 РС4.524.200 29 мА 14В 9 мА 4В 41 мА
Таблица 3.13. Электрические характеристики некоторых отечественных СЭМР
Тип реле Р , Вт ' ср> Ру. Вт Р<5ТП К, К, Ку
РЭС6 РСЗ.259.025 0,0001 4 0,0001 32 1 400000
РЭС22 РФ4.500.125 0,216 4 0,06 1,6 0,56 18,5
РЭС32 РФ4.500.342 0,247 4 0,096 1,5 0,63 16,19
РЭС9 РС4.524.200 0,406 4 0,036 1,41 0,31 9,85
Определение динамических параметров реле по данным табл. 3.11-3.13:
Р = Т х U
х ср хср '-'ср
Р = Т X II
х отп хотп '-'отп
Ру= Iyx Uy
3.7. Пьезоэлектрические капсюли. Справочные данные
С развитием индустрии звуковых излучателей отпала необходимость собирать
отдельную электрическую схему генератора сигналов звуковой частоты. Дос-
тупность и цена пьезоизлучателей такова, что их можно недорого приобрести
в любом магазине радиотоваров. Область применения таких приборов весьма
широка - от звуковых индикаторов напряжения до излучателей электронных
сирен в охранной сигнализации. Среди широкого ассортимента современных
излучателей различают электромагнитные и пьезоэлектрические излучатели
звука со встроенной схемой генератора звука (активные) и без нее (пассивные).
Диапазон рабочих частот 2048-4900 Гц. Интенсивность звука до 90 дБ. Как
правило, их можно различить визуально: активные излучатели со встроенным
генератором звука выполнены в корпусе типа «бочонок» и больше габаритами.
Существуют излучатели со встроенной схемой генератора 34 или прерывис-
тым звуковым генератором. Рассмотрим некоторые типы излучателей и их
электрические характеристики.
244 Приложение
• Динамики звука серий HSM и HSB. Работают в диапазоне частот от 1000
до 5000 Гц, имеют интенсивность звука до 88 дБ. Динамики имеют раз-
личные резонансные частоты (от 360 до 1900 Гц). Серия HSB отличается
предельно минимальной толщиной корпуса (от 3,7 мм). Области приме-
нения: персональные компьютеры, средства связи, автомобильная элек-
троника, бытовая электроника.
• Пьезокерамические динамики серии SCS: широкий диапазон частот от 50 Гц
до 20 кГц, имеют высокую звуковую отдачу по сравнению с электромагнит-
ными динамиками, прочный жесткий корпус, защищенный от пыли и вла-
ги, используются для индустриального применения (мультимедиа, компью-
терное оборудование, автомобильная индустрия, бытовая техника).
• Пьезокерамические излучатели звука со встроенным генератором: зумме-
ры имеют миниатюрный размер (6 типов размеров диаметром от 13 до
30 мм), интенсивность звука до 96 дБ на расстоянии 30 см, диапазон ра-
бочего напряжения 1,5-24 В (UnocT) при низком потреблении тока (0,4-
9,5 мА) и различные типы крепежа: для пайки на плату (с расстоянием
между контактами от 5 до 20 мм) и для SMD-монтажа.
• Многочастотные генераторы звука со встроенным генератором: низкое
потребление тока, широкий диапазон программируемых частот (от 50 до
2500 Гц), миниатюрные размеры корпуса, высота корпуса не более 10 мм,
максимальная интенсивность звука 93 дБ на расстоянии 30 см, крепеж
для пайки на плату и возможность SMD-монтажа.
• Генераторы звука для промышленного применения: широкий диапазон
рабочего напряжения 0,7-35 В (UnocT) при потреблении тока от 200 мкА,
интенсивность звука до 100 дБ на расстоянии 1 метр, защита класса IP65.
Поставляются с различными типами крепежа: для пайки на плату и с
ножевыми контактами (под клемму 6,3 мм).
Некоторые модели HSB:
HSB23A-8, звуковой капсюль 23 мм, 0,1 Вт;
HSB28B-8 28 мм, 0,1 Вт;
HSB29A-8 29 мм, 0,1 Вт;
HSB40D-8 40 мм, 0,15 Вт;
HSM23A-8 23 мм, 0,08 Вт;
HSM30B-8 30 мм, 0,15 Вт;
HSM32A-8 32 мм, 0,15 Вт;
HSP50E-8 50 мм, 0,5 Вт;
НС0901А, излучатель звука 9 мм, 1,5 В;
HC0901F 9 мм, 1,5 В;
НС0903А 9 мм, 3 В;
Пьезоэлектрические капсюли. Справочные данные 245
HC0903F 9 мм, 3 В;
НС0905А 9 мм, 5 В;
HC0905F 9 мм, 5 В;
HC12G-04F 12 мм, 1,5 В;
НСМ1201А 12 мм, 1,5 В;
НСМ1201Х генератор звука 12 мм с внутренней схемой;
НСМ1203Х 12 мм;
НСМ1206А излучатель звука 12 мм, 6 В;
НСМ1206Х, генератор звука 12 мм со схемой;
НСМ1212А, излучатель звука 12 мм, 12 В;
НСМ1212Х, генератор звука 12 мм со схемой;
НСМ1601А, излучатель звука 16 мм, 1,5 В;
НСМ1606А, излучатель звука 16 мм, 6 В;
НСМ1606Х, генератор звука 16 мм со схемой;
НСМ1612А, излучатель звука 16 мм, 12 В;
НСМ1612Х, генератор звука 16 мм со схемой;
HCS0905H, излучатель звука 9 мм, 5 В;
HCS1201B, излучатель звука 13 мм, 1,5 В;
HCS1206B, излучатель звука 13 мм, 6 В;
HCS1212B, излучатель звука 13 мм, 12 В;
НРА17А пьезоизлучатель звуковой 17 мм, 5 В;
НРА22А пьезоизлучатель звуковой 22 мм, 10 В;
НРА24АХ пьезоизлучатель с генератором звука 24 мм, 12 В;
НРМ14АХ пьезоизлучатель с генератором звука 14 мм, 12 В;
НРМ24АХ пьезоизлучатель с генератором звука 24 мм, 12 В;
HPS16A пьезоизлучатель звуковой 16,1 мм, 3 В;
HPS17A пьезоизлучатель звуковой 17 мм, 9 В.
Пассивные капсюли EFM, TFM (и аналогичные) приводятся в действие по-
дачей переменного напряжения заданной частоты и амплитуды. Характер зву-
чания - тон с частотой приложенного напряжения. Диапазон рабочих частот
ЗОО-бОООГц.
Обозначения параметров (для таблиц 3.14-3.16): >
L - расстояние от излучателя до измерителя, см;
F„3M _ частота звука, на которой производится измерение параметра, кГц;
С - собственная емкость на частоте 0,12 кГц, пФ;
1Потр - максимальный потребляемый ток, мА;
ираб - максимальная амплитуда питающего напряжения, В;
D - максимальный диаметр, мм;
Н - максимальная высота, мм.
246
Таблица 3.14. Характеристики некоторых излучателей звука EFM1
Модель Создаваемое звуковое давление, не менее С±30%, нФ ^НОМ> мА ю « □Гт Габаритные размеры, мм Примечание
ДБ Foe3> «ГЦ и , В L, см D Н
EFM-250D 80 4,1+0,5 5 10 10 2 20 14 7,6 Рис. 3.27
EFM-250D10 80 4,1±0,5 5 10 10 2 20 14 8
EFM-250DN 80 4,1±0,5 9 10 10 2 20 14 7 Рис. 3.27
TFM-01 75 1,3±0,5 12 30 ±45 3,5 40 41 5,5 Рис. 3.14
TFM-03 75 1,0+0,5 12 30 ±45 3 40 46 9 Рис. 3.14
TFM-05B 80 1,0±0,5 12 30 ±66 6 40 44 14 Рис. 3.15
TFM-11 75 1,0+0,5 12 30 ±45 8 40 34 6,3 Рис. 3.12
TFM-17 75 1,3±0,5 12 30 ±45 3,5 40 38,5 14 Рис. 3.13
TFM-19 80 4,0+0,5 12 30 24 5 40 34 4,5 Рис. 3.10
TFM-21 80 0,9±0,5 12 30 ±85 4 40 64 9,5 Рис. 3.16
TFM-23 80 4,0±0,5 9 10 14 3 25 16,5 4 Рис. 3.19
TFM-25 80 4,0+0,5 9 10 9,5 1,5 25 16,8 7 Рис. 3.18
TFM-27DN 85 4 9 10 25 2,5 40 30,5 9 Рис. 3.20
TFM-31 75 1,3±0,5 12 10 ±45 9 40 35 3,3 Рис. 3.16
TFM-33N 90 3,0+0,5 10 10 20 3 30 29,6 7,5 Рис. 3.17
TFM-35 75 3,2±0,5 3 10 45 3 до 30 37,5 11
TFM-37 80 1,3±0,5 9 10 ±45 3 до 40 38,5 14
TFM-39 70 1,0+0,5 10 30 ±66 8 40 43,5 9 Рис. 3.22
TFM-43 80 4,5±0,5 15 30 13 6 40 22 4,3 Рис. 3.23
TFM-45 85 1,2±0,5 12 30 ±66 3 40 69 4,2 Рис. 3.24
TFM-47 80 2,5+0,5 9 10 45 3 30 30 8,7
TFM-51 80 4,1 ±0,5 9 10 12 3 30 22 8,1 Рис. 3.21
TFM-51 Н 70 2,0±0,5 3 10 19 3 ДО 25 22 11,9
1 Диапазон рабочих температур моделей TFM-51, TFM-55, TFM-59DL, TFM-63 отличается от стандартного. TFM-51, 59DL:
от -20°С до +105°С; TFM-55, 63: от -20°С до +60°С.
Таблица 3.14. Характеристики некоторых излучателей звука EFM (окончание)
Модель Создаваемое звуковое давление, не менее С±30%, нФ 1|ЮМ> мА ^раб> В Габаритные размеры, мм D Н Примечание
дБ ^овз> кГц и , В WHOM> L, см
TFM-53A 80 3,0±0,5 5 10 24 3,5 40 23 8,2
TFM-57 70 2,0±0,3 3 10 ±30 1,2 25 26,5x22x7 Рис. 3.25
TFM-57B 82 2,7+0,3 10 30 +24 4 ДО 25 27x22,2x7,1
TFM-59D 80 4,0+0,5 12 10 11 6 ДО 25 12 7,5
TFM-59DA-1 70 4,0+0,5 3 10 11 3 ДО 25 12 7,5
TFM-59DL 80 4,0+0,5 12 10 11 6 ДО 25 12 7,5 Рис. 3.26
TFM-61 88 2,5±0,5 10 10 24 6 до 30 23x26x11
TFM-63 70 1,0±0,3 30 100 +68 — до 40 44 12 Рис. 3.28
TFM-65 80 1,0±0,3 30 30 +66 — до 40 44 13,7
TFM-67 75 2,0±0,5 3 10 30 3 ДО 25 22x26,6x11
TFM-69 90 2,7±0,5 10 10 32 9 ДО 25 19x23x10,5
TFM-71 90 2,8+0,4 9 10 24 7 ДО 25 29,3x24x10,4
S520 2,0../4,0 18 ±140 60 48 9,2
Кроме пассивных капсюлей и излучателей звука, предназначенных для универсального монтажа,
промышленность выпускает бескорпусные пьезоэлементы с гибкими выводами. Они приводятся в
действие подачей переменного напряжения заданной частоты и амплитуды.
Основной характер их звучания - тон с частотой приложенного напряжения.
Пьезоэлектрические капсюли. Справочные данные 247 -
248 Приложение
Таблица 3.15. Характеристики некоторых пьезоэлементов с гибкими выводами1
Модель ^рез> кГц Ссоб ±30%, нФ Габаритные размеры, мм ^экз (импе- данс на частоте резонан- са), Ом Примечание
D Н
FML-12T-9.2A1-50 9,2±0,6 10 12 0,2 500 длина вывода 50 мм
FML-13T-7.7A1-50 7,7±0,5 10 13 0,2 800
FML-15T-7.9A1-50 7,9±0,7 14 15 0,3 400 длина вывода 50 мм
FML-20T-4.5A 4,5+0,4 24 20 0,3 500
FML-20T-4.5A1-100 4,5+0,4 24 20 0,3 500 длина вывода 100 мм
FML-20T-6.0A1-100 6,0+0,5 15 20 0,4 300 длина вывода 100 мм
FML-27T-3.9A1-100 3,9±0,3 23 27 0,48 200 длина вывода 100 мм
FML-31 Т-4.0 4,0+0,5 45 31 0,24 300
FML-31T-4.0A1-100 4,0+0,5 45 31 0,24 300 длина вывода 100 мм
FML-34.7T-2.9B1-L 2,9±0,3 24 34,7 0,55 250 для работы в автоко- лебательном режиме, длина вывода L мм
FML-35T-3.0A1-100 3,0+0,4 32 35 0,6 ‘ 200 длина вывода 100 мм
FML-41T-1.0A1-100 1,0+0,5 66 41 0,25 1000 длина вывода 100 мм
Отдельную позйцию среди пьезоизлучателей занимают пьезокерамичес-
кие звонки. Они приводятся в действие подачей переменного напряжения за-
данной частоты и амплитуды. Диапазон рабочих температур всех устройств
от -30 ° С до +60 ° С. В табл. 3.16 даны некоторые характеристики пьезокерами-
ческих звонков, выпускаемых отечественными производителями.
Таблица 3.16. Характеристики некоторых звукоизлучателей отечественного производства
(пьезокерамических звонков)2
Модель и рисунок Создаваемое звуковое давление,не менее ира6 ^рез D Н
дБ L
ЗП-1 рис. 3.5 75 1 5 1-3 39 4
ЗП-2 рис. 3.6 75 1 3 3-5 23 5
ЗП-З рис. 3.9 75 0,1 3 4,1 ±0,05 42,7 2,1
ЗП-4 рис. 3.8 75 0,1 3 4,1 ±0,05 32 4
1 Последние цифры в наименовании модели (50, 100) - длина гибких выводов в мм.
2 Предназначен для работы в автоколебательном режиме.
Аналог динистора 249
Таблица 3.16. Характеристики некоторых звукоизлучателей отечественного производства
(пьезокерамических звонков) (окончание)
Модель и рисунок Создаваемое звуковое давление, не менее Upa6 ^рез D Н
дБ L
ЗП-5 рис. 3.9 75 1 5 1-3 39 4
ЗП-6 рис. 3.10 75 0,1 3 4,1 ±0,05 32 1,3
ЗП-18 рис. 3.7 75 0,1 3 4,1 ±0,05 22 7
ЗП-12рис. 3.11 75 ' 1 5 1,8-3 35 7
ЗП-22* рис. 3.7 75 1 6 1-3,5 32 4
ЗП-25 рис. 3.12 75 1 3 4,1 ±0,05 22 3,5 .
ПВА-1 рис. 3.13 75 0,5 10 1-1,5 37,4 8,7
3.8. Аналог динистора
Наряду с приборами, дающими возможность осуществлять линейное усиление
сигналов, в электронике, вычислительной технике и особенно автоматике
широкое применение находят приборы с падающим участком вольтамперной
характеристики. Эти приборы чаще всего выполняют функции электронного
ключа и имеют два состояния: запертое, характеризующееся высоким сопро-
тивлением, и открытое, характеризующееся минимальным сопротивлением.
Если нет возможности установить в устройстве требуемый динистор, мож-
но пойти по другому пути, собрав схему, приведенную на рис. 3.29.
VD2
КД105Б
Рис. 3.29. Электрическая схема аналога динистора (диодного тринистора)
Здесь роль основного проводящего элемента играет тринистор VS1 (КУ221),
электрическими параметрами которого определяется характеристика аналога
динистора. Момент открывания зависит от стабистора VD1, а обратный ток от
диода VD2.
Такой аналог будет полезен в радиолюбительских разработках различной
сложности и выручит при отсутствии нужного динистора.
250 Приложение___________________________________________________
Электрические характеристики данного узла: напряженйе до 120 В, ток до
0,8 А. При применении других составляющих схему элементов, например три-
нистора КУ202Л, эти характеристики изменятся. Данная схема включения эле-
ментов является универсальной.
3.9. Стабилитрон в качестве невосстанавливающегося
предохранителя
Как известно, существует несколько способов защиты радиоэлектронной аппа-
ратуры от выходного перенапряжения источника питания (что особенно акту-
ально при использовании бестрансформаторных источников питания или не-
стабилизированных ИП) - различные устройства защиты, самовосстанавли-
вающиеся предохранители, звуковые индикаторы перенапряжения, плавкие
предохранители и т.п.
Можно много спорить о преимуществах того или иного способа защиты
(хотя оптимальным является комплексная защита, основанная на одновремен-
ном использовании нескольких независимых узлов), но я хочу предложить
свой, не совсем «правильный», способ защиты от перенапряжения по выходу.
Это очень просто. Параллельно выходу источника питания (желательно
через разъем или клеммник, чтобы было можно оперативно заменять) устанав-
ливают в соответствии с правилами включения стабилитрон (или стабистор,
если речь идет об очень малых напряжениях 1-3 В). Для стабилитронов анод
подключается к отрицательному полюсу ИП, катод - к положительному.
Выбор стабилитрона таков, что напряжение стабилизации стабилитрона
должно быть на 0,5-1 В выше, чем выходное напряжение стабилизированного
источника питания, или на 1,5-2 В выше выходного нестабилизированного
напряжения ИП.
Как показал эксперимент с рядом стабилитронов и стабисторов (повторяю-
щийся не менее 3 раз с каждым типом прибора, что позволило сделать вывод о
некоторой систематичности), стабилитрон переходит в состояние внутренне-
го короткого замыкания при приложенном напряжении на 3-5 В (в зависимос-
ти от конкретного типа) выше, чем его паспортное Ц,таб. Благодаря коротко-
замкнутому состоянию включенного параллельно выводам источника питания
стабилитрона, выходное напряжение на устройство нагрузки не поступает, а
сам источник питания переходит в режим защиты от короткого замыкания и
обесточивается по выходу.
Стабилитроны и стабисторы в пластмассовых корпусах выходят из строя
(оказываются короткозамкнутыми) практически моментально, в то время как
Стабилитрон в качестве невосстанавливающегося предохранителя 251
аналогичные приборы в металлостеклянных корпусах «живут» дольше (выхо-
дят из строя через 3-10 сек) после воздействия приложенного напряжения -
видимо, сказываются теплопоглощающие функции их корпуса.
Эффективность данного метода подтверждается испытаниями стабилитро-
нов и стабисторов типа КС213Ж, КС515А- КС515Г, КС433А, КС439А, КС520А,
КС527А, КС533А, КС551А, КС620А, КС107А, КС113А, КС119А. При испытани-
ях данных типов полупроводниковых приборов на их выводы одномоментно
воздействовало приложенное напряжение на 3-5 В выше, чем паспортное на-
пряжение стабилизации конкретного прибора.
Приведенный список стабилитронов и стабисторов, которые при перегруз-
ках оказываются короткозамкнутыми, нельзя считать исчерпывающим: у авто-
ра не было цели и возможности испытать все стабилитроны, выпускающиеся
современной промышленностью.
Поэтому данные выводы следует воспринимать как идею и возможность
использования в аналогичных условиях других типов приборов (после соответ-
ствующих экспериментов на живучесть).
Следует учитывать, что стабисторы подключаются по правилам, противо-
положным правилам включения стабилитронов в электрическую цепь для ста-
билизации напряжения.
Конечно, данный метод не претендует на конкуренцию с высокоточными
узлами защиты (прежде всего, из-за своей малоточности), но позволяет избе-
жать проблем, связанных с внезапно возникшим большим перенапряжением,
вызванным неисправностью источника питания, и, таким образом, защитить
устройство, питающееся от этого источника. В комплексе с другими методами
защиты такой способ имеет право на жизнь, относительно прост и неприхот-
лив, что немаловажно для несложных радиолюбительских конструкций.
Литература
1. Иванов В. И., Аксенов А. И., Юшин А. М. Полупроводниковые оптоэлек-
тронные приборы. Справочник. - М: Энергоатомиздат, 1989.
2. Юшин А. М.. Оптоэлектронные приборы и их зарубежные аналоги. Спра-
вочник. - М.: РадиоСофт, 2003 (в 5 томах).
3. Микросхема IR2101 // Радиомир. - 2004. - № 10. - С. 41.
4. Баулан И. В. За барьером слышимости. - М.: Энергоатомиздат, 1971.
5. Хорбенко И. Г. Звук, ультразвук, инфразвук. - М: Радио и связь, 1986.
6. Агранат Б. А. и др. Основы физики и техники ультразвука. - М.: Энергия,
1987.
7. Кашкаров А. П. Сенсорный звуковой сигнал в автомобиле // Электрик. -
2004.-№8.-С. 11.
8. Кашкаров А. П. Подбор диодов для пар // Радиомир. - 2004. - № 10. - С. 18.
9. А.П. Кашкаров А. П. Что могут старые стабилитроны? // Радиомир. -
2004. - № 9. - С. 36.
10. Кашкаров А. П. Регулятор яркости подсветки шкалы // Радио. - 2004. -
№ 9. - С. 43.
11. Кашкаров А. П. ИК-автомат управления освещением // Радио. - 2004. -
№ 7. - С, 40.
12. Кашкаров А. П.. Управление бытовым прибором с помощью радиозвон-
ка // Радио. - 2005. - № 2. - С. 12.
13. Кашкаров А. П. Коммутатор дополнительных фонарей стоп-сигнала //
Радио. - 2004. - № 8. - С. 48
14. Кашкаров А. П. Регулятор яркости шкалы // Радио. - 2004. -№ 9. - С. 48.
15. Кашкаров А. П. КР1006ВИ1 в режиме прерывистой генерации // Ра-
дио. - 2005. -№ 2. - С. 55.
16. Кашкаров А. П. Кратковременный сигнализатор включения устройств //
Радиоаматор. - 2004. - № 11. - С. 25.
17. Кашкаров А. П. Бегущие.огни + цветомузыка // Радиомир. - 2004. - № 11.-
С. 38.
18. Кашкаров А. П. «Музыкальные» программы // Радиомир. Ваш компью-
тер. - 2004. - № 11.-С. 2.
19. Кашкаров А. П. Защита телефона от пиратов // Радиомир. - 2004. -
№ 12. - С. 9.
20. Кашкаров А. П. Термосигнализатор для сауны // Радиомир. - 2004. -
№ 12. - С. 28.
Литература 253
21. Кашкаров А. П. Кратковременное включение нагрузки // Радиомир. -
2004. - № 12. - С. 32.
22. Кашкаров А. П. Охрана по радиоканалу // Радиомир. - 2005. - № 1. - С. 21.
23. Кашкаров А. П. Управление бытовыми приборами с помощью радиозвон-
ка // Радио. - 2005. - № 2. - С. 12.
24. Каталог новых электронных компонентов фирмы «Симметрон», печат-
ные выпуски. - 2003, май-сентябрь. Копия - информация справочника
новых компонентов www.symmetron.ru.
25. Маркировка электронных компонентов. 9-е изд.- М.: Додэка - XXI,
2004. - 208 с.
26. Кашкаров А. П. Наступил... зажегся свет // Радиолюбитель. - 1999. -
№11.-С. 9.
27. Кашкаров А. П. «Магический» цветок // Радиолюбитель. - 2000. - № 1. - С. 9.
28. Кашкаров А. П. Да будет рыбам свет! // Радиолюбитель. - 2001. - № 1. - С. 36.
29. Кашкаров А П. Освещение включает ПДУ // Радиомир. - 2001. - № 6. - С. 17.
30. Кашкаров А. П. Еще один вариант охранного устройства // Радиомир. -
2001.-№9.-С. 38.
31. Кашкаров А. П. Замедленное выключение света в салоне. Вторая жизнь
центрального замка // Радиомир. - 2002. - № 2. - С. 22.
32. Кашкаров А. П. Звуковые автомобильные сигнализаторы // Радиомир. -
2000.-№6. -С. 21.
33. Кашкаров А. П. Цифровой таймер // Радиомир. - 2002. - № 7. - С. 21.
34. Кашкаров А. П. Некоторые отечественные аналоги популярных зарубеж-
ных радиоэлементов // Радиохобби. - 2003. - № 2. - С. 31.
35. Кашкаров А. П. Бесконтактный датчик присутствия // Радиомир. -
2003. - № 5. - С. 38.
36. Кашкаров А. П. Охрана входной двери // Радиомир. - 2003. - № 4. - С. 38.
37. Кашкаров А. П. Радиолюбителям: схемы для быта и отдыха. - М.: ИП
РадиоСофт, 2003. - 96 с.
38. Кашкаров А. П. Фото- и термодатчики в электронных схемах. - М.: Аль-
текс, 2004. - 212 с.
39. Кашкаров А. П. Автомат для клавиатуры АОН // Радиоаматор. - 2003. -
№ 9. - С. 56.
40. Кашкаров А. П. Радиолюбителям: электронные помощники. - М.: ИП
РадиоСофт, 2004. - 140 с.
41. Кашкаров А. П. Пороговый переключатель // Радиомир. - 2003. - № 6. -
С. 20.
42. Кашкаров А. П. Сигнализация с емкостным датчиком // Радиомир. -
2002.-№ 9.-С. 17.
254 Новаторские решения в электронике
43. Кашкаров А. П. Автоматический сетевой выключатель // Радиомир. -
2003. - № 1. - С. 18.
44. Кашкаров А. П. Охрана входной двери // Радиомир. - 2003. - № 4. - С. 38.
45. Кашкаров А. П. Бесконтактный датчик присутствия // Радиомир. -
2003. - № 5. - С. 38.
46. Кашкаров А. П. Сетевой фильтр не только для ПК // Радиомир. - 2003. -
№ 7. - С. 17.
47. Кашкаров А. П. Сенсор + триггер включают бра // Радиомир. - 2003. -
№ 7. - С. 22.
48. Кашкаров А. П. Термометр на КР572ПВ // Радиомир. - 2003. - № 7. - С. 35.
49. Кашкаров А. П. Реализация нестандартных звуков // Радиомир. - 2003. -
№ 8. - С. 38.
50. Кашкаров А. П. Датчик присутствия // Радиомир. - 2003. - № 9 — 2003. -
С. 40.
51. Кашкаров А. П. Автомат периодического включения нагрузки // Радио-
мир. - 2003. - № 10. - С. 16.
52. Кашкаров А. П. Блок питания с автоматической зарядкой для мобильно-
го телефона // Радиоаматор. - 2005. - № 2. - С. 51.
53. Кашкаров А. П. Автоматические зарядные устройства // Радиоаматор. -
2005. - № 4. - С. 55.
54. Кашкаров А. П. Квартирный звонок «Соловей» // Радиомир. - 2005. -
№ 2. - С. 40.
55. Кашкаров А. П. Термореле // Радиомир. - 2005. - № 3. - С. 38.
56. Кашкаров А. П. Универсальный корпус // Радиомир. - 2005. - № 3. - С. 21.
57. Кашкаров А. П. Коммутатор нагрузки // Радиомир. - 2005. - № 6. - С. 36.
58. Кашкаров А П. «Полевой» кипятильник // Радиомир. - 2005. - № 6. - С. 19.
59. Кашкаров А. П. «Переговорник» для мотоцикла // Радиомир. - 2005. -
№ З.- С. 6.
60. Кашкаров А. П. ИК-шлейф в сторожевом устройстве // Радио. - 2005. -
№ 4. - С. 40.
61. Кашкаров А. П. Простой звуковой сигнализатор ИК-излучения // Радио-
аматор. - 2005. - № 3. - С. 20.
62. Кашкаров А. П. Датчик давления // Радиомир. - 2005. - № 4. - С. 34.
63. Кашкаров А. П. «Мобильник» и конфиденциальность // Радиомир. -
2005.-№4.-С. 12.
64. Кашкаров А. П. Разговаривая с оппонентом - всегда улыбайся // Радио-
мир ВК. - 2005. - № 5. - С. 22.
65. Кашкаров А. П. Бестрансформаторный стабилизированный ИП // Ра-
диомир. - 2005. - № 5. - С. 9.
Литература 255
66. Кашкаров А. П. Звуковой индикатор освещенности // Радиомир. -
2005. - № 5. - С. 36.
67. Кашкаров А, П. На пути к вечной лампе. Еще один вариант продления
срока службы электрических ламп накаливания // Электрик. - 2005. -
№ 4. - С. 41.
68. Кашкаров А. П. Адаптер для ПК // Радиомир. Ваш компьютер. - 2005. -
№ 6. - С. 37.
69. Кашкаров А. П. Простой генератор с мощным выходом // Радиоама-
тор. - 2005. - № 5. - С. 25.
70. Кашкаров А. П. Два в одном: новая жизнь центрального замка //. 12
Volt. - 2003. - №4. - С. 12.
71. Кашкаров А П. Озвучивание «поворотников» // 12 Volt. - 2003. - № 5. - С. 22.
72. Рюмик С. Все о мигающих светодиодах // Радиохобби. - 2002. - № 1. -
С. 31.
73. Алешин П. Звукоизлучатели фирмы Ningbo East Electronics Ltd // Схе-
мотехника. - 2002. - № 6. - С. 57.
74. Малашевич Б. Отечественные ДМОП-транзисторы // Схемотехника. -
2002.-№ 7. - С. 53-54.
75. Транзисторы средней и большой мощности. - М.: Радио и связь, 1994.
76. Тиристоры фирмы Motorola // Схемотехника. - 2002. - № 1. - С. 62-63.
77. Технические условия на тиристоры КУ221 АО. 336. 419 ТУ.
78. Операционные усилители // Радио. - 1989. - № 10. - С. 91.
79. Шило В. Л. Популярные микросхемы КМОП. - М.: Ягуар, 1993.
80. Стандартные симисторы фирмы Philips Semiconductor // Радиоаматор -
Электрик. - 2002. - № 9. - С. 16-17.
Был использован справочный материал следующих интернет-ресур-
сов:
81. http://www.motoizh.ru
82. http://entertainment.ivlim.ru/showsite.asp?id=75871
83. http://www.ntpo.com/electronics
84. http://www.povt.ru/povt2/?mode=downloads&area=9
85. http://qrx.narod.ru/spravka/pr_om.htm
86. http://www.pratan.ru/td_pltn/15.htm
Кашкаров Андрей Петрович
Новаторские решения
в электронике
Главный редактор Захаров И. М.
editor-in-chief@ntpress.ru
Ответственный редактор Теренина О. А.
Верстка Кабанов В. В.
Графика Шахина А. Г.
Дизайн обложки Харевская И. А.
Издательство «НТ Пресс», 129085, Москва,
Звездный б-р, д. 21, стр. 1.
Издание осуществлено при техническом участии
ООО «Издательство АСТ»
Отпечатано с готовых диапозитивов в ООО «Типография ИПО
профсоюзов Профиздат». 109044, Москва, Крутицкий вал, 18