Author: Майоров М.Г.
Tags: электротехника электрическая связь радиотехника источники питания радиолюбителям терморегуляторы автосигнализация схемы и чертежи световые эффекты
ISBN: 5-98003-155-3
Year: 2004
Text
«СОЛОН» - РАДИОЛЮБИТЕЛЯМ
| ВЫПУСК
М.Г. Майоров
СОВРЕМЕННЫЕ
РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ
I КОНСТРУКЦИИ
I МАЛЕНЬКИЕ ПОМОЩНИКИ
Терморегуляторы
Световые эффекты
Источники питания
Автосигнализации
Устройства для автомобилей
Контроль уровня волы
Серия «СОЛОН — радиолюбителям»
Выпуск 25
М. Г. Майоров
СОВРЕМЕННЫЕ
РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ КОНСТРУКЦИИ
Маленькие помощники
Москва
СОЛОН-Пресс
2004
Предисловие
ББК 32.882
УДК 621.399
М12
М12
М. Г, Майоров
Современные радиотехнические конструкции. Меленькие помощ-
ники. М.: СОЛОН-Пресс, 2004. 192 с. — (Серия «СОЛОН — радиолю-
бителям». Выпуск 25)
ISBN 5-98003-155-3
В этой книге рассмотрен ряд устройств, предназначенных для изготов-
ления в домашних условиях и эксплуатации в быту. Приведены принципи-
альные схемы, чертежи печатных плат и расположение деталей, а также
полное описание принципа работы различных терморегуляторов, регулято-
ров уровня воды, источников питания, сигнализаций, несколько устройств
автолюбителям, рассмотрены принципы построения автоматов световых
эффектов, описана защита от перенапряжения. Схемы проверены на прак-
тике и отличаются высокой надежностью и повторяемостью. Помимо этого
описаны радиолюбительские технологии изготовления/ печатных плат, кор-
пусов и различных деталей из пластмассы и алюминия.
Книга предназначена для широкого круга радиолюбителей.
.ул. Бахрушина, 28
\ А
Фирменный магазин издательства «СОЛОН-Пресс? % 9^%.
г. Москва, ул. Бахрушина, д. 28 VL
(м. «Павелецкая кольцевая») «.паМлеЧ«»(ц.^ с-
' кольцеваяМП-
Тел.: 959-21 03, 959-20-94
ПавелеЧ^
”а —-лкзал
ISDN 5-98003-155-3
© Макет и обложка «СОЛОН-Пресс», 2004
© М. Г. Майоров, 2004
Вниманию читателей предлагается набор схем и описания по из-
готовлению различных устройств, предназначенных для эксплуатации
в быту. Некоторые экземпляры безотказно отработали более пяти лет
и продолжают служить своим владельцам. Почти ко всем конструкци-
ям приводятся чертежи печатных плат и расположение деталей.
Все схемы выполнены без использования микроконтроллеров и
процессоров, что делает их несколько «старомодными», но... Для
сборки вам не потребуется ни программатор, ни компьютер, ни зна-
ние языков программирования, что в свою очередь позволяет очень
легко повторять!предлагаемые схемы даже начинающим радиолюби-
телям, а в итоге получить весьма неприхотливое и надежное устройст-
во для быта. Чертежи печатных плат и расположения деталей позво-
лят опытным радиолюбителям быстро и без ошибок собрать устройст-
во, а подробнейшие описания принципа работы каждой схемы
начинающим расскажут об элементной базе, как работает каждый
элемент, как согласовать аналоговые и цифровые микросхемы, зачем
внедрять в схему «^ишние детали». Кроме этого, вся использовавшая-
ся элементная база! легко доступна и имеет большое количество ана-
логов, что также упростит сборку.
В предлагаемомюборнике вы найдете описания многих микросхем
561-й серии, некоторых из 155-й, а также практически все возможные
варианты использования операционных усилителей. На основе от-
дельных модулей вы сможете самостоятельно собирать различные уст-
ройства не только для быта, но и для промышленности, например
терморегулятор для инкубатора, после небольшой доработки, плодо-
творно работает вместо сгоревшего штатного терморегулятора в стан-
ке по выдуванию пластиковых бутылок, а регулятор уровня воды до-
ливает воду в систему^теплоснабжения небольшого завода. Регулятор
мощности электроотоцления, кроме поддержания температуры в гос-
тинице, успешно управляется с системой вентиляции в амбаре для
просушки семян подсолнечника. Так что не бойтесь экспериментов,
не бойтесь менять номиналы, элементную базу, и, возможно, вы по-
лучите еще ряд устройств, сфера использования которых будет весьма
неожиданна, но необходима.
В главе 1 предлагается несколько видов регуляторов, в том числе
универсальный терморегулятор для инкубатора.
В главе 2 приведены несколько вариантов автоматов для создания
световых эффектов, начиная от транзисторных мультивибраторов и
4
Предисловие
заканчивая прототипом «бегущей строки». Описаны несколько вари-
антов силовых ключей и регуляторов яркости.
Глава 3 полностью посвящена сигнализации и электронной охране.
В главе 4 рассмотрены стабилизаторы постоянного и переменного
напряжения, схемы, а также несколько универсальных модулей, кото-
рые могут использоваться для создания или доработки других уст-
ройств.
В главе 5 вы найдете несколько схем, которые могут пригодиться
для автомобилистов.
В главе 6 приведены технологические советы по изготовлению пе-
чатных плат, фальшпанелей, корпусов и дополнительно^ оснастки.
В конце книги есть справочная информация — «выжимка» из спе-
циализированных справочников. Этот листок можно вь/резать из кни-
ги и приклеить на стену возле рабочего стола. Там информация, кото-
рую удобно всегда иметь перед глазами. Подобные листки есть почти
у всех наших «паяльщиков». Надеюсь, что они пригодятся и вам.
Предлагаемые устройства используют как отечественную, так и
импортную элементную базу, некоторые выполнены на бескорпусных
(СМД) радиоэлементах, но работоспособны и при повторении на тра-
диционных радиодеталях.
Почти все схемы были опубликованы ранее в журнале «Схемотех-
ника», но данная публикация отличается измененными номиналами и
доработкой печатных плат, увеличивающих надежность предлагаемых
в книге устройств. Кроме этого, в сборнике номиналы элементов про-
ставлены на принципиальных схемах, а не сведены в таблицы, ухуд-
шающие восприятие и сборку схемы. К тому же предлагаемый вам
сборник схем по бытовой автоматике избавит вас от поисков статей в
журналах, которых уже нет в продаже, а учитывая/ что все запомина-
ют лишь название журнала, а номер и год выхода в голове почти не
откладывается, поиски могут занять очень много времени.
Ну и напоследок автор хотел бы поблагодарить людей, которые
тем или иным образом помогли при сборке, отладке и реализации
описываемых здесь устройств. А это: Гончаров Алексей, Друшляк Ни-
колай, Маслов Юрий, Зарубин Валентин, Маслбв Виктор, Александр
Кныш. Огромное Вам спасибо!!!
С уважением, М. Майоров. .
Глава 1
АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ
Терморегулятор для дискретного
исполнительного устройства
Первоначальный вариант терморегулятора разрабатывался для ав-
томобиля AUDI, для замены вышедшего из строя штатного регулято-
ра холостого хода, но может использоваться и в других системах авто-
матики.
Следует сделать небольшое отступление, поясняющее принцип
работы регулятора холостого хода. В момент пуска двигателя, если
он холодный, необходимо несколько большая подача топлива, сле-
довательно, клапан автоматической регулировки требуется открыть.
С прогревом обороты начинают увеличиваться, и подачу топлива
следует уменьшить. Поскольку клапан имеет всего 2 состояния, он
либо открыт, либо закрыт, то регулировку подачи топлива следует
производить, регулируя длительность открытого состояния клапана.
Другими словами, на клапан подается импульсное напряжение пе-
ременной длительностью импульсов и производится регулировка ко-
личества подаваемого топлива, следовательно, и оборотов холостого
хода. Частота импульсов может составлять 20...40 Гц, длительность
регулируется от полностью открытого клапана (на выходе устройст-
ва присутствует напряжение питания) до полностью закрытого (на
выходе устройства 0 В).
С небольшими изменениями эта же схема применялась для управ-
ления электроклапаном, регулирующим температуру охлаждающего
элемента в аппарате для приготовления дистиллированной воды.
В этом варианте устройство было запитано от сетевого блока пита-
ния, а в качестве нагрузки использовалась обмотка реле, контакты ко-
торого подавали напряжение на электроклапан.
Принципиальная схема устройства приведена на рис. 1.1, печат-
ная плата не разрабатывалась, поскольку схема собиралась навесным
способом и для герметизации заливалась эпоксидным клеем.
Устройство питается от бортовой сети автомобиля, напряжение
которой стабилизируется микросхемой DA1. Назначение остальных
микросхем: DA2 — генератор пилообразного напряжения, DA2 — ли-
6
Гпава 1. Автоматические регуляторы
VT2KT818
DA2-DA4 - К544УД2
УО2-КД522
Рис. 1.1
нейный усилитель, DA3 — компаратор. Транзисторы VT1, VT2 усили-
вают мощность.
Резисторами Rl, R2 задается пороговое напряжение, подаваемое
на неинвертирующий вход операционного усилителя (ОУ). На него
же через резисторы R3, R4 подается положительная обратная связь,
позволяющая возбудиться генератору. На конденсаторе СЗ, резисторе
R5, диоде VD2 выполнена интегрирующая цепочка. При подаче на-
пряжения питания на инвертирующем входе ОУ DA2 (вывод 2) на-
пряжение будет равно нулю, поскольку конденсатор СЗ полностью
разряжен. Поскольку на выводе 3 будет половина напряжения пита-
ния (примерно 4,5 В), то на выходе ОУ появится напряжение, близ-
кое к напряжению питания, что в свою очередь через резисторы R3,
Гпава 1. Автоматические регуляторы
7
R4 немного увеличит напряжение на выводе 3 DA2. Конденсатор СЗ
начнет заряжаться через резистор R5, и напряжение на выводе 2 нач-
нет линейно увеличиваться, и как только оно достигнет величины,
превышающей уровень на выводе 3 — ОУ сменит напряжение на вы-
ходе на близкое к нулю. В этот момент на выводе 3 напряжение не-
сколько уменьшится, а конденсатор СЗ начнет очень быстро разря-
жаться через диод VD2, и как только напряжение на нем станет мень-
ше, чем на выводе 3, — на выходе DA2 снова появится напряжение,
близкое к питанию. Таким образом, процессы зарядки-разрядки СЗ
будут повторяться снова и снова, а на выводе 2 сформируется пилооб-
разное напряжение. Резистором R4 устанавливается амплитуда пило-
образного напряжения, а также он влияет на форму «пилы», поэтому
чрезмерно увеличивать амплитуду им не следует. Размах «пилы» не
должен превышать 0,5 В.
Пилообразное напряжение через резистор R6 поступает на вход
линейного усилителя, выполненного на DA3. Этот усилитель имеет
регулируемый коэффициент усиления, что позволяет получить «пилу»
довольно большой амплитуды, соответственно увеличить диапазон
отслеживаемых температур. Коэффициент усиления зависит от поло-
жения движка резистора R8 — при перемещении движка вправо по
схеме коэффициент усиления будет увеличиваться, следовательно, бу-
дет увеличиваться и амплитуда пилообразного напряжения.
Усиленное пилообразное напряжение подается на компаратор,
сравнивающий его с «опорным» напряжением, задаваемым делителем
на R10 + R11 и R12. В момент времени, когда напряжение пилооб-
разной формы равно своему минимальному значению, на выводе 2
напряжение будет много меньше, чем на выводе 3, следовательно, на
выходе появится напряжение, близкое к напряжению питания. Это
напряжение через токоограничивающий резистор R13 откроет тран-
зистор VT1, который в свою очередь откроет транзистор VT2, и в на-
грузку потечет ток. По мере того как напряжение на выводе 2 будет
увеличиваться — на выходе DA4 будет сохраняться напряжение, близ-
кое к напряжению питания ОУ, но как только «пила» превысит на-
пряжение на выводе 3 — на выходе появится напряжение, близкое к
нулю. Через переход база-эмиттер транзистора VT1 перестанет течь
ток, и он закроется, соответственно, закроется и транзистор VT2 —
нагрузка будет обесточена. Поскольку нагрузка является индуктив-
ной, то при резком снятии напряжения возникнет напряжение само-
индукции противоположной полярности, которое может вывести из
сгроя транзистор VT2. Чтобы этого не произошло, в коллекторную
пень VT2 включен диод VD3, который замыкает на себя напряжение
самоиндукции.
8 Глава 1. Автоматические регуляторы
В случае, когда напряжение на выводе 3 DA4 равно половине пи-
тания, на выходе ОУ будут формироваться импульсы с одинаковой
скважностью (меандр). При повышении температуры сопротивление
R12 уменьшается, следовательно, уменьшается и напряжение на вы-
воде 3 DA4. Из-за этого длительность присутствия напряжения на вы-
ходе ОУ начнет уменьшаться, а пауза — увеличиваться. Как только
температура увеличится настолько, что напряжение на выводе 3 DA4
станет меньше, чем минимальное значение «пилы» с выхода DA3, —
на выходе DA4 перестанут появляться импульсы и установится напря-
жение, близкое к нулю. Транзисторы VT1, VT2 будут закрыты, соот-
ветственно, будет закрыт и электроклапан.
При достаточно низкой температуре напряжение на выводе 3 бу-
дет больше, чем максимальное значение пилообразного напряжения,
следовательно, на выходе 6 DA4 будет максимально возможное на-
пряжение, транзисторы откроются и откроют электроклапан.
Если необходимо ограничить максимальную подачу топлива, мож-
но добавить к схеме ограничитель «опорного» напряжения, воспользо-
вавшись схемой, приведенной на рис. 1.2. Она представляет собой ре-
гулируемый стабилизатор напряжения. Когда температура станет дос-
таточно высокой, диод будет закрыт и схема не влияет на работу
устройства. При низких же температурах напряжение на выводе 3 DA4
превысит напряжение, задаваемое стабилитроном и поделенное под-
строечным резистором RI7, диод VD5 откроется и не даст увеличи-
ваться напряжению на выводе 3 DA4. Таким образом, напряжение на
выводе 3 DA4 не достигнет максимального значения «пилы» и на вы-
ходе компаратора DA4 будут формироваться импульсы.
При питании устройства от сети подойдет любой сетевой транс-
форматор с габаритной мощностью 10...15 ВА и выходным напряже-
нием вторичной обмотки 12... 14 В. Выпрямленное напряжение следу-
ет сгладить электролитическим конденсатором емкостью не менее
470 мкФ с рабочим напряжением 25 В.
При использовании схемы для управления охлаждением дистил-
лятора следует в коллекторную цепь транзистора VT2 включить реле.
Контакты реле (нормально замкнутые) должны
выдерживать ток в 2.5...3 раза больший, чем
потребляет электроклапан, регулирующий по-
дачу водопроводной воды. Емкость конденса-
тора СЗ следует увеличить до 47... 100 мкФ,
чтобы уменьшить частоту генератора пилооб-
разного напряжения, поскольку слишком бы-
страя коммутация питания клапана вызовет
быстрый износ контактов реле. Дальнейшее
на вывод 7
-------0 DA4
R16
VD5 на вывод 3
R17
Рис. 1.2
VD4
Гпаев 1. Автоматические регуляторы ,
9
увеличение емкости СЗ не желательно, поскольку уже начнут сказы-
ваться токи утечки электролитического конденсатора и будет наруше-
на устойчивость работы генератора.
Терморегуляторы для инкубатора
Описываемый ниже терморегулятор имеет параметры, зависимые
только от желания изготовителя, что в свою очередь позволяет ис-
пользовать его не только для вывода птицы. Хорошо настроенный
терморегулятор показал следующие характеристики:
• напряжение питания может быть от 130 до 290 В (при подаче
напряжения 380 В продолжал работать — 3,5 мин);
• мощность нагрузки до 2 кВт;
• точность поддержания температуры — более 0,1 °C (для контро-
ля у автора более точного воздушного ртутного термометра не
было).
При использовании номиналов, указанных на схеме, получена
точность поддержания температуры 0,1 °C при изменении напряже-
ния питания в диапазоне 160...270 В. Устройство не боится помех —
при проведении сварочных работ аппаратом мощностью 4 кВт (пита-
ние от одной розетки) в течение 2 часов показания термометра не из-
менились.
Условно терморегулятор состоит из пяти узлов: стабилизирован-
ного блока питания; формирователя импульсов разрешения работы;
мультивибратора; компаратора на ОУ; силового ключа (принципиаль-
ная схема изображена на рис. 1.3, чертеж печатной платы — рис. 1.4,
расположение деталей — рис. 1.5).
Блок питания выполнен по бестрансформаторной схеме и стаби-
лизирован аналогом стабилитрона на транзисторе VT1 (КТ815 или
КТ817 с любой последней буквой). Гасящий конденсатор СЗ шунти-
рован резистором R19 для его разряда в выключенном состоянии уст-
ройства и небольшой добавки тока в нагрузку. Индуктивность L1 и
резистор R18 — токоограничительные. Их введение в схему сильно
увеличило «живучесть» прибора при плохом контакте вилки и розетки
сети питания. При возникновении искры в момент включения и при
плохом контакте рано или поздно возникнет ситуация, когда напря-
жение заряженного конденсатора СЗ (К73-17) будет противоположно
напряжению самой сети питания. В результате на схему попадет им-
пульс длительностью 1...5 мс и напряжением как минимум 100...170 В.
Естественно, что годных элементов останется немного. В качестве
индуктивности L1 и L2 используются стирающие головки аудиоаппа-
10
Гпава 1. Автоматические регуляторы
Рис. 1.3
ратуры. Выбор подобных элементов чисто технологический. Дросселя
такой мощности и индуктивности весьма громоздки и имеют гори-
зонтальный тип корпуса. Стирающая головка компактна и позволяет
сэкономить место на печатной плате.
Выпрямитель на диодах VD2, VD3 — однополупериодный, транзи-
стор VT1 — аналог стабилитрона. Данное решение очень сильно уве-
личило тепловую мощность стабилизатора и позволило установить ма-
логабаритные стабилитроны на 12... 14 В. Повышенная тепловая мощ-
ность появилась из-за применения большего, чем необходимо,
гасящего конденсатора СЗ (при питании от 210...230 В емкость кон-
денсатора может быть 0,68 мкФ). Увеличение емкости расширило диа-
пазон питающих напряжений в нижнюю сторону. Теплоотводом слу-
жит алюминиевая полоска 20 х 72 мм. На расстоянии 10 мм выполнен
продольный разрез на глубину 20 мм. Верхний лепесток отгибается на
угол 90° и обрезается на 15... 17 мм от линии сгиба. В транзисторе от-
верстие под винт зенкуется сверлом 8... 10 мм (под потайной винт).
Отогнугый лепесток теплоотвода прикладывается к металлической
части корпуса транзистора и размечается отверстие под винт. Только
Гпава 1. Автоматические регуляторы
11
72
Рис. 1.4
после сверления отверстия и закрепления теплоотвода «потайным»
винтом припаивают конденсатор СЗ. Для увеличения жесткости необ-
ходимо приклеить теплоотвод к стирающей головке и самой плате.
Формирователь импульсов разрешения работы состоит из двух
транзисгоров — VT2, VT3 и делителя напряжения из резисторов R4 и
R5. В момент перехода напряжения сети питания через ноль оба
транзистора закрыты и на работу схемы не влияют. Как только напря-
жение сети питания начинает увеличиваться, на резисторе R5 созда-
ется достаточное падение напряжения и один из транзисторов откры-
вается, блокируя работу мультивибратора. При появлении достаточ-
ного «+» на верхней по схеме клемме питания ток течет по цепи:
верхняя клемма — эмиттер-база VT3 — R4 — нижняя клемма пита-
ния. В результате на базе получается потенииал меньше, чем на эмит-
12
Гпава 1. Автоматические регуляторы
тере, и VT3 открывается до состояния насыщения и на его коллекторе
появляется запрещающее работу мультивибратора напряжение. Если
же «+•» начинает увеличиваться на нижней по схеме клемме пита-
ния — в работу вступает транзистор VT2. Отношение сопротивлений
R5/R4 определяет напряжение, при превышении которого следует за-
претить работу мультивибратора, и определяет время его работы, тем
самым существенно снижая общий ток потребления и расширяя диа-
пазон питающих напряжений. R5 — МЛТ-0,125 — 1,8...2,2 кОм.
Мультивибратор собран на транзисторах VT4 и VT5 (оба с любой
буквой). При снижении потенциала на базе VT4 он открывается и
протекающий по цепочке R15 — VT4 — R16 ток открывает транзи-
стор VT5. На коллекторе появляется напряжение, близкое к напря-
жению на эмиттере. До сих пор заряженный конденсатор С4 начина-
ет разряжаться через переход эмиттер-коллектор VT4 — R16 — пере-
ход база-эмиттер VT5 (что и удерживает его в открытом состоянии).
Как только конденсатор С4 разрядится транзистор VT5 закроется
и будет в таком состоянии до тех пор, пока конденсатор не зарядится
через резистор R15 до напряжения, достаточного для открытия
КТ3107. Время протекания этих процессов определяется сопротивле-
нием R15, R16 и емкостью С4, следовательно, частота работы муль-
тивибратора зависит от номиналов этих элементов и коэффициента
усиления транзисторов. Резисторы R15, R16 — 0,75... 1 кОм, С4 —
0,015...0,047 мкФ.
Частота работы мультивибратора должна находится в пределах
5... 15 кГц. В качестве нагрузки для мультивибратора используются ре-
зистор R13 + L2 и С5 + R17 + управляющий электрод симистора.
Индуктивность необходима для создания импульсов самоиндукции с
большим напряжением, чем на левом выводе резистора R13. В ре-
зультате симистор открывается переменным напряжением и пропус-
кает обе полуволны синусоиды питания.
Компаратор DA1 выполнен на ОУ, чтобы облегчить повторяемость
схемы. ОУ можно использовать практически любой, лишь бы напря-
жение питание у него было выше 10 В (К544УД2, К574УД1, К140УД6,
К140УД7, К140УД8, КР140УД608, КР140УД708, КР140УД1208,
КР140УД1408, К153УД2). В качестве датчика температуры использует-
ся терморезистор с номинальным сопротивлением 47 кОм. Подстроеч-
ным резистором R2 регулируется диапазон температур (34...42 °C), пе-
ременным R11 температура. ОУ охвачен положительной обратной
связью (R10) для более устойчивого включения-выключения нагрузки
и определяет точность поддержания температуры. Номинал этого ре-
зистора может колебаться от 470 до 750 кОм. В любом случае точности
поддержания температуры достаточно даже для вывода перепелов.
Гпава 1. Автоматические регуляторы
13
При использовании воздухомешалок не рекомендуется превышение
номинала R10 более 510 кОм, в противном случае возможен быстрый
выход из строя двигателя из-за перегрева от частых пусковых токов.
Резисторы R8—R9 на 3 выводе ОУ создают опорное напряжение с
которым сравнивается напряжение на выводе 2, которое в свою очередь
определяется делителем R2 + R3 + Rll/сопротивление терморезистора.
Пока температура терморезистора ниже установленной, его сопротив-
ление велико и на выводе 2 ОУ напряжение выше, чем на выводе 3, со-
ответственно на выходе ОУ (вывод 6) будет близкое к нулю напряжение.
Это напряжение через резистор R7 подается на базу транзистора VT4, и
если формирователь дает разрешение — мультивибратор запускается и
открывает силовой ключ VS1. Силовой ключ подает питание на нагре-
вательный элемент, и температура в инкубаторе начинает повышаться.
Сопротивление терморезистора зависит от температуры окружающей
среды и с ее увеличением уменьшается, тем самым уменьшая напряже-
ние на выводе 2. Как только напряжение на выводе 2 станет меньше,
чем на выводе 3, — ОУ на своем выходе (вывод 6) изменит уровень на
близкий к напряжению питания. Это напряжение через резистор R7 по-
дается на базу VT4 и запретит работу мультивибратора.
В качестве нагревательного элемента лучше использовать нихро-
мовую спираль мощностью 300...400 Вт. Если нет подходящей, можно
последовательно соединить полторы-две спирали большей мощности.
Отказ от традиционных ламп накаливания обоснован тем, что часто
меняющаяся освещенность неблагоприятно влияет на развивающийся
эмбрион.
В качестве силового ключа VS1 можно использовать любой си-
мистор из серии ТС, необходимо только учесть, что номинальный
ток его должен быть в 1,5...2 раза выше тока, потребляемого нагре-
вателем (у холодной спирали активное сопротивление меньше, чем у
уже нагретой, а мощность спирали считается по разогретому сопро-
тивлению).
Регулировка терморегулятора может свестись к подбору конденса-
тора С4, при установке слишком мощных симисторов, с большим то-
ком открывания. При использовании ТС112-10-6, ТС112-16-6 подбо-
ра не требовалось ни с одним собранным экземпляром (использова-
лись конденсаторы 0,015 мкФ). Для ТС 122-25-8 в некоторых
экземплярах пришлось увеличить С4 до 0,033 мкФ.
Если использовать в качестве нагрузки только реактивные элемен-
ты (пускатели, трансформаторы и т. д.), тока удержания симистора в
открытом состоянии в начале роста напряжения синусоиды может не
хватить. Для решения этой проблемы можно воспользоваться установ-
кой конденсатора С6 (4 мкФ х 400 В). Если подходящего не нашлось,
14
Гпава 1. Автоматические регуляторы
то единственным выходом остается параллельное подключение к на-
грузке лампы накаливания мощностью 25 Вт, а иногда и 40 Вт.
Увеличивая сопротивление R5 и используя конкретную нагрузку,
уменьшают время работы мультивибратора, тем самым снижая по-
требляемый схемой ток и расширяя диапазон питающих напряжений
в меньшую сторону. Увеличивая площадь теплоотвода на транзисторе
стабилизатора, увеличивают диапазон литаюших напряжений в боль-
шую сторону.
Терморезистор установлен в корпусе инкубатора и соединен с
платой экранированным, изолированным проводом, идеально подхо-
дит для этого одна жила низкочастотного видеошнура. На места пай-
ки лучше надеть виниловую трубку (не рекомендуется прятать в труб-
ку весь терморезистор, так как это увеличивает инерционность датчи-
ка и, соответственно, погрешность).
Конструктивно терморегулятор можно выполнить в пластмассо-
вом корпусе, ручка установки температуры должна быть пластмассо-
вой, так как все детали схемы имеют гальваническую связь с сетью! На
корпусе расположена розетка для подключения нагрузки и светодиод
АЛ307, индицирующий включение нагрузки. При обрыве нагрузки
светодиод будет еле видно светиться (не хватит тока удержания сими-
стора в открытом состоянии), что означает аварийную ситуацию.
Как видно из всего вышесказанного, терморегулятор имеет доста-
точно хорошие параметры, но только в том случае, если отсутствуют
веерные или аварийные отключения электроэнергии.
Для вывода птицы с использованием универсального терморегуля-
тора следует воспользоваться схемой, приведенной на рис. 1.6. На
рис. 1.7 — топология печатных проводников, рис. 1.8 — расположе-
ние деталей. В этом варианте предусмотрена регулировка влажности,
установлен таймер управления приводом переворотного механизма,
звуковой сигнализатор нехватки уровня воды, устройство управления
внешним зарядным устройством. Как видно из всего вышесказанно-
го, данный терморегулятор целесообразно использовать для одновре-
менного вывода более 100 яиц.
Прибор включается выключателем SA1, вместо которого лучше
использовать автоматический ДЭК или аналогичный ему, внешний
вид выключателя показан на рис. 3.18 славы «Системы безопасности».
Напряжение питания 220 В, проходя понижающий трансформа-
тор, выпрямляется диодным мостом VD1—VD4 и стабилизируется
интегральным стабилизатором DAI (КР142ЕН8В — 15 В). Стабилизи-
рованное напряжение 15 В служит для питания реле К1 (нагрев от се-
ти), К2 (управление приводом переворотного механизма), КЗ (управ-
ление зарядным устройством).
Гпава 1. Автоматические регуляторы
15
Рис. 1.6
На диодах VD5, VD6 собран логический элемент ИЛИ. При нали-
чии напряжения питания сети 15 В беспрепятственно проходит через
диод VD5 и попадает на DA2 (КР142ЕН8А — 9 В). Диод VD6 будет
16
Глава 1. Автоматические регуляторы
Рис. 1.7
заперт, поскольку напряжение на его катоде больше, чем на аноде.
Как только напряжение сети пропадет и На катодах VD5, VD6 умень-
шится до 12 В, VD6 откроется и напряжение 12 В с АКБ попадет на
DA2. Напряжением 9 В питаются компараторы DA3—DA5 и микро-
схемы DD1—DD3.
При подаче напряжения питания чЕрез конденсатор С5 происхо-
дит принудительный сброс в ноль счетЧИКов DD1 и DD2. После за-
рядки этого конденсатора на дальнейшую работу устройства он никак
не влияет.
Гпава 1. Автоматические регуляторы
17
,Zra
ста
81ОЛ tSH
- • y л-. ora
« 141700 । I
(XqHaaodA геол
Рис. 1.8
18
Глава 1. Автоматические регуляторы
На ОУ DA3 и DA4 собраны аналоги компараторов, отвечающих за
температуру и влажность соответственно. От предыдущего они отли-
чаются тем, что изменена полярность измерительного моста. Теперь
до повышения температуры на установленную величину на выходе.
ОУ будет напряжение, близкое к напряжению питания, что в свою
очередь откроет через токоограничивающие резисторы транзисторы
VT1 и VT3.
С выхода DA3 сигнал через резисторы подается на базы транзи-
сторов VT1, VT3 и резистор R10. При наличии на выходе ОУ напря-
жения, близкого к напряжению питания (далее — лог. 1), оба транзи-
стора будут открыты. Если устройство в данный момент питается от
сети, то на верхнем выводе катушки К1 будет напряжение 15 В и реле
замкнет свои контакты, тем самым подав напряжение 220 В на нагре-
вательный элемент RHarp. Эти же 15 В попадают через резисторы R11
и R12 на базу VT2, в коллекторную цепь которого включена катушка
реле К2. Поскольку эмиттер этого транзистора подключен к напряже-
нию АКБ 12 В, то на базе образуется потенциал больший, чем на
эмиттере (чтобы не прожечь переход база-эмиттер обратной полярно-
стью, установлен диод VD9), и транзистор остается полностью закры-
тым. Поэтому, несмотря на то что транзистор VT3 находится в режи-
ме насыщения, ток через обмотку реле К2 не потечет и' оно не вклю-
чится. Как только пропадет напряжение питания 220 В, на базе VT2
исчезнет запрещающее работу напряжение 15 В и он через резистор
R13 (идущий на массу) войдет в режим насыщения, ток через обмотку
К2 потечет, контакты реле замкнутся и подадут напряжение 12 В с
АКБ на низковольтные нагреватели HL1—HL4. Реле К1, естественно,
не включится, поскольку пропадет необходимое для его работы на-
пряжение.
При нагреве воздуха в инкубаторе до установленной величины
DA3 изменит состояние на своем выходе на близкое к нулю напряже-
ние. Ток через R10 и VD15 перестанет течь, и на входе «С» DD1 через
резистор R15 образуется лог. 0. Температура в инкубаторе постепенно
будет понижаться, и в определенный момент DA3 изменит состояние
на своем выходе на лог. 1, ток через VD10 создаст на входе «С» DD1
фронт импульса, который счетчик и посчитает, изменив на выводе 9
лог. 0 на лог. 1. После нагрева DA3 снова подаст лог. 0, а после осты-
вания — лог. 1 на вход счетчика. Так будет продолжаться, пока счет-
чик не досчитает до 6 разряда (64 раза).
Как только на выводе 6 DD1 появится напряжение лог. 1 — раз-
блокируется DA4, на его выходе сформируется лог. 1, откроется тран-
зистор VT5 и включится двигатель «М», увеличивающий влажность
воздуха (описание увлажнителя будет приведено ниже). Такая задерж-
Глава 1. Автоматические регуляторы 19
ка необходима, чтобы вода, находящаяся в инкубаторе, сама нагре-
лась до температуры, позволяющей судить о влажности в инкубаторе.
Необходимо отметить, что регулировка влажности в данной конструк-
ции основана на принципе работы бытового психрометра, т. е. влаж-
ность высчитывается по разности температур сухого и влажного тер-
мометров. Другими словами, увлажнитель работает до тех пор, пока
температура воды не достигнет установленного значения.
Продолжая считать импульсы с DA3, счетчик DD1 неизбежно
достигнет состояния, когда на 8 разряде (вывод 12) появится уровень
лог. 1. С вывода 12 через диод VD16 лог. 1 запретит дальнейшую ра-
боту счетчика, разрешит работу увлажнителя и зажжет ндикатор
«ГОТОВ», что в свою очередь означает, что микроклимат создан и
можно закладывать в инкубатор яйца.
На элементе DD3.1 выполнен формирователь состояния уровня
воды. Как только уровень воды опустится ниже расположения конце-
вого датчика на входе DD3.1 — сформируется лог. 1, на выходе поя-
вится лог. О, что в свою очередь разрешит работу мультивибратора на
элементах DD3.2 и DD3.3. Подобная схема мультивибратора наиболее
устойчиво работает на низких частотах, поскольку выполнена она как
и обычный транзисторный мультивибратор. На выходе DD3.2 будет
появляться лог. 1, и на базу VT7 через резистор подается положитель-
ное напряжение смещения. Разность номиналов конденсаторов С9,
СЮ делает его не симметричным, что позволяет мультивибратору
очень устойчиво запускаться.
На транзисторах VT6 и VT7 собран мультивибратор (принцип рабо-
ты мультивибратора подробно описан выше, только изменена поляр-
ность включения и структура транзисторов). Поскольку напряжение
смещения (разрешения) будет подаваться периодически, то о недоста-
точности воды в инкубаторе будет свидетельствовать прерывистый зву-
ковой сигнал. В качестве нагрузки мультивибратора использована ди-
намическая головка и токоограничивающий резистор R39. Номинал
частотозадающего конденсатора С12 подобран для зуммера, используе-
мого в китайских будильниках типа «Домик» (поиск таких будильни-
ков, вышедших из строя, труда не составит). Использование именно
этого зуммера обосновано тем, что при небольшой потребляемой мощ-
ности он создает высокое звуковое давление. При замене его пьезоке-
рамическим излучателем или динамической головкой потребуется по-
добрать конденсатор С12 (частота) и R39 (громкость).
На транзисторе VT4 выполнен контроллер наличия аккумулятора.
Принцип работы такой же, как у VT2, только напряжение с коллекто-
ра через диод VD19 и токоограничивающий резистор подается на базу
VT7. Как только исчезнет напряжение 12 В с АКБ — транзистор VT4
20
Глава 1. Автоматические регуляторы
откроется, запустится мультивибратор на VT6, VT7, и устройство уве-
домит об этом непрерывным звуковым сигналом.
На элементах DD3.4 и DD3.5 выполнен такой же мультивибра-
тор, как на DD3.2 и DD3.3. Он определяет время включения перево-
ротного механизма и выполнен отдельно для наиболее точной под-
гонки под любой переворотный механизм (в дальнейшем ПМ).
DD2 — счетчик, определяющий время интервалов между включени-
ем переворотного механизма. При частоте генерации мультивибрато-
ра 4 Гц на 11 разряде (вывод 1) сигнал разрешения работы ПМ поя-
вится приблизительно через 16 мин, на 12 разряде (вывод 2) — через
32 мин, на 13 разряде (вывод 3) — через 1 час. На плате предусмотре-
ны отверстия для перемычки с соответствующего разряда, хотя мож-
но поставить и галетный переключатель. Время работы ПМ опреде-
ляется сопротивлением резисторов R40 + R41 и емкостью конденса-
тора С16. Резистором R40 регулируют продолжительность работы
ПМ. Как правило, время работы зависит от типа ПМ, применяемого
типа двигателя, передаточного числа редуктора (в качестве редуктора
можно использовать механизм от настенных часов советской эпохи)
и размера яиц. При необходимости можно увеличить1 емкость С16,
тем самым увеличивая время работы ПМ. Выключатель SA2 предна-
значен для блокировки ПМ на последних днях инкубации, во избе-
жание травм молодняка.
На ОУ DA5 выполнен компаратор, контролирующий состояние
АКБ и управляющий зарядным устройством (далее — ЗУ). На 3 выво-
де ОУ создано опорное напряжение (R45 и VD23), R44 и R46 образу-
ют положительную обратную связь для формирования диапазона за-
хвата рабочих напряжений АКБ. При зарядке АКБ его напряжение
неизбежно увеличивается, и, достигнув напряжения заряженного
АКБ (14,2—14,4 В), напряжение на выводе 2 ОУ должно превысить
напряжение на выводе 3 (устанавливается этот режим резистором
R49). Как только это произойдет, на выходе ОУ напряжение изменит-
ся с лог. 1 — на лог. 0. Ток через базовый переход VT9 перестанет
течь, и он закроется, реле К4 разомкнет контакты и снимет напряже-
ния питания с ЗУ, зарядка АКБ прекратится.
В момент появления напряжения питания 220 В стабилизирован-
ное напряжение 15 В, проходя через заряжающийся конденсатор С18,
кратковременно откроет транзистор VT8. На выводе 2 DA5 сформиру-
ется напряжение ниже установленного предела, и на выходе DA5 поя-
вится лог. 1, которая через транзистор VT9 и реле К4 включит ЗУ.
Как только израсходованная за время отсутствия сетевого напряже-
ния энергия АКБ будет восстановлена — ЗУ будет отключено. Кнопка
SA1 предназначена для принудительного запуска ЗУ.
Глава 7( Автоматические регуляторы
21
При отсутствии АКБ РА5, в момент включения питания 220 В,
включит ЗУ и напряжение на входе 2 'через резисторы R43 и R49
очень быстро начнет подниматься (время зарядки С17). ,По достиже-
нию установленного R49 предела DA5 выключит ЗУ. Напряжение
12 В быстро исчезнет, но DA5 не включит ЗУ до тех пор, пока не раз-
рядится конденсатор С17 до определенного отношением резисторов
R46--R44 предела. Конденсатор С17 должен быть на напряжение ми-
нимум 50 В, потому что при отсутствии АКБ на клеммах разъема XS3
возможны броски до максимального выходного напряжения, выда-
ваемого ЗУ, а оно, в зависимости от типа ЗУ, может достигать
20...40 В. Однако при пропадании 12 В с АКБ откроется транзистор
VT4. Открытый VT4 включит непрерывный звуковой сигнал через
VD19 и через VD18 заблокирует DA5. С8 необходим для увеличения
постоянной времени работы VT4 при восстановлении напряжения
АКБ 12 В. Резистор R46 подбирается до захвата режима вкл-выкл —
включение при напряжении менее 12 В, а выключение при 14,2 В.
Конструкция и детали
Диоды VD1—VD7 — любые на ток 2...3 А и напряжение не менее
100 В (КД257, FR207 и т. д.); VD7, VD9, VD18, VD20 — любые на ток
0,5 А и тоже напряжение (КД209, IN4007 и т. д.); остальные — любые
из ряда КД521, КД522, КД 103 и т. д.
Транзисторы VT1, VT3, VT9, VT10 — КТ815 с любой буквой и без
теплоотводов (большой запас по мощности позволяет использовать
реле практически любого типа). VT2, VT6 — КТ814 с любой буквой.
VT7, VT8 — из серии-ТСТЗ 102. VT4 — из серии КТ3107. Микросхемы
DA3—DA5 — К544УД2А (установлены в оригинале, поэтому выводы
1 и 8 замкнуты, но можно использовать весь ряд замен предыдущего
терморегулятора). DD1, DD2 — К561ИЕ16 (5 вывод DD3 необходимо
удалить — технологический ход), DD3 — К561Л Н2.
SA1 — любая кнопка без фиксации, SA2 — любая кнопка с фикса-
цией. К1, КЗ, К4 — любые реле с обмоткой 15 В и контактами на ток
не менее 2 А. Все контактные группы необходимо соединить парал-
лельно. К2 — автомобильное реле (напряжение обмотки — 12 В, ток
через контакты — 30 А).
HL1 —HL4 — лучше использовать обычные лампы мотоцикчетных
фар мощностью на одну спираль 40...50 Вт (галогенные и криптоно-
вые слишком мощные). Обе спирали лучше соединить параллельно.
Суммарная мощность не должна превысить 350 Вт (12 В х 30 А =
= 360 Вт). Rjiarp — такой же, как на предыдущем терморегуляторе.
Гип АКБ зависит от размеров инкубатора, его теплоизоляционных
свойств и продолжительности отсутствия сетевого напряжения. Дви-
22
Гпава 1. Автоматические регуляторы
гатель М — от импортной магнитолы с удаленным регулятором часто-
ты вращения.
Увлажнитель изготавливается полностью самостоятельно. Для
этого потребуется небольшая лейка (воронка) для заполнения буты-
лок. Необходимо подобрать сверло, диаметр которого будет на
2...4 мм меньше внутреннего диаметра носика лейки. Отступив от
края хвоста сверла 15...20 мм, на сверло плотно наматывается бумаж-
ная полоса шириной 5...7 мм. Толщина намотки такова, что сверло
очень туго входит в носик лейки. Затем необходимо заткнуть носик
лейки получившейся пробкой (рабочая область сверла должна нахо-
диться внутри .лейки), установить лейку вертикально и заполнить рас-
топленным парафином (бытовые свечи). Получившаяся конструкция
(рис. 1.9, а) выдерживается неподвижно до полного застывания пара-
фина. После полного затвердения аккуратным постукиванием по хво-
сту сверла парафиновую заготовку выбивают из лейки.
Сверло зажимают в патрон электродрели (токарного станка) и ре-
заком. изготовленным из ножовочного полотна, аккуратно, по
0,5...0,7 мм срезают парафин с вращающейся заготовки до получения
заготовки в форме «Дудки» (рис. 1.96). Высота «дудки» 45...50 мм, диа-
метр 55...60 мм. Радиус закругления особой роли не играет, лишь бы
не было резких переходов.
После обточки парафиновой заготовки необходимо развести эпок-
сидный клей («ЭДП») и обмотать заготовку матерчатой полосой, тща-
тельно пропитанной клеем. Толщина намотки — 3...4 мм. С торца за-
готовки необходимо сделать в центре цилиндрик из матерчатых кругов
диаметром 10... 12 мм. Высота цилиндрика — 8... 10 мм. После полиме-
ризации клея необходимо опять зажать хвост сверла в патрон дрели и
напильником с крупным зубом придать заготовке гладкий вид. Затем с
торца цилиндрика сверлится отверстие по диаметру вала двигателя и
Рис. 1.9
Гпава 1. Автоматические регуляторы
23
глубиной 6...7 мм (заготовка вращается — сверло неподвижно). Отсту-
пив от края внешней стороны широкой части заготовки 3...4 мм, в за-
готовке сверлятся 4 отверстия диаметром 1 — 1,2 мм. Отверстия свер-
лятся под прямым углом к плоской части заготовки (рис. 1.9, в). Возле
первого отверстия необходимо поставить метку с обеих сторон. После
сверления необходимо самую широкую часть срезать напильником
(заготовка вращается) и разделить получившиеся части.
Внимание! На всех этапах обработки необходимо следить за темпе-
ратурой заготовки — она не должна превысить 25 °C, так как парафин
может размягчиться и заготовка потеряет ось вращения (начнет бить).
Лучше всего перед механическими обработками выдержать заготовку
в морозилке холодильника 20...30 мин.
Далее из заготовки выплавляют парафин и промывают ее бензи-
ном «Нефрас — калоша» (бензин хорошо растворяет парафин). В 4
отверстия вставляется медная или алюминиевая проволока подходя-
щего диаметра и фиксируется клеем «ЭДП» (метки первого отверстия
должны совпасть). Расстояние между заготовками 2...3 мм. После за-
стывания клея торчащие концы проволоки обрезаются и зашкурива-
ются мелкой наждачкой.
Далее необходимо изготовить крыльчатку из жести от консервных
банок. Диаметр круга на 4—5 мм больше, чем верхний диаметр кони-
ческой заготовки. В центре круга сверлится отверстие диаметром
1 мм, затем оно керном пробивается до диаметра вала двигателя. Круг
размечается на 8 одинаковых секторов и ножницами по металлу по
разметке надрезается на 2/з радиуса. Затем каждый сектор загибается
на 25...300.
Далее необходимо изготовить каркас. Для этого идеально подой-
дет фольгированный стеклотекстолит. Вырезав круг на 30...35 мм
больше, чем больший диаметр конической заготовки, необходимо
нарезать 8полосок шириной 10...12 мм и длиной на 5...7 мм больше,
чем высота конической заготовки. В центре круга сверлится отвер-
стие на I...2 мм больше диаметра вала и 2—4 отверстия под винты
для закрепления двигателя. На .стеклотекстолитовом круге наносится
разметка 8 равных секторов и по краю круга по разметке припаива-
ются торцом полосы. Двигатель закрепляется, на вал наносится
эпоксидный клей, надевается крыльчатка и конус. Необходимо про-
делывать это аккуратно, чтобы клей не попал в подшипник скольже-
ния двигателя.
В качестве нижней крышки можно использовать банку для про-
явки фотопленки, в качестве верней крышки подойдет банка от мар-
гарина или масла. Каркас из стеклотекстолита с закрепленным двига-
телем и приклеенным конусом фиксируется на дне (нижней крышке)
24
Гпава 1. Автоматические регуляторы
эпоксидным клеем (перед нанесением клея поверхности необходимо
тщательно зашкурить крупной наждачкой). В верхней крышке свер-
лится 8—14 отверстий диаметром 10... 12 мм. Необходимо учесть ус-
ловие: нижний край верхней крышки должен быть ниже прорези в
конусе на 5...-7 мм. В нижней части нижней крышки сверлится 2 от-
верстия, одно диаметром с шариковую ручку, втрое как- стержень ша-
риковой ручки. Шариковая ручка обрезается до длины 25...30 мм, -
пустой стержень от ручки — 30...35 мм. Затем получившиеся трубки
вставляются в соответствующие отверстия и клеятся эцоксидным
клеем с тканью. На отрезок ручки надевается виниловая трубка и со-
единяется с основной емкостью с водой. Отрезок стержня вклеивает-
ся в пластмассовый цилиндрик с запаянным или заклеенным дном,
диаметр — 8... 10 мм, длина — 35...40 мм (можно использовать корпус
от толстого фломастера или маркера). Из латунного отрезка трубки
диаметром 5...6 мм отрезается кусочек диной 37...45 мм (идеально
подойдет секция телескопической антенны) и одна сторона запаива-
ется. Затем необходимо заполнить на |/2 длины теплоотводящей пас-
той и вставить обмотанный тонкой фторопластовой лентой R23
(рис. 1.10). Следует пометить, что от объема воды в емкости, где на-
ходится R23, зависит точность поддержания влажности — чем мень-
ше объем, тем больше точность (при маленьком объеме — маленькая
инерционность).
КРЫЛЬЧАТКА
ВЕРХНЯЯ
КРЫШКА
КОНЦЕВОЙ
ДАТЧИК
R23
ЗАГОТОВКА
КРЫЛЬЧАТКИ
Рис. 1.10
Главд 1. Автоматические регуляторы
25
При настройке инкубатора необходимо учитывать, что увлажни-
тель должен использовагься для поддержания необходимой влажно-
сти, а не для ее создания. Площадь испарения основных емкостей с
водой подбирается таким образом, чтобы при отключенном увлажни-
теле влажности не хватало не более чем 15...20%.
Принцип работы увлажнителя основан на центробежной силе.
При подаче питания на двигатель конус начинает вращаться, и вода
тонким слоем, по тонкой части конуса начинает подниматься вверх.
Достигнув изгиба конуса, вода начинает получать большую угловую
скорость и, продолжая подниматься, достигает прорези в верхней час-
ти конуса. Имея достаточно высокую угловую скорость, вода отрыва-
ется от края очень маленькими каплями и подхватывается воздушным
потоком, создаваемым крыльчаткой в верхней части корпуса. Более
крупные капли, ударяясь о верхнюю крышку, будут стекать назад в
резервуар. Необходимо отметить, что полярность подключения двига-
теля такова, что воздушный поток от крыльчатки направлен вниз.
В нижней крышке также закреплен концевой датчик уровня воды.
Нижний край контактных площадок должен быть выше на 4...5 мм
нижнего края конуса увлажнителя. Изготовить его можно из фольги-
рованного текстолита. Примерный врд показан на рис. 1.11. После
травления фольга зачищается наждачной шкуркой, Затем лудится
припоем марки ПОС-90 (наименее критичен к коррозии), к одной
площадке припаивается центральная жила, к другой — экран провода,
идущего на плату устройства. Места пайки тщательно обрабатываются
эпоксидным клеем, который наносится 3—4 раза тонким слоем. По-
сле застывания каждого слоя его зачищают крупной наждачной бума-
гой.
Тип разъемов может быть любой, главное учесть, чтобы контакты
разъема выдерживали протекающий через них ток и не было возмож-
ности их перепутать при подключении. XS1,
XS2, XS4 — должны выдерживать 2...3 A, XS3,
XS5 — 25...35 A, XS7-XS10 — 300 мА. По по-
воду XS6 стоит отметить, что это разъем двой-
ного назначения. Во-первых, с него запитан
двигатель переворотного механизма, во-вто-
рых, на нем устанавливается тип этого двига-
теля. Если двигатель на напряжение 220 В, то
необходимо соединить перемычкой 3 и 4 кон-
такты разъема, а питание на двигатель брать с
5 и 6 контактов. Если двигатель на 24...27 В,
го перемычкой соединяют 2 и 4 контакты, а
питание берут с 5 и 7 контактов. Если двига-
26 Гпава 1. Автоматические регуляторы
тель на 12 В, то питание берут с 5 и 7 контактов (такой двигатель по-
требляет большую мощность, поэтому, чтобы не увеличивать габариты
сетевого трансформатора, он запитан с АКБ), а перемычкой замыка-
ются контакты 1—4.
Сетевой трансформатор TV должен иметь 18...20 В переменного
напряжения на вторичной обмотке, мощность трансформатора зави-
сит от использования его для питания двигателя ПМ: если двигатель
ПМ будет на напряжение 220 В или 12 В, то вполне хватит мощности
трансформатора на 25...30 Вт, если же двигатель ПМ на 24...27 В, то
мощность должна быть не менее 25 Вт + мощность двигателя. Если
мощность 24...27гвольтового двигателя более 20 Вт, то необходимо за-
менить диоды VD1—VD4 на более мощные.
Микросхемы DA1 и DA2 закреплены на общий теплоотвод, кото-
рым является алюминиевая пластина размером,50 х 100 мм и толщи-
ной 2...3 мм.
Если выводом птицы вы занимаетесь недавно, то можно восполь-
зоваться температурными режимами из табл. 1.1.
Таблица 1.1
Дни инкубации Цыплята Гуси, утки
t воздуха, °C t воды, °C t воздуха, °C t воды, °C
1 40 . 35 39,5 34
2-5 39,5 34 39 34
6-10 39 32 38 32
11-19 38 30,5 37,5 31
С 20-го до вылупа 37,5 33 36 32
Вылуп 36 33 36 33
Если нет психрометра, то его можно изготовить самостоятельно,
для этого потребуется приобрести 2 воздушных термометра, желатель-
но ртутных. Если нет возможности достать точные термометры, то
уже в самом крайнем случае можно использовать термометры, пред-
назначенные для улицы, только следует выбрать самые точные. Для
этого можно попросить у продавца выложить все термометры, кото-
рые есть в наличии, и выбрать 2 с одинаковыми показаниями, равны-
ми средней температуре между максимальными показаниями и мини-
мальными. Далее термометры закрепляются на каком либо основании
(рис. 1.12). Емкость для воды можно изготовить из баночки от детско-
го питания, к крышке необходимо прикрепить виниловую трубку
диаметром 8...Ю мм и вывернуть ее вниз. На основании делаются хо-
Глава 1.'Автоматические регупяторы
27
Рис. 1.12
мутики, в которые вкладывается баночка вверх дном. В трубку вкла-
дывается марля, намотанная на кончик термометра, и психрометр го-
тов. Для заполнения необходимо снять баночку, отвернув ее от крыш-
ки, заполнить водой, перевернуть психрометр и завернуть баночку в
крышку. Если перевернуть конструкцию обратно, вода заполнит труб-
ку, но из-за отсутствия доступа воздуха не потечет (по принципу по-
илки для цыплят). По мере испарения в баночку станет поступать
воздух и уровень воды будет поддерживаться на одном уровне.
Переворотные механизмы могут иметь разнообразную конструк-
цию, самые популярные приведены на рис. 1.13. Главное, что следует
учесть, это первое'передаточное звено редуктора — оно должно быть
изготовлено на базе ременной передачи.. В момент запуска двигателя
ось двигателя будет иметь возможность немного провернуться, не
привод>1 в движение весь редуктор, что сильно уменьшит пусковой
ток и увеличит ресурс самого двигателя. Остальные звенья редуктора
могут быть как ременные, так и шестеренчатые. На рис. 1.13, а при-
ведена схема барабанного механизма, он обеспечивает медленное
вращение яиц на 360°. На рис. 1.13, б — механизм качельного типа,
при его использовании' следует переворачивать яйца вручную на 180°
один раз в. 2...3 суток, поскольку полного переворота яиц не проис-
ходит. На рис. 1.13, в — механизм ползункового типа, угол переворо-
та швисит от размера яйца, для полного переворота необходимо, что-
бы ход ползунка был на 5... 10 мм больше длины окружности меньше-
го диаметра яйца. Для расчета берутся яйца максимального размера,
например гусиные.
28
Гпава 1. Автоматические регуляторы
Рис. 1.13
Регуляторы мощности электронагревательных
приборов
Принципиальная схема приведенного на рис. 1.14 регулятора пуб-
ликовалась, в том или ином виде, не один раз и не в одном издании.
Ее отличие от предшественников — она вобрала в себя наиболее
удачные узлы, а именно: включение назрузки происходит только в
момент перехода, синусоиды напряжения пи гания через ноль, что по-
зволило избавиться от помех по сети пи гания 220 В; в качестве сило-
вого ключа используется симистор произвольной мощности; стабили-
затор внутреннего напряжения питания имеет повышенную пад еж -
ность и помехоустойчивость.
Гпава 1. Автоматические регуляторы
29
Рис. 1Л4
На элементах DD1.1 и DD1.2 собран аналог мультивибратора с
регулируемой скважностью, которая зависит от положения движка
переменного резистора R1. Резисторы, включенные с крайних выво-
дов R1, определяют минимальное время работы/отдыха нагреватель-
ных элементов, однако уменьшать их менее чем 620 Ом не рекомен-
дуется (устройство может потерять устойчивость работы). На элемен-
тах DD1.3 и DD1.4 собран формирователь импульсов. В качестве DD1
можно установить К561ЛА7 или К561ЛЕ5, т. к. их элементы исполь-
зуются как обычные инверторы (для более устойчивой работы муль-
тивибратора лучше, конечно, применять К561ТЛ1).
К недостаткам подобного рода приборов можно отнести то, что
они имеют сравнительно маленькую постоянную времени. Интерва-
лы между включением/выключением нагрузку не могут превысить
1...1,5 мин. Увеличение времязадающих резистора и конденсаторов
обычно приводит к уменьшению устойчивости работы, т. к. начина-
ют сказываться токи утечки электролитического конденсатора. Из
всего вышесказанного нетрудно догадаться, что при достаточно
большой мощности нагрузки домочадцы обречены на ежеминутное
повышение/понижение яркости осветительных приборов. Постоян-
ное изменение освещенности очень сильно утомляет глаза, особенно
при чтении. Для увеличения времени работы/отдыха нагрузки необ-
30 Глава 1. Автоматические регуляторы
ходим' свод дополнительных времязадающих элементов, а значит и
увеличение потребляемого устройством тока. Этот факт уже не по-
зволяет использовать для питания устройства конденсаторный шунт
малых габаритов, а применение силового трансформатора позволяет
существенно расширить функциональные возможности прибора. Все
это постарались учесть при разработке автомата управления мощно-
стью нагревательных приборов средней и большой мощности, кото-
рый используется совместно с системами водяного (масляного) ото-
пления.
Технические характеристики
Напряжение питания............................ 180...260 В
Коммутируемая мощность нагрузки — определяется
используемым пускателем
• Время работы/отдыха минимум....................5 мин
Время работы/отдыха максимум....................4 ч
Диапазон устанавливаемых температур
рабочей жидкости................................ 60...100 °C
Диапазон захвата температур....................30 °C
Режим работы — непрерывный, круглосуточный
Принципиальная схема устройства управления системой электро-
отопления приведена на рис. 1.15, топология печатной платы —
рис. 1.16, расположение деталей — рис. 1.17.
При замыкании контактов выключателя SA1 сетевое напряжение
подается на трансформатор TV. Напряжение с вторичной обмотки
(величиной 25...27 В) выпрямляется диодным мостом, собранным на
диодах VD1—VD4, сглаживается конденсатором С5 и стабилизируется
DA1. Стабилизированное напряжение 24 В служит для питания реле
управления пускателем, который в свою очередь подает напряжение
питания на нагревательные элементы. Это напряжение подается и на
интегральный стабилизатор DA2, который питает схему управления.
На элементах DD1.1—DD1.3 собран задающий генератор с двумя
цепочками регулировки рабочей частоты. Это позволило сделать не-
зависимую регулировку времени работы нагрузки и ее отдыха. На
DD2, DA3 организован таймер, существенно увеличивающий посто-
янную времени, на DA3 — терморегулятор, отключающий нагрузку
по достижению циркулирующей жидкостью температуры, близкой к
кипению.
При подаче напряжения питания на 11 выводе (вход «R») микро-
схемы DD3, через заряжающийся конденсатор СЗ, формируется крат-
ковременно уровень лог. 1, что в свою очередь устанавливает счетчик
в нулевое состояние (на всех выходах уровень лог. 0). Таким образом,
Глава 1. Автоматические регуляторы
31
Рис. 1.15
на входе элемента DD1.1 появляется запрещающий работу уровень
лог. 0. На выходе DD1.4 формируется уровень лог. 1, через переход
база-эмиттер транзистора VT1 начнет протекать ток, и он откроется,
реле К1 включится и подаст напряжение питания на пускатель, а он в
32
Гпава 1. Автоматические регуляторы
Рис. 1.16
Рис. 1.17
Гпава 1. Автоматические регуляторы
33
свою очередь на нагревательные элементы. Резистор R6 и конденса-
тор С4 введены для уменьшения тока потребления в режиме нагрева.
Лог. 1 с выхода DD1.4 также попадет на вход DD1.3, тем самым
разрешая его работу, и тактовый генератор начнет вырабатывать
прямоугольные импульсы. Частота этих импульсов зависит от емко-
сти конденсатора С2 и суммы сопротивлений R2 + R4. Резистор R4
ограничивает максимальную частоту генератора, R2 — регулируют
ее. Кратность изменения частоты, приблизительно можно посчитать
по формуле R2/R4 (47 кОм/1,5 кОм = 31, т. е. при верхнем по схе-
ме положении движка R2 частота будет в 31 раз больше, чем при
нижнем).
Импульсы, вырабатываемые тактовым генератором, поступают на
вход счетчика DD2.1, где их частота уменьшается в 16 раз. С выхода
4-го разряда счетчика DD2.1 (вывод 14) импульсы попадают на вход
DD2.2 и опять их частота уменьшается еще в 16 раз. Таким образом,
при тактовой частоте генератора 1 кГц на выходе 4-го разряда (вывод
6) формируются импульсы с частотой около 4 Гц. Эта частота подает-
ся на вход счетчика DD3 и через токоограничивающий резистор R20
на светодиод VD5. Диод VD5 служит для примерного контроля за час-
тотой работы тактового генератора. С появлением импульсов на входе
«С» счетчик DD3 начинает их подсчет, и как только на его 13-м раз-
ряде (вывод 3) появится лог. «1», элемент DD1.4 выключит реле и за-
претит работу элемента DD1.3. Однако тактовый генератор продол-
жит свою работу, т. к. с появлением «1» на 3-м выводе DD3 будет раз-
решена работа элемента DD1.1. Теперь частота тактового генератора
зависит от емкости С1 и положения движка резистора R1. Через не-
которое время на 3-м выводе DD3 снова появится лог. О и цикл по-
вторится.
На микросхеме DA3 собран терморегулятор, не позволяющий ра-
бочей жидкости достигнуть температуры кипения. Резисторы R17,
R18 устанавливаются на выходе вода/масло нагревательного котла
(непосредственно на трубу). Резистором R9 выставляют предел регу-
лировки температуры, R10 регулирует максимальную температуру.
При увеличении температуры суммарное сопротивление резисторов
R17 и R18 начнет уменьшаться, и как только оно достигнет значения,
при котором напряжение на выводе 2 DA3 станет меньше, чем на вы-
воде 3, на выходе (вывод 6) сформируется уровень лог. 1. Это напря-
жение откроет транзистор VT2, а он в свою очередь закроет VT1, реле
выключится и нагрев прекратится. DA3 охвачен регулируемой поло-
жительной обратной связью (R12 + R14), тем самым представляется
возможным регулировать разницу температур включения/отключе-
ния. При использовании автомата для управления масляными обогре-
34
Глава 1. Автоматические регуляторы
вателями следует учесть, что температура масла может достигать
120... 160 °C, а температура разрушения полупроводниковых элементов
100... 120 °C. Практически все терморезисторы изготавливают на осно-
ве полупроводников, поэтому для повышения надежности устройства
рекомендуется устанавливать терморезистор через небольшой тепло-
изолятор, например, использовать сложенную в 8—12 слоев газету.
Конечно, точность термодатчика уменьшится, но те 10...20 °C, на ко-
торые «уйдут» параметры, большой роли не сыграют.
DA1 и DA2 закреплены на общем теплоотводе, в качестве которо-
го можно использовать алюминиевую полосу шириной 25...30 мм и
длиной 120... 150 мм. Полоса выгибается до плотного подхода к тепло-
отдающим пластинам микросхем DA1 и DA2. Оставшаяся длина гнет-
ся под прямым углом до края платы так, чтобы полоса охватила часть
периметра платы. Для устройства подойдет практический любой тип
корпуса. На передней панели закреплены все регуляторц и кнопки, а
на задней — панель предохранителя и клеммы подключения пускате-
ля. Кнопка SA2 без фиксации, служит для принудительного включе-
ния нагрева и используется, чтобы увеличить продолжительность пер-
вого включения отопительной системы на нагрев. Если же в качестве
SA2 использовать кнопку с фиксацией, то она будет служить пере-
ключателем рода работы — включение нагрузки в зависимости от вре-
мени или от температуры рабочей жидкости. На печатной плате вход
DD3, также как и выход, «висит» в воздухе. Это сделано для увеличе-
ния универсальности устройства и позволяет в широких пределах из-
менять емкость Cl, С2 (устанавливать то, что есть в наличии) и под-
гонять временные диаграммы практически под любую систему обог-
рева. После определения требуемых временных интервалов вход и
Необходимый выход DD3 соединяются проволочной перемычкой с
соответствующей контактной площадкой.
Универсальный регулятор уровня воды
Описываемое ниже устройство предназначено для автоматической
регулировки уровня воды в емкостях любого обьема. Устройство уни-
версально, т. е. работает как на заполнение емкости водой, так и на ее
удаление. Сфера использования весьма разнообразна: полив садо-
во-огородных участков при слабом давлении воды в водопроводе, от-
качивание грунтовых вод из подвалов.и погребов, заполнение водо-
грейных баков и расширительных бачков систем водоснабжения и
отопления.
Гпава 1. Автоматические регуляторы
35
Принципиальная схема устройства приведена на рис. I.18, на
рис. 1.19 — чертеж печатной платы, рис. 1.20 — расположение де-
талей.
Рис. 1.18
36
Гпава 1. Автоматические регуляторы
Рис. 1.19
Рис. 1.20
Гпава 1. Автоматические регуляторы
37
При включении прибора сетевое напряжение подается на пони-
жающий трансформатор. Со вторичной обмотки трансформатора пе-
ременное напряжение выпрямляется диодным мостом, сглаживается
конденсатором и подается на интегральный стабилизатор напряжения
(К142ЕН8Б).
Стабилизированное напряжение 12 В подается на микросхемы
устройства. В первый момент времени конденсатор С6 находится в
разряженном состоянии и после подачи питания удерживает уровень
лог. О на время, достаточное для установки триггера DD2.2 в состоя-
ние вывода 13 — лог. 1 (вывод 12 — лог. 0). После зарядки конденса-
тора С6 в дальнейшей работе устройства он участия не принимает.
На элементе DD2.1 собран мультивибратор с частотой 14... 18 кГц.
Резистор с вывода 2 на «общий» необходим для более устойчивого за-
пуска мультивибратора. Мультивибратор не симметричный для сни-
жения тока потребления устройства (транзистор VT1 дольше закрыт,
чем открыт).
Допустим, что переключатель SA1 находится в положении «ЗАКА-
ЧАТЬ». Лог. 1 с вывода 13 DD2.2 разрешит работу элемента DD1.2,
тем самым пропуская сигнал с мультивибратора на базу VT1. Транзи-
стор, усиливая сигнал по мощности, наводит ЭДС в трансформаторе
TV2. Переменное напряжение TV2 через токоограничиваюгций рези-
стор подается на управляющий вывод симистора, тем самым откры-
вая его и подавая напряжение питания на нагрузку (например, элек-
тронасос), и емкость начинает заполняться.
Сопротивление воды зависит от растворенных в ней солей, но в
любом случае оно намного меньше 100 кОм, поэтому вода, запол-
няющая емкость, дойдя до нижнего концевого датчика, изменит
уровень лог. 1 на входе DD1.3 на лог. 0. Пройдя через элементы
DD1.3 и DD1.1 уровень лог. О дважды инвертируется, и на входе «S»
элемента DD2.2 появляется лог. 0. Верхний концевой датчик еще су-
хой, и на входе DD1.4 присутствует уровень лог. 1, следовательно,
на входе «R» DD2.2 присутствует лог. 0 и триггер хранит получен-
ную в момент предустановки информацию (вывод 13 — лог. 1, вы-
вод 12 — лог. 0).
Вода, дойдя до верхнего концевого датчика, подаст на вход DD1.4
лог. 0 — на выходе сформируется лог. 1, которая переведет триггер
DD2.2 в состояние установки 0. На выводе 13 DD2.2 появится лог. 0,
запрещающий работу элемента DD1.2, и соответственно прекратит
работу ключ на VT1 и симистор закроется (насос выключится).
По мере расхода воды верхний концевой датчик откроется и на
входе DD1.4 установится лог. 1, соответственно на входе «R» DD2.2
появится лог. 0 и триггер будет хранить записанную информацию.
38
Гпава 1. Автоматические регуляторы
Вода, продолжая убывать, откроет нижний концевой датчик, на входе
DDI.3 и на выходе DD1.1 появится лог. I — триггер установится в со-
стояние «1» (вывод 13 — лог. 1, вывод 12 — лог. 0) и насос снова нач-
нет заполнять резервуар. Так циклы расхода и заполнения будут по-
вторяться снова и снова.
Если переключатель SA2 находится в положении «ВЫКАЧАТЬ»,
то работа устройства изменится на противоположную, т. е. насос бу-
дет работать до тех пор, пока уровень воды не опустится ниже нижне-
го концевого датчика, и «отдыхать», пока вода не поднимется до верх-
него концевого датчика.
Кнопка SA1 предназначена для принудительного включения/вы-
ключения нагрузки. Размыканием ее контактов на вход «С» триггера
DD2.2 подается лог. 1, что приводит к записи информации, находя-
щейся на входе «D», а он соединен со своим инверсным выходом.
При каждом нажатии на SA1 состояние триггера будет меняться на
противоположное, соответственно включая или выключая нагрузку.
Устройство выполнено на печатной плате, топология которой по-
казана на рис. 1.15, расположение деталей — рус. 1.16.
TV1 — любой сетевой трансформатор мощностью 6...8 Вт с выход-
ным напряжением 13... 15 В. TV2 — выполнен на ферритовом стержне
(можно с магнитной антенны радиоприемника) диаметром 6...8 мм и
длиной 20...25 мм. Обмотка -I содержит 300 витков провода ПЭВ,
ПЭВ-2, диаметром 0,13...0,15 мм. Обмотка II содержит 200 витков то-
го же провода с отводом от каждых 50 витков. Между обмотками не-
обходимо проложить 3—4 слоя лакоткани, а лучше фторопластовой
пленки.
Симистор VS1 любой из серии «ТС», следует только учесть, что
номинальный тод симистора должен быть в 4...5 раза больше номи-
нального тока нагрузки, так как в первый момент после подачи на-
пряжения в нагрузку возникают «ПУСКОВЫЕ» токи, превышающие
номинальный ток в 2...3 раза, а иногда и более. Как известно, у каж-
дого симистора свой индивидуальный ток открывания, поэтому мо-
жет возникнуть необходимость в подборе выходного напряжения с
TV2 — начинать подбор следует с наименьшего. В случае, когда на
максимальном выходном напряжении на TV2 симистор открываться
не будет, можно уменьшить резистор в цепи коллектора V I I до
20 Ом. Если и это не поможет, следует поменять симистор на ис-
правный.
Подбирают ток открывания симистора, нагрузив его лампой нака-
ливания мощностью не менее 60 Вт. Лампа должна гореть ровным
светом и в полную мощность. Если же лампа моргает или горит в
полнакала, необходимо увеличить ток открывания симистора.
Гпава 1. Автоматические регуляторы 39
Конденсатор на оеммах нагрузки необходим для исправления ис-
кажений синусоиды питающего напряжения, вносимого симистором.
Для электронасосов это очень важно.
Диоды КД 103 можно заменить на любые из серии КД521, КД522,
КД 102. Вместо КД209 подойдут любые выпрямительные диоды на ток
0,3 А и напряжение 25 В и выше.
В качестве SA1 и SA2 подойдут П2К (SA1 — без фиксации, SA2 —
с фиксацией).
Стабилизатор К142ЕН8Б установлен на теплоотводе, в качестве
которого подойдет алюминиевая пластина толщиной 3...4 мм и разме-
ром 30 х 100 мм.
Концевые датчики можно изготовить из фольгированного стекло-
текстолита, такие же, как в терморегуляторе с бесперебойным пита-
нием. Можно в качестве концевых датчиков использовать арматуру
небольших диаметров, для не глубокого, но широкого резервуара по-
дойдут оббитые и обуженные электроды для дуговой сварки. В случае,
когда измеряется уровень воды, имеющей какие-либо посторонние
предметы, например водоросли, тину и т. д., концевые датчики необ-
ходимо оградить мелкой сеткой. Концевые датчики располагают на
необходимых уровнях, и устройство готово к работе.
Внимание! Общий провод устройства, его корпус, если он из металла,
и корпус электронасосов и клапанов необходимо тщательно заземлить.
Глава 2
АВТОМАТЫ СВЕТОВЫХ ЭФФЕКТОВ
Об автоматах световых эффектов уже немало сказано и написано,
здесь будет предпринята попытка систематизировать все возможные
варианты. Условно все автоматы световых эффектом можно разделить
на два основных типа — «бегущие огни» и «цветомузыка».
«Бегущие огни» — это устройства, управляющие светоизлучающи-
ми приборами строго в соответствии с логикой своего построения. По
схемотехническим решениям различаются аппаратные и программ-
ные. Аппаратные автоматы, как правило, легко повторяемы из-за от-
сутствия дополнительного оборудования, но имеют существенный не-
достаток — чем больше~эффектов автомат может выполнить, тем
большее количество интегральных элементов используется. Про-
граммные автоматы достаточно просты, содержат меньшее количест-
во микросхем при огромнейших возможностях по созданию эффек-
тов, но требуют дополнительного оборудования — программатор, а
иногда и компьютер. И программные, и аппаратные «бегущие огни»'
могут быть либо с ручным управлением, либо полные автоматы. В по-
следнее время широкое распространение из-за своей универсальности
получили комбинированные автоматы.
«Цветомузыка» — это автоматы световых эффектов, целиком и
полностью управляемые звуковым сигналом (как правило, музыкой).
В подавляющем большинстве все «цветомузыки» построены на прин-
ципе разложения звукового сигнала на частотные составляющие и в
зависимости от них «зажигают» тот или иной светоизлучающий при-
бор. Некоторые, более сложные конструкции имеют дополнительные
выходы на каждый канал и помимо частотной составляющей отсле-
живают и ее уровень. Различают аналоговые (построенные с исполь-
зованием только аналоговых элементов) и цифровые (на входе таких
устройств стоят АЦП, и дальнейшую обработку сигналов производят
цифровые микросхемы, иногда даже процессоры).
Оба типа автоматов можно разгруппировать на низковольтные и
высоковольтные. К низковольтным относятся те, у которых напряже-
ние нагрузки не превышает 42 В. С точки зрения безопасности — это
идеальные приборы, но для освещения достаточно большого помеще-
ния сетевой трансформатор такого устройства будет иметь неприем-
лемые габариты, не говоря уже о требованиях к выходным каскадам.
Высоковольтные автоматы лишены мощного сетевого трансформато-
ра (как правило, мощность трансформатора для питания устройства
Гпава 2. Автоматы световых эффектов
41
управления не превышает 20...30 Вт), т. к. в нагрузку подаюг напря-
жение питания сети 220 В. Количество и мощность ламп в каждом
канале таких устройств пракгически зависит только от типа исполь-
зуемого выходного каскада.
На основе мультивибраторов
Схема простейшего «автомата» световых эффектов изображена на
рис. 2.1. Это обычный мультивибратор, нагруженный на лампы'нака-
ливания или светодиоды. Очень широкое распространение она полу-
чила из-за своей простоты и дешевизны, особенно в импортных пере-
носных магнитолах. К достоинствам этой схемы можно отнести то,
что она не критична к используемым деталям, напряжению питания и
типу нагрузки.
В момент подачи напряжения питания на базы транзисторов через
резисторы R1 и R2 поступает напряжение смешения и они начнут от-
крываться. Один из транзисторов окажется открыт сильнее, чем дру-
гой, так как пусть даже небольшой, но разброс по коэффициенту уси-
ления у них есть. Этого вполне достаточно, чтобы один транзистор
открылся чуть сильнее другого. Допустим что сильнее открылся VT1,
в этом случае на время заряда конденсатора С1 на базу VT2 не будет
поступать положительное смещение, создаваемое резистором R2, и он
закроется. Лампа HL1 будет светиться, a HL2 — нет. Как только С1
зарядится настолько, что уже не сможет компенсировать подаваемое
через R2 напряжение смещения, транзистор VT2 откроется и лампа
HL2 загорится. В это же время с базы VT1 будет снято напряжение
смещения заряжающимся конденсатором С2 и он закроется, лампа
HL1 потухн*ет. На коллекторе VT1 создастся напряжение, большее,
чем на базе VT2, и емкость С1 начнет разряжаться. После зарядки С2
откроется VT1 и, естественно, закроется VT2.
Эти процессы будут повторяться, пока на
схему подано напряжение питания.
Время заряда конденсаторов сильно зави-
сит от их емкости, сопротивления резисторов
смещения, коэффициента усиления транзи-
сторов и тока, протекающего через них, сле-
довательно, от этих параметров будет зависеть
и частота мерцания ламп. Изменить частоту
мерцания ламп можно, повлияв на какой-ли-
бо параметр, но наиболее приемлемый спо-
соб — это либо изменить номинал резисторов
Рис. 2.1
42
Глава 2. Автоматы световых эффектов
Rl, R2, либо конденсаторов Cl, С2. Если необходимо частоту мерца-
ния регулировать оперативно, то можно в схему ввести регулировоч-
ный резистор R3. Введение в схему конденсатора СЗ позволило ис-
ключить взаимное влияние открывающихся транзисторов (рис. 2.2).
На использовании изменения подаваемого напряжения смещения
на базы транзисторов основана схема, изображенная на рис. 2.3. Здесь
в качестве переменного резистора служит транзистор, на базу которо-
го подается напряжение, зависимое от уровня входного сигнала. В ка-
честве входного сигнала используется выходной сигнал усилителя
мощности звуковой частоты (УМЗЧ). Резистором R5 регулируется
уровень входного сигнала, который детектируется диодами VD1, VD2
и емкостями С4, С5 (выпрямляется) и попадет на базу VT3. В зависи-
мости от уровня сигнала транзистор VT3 будет открываться или за-
крываться. При достаточно большом уровне входного сигнала транзи-
стор VT3 открыт до насыщения и на смещающие резисторы приложе-
но практически напряжение питания, следовательно, что время
зарядки конденсаторов увеличится, а частота мерцания уменьшится.
Соответственно, при отсутствии звукового сигнала или его маленьком
уровне транзистор VT3 будет закрыт и на резисторы попадет гораздо
меньшее напряжение, следовательно, время зарядки емкостей умень-
шится, а частота увеличится. Резистор R4 — токоограничивающий, он
не позволяет схеме вносить дополнительные искажение в звуковой
сигнал и предотвращает выход из строя детектора от перегрузки, ко-
гда движок резистора R5 находится в верхнем по схеме положении.
R3 не позволяет мультивибратору «остановиться» на момент отсутст-
вия музыки.
> Немного систематизировать порядок мерцания позволяет схема
трехфазного мультивибратора (рис. 2.4). Принцип работы этой схемы
такой же, как и у обычного мультивибратора, только каналов стало 3
и это позволило «огню» не мерцать, а двигаться, «бежать». Введение
Рис. 2.2
Рис. 2.3
Гпава 2. Автоматы световых эффектов
43
Рис. 2.4
четвертого канала еще более увеличит эффект «бега», но тут уже силь-
но снижается устойчивость работы всей схемы и может потребоваться
подбор транзисторов по коэффициенту усиления, номиналов резисто-
ров и конденсаторов, а это в свою очередь увеличивает трудоемкость
и стоимость устройства. z
Транзисторы мультивибратора должны иметь ток коллектора в
3...4 раза больший, чем ток лампы накаливания, т. к. в момент подачи
напряжения нить накала еще холодная и имеет сопротивление намно-
го меньшее, чем в разогретом (светящемся) состоянии. При токах
ламп более 0,5 А целесообразно использование радиаторов для отвода
тепла с корпусов транзисторов. Использование ламп накаливания с
током более 1 А не рекомендуется — лучше воспользоваться последо-
вательно соединенными лампами на меньшее напряжение. Все номи-
налы указаны для соединенных последовательно 4 ламп на 2,5 В
(0,15 А) в цепи коллектора каждого транзистора и напряжении пита-
ния 10 В. При увеличении тока нагрузки наверняка потребуется под-
бор номиналов конденсаторов Cl, С2 и резисторов Rl, R2.
В качестве источника питания можно использовать любой, даже
нестабилизированный. При выборе питающего напряжения' лучше
всего отталкиваться от имеющихся в наличии ламп, мощность же
сетевого трансформатора должна быть равна мощности используе-
мых ламп При установке подобных конструкций в уже имеющуюся
аудиоаппаратуру рекомендуется воспользоваться маломощными лам-
пами, чтобы взять питание со штатного сетевого трансформатора.
Если частота мерцания не устраивает, то можно подобрать емкость
конденсаторов (желательно, чтобы их номиналы были одинаковы-
ми). В случае, когда будут использоваться мощные лампы (ток по-
требления более 0,3 А), рекомендуется установить транзисторы на
теплоотводы и воспользоваться составными транзисторами (напри-
мер, КТ972), поскольку сильно увеличиваются токи базовых перехо-
дов и потребуется установка конденсаторов больших емкостей (бо-
лее 220 мкФ).
44
Гпава 2. Автоматы световых эффектов
Аппаратные «бегущие огни»
Для получения более эффектной световой иллюминации необхо-
димо организовать работу минимум четырех каналов. Без использова-
ния цифровых интегральных компонентов решить эту задачу можно,
но не оправдано возрастет трудоемкость, габариты и стоимость конст-
рукции. Поэтому в качестве простейших будут рассмотрены автоматы
с применением микросхем.
Любые аппаратные «бегущие огни» используют последовательные
регистры сдвига, последний выход которых подан на вход регистра.
Таким образом, записанная в регистр информация перемещается
внутри него по кругу. Регистр можно организовать на D-триггерах ли-
бо взять уже готовый из набора популярных серий микросхем. И в
ТТЛ-, и в КМОП-сериях можно выбрать не один регистр, идеально
подходящий для создания «бегущих огней».
Принципиальная схема простейшего автомата изображена на
рис. 2.5, чертеж печатной платы — на рис. 2.6 (а — сторона провод-
ников, б — детатей), расположение деталей — на рис. 2.7. На эле-
ментах DD2—DD4 построен регистр сдвига. Следует отметить, что
D-триггеры, в силу своей конструктивной особенности, информацию
на выходе меняют чуть позже, чем она в них записывается (время
распространения), а поскольку практически все регистры построены
на D-триггерах, их можно использовать для создания «кольцевого»
перемещения информации.
На элементах DD1.1—DD1.4 собран задающий генератор, от его
рабочей частоты зависит скорость «бега огня». При подаче напряже-
ния питания информация на входе DD1.1 не определена, но по уров-
ню она все же ближе к уровню лог. О, следовательно, на выходе этого
элемента сформируется лог. 1. На выходе DD1.2 появится лог. О и че-
рез незаряженный конденсатор CI еще больше приблизит напряжение
на входе DD1.1 к уровню лог. 0. Однако на выходе DD1.3 будет при-
сутствовать уровень лог. 1 и он через соединенные последовательно
резисторы R1 и R2 начнет заряжать емкость С1. Напряжение на входе
DD1.1 начнет медленно увеличиваться, и когда оно приблизится к
уровню лог. 1, элемент DD1.1 на своем выходе изменит состояние.на
лог. 0. Это сформирует на выходе DD1.2 лог. 1, и емкость С1 начнет
разряжаться. На выходе DD1.3 появится лог. 0, тем самым уменьшая
время разряда емкости С1 и заряжая ее другой полярностью. На входе
DD1.1 напряжение начнет уменьшаться и по достижению уровня,
близкого к лог. 0, элемент DD1.1 изменит свое состояние на противо-
положное. Таким образом цикл здрядки/разрядки конденсатора С1
будет повторяться снова и снова. Из описания видно, что время заряд-
Гпава 2. Автоматы световых эффектов
45
ки/разрядки конденсатора зависит от величины сопротивлений R1 и
R2 и емкости этого конденсатора. Следовательно, чем больше будет
сопротивление резисторов и емкость конденсатора, тем дольше будут
длиться циклы, однако следует отметить, что чрезмерное уменьшение
емкости С1 и увеличение сопротивлений R1 и R2 может привести к
потере устойчивости в работе генератора. То же самое произойдет в
случае увеличения емкости и уменьшения сопротивлений.
Если SA8 находится в разомкнутом состоянии, то на входе DDJ.4
будет присутствовать уровень лог. 1, который разрешит работу этого
46
Глава 2. Автоматы световых эффектов
"4 ti4
„н| ЗД чП £>
элемента. Если же контакты SA8 замкнуть — уровень лог. О запретит
работу элемента и импульсы на его выходе перестанут формироваться.
Прямоугольные импульсы с выхода элемента DD1.4 подаются на
входы «С» элементов DD2.1—DD4.2 и с приходом каждого фронта
импульса информация, находящаяся на входах «D», будет появляться
на выходах этих элементов. Под «фронтом» импульса подразумевается
Гпава 2. Автоматы световых эффектов
47
промежуток времени, в котором уровень сигнала изменяется от со-
стояния лог. О в состояние лог. I, под «спадом» будет подразумеваться
промежуток времени, в котором уровень сигнала будет изменяться от
состояния лог. 1 — в состояние лог. 0.
Поскольку выходы предыдущих триггеров подключены на входы
последующих, а выход последнего на вход первого, то информация с
каждым фронтом тактового сигнала будет опускаться от верхнего (по
схеме) элемента вниз. Дойдя до нижнего триггера, информация запи-
шется в верхний триггер, и цикл повторится.
Кнопка SA7 служит для одновременной записи во все триггеры
лог. 0 (заведена на все входы принудительной установки лог. 0), т. е.
общего сброса информации. Для записи информации в триггеры не-
обходимо, прежде всего, запретить смещение информации по полу-
чившемуся регистру, во избежание ошибок ввода, — для этого замы-
кают контакты SA8. Для записи уровней лог. 1 в каждый триггер пре-
дусмотрены индивидуальные кнопки SAI—SA6 для каждого триггера.
После записи контакты SA8 размыкают, элемент DD1.4 разрешает
проход на входы «С» триггеров тактовых импульсов и «огонь» начина-
ет свой бесконечный «бег».
Построение автомата именно таким образом позволяет без особых
усилий увеличивать количество каналов, что придает устройству не-
кую универсальность: сколько требуется каналов — столько и воз-
можно организовать.
Этот вариант относится к низковольтным и в качестве ключа ис-
пользует мощный биполярный транзистор, на базу которого подает-
ся напряжение с эмиттерного повторителя (рис. 2.8). Введение эмит-
терного повторителя обосновано тем, что выходные токи микросхем
не очень велики, а для открытия мощного транзистора иногда требу-
ется до 0,5... 1 А. Количество силовых ключей равно количеству вы-
Рис. 2.8
48
Плава 2. Автоматы световых эффектов
ходов (каналов) устройства управления, в рассмотренном выше ва-
рианте их 6.
На транзисторах VT1, VT2 собран регулятор яркости свечения, ко-
торая устанавливается резистором R1. Ток коллектора транзистора
должен быть рассчитан на суммарный ток потребления всех каналов.
Обязательнре условие — VT1 установлен на теплоотвод, поскольку
при токе нагрузки 1 А и подаче на нагрузку половины 24 В питания
на нем будет выделяться порядка 12Вх1А=12Вт тепловой энер-
гии. Из этого следует, что использование подобного регулятора воз-
можно при небольших токах нагрузки, в противном же случае от него
лучше отказаться (потребуются слишком мощные транзисторы и ог-
ромные теплоотводы).
При больших токах нагрузки, естественно, потребуется установка
силовых транзисторов на теплоотводы, а в случае горения ламп не в
полный накал — уменьшение номинала резисторов R3, R4, Rn, Rn+1.
Для питания самих ламп можно использовать нестабилизирован-
ный источник с напряжением чуть меньшим, чем напряжение ис-
пользуемых ламп (примерно на 10... 15%). Это несколько снизит яр-
кость свечения, но увеличит срок эксплуатации гирлянд, поскольку
при повышении сетевого напряжения запас не даст выйти из строя
лампам слишком быстро.
Использование готовых регистров позволит существенно разнообра-
зить работу автоматов. Для примера будет рассмотрено применение ре-
гистров К155ИР11 и К155ИР13. Вариант принципиальной схемы «бегу-
щих огней» приведен на рис. 2.9. Рис. 2.10 (а — сторона проводников;
б — деталей) и 2.11 — чертеж печатной платы и расположение деталей.
На элементах DD1.1—DD1.3 собран тактовый генератор, DD2 и
DD3 — счетчик-делитель, разрешающий через определенное количе-
ство тактов изменить направление «бега огня» (определяется положе-
нием галетного переключателя SA1). У DD2 и DD3 несколько не
стандартная схема включения, что позволило сделать чертеж печатной
платы компактней.
При подаче напряжения питания счетчики не обнуляются, поэто-
му их состояние может оказаться в любой комбинации. Допустим, что
на выводе 12 DD2 в момент, включения сформировался уровень
лог. 0, а переключатель SA1 находится в верхнем по схеме положении.
В этом случае «0» окажется и на входах S0 регистров DD4, DD5, а на
входах S1 появится «1» с выхода DD1.4. При этой комбинации с при-
ходом каждого фронта импульсов тактового генератора содержимое
регистров будет смещаться от нижнего (по схеме) выхода вверх.
С приходом каждого спада импульса тактового генератора счетчрк
увеличивает свое содержимое на единицу и через какое-то количество
гпава 2. Автоматы световых эффектов
49
Рис. 2.9
01
02
03
04
-05
06
07
08
ОСИ -К155ЛАЗ
002,003-К155ИЕ5
004,005 -К155И»11
VD1-VD4-Kfl1O3
VD5-VCH3 - АЛ307
R1 -2,2k
R2-300
R3,R4-1k
R5-240
R«-R14-1k
C1 -47,0x16
тактов на 12 выводе DD2 появится уровень лог. 1. Теперь на входе SO
будет «1», а на S1 — «О». При такой комбинации регистры станут
сдвигать свое содержимое от верхнего выхода вниз. Через 8 тактов ге-
нератора на 12 выводе DD2 появится лог. О и регистры снова изменят
направление движения «огня».
На диодах VD1—VD4 собраны два логических элемента «ИЛИ»,
позволяющих производить, путем смены положений контактов SA2,
параллельную загрузку информации. Увеличение количества выходов
позволяет создать большее количество эффектов, при этом увеличи-
вается и количество органов управления. Для наглядности и исключе-
ния ошибок при вводе введены светодиоды VD5—VD13, которые ус-
танавливаются на передней стенке корпуса прибора. Переключатели
50
Глава 2. Автоматы световых эффектов
а)
Рис. 2.10
Рис. 2.11
Гпава 2. Автоматы световых эффектов 51
SA4- SAI 1 типа Г12К с индивидуальной фиксацией, SA2, SA3 — лю-
бого типа.
На рис. 2.12 приведена принципиальная схема автомата на базе
К155ИР13, рис. 2.13 и 2.14 — чертеж топологии печатных проводни-
ков и расположение деталей. Отличительная особенность этой схе-
мы — отсутствие «клавиатуры» установки «эффекта», поскольку это
происходит автоматически, по прошествии определенного количества
тактовых импульсов, которое выбирается положением переключате-
лем SA1.
На элементах DD1.1—DD1.4 построен тактовый генератор, на
DD2, DD3 — счетчик-делитель, определяющий, через какое количе-
ство тактов необходимо произвести изменение направления «бега» и
комбинации зажженных-потушенных светоизлучателей (эффекта). На
DD4, DD5 выполнен формирователь самих эффектов. С приходом
каждого спада на вывод 1 DD4 содержимое счетчиков увеличивается
на единицу. С появлением фронта на этом выводе, а он соединен че-
рез конденсатор С2 с входом DD6.4, на этом входе кратковременно
формируется «1». Допустим, что на выходах DD4 и DD5 установлено
какое-то двоичное число, следовательно, логический элемент ИЛИ,
на диодах VD9—VD16, «пропустит» напряжение высокого уровня и на
Рис. 2.12
52
Глава 2 Автоматы световых эффектов
Рис. 2.13
а)
Рис. 2.14
Гпава 2. Автоматы световых эффектов
53
втором входе DD6.4 будет тоже лог. 1. При такой комбинации, когда
на обоих входах элемента И-НЕ присутствует лог. 1 — на его выходе
сформируется лог. О, который запретит работу элементов DD6.2 и
DD6.3, и на их выходах появится уровень лог. 1. В этом случае на
входах SO и S1 микросхемы'DD7 появляется комбинация, при кото-
рой регистр записывает информацию с параллельных входов, и с по-
явлением фронта на входе «С» он запишет состояние, в котором на
данный момент находятся счетчики DD4 и DD5. Как только конден-
сатор С2 зарядится — эта комбинация исчезнет и регистр с приходом
каждого фронта на вход «С» начнет сдвигать записанную в него ин-
формацию в ту или иную сторону (это определяется тем, на каком из
входов, SO или S1, присутствует «О», а на каком «1»).
На элементах DD6.1—DD6.4 собран формирователь «направле-
ние-запись». На диодах VD1—VD8 собран элемент логического И.
Как только счетчики DD4, DD5 «досчитают» до состояния, когда на
всех их выходах присутствует лог. 1, — на входах принудительной ус-
тановки нулевого состояния появится лог. 1 и счетчики «обнулятся».
При появлении на всех выходах DD4, DD5 уровня лог. О на входе
DD6.4, через элемент логическое «ИЛИ» нд диодах VD9—VD16,
сформируется уровень лог. О, который запретит работу элемента. По-
скольку DD6.4 заблокирован, на входы разрешения параллельной за-
писи разрешающий импульс проходить не будет и информация в ре-
гистре не изменится. Так продолжав гея до тех пор, пока хоть на од-
ном из выходов DD4 или DD5 не появится уровень лог. 1.
Принудительная установка нуля и блокировка при его появлении не-
обходимы для исключения появления в регистре комбинаций, при
которых все лампы горят или все лампы потушены. Положением пе-
реключателя SA2 определяется, через какое количество тактовых им-
пульсов «огонь» изменит направление «бега».
Поскольку предлагаемые устройства уже более-менее серьезны, то
использование совместно с ними сетевых силовых ключей будет
вполне оправдано. При питании нагрузки-сетевым напряжением в ка-
честве силовых ключей очень часто выбирают тиристоры или сими-
сторы. Это облегчает повторяемость схемы, но влечег две существен-
ных проблемы: при подключении нагрузки, не превышающей даже
100 Вт, в звуковоспроизводящем тракте аудиоаппаратуры достаточно
хорошо прослушиваются коммутационные помехи, создаваемые от-
крывающимися ключами; для безопасной эксплуатации требуется
введение гальванической развязки от сети питания 220 В.
Для решения первой проблемы практически на всех автоматах све-
товых эффектов с тиристорными (симисторными) выходами устанав-
ливают сетевой фильтр. Для увеличения эффективности подавления
54
Гпава 2. Автоматы световых эффектов
ВХОД выход
Рис. 2.15
помех, как правило, фильтр имеет «Г» или
«Т» построение и состоит из LC-элемен-
тов (рис. 2.15). Индуктивность для фильт-
ра, при суммарной мощности нагрузки до
1 кВт, можно изготовить на ферритовом
сердечнике (с магнитной проницаемо-
стью 2000НН) типоразмера К42 х 25 х 11 порядка 30...40 витков на ка-
ждую полуобмотку проводом ПЭВ-2, диаметром 1,4...1,6 мм. Подобное
включение обмоток дросселя позволяет серьезно уменьшить габариты
при той же эффективности, поскольку встречное включение обмоток,
за счет взаимной компенсации магнитных полей, сильно ослабляет
импульсные помехи. Обмотки, для увеличения надежности, лучше рас-
положить по разные стороны кольца, что исключит возможность ко-
роткого замыкания в случае нарушение изоляции провода. Рабочее на-
пряжение конденсаторов должно быть не менее 400 В, а емкость
2...4 мкФ (можно соединить параллельно несколько конденсаторов).
При больших мощностях нагрузки можно сложить вместе два кольца
того же типоразмера и намотать такое же количество витков, но диа-
метр провода должен быть не менее 1,7 мм.
Кроме того, если необходимо свечение излучателей в полный на-
кал, тиристоры требуют введения диодного моста, поскольку они не в
состоянии пропускать обе полуволны сетевого напряжения. При боль-
ших нагрузках, например 4 канала по 200 Вт, суммарный ток составит
примерно 4 А, но это ток, потребляемый лампами в светящемся со-
стоянии, а в момент подачи напряжения питания лампа накаливания
потребляет в 3...5 раз больше. Следовательно, 3 А умножается на 5 и,
для надежности, к получившимся 15 А добавляется еще 25...35%. По-
лученная величина (20 А) — это и есть тот ток, на который должен
быть рассчитан диодный мост, и использование популярных выпря-
мительных диодов (типа Д242) становится практически невозможно.
На рис. 2.16 приведена схема линейки тиристорных ключей для
«бегущих огней» без гальванической развязки. Здесь входной сигнал
поступает непосредственно на усилители тока, так как выходного тока
интегральных микросхем недостаточно для открытия тиристоров. Че-
рез токоограничивающие резисторы R1 — Rn+1 напряжение высокого
уровня попадает на базы транзисторов VT1 — VTn+1 и открывает их
(количество ключей не указано преднамеренно, поскольку оно может
колебаться в широких пределах и соответствует требуемому количеству
каналов в каждом индивидуальном случае). Это открывает соответст-
вующие транзисторы VT2 — VTx+1, а они создают требуемые для от-
крытия тиристоров токи на управляющих электродах. Использование
двух транзисторных формирователей позволило сделать ключи универ-
Гпава 2. Автоматы световых эффектов
55
-220V
Рис. 2.16
сальными и брать питание для них до стабилизатора напряжения, что в
свою очередь сильно облегчило его работу. Универсальность же заклю-1
чается в том, что тиристоры могут быть практически любого типа, т. е.
очень мощные, а ведь для мощных тиристоров требуются гораздо боль-
шие токи открывания. Открывающий ток тиристоров можно регулиро-
вать либо величиной напряжения питания, либо номиналом токоогра-
ничивающих резисторов R2 — Rx+1. Например, при использовании
тиристоров Т112-16-6 и напряжении питания Unn, равном 10 В, номи-
нал резисторов R4, R8,..., Rn, Rn+1 составил 620 Ом. Использовать ти-
ристоры типа КУ201, КУ202 можно, но в последнее время их качество
оставляет желать лучшего. Поэтому рекомендуется воспользоваться
промышленными тиристорами из серий Т112 (Т116), что в свою оче-
редь позволяет серьезно сэкономить на габаритах и не ограничивать
мощности нагрузки, поскольку, в зависимости от типа, можно выбрать
тиристоры с номинальным током.от 10 до 25 А.
Диодный мост для подобных ключей лучше использовать на про-
мышленных диодах типа Д132, Д142 и т. д. Естественно, что при
мощностях нагрузки более 100 Вт на канал требуется установить ти-
ристоры и диоды на теплоотводы. Причем площадь теплоотвода для
диодов должна быть много больше площади теплоотвода для тиристо-
ра, поскольку через них течет суммарный ток.
Для гальванической развязки устройства управления от сети часто
используют оптроны или трансформаторы. Каждый из вариантов
имеет свои достоинства и недостатки. При установке оптронов при-
ходится серьезно потратиться — они недешевы, при использовании
56
Гпава 2. Автоматы световых эффектов
трансформаторов требуется много времени на их изготовление. «Раз-
вязку», как правило, производят либо на входе устройства, либо непо-
средственно перед силовыми ключами. Первый вариант наиболее
приемлем для «цветомузыки», поскольку на входе имеется сигнал в
виде переменного напряжения. Для «бегущих огней» от гальваниче-
ской «развязки» можно отказаться вообще, но только в случае ис-
пользования тиристорных силовых ключей и изоляционных элемен-
тов управления работой автомата (переключатели, ручки регуляторов
скорости «бега» и т. д.).
Для управления симисторами наиболее предпочтительна транс-
форматорная «развязка» непосредственно перед ключами, поскольку
нагрузка питается переменным напряжением и, естественно, на управ-
ляющий электрод симистора требуется подавать переменное напряже-
ние, для того чтобы он пропускал обе полуволны напряжения питания.
На рис; 2.17 приведена схема симисторных выходных, ключей с
использованием трансформаторной гальванической «развязки». На
транзисторах VTl, VT2 выполнен задающий генератор, на транзисто-
ре VT3 — усилитель мощности. Принцип работы подобных генерато-
ров подробно описан в главе «Регуляторы», поэтому на этом внима-
ние заостряться не будет. Номиналы генератора подобраны таким об-
Рис. 2.17
Гпава 2. Автоматы световых эффектов
57
разом, чтобы его частота составляла 28...34 кГц, что, собственно, и
позволяет уменьшить размеры «развязывающих» трансформаторов.
Сигналы с платы управления открывают гот или иной транзистор из
линейки VT4—VTn+1 и тем самым «подключают» второй (нижний по
схеме) вывод первичной обмотки трансформатора к общему проводу.
Поскольку напряжение пульсирующее, то во вторичных обмотках
трансформаторов начинает наводиться напряжение, которое, пройдя
через токоограничивающий резистор, открывает соответствующий си-
мистор. Подобное решение позволяет избавиться от мощного диодно-
го моста и серьезно снизить габариты за счет установки всех симисто-
ров на один общий теплоотвод.
В качестве магнитопровода для импульсного трансформатора
можно использовать сердечник от любого телевизионного «ТМС»,
вышедшего из строя. Причем одного сердечника хватает для изготов-
ления двух трансформаторов. Для этого необходимо вытащить сердеч-
ник из пластмассовой оправки, откусив бокорезами верхнюю «шляп-
ку» «ТМС». Затем треугольным надфилем, посередине длины сердеч-
ника, делается пропил на глубину 2...3 мм и сердечник на месте
пропила «перекусывается» бокорезами. Затем на сердечнике закреп-
ляют с использованием клея два слоя бумаги и наматывают в навал
первичная обмотка, равномерно распределяя витки. Она содержит
400 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,1 мм. После этого делается
еще одна двухслойная бумажная «прослойка» и наматывается вторич-
ная обмотка тем же проводом, но сложенным вдвое. Количество вит-
ков вторичной обмотки — 250. Номинал токоограничивающих рези-
сторов (R10), возможно, придется подобрать, особенно при использо-
вании мощных симисторов, в оригинале же это были резисторы
МЛТ-0,5 30 Ом, использовались симисторы типа ТС 122-25-8 — мощ-
ность нагрузки составляла 300 Вт на канал.
Подобный трансформатор можно изготовить и на других сердеч-
никах, например, на одинаковой длины (15...20 мм) кусочках кругло-
го ферритового стержня магнитной антенны радиоприемника. Коли-
чество витков можно оставить таким же. Следует также отметить, что
количество витков никаким образом не рассчитывалось, а наматыва-
лось «на глаз», однако даже при питании линейки транзисторов на-
пряжением 15 В повышения температуры коммугирующих транзисто-
ров не наблюдалось. Снижение же КПД подобных трансформаторов
из-за «лишних» витков при более низком напряжении питания на
функциональности самого устройства никак не сказалось.
Для максимапьного подавления помех при очень больших нагруз-
ках используют дополнительные следящие формирователи, которые
разрешают открытие силовых ключей только в момент перехода сину-
58
Глава 2. Автоматы световых эффектов
Рис. 2.20
сс’ВДЫ питающего напряжение че-
рез ноль. Такой узел ввести можно
и в предлагаемую схему, воспользо-
вавшись оптроном, например,
ДОТ127 (рис. 2.18). Пока сетевое
напряжение имеет достаточную ве-
личину — светодиод оптрона све-
тится и фототранзистор шунтирует
бдзу транзистора VT1, тем самым
запрещая работу генератора. Как
только напряжение снизится на-
столько, что транзистор оптрона за-
кроется, генератор начнет выраба-
тывать импульсы и соответствую-
щие симйсторы будут открыты.
JAwsvjsa несбшк-
мость регулировки яркости свече-
ния гирлянд, для этого можно вос-
пользоваться схемой, приведенной
на рис. 2.19. Данная схема одинако-
во эффективно может использо-
ваться и с тиристорами, и с сими-
сторами. По сути это регулятор
мощности, «отсекающий» часть по-
луволны синусоиды напряжения
питания (рис. 2.20). Принцип его
работы основан на задержке откры-
вания симистора VSI на некоторое
время, что уменьшает действующее
значение приложенного напряже-
ния и уменьшает яркость свечения
излучателей. Время задержки опре-
деляется номиналами конденсато-
ров Cl, С2 и резисторов R3, R4. Ha VS1 собран аналог динистора, и
как только С1 зарядится до напряжения стабилизации стабилитрона
VD5, он открывается и накопленную в С1 энергию подает на управ-
ляющий электрод симистора VS1. Диоды VD1—VD4 служат диодным
мостом для «динистора», поскольку регулировать задержку открытия
симистора надо при обоих полуволнах переменного напряжения пи-
тания. Резистором R3 регулируется время заряда С1, а значит и время
задержки открытия VS1, следовательно, от положения его движка бу-
дет зависеть величина действующего значения, поданного на нагрузку
напряжения, или, другими словами, — яркость свечения светоизлуча-
Глава 2. Автоматы световых эффектов
59
телей. Остается только добавить, что номинальный ток сймистора
VS1 должен быть рассчитан на суммарный ток всех каналов И что по-
добный регулятор создает очень сильные сетевые помехи, поэтому на-
стоятельно рекомендуется использовать на входе фильтр питания.
В качестве источников питания первого и второго устройства мож-
но использовать схему, приведенную на рис. 2.21. Мощность сетевого
трансформатора должна быть не менее 10 Вт, выходное переменное
напряжение должно составлять 8...9 В. Конденсатор С1 на напряже-
ние не ниже 16 В, С2 — 6,3 В. Емкость обоих конденсаторов составля-
ет 330...470 мкФ. Интегральный стабилизатор DAI — КРЕН5А
(LM7805) установлен на теплоотвод, выполненный из алюминиевой
полосы толщиной Е.,1,5 мм и размерами 30 х 60 мм. При большем на-
пряжении вторичной обмотки сетевого трансформатора плогиадь'теп-
лоотвода DA1 необходимо увеличить, однако превышение переменно-
го напряжения более 12 В может вызвать слишком большое выделение
тепла на DA1 и тепловой пробой стабилизатора. В качестве выпрями-
тельных диодов можно использовать КД209 (1N4007, FR157 или лю-
бые иру^те,, w&tov. те, ueree <4,5. А5>- SM —
типа ПКН, предохранитель — 0,25 А, при условии, что на силовые
ключи будут установлены отдельные предохранители (на каждый ка-
нал индивидуально). Ток этих предохранителей должен составлять
50% от максимального, на который рассчитаны используемые силовые
ключи (тиристоры или симисторы).
Рис. 2.21
Программные автоматы
Прежде чем приступить к описанию программных автоматов свето-
вых эффектов, следует хотя бы поверхностно ознакомиться с принци-
пами работы самых программ. Для этого необходимо знать, в каком
виде эти программы составляются и как примерно это делается.
При составлении программ следует учитывать, что самый верхний
разряд счетчика, дешифратора и т. д. является самым младшим- Одна-
ко написание программ в двоичной системе счисления, в которой соб-
ственно и работает цифровая техника, весьма затруднительно, по-
60
Гпава 2. Автоматы свегповь1Х эффектов
скольку, имея, например, 8 разрядов какой-либо микросхемы, инфор-
мация может находиться в любой из 256 комбинаций и в двоичной
системе счисления иметь вид от «00000000» до «11111111». Во-первых,
это уже восьмиразрядное число и запомнить любую промежуточную
комбинацию весьма затруднительь10- Во-вторых, подобные наборы
двоичных чисел занимают много м₽ста при очень маленькой инфор-
мативности. Именно поэтому для написания программ пользуются
шестнадцатеричной системой счисления. Использование этой систе-
мы счисления позволило существенно уменьшить количество разря-
дов в числе, и в этом отношении рна даже «экономнее» десятичной
(общечеловеческой)'системы счисления. Описывая состояние на тех
же 8 разрядах, информация может иметь вид от «00» до «FF», послед-
нее и означает число 255 (в цифровой технике принято за первую
цифру считать цифру «0»). Конечно, шестнадцатеричная система
счисления немного трудновата в понимании, но когда вы немного ос-
воитесь и привыкнете, написание программ для подобного рода уст-
ройств не составит большого труда. Для наглядности в табл. 2.1 приве-
дено соответствие десятичных, двоичных и шестнадцатеричных чисел
для первых четырех разрядов.
Таблица 2\ 1 В случае, когда разрядов более 4,
Десятичное число Двоичное число Шестнадца- теричное число мл<1дшая «четверка» пишется справа, а старшая — слева. Если общее коли- чество разрядов не кратно четырем, то
. 0 0000 1 недостающие разряды понимаются
I 0001 . 2 условно, как будто они есть. Напри- мер, если разрядов 6, то максималь- ной число в двоичном виде будет иметь вид «11 1111», где первые 2 еди- ни14ы показывают состояние на стар- Шцх разрядах, а остальные — на млад-
2 0010 3
3 ООН 4
4 0100 5
5 0101 6
6 оно 7 ших (самый младший разряд распола-
7 0111 8 гается справа). В шестнадцатеричном виде это же число будет иметь вид «ЗЕ». Для более удобного понимания подобные коды компонуются парами, в случаях, когда требуется описать со-
8 1000 9
9 1001 0
Ю 1010 А
II 1011 В стояние более восьми разрядов.
12 1100 С Программные «бегущие огни»
13 1101 D строятся на базе оперативных запо- минающих устройств (ОЗУ) или по- стоянных запоминающих устройств (ПЗУ). Построение подобных усг-
14 1110 Е
15 1111 F
Гпава 2. Автоматы световых эффектов
61
ройств на ОЗУ позволяет в любой момент времени изменить програм-
му, но такие устройства требуют после каждого включений записы-
вать все эффекты снова, а при больших объемах ОЗУ это занимает
очень много времени. Собственно по этой причине подобное устрой-
ства не так популярны. Содержимое ПЗУ записывается одиг< раз и на
протяжении всего времени эксплуатации не меняется, а поскольку
современная элементная база позволяет применять ПЗУ очень боль-
ших объемов, то недостаток эффектов практически не замечается.
Для начала будут рассмотрены принципы простейшего автомата
на базе перепрограммируемого постоянного запоминающего устрой-
ства (ППЗУ), с использованием микросхемы К573РФ2 (РФ5)-
Как правило, подобные автоматы содержат тактовый генератор,
набор счетчиков с количеством разрядов, равным количеству адрес-
ных входов микросхемы ППЗУ, и собственно само ППЗУ- После
U.U3Y qSwhwj адр; cuwawe. «а эт.ом. чухч, wxsksl. Принци-
пиальная схема приведена на рис. 2.22. Рис. 2.23 — чертеж печатной
платы (а — сторона печатных проводников, б — сторона деталей),
расположение деталей — рис. 2.24.
На микросхеме DD1 собран тактовый генератор (R1 регулирует
скорость «бега»), на DD2, DD3 счетчик, DD4 — ППЗУ. Тактовые им-
пульсы с генератора поступают на вход ЕС DD2.1 и с приходом каж-
дого спада (перехода от состояния лог. 1 в состояние лог. 0) содержи-
мое счетчика увеличивается на единицу. Выходы счетчика заведены
на первые четыре адресных разряда ППЗУ.
Рис. 2.22
a)
Рис. 2.23
6)
Рис. 2.24
ППЗУ К573РФ2 имеет 10 адресных разрядов и 8 разрядов данных.
Это означает, что у микросхемы имеется 10 входов, от комбинации
лог. О и лог. 1 на которых зависит, что именно будет на ее выходах, а
поскольку коды компонуются парами и входов более 8, то комбинация
на входах может иметь вид от «00 00» до «07 FF» (2048 комбинаций).
Поскольку выходов 8 (один выход — бит, 8 бит — 1 байт), то записан-
ная информация может иметь вид от «00» до «FF». Таким образом, со-
ставив грамотно программу для ППЗУ и подав на адресные входы вы-
хода считающего тактовые импульсы счетчика, можно заставить ин-
Гпава 2. Автоматы световых эффектов 63
формацию на выходах ППЗУ меняться в последовательности, которая
создаст эффект работы регистра, т. е. перемещения ее от младшего
разряда к старшему. Тут следует отметить, что подобная программа бу-
дет самой примитивной из того, что можно записать в ППЗУ, по-
скольку, имея 8 выходов, можно «зажигать» любой из них в любой по-
следовательности, тем самым создавая самые разнообразные эффекты.
Собственно по этому принципу и построена предлагаемая схема.
Счетчик на DD2, DD3 считает импульсы с генератора и постоянно
увеличивает свое содержимое. Выходы счетчика поданы на адресные
входы ППЗУ, причем 5-й и 7-й разряды не используются вообще, а
для продолжения информация снимается с 6-го или 8-го разрядов
(переключатель SA1). Это позволяет через каждые 16 тактов инфор-
мации, записанной в ППЗУ, повториться, что и будет повтором «эф-
фекта». Это сделано для увеличения зрительного восприятия. Остает-
ся лишь добавить, что эта схема управления обеспечивает статиче-
скую индикацию, т. е. в любой момент времени могул быть включены
все восемь светоизлучателей.
О том, как быстро составлять программы для подобных схем,
впрочем, как и о программаторах, здесь упоминаться не будет, для на-
чинающих это тяжеловато, им предлагается готовый вариант «про-
шивки» ППЗУ, опытным же радиолюбителям в конце книги предло-
жен список литературы.
Объем ППЗУ РФ2 не очень велик, но они имеют вход выбора раз-
решения работы, позволяющий несложными действиями «паралле-
лить» несколько микросхем, тем самым увеличивая объем информа-
ций. Для этого можно напаять прямо друг на друга несколько корпу-
сов ППЗУ и, подавая на 20-й вывод лог. О, разрешить работу тому или
иному корпусу ППЗУ. При наличии лог. I на 20-м выводе микросхе-
ма переходит в «третье» состояние, при котором ее выходы отключе-
ны и находящаяся на них информация от других источников никак
не искажается. Тут следует оговориться, что предлагаемые схемы ос-
нованы на К573РФ2 (РФ5), имеющих объем 2048 байт, однако можно
использовать микросхемы с большими объемами, например К573РФ4
(РФ6) — она имеет объем 8192 байта, а К573РФ8 — 32768 байт. Ис-
пользование именно РФ2 объясняется их большой популярностью и
отсутствием дефицита этих микросхем.
В качестве силовых ключей можно использовать ключи любого
типа из описанных выше или приведенных далее.
Поскольку информация может изменяться на выходах в произ-
вольном необходимом программисту порядке, то, добавив несколько
микросхем, можно построить устройство управления 64 индикатора-
ми, причем силовых ключей всего 16. Подобные характеристики стати
64
Гпава 2. Автоматы световых эффектов
возможны при динамической индикации, т. е. непрерывное свечение
всех 64 ламп .лишь только кажется, а в любой момент времени горит не
более 8 ламп. Поскольку зажигание той или иной восьмерки ламп
происходит довольно быстро и регулярно, то благодаря инерционно-
сти спиралей ламп накаливания и человеческого глаза складывается
впечатление полноценного свечения всех индикаторов.
Принципиальная схема устройства приведена на рис. 2.25, на
рис. 2.26 — чертеж печатной платы (а — сторона печатных провод-
ник, б — сторона деталей), на рис. 2.27 — расположение деталей (не
показан электролитический конденсатор, установленный по питанию
100 мкФ х 6,3 В). На элементах DD1.1, DD1.2 и DD1.3, DD1.4 собра-
ны 2 генератора. Первый служит для создания необходимого разноса
во Бремени разрешения свечения, второй тактовый и определяет ско-
рость «бега».
Для наибольшей ясности примем схему выходных каскадов, при-
веденную на рис. 2.28, а расположение индикаторов в виде квадрата
8x8 лампочек (рис. 2.29) и пронумеруем столбцы латинскими буква-
11
11
13
14
R3
DOI.4
R2
DO1.3
DOI - К561ЛА7, К561ПЕ5,
К561ТЛ1
DO2-DD4-К561ИЕ10
DD5,DO6-K56imi
ОО7-К573РФ2
R1-33R
R2 - 22-47R
R3-4,3k
R4-R7-3,9k
R8-R11-1,5k
R12-R27 -3,9k
VT1-VT4-KT3102
C1 -0,1
C2- 10,0x16
SA1 - галлета любого типа
DD2.2
[0D4.1
И
DD4.2
Ju
212
-Г14
DD3.2
Рис. 2.25
Глава 2. Автоматы световых эффектов
65
Рис. 2.26
DD7.1 DD7.2 DD7.3 DD7.4
Рис. 2.27
Глава 2. Автоматы световых эффектов
67
Рис. 2.29
ми от «А» до «Н», а строки цифрами
от «1» до «8» (как в «морском бое»).
Теперь запишем первые коды про-
граммы в виде «01 02 04 08 10 20 40
80» (приведенный фрагмент не более
как пример для рассмотрения прин-
ципа работы устройства).
На микросхемах DD2.2—DD4 соб-
ран 20-разрядный счетчик, причем
первые 3 разряда элемента DD2.1 ис-
пользуются для дешифратора DD6,
который осуществляет выбор столб-
цов матрицы. С каждым спадом так-
счетчика DD2.1 увеличивается на еди-
ПРПР_
движение лог. 1 от нулевого выхода до седьмого (поскольку четвертый
разряд входов дешифрации соединен с общим проводом). Эта «пла-
вающая» единица, усиленная по току транзисторами VT1, открывает
тот или иной силовой транзистор, VT2, разрешения свечения столбца
(поскольку элементы каждого столбца аналогичны друг другу, то опи-
сываться будет первый столбец и первая строка). Если теперь на базу
через токоограничивающий резистор, например VT3, подать откры-
вающую' лог. 1, он откроется, тем самым открывая VT4. Поскольку
транзисторы VT2 открываются поочередно в каждом столбце, то сна-
чала загорится лампа «А1», затем лампа «В1» и т. д., пока не загорится
лампа «Н1» и цикл не начнет повторяться. В связи с тем что открытие
транзисторов VT2 происходит сравнительно быстро (тактовая частота
генератора на DD1.1, DD1.2 составляет 300...500 Гц), то естественно,
что поочередное зажигание ламп не будет видимо, а появится ощуще-
ние их равномерного свечения. Теперь допустим, что генератор на
DD1.3, DD1.4 остановлен, а на все (кроме первых трех) адресные вхо-
ды DD5 подан лог. 0. Выше было оговорено, что первые коды про-
граммы имеют вид «01 02 04 08 10 20 40 80», следовательно, при си-
туации, когда на выходах счетчика DD2.1 будут все лог. 0, то, соглас-
но программе, на самом верхнем выходе DD5 появится лог. 1. В то же
время транзистор VT2 будет открыт, благодаря лог. 1 на нулевом вы-
ходе DD6 (вывод 3), и лампа «А1» засветится. С приходом следующе-
го спада содержимое счетчика увеличится на единицу и изменит со-
стояние на адресных входах DD5 на следующую по порядку. Это по-
влечет появление лог. 1 на втором выходе данных, откроется
транзистор VT4 следующей строки, на DD6 тоже изменится состоя-
ние, теперь лог. 1 будет на первом выходе дешифратора, что в свою
очередь откроет транзистор VT2 следующего столбца. В этой ситуа-
ции будет зажжена лампа «В2». С приходом следующего спада такто-
вого импульса адресная информация снова увеличится на единицу,
соответственно на втором выходе (вывод 2) DD6 появится лог. 1 и те-
перь уже будет светиться лампа «СЗ». Так будет происходить, пока не
загорится лампа «Н8», а поскольку тактовая частота высокая, то види-
мая картина на матрице выглядит диагональной линией, идущей от
левого верхнего угла до правого нижнего (рис. 2.29).
Из вышесказанного следует, что для получения какой-либо «кар-
тинки» программа должна содержать последовательность из восьми
шагов, которые собственно и образуют «картинку». Смена же самих
«картинок» и будет составлять эффект «бега огня», и направление его
движения возможно уже в двух плоскостях, т. е. помимо традицион-
ных «влево-вправо» появилась возможность его перемещения и
«вверх-вниз», а также комбинированного движения по диагоналям,
нину, следовательно, на
Ьоб происходит пере-
68 Глава 2. Автоматы световых эффектов
периметру и т. д. Скорость смены «картинок» зависит от частоты ге-
нератора на DD1.3, DD1.4.
Положением переключателя SA1 определяется, через сколько по-
второв сменится набор «картинок», последний же счетчик DD4.2 со-
вместно с дешифратором DD5 образует управление выбора корпуса
ППЗУ. Использование нескольких ППЗУ позволяет существенно уве-
личить набор эффектов, но и требует немало усидчивости при про-
граммировании, поэтому увеличивать объем памяти можно постепен-
но, уже эксплуатируя готовое устройство. Если одной микросхемы
достаточно, то DD5 и следующие за ним инверторы на транзисторах
VT1—VT4 можно не запаивать в плату вообще.
Лампы можно расположить и в виде восьмиконечной звезды, в
этом случае столбцы лучше сделать лучами, пример приведен на
рис. 2.30. Единственно, что надо будет учесть, — что построение про-
грамм несколько изменится, поскольку зрительное восприятие одного
и того же эффекта для матрицы и звезды весьма разнятся. Для приме-
ра, если на матрице создать эффект поднятия горизонтальной линии
вверх, то для звезды это будет выглядеть как движение «огня» от цен-
тра к краям.
Поскольку питание на лампы подается кратковременно, то, не-
смотря на ровность свечения, они гореть будут не на полную яркость,
поэтому при выборе ламп и напряжения питания следует использовать
лампы минимум в 2 раза меньшие, чем напряжение питания (при на-
пряжении питания силовой части 24 В нужно использовать лампы на
12 В). Переживать за их исправность не стоит — действующее значе-
Гпава 2. Автоматы световых эффектов 69
ние подаваемого напряжения составляет */§ °т напряжения питания,
поэтому они все равно светить на полную «мощность» не будут.
При выборе источника питания, в частности силового трансфор-
матора, его мощность, определяется суммарной мощностью 16 ис-
пользуемых ламп (одновременно будет светиться не более 8 ламп, но
работают они в импульсном режиме, следовательно, потребляют на-
много больше). Тип используемых транзисторов тоже зависит от типа
ламп и ток коллектора транзисторов должен быть в 4...5 раз большим,
чем номинальный ток одной лампы для управления строками (VT3),
и в 35...40 паз больший номинального тока лампы для транзисторов
управления столбцами (VT1). Учитывая то, что возможна комбина-
ция, когда все лампы столбца светятся, через коллектор транзистора
управляющего столбцами протекает ток всех 8 ламп + требуемый за-
пас на холодную нить накаливания.
- При необходимости использования большого количества ламп
лучше воспользоваться лампами на меньшее напряжение, которые со-
единить последовательно, например, использовать лампы на 2,5 В
(0,15 А). При последовательном соединении 4 ламп этого типа напря-
жение питания матрицы должно составлять 20...22 В. Для этого вари-
анта в качестве VT1 лучше использовать К.Т819 в пластмассовом кор-
пусе, в качестве VT3 — КТ973.
Если требуется регулировать яркость свечения ламп матрицы,
можно изменять напряжение ее питания, регулируя величину Unn.
Для этого можно собрать схему параметрического регулятора, приве-
денного на рис. 2.8.
Поскольку при'динамической индикации требуется быстрое от-
крытие-закрытие силовых ключей, то использование тиристорно-си-
мисторных ключей для коммутации сетевого напряжения становится
невозможным. Однако современная элементная база позволяет при-
менять высоковольтные полевые транзисторы с хорошими частотны-
ми и токовыми характеристиками. В качестве примера будут рассмот-
рены 2 варианта построения силовых ю/ючей с использованием тран-
зисторов КП707.
Принципиальная схема силовых ключей для обычного (статиче-
ского) автомата световых эффектов приведена на рис. 2.31. На микро-
схеме DD1 собран генератор с регулируемой скважностью, который
открывав г-закрывает транзистор VT1. Если VT1 открыт, то на 1-й вы-
вод оптрона подается напряжение питание, и если транзистор VT3 от-
крыт — светодиод оптрона откроет фототранзистор. Как только это
произойдет, на затвор VT5 будет подано стабилизированное транзи-
стором VT2 напряжение. В этой ситуации транзистор VT5 откроется и
Рис. 2.30
70
Гпава 2. Автоматы световых эффектов
м*-яИ7 «я*®> иингтеи вол-гол
вхП
Рис. 2.31
Гпава 2. Автоматы световых эффектов
71
лампа НЫ загорится. Регулируя длительность импульсов с генератора
на DD1, можно производить регулировку яркости свечения ламп.
При выборе ламп следует иметь в виду, что подводимое к ним
напряжение является постоянным и имеет величину порядка
280...300 В. Поэтому рабочее напряжение ламп должно быть порядка
230...240 В (обычно рабочее напряжение написано на торце стеклян-
ной колбы или на цоколе), если лампы сетевые. Если в качестве на-
грузки будет использоваться гирлянда, то суммарное напряжение
всех последовательно соединенных ламп должно быть равным
270...290 В. Следует также учесть, что мощность нагрузки и в том, и
в другом случае не должна превышать 200...220 Вт, а гранзисторы
следует закрепить на теплоотвод. Площадь теплоотвода зависит от
мощности нагрузки, и при ее величине в 200 Вт на канал можно
воспользоваться радиаторами от 30...50-ваттного усилителя мощно-
сти звуковой частоты (по 4 транзистора на один радиатор через слю-
дяную прокладку). Транзистор VT2 тоже требуется установить на те-
плоотвод, который можно изготовить из алюминиевого листа разме-
ром 30 х 60 мм, толщиной 1,5...2 мм.
На рис. 2.32 приведена схема силовых ключей для матрицы. Прин-
цип ее работы такой же, как и у предыдущей схемы. Транзисторы VT1,
VT2 используются для управления столбцами, VT3, VT1 — строками.
Мощность нагрузки не должна превышать 40 Вт — одна лампа, поэто-
му при необходимости увеличения количества ламп лучше воспользо-
ваться низковольтными. Единственное отличие — наличие дополни-
тельного источника напряжения Пдоп. Необходимость его введения
объясняется тем, что при его отсутствии транзистор VT4 не входит в
режим насыщения, что в свою очередь вызывает лишнее тепловыделе-
ние. В качестве Пдоп можно использовать дополнительную обмотку
сетевого трансформатора с переменным напряжением 10...11 В. В ка-
честве диодного моста подойдут КД209, 1N4007, FR157 и т. д. Сглажи-
вающая емкость должна составлять 220...470 мкФ. При необходимости
регулировать яркость матрицы можно воспользоваться поинципом ре-
гулировки с рис. 2.31, единственно, что надо будет учесть, — частота
генератора, регулирующего яркость, должна быть в 10... 15 раз боль-
шей, чем частота тактового генератора, определяющего скорость
управления столбцами (рис. 2.4, генератор на DD1.1,. DD1.2). Это ус-
ловие необходимо для исключения возникновения «биения частот»:
когда частоты этих генераторов будут близки, возможно самопроиз-
вольное изменение яркости свечения отдельных столбцов.
Транзисторы VT2, VT4, VT5 следует также установить на теплоот-
воды, причем площадь теплоотвода для VT2 должна быть намного
больше, чем у VT4, поскольку через него протекает больший ток. Для
72
Гпава 2. Автоматы световых эффектов
Гпава 2. Автоматы световых эффектов
73
Рис. 2.32
74
Глава 2. Автоматы световых эффектов
VT5 подойдет такой же теплоотвод, как в предыдущем варианте.
Дроссель L1 для обоих вариантов изготавливаются на Ш-образном
магнитопроводе с габаритной мощностью 8... 10 Вт, обмотки содержат
по 40...50 витков провода ПЭВ-2 и намотаны встречно. Увеличить на-
дежность этого дросселя можно, расположив обмотки на каркасе, раз-
деленном перегородкой.
Оба устройства управления (рис. 2.22 и 2.25) запитываются от ста-
билизированного источника +5 В (рис. 2.21), при условии, что в каче-
стве силовых ключей будут использоваться сетевые ключи. При при-
менении низковольтных ключей мощность трансформатора определя-
ется исходя из мощности ламп.
Примеры программ для обычного 8-канального автомата и авто-
мата, управляющего матрицей в виде квадрата 8x8, приведены соот-
ветственно в табл. 2.2 и 2.3.
Таблица 2.2
[000007FO 00- 01- 02- 03- 04- 05- -06- 07- -08- 09- 0A- OB- oc- 0D- 0E- -OF]
00000000: 01 02 04 08 10 20 40 80 01 02 04 08 10 20 40 80
00000010: 03 06 ОС 18 30 60 CO 81 03 06 ОС 18 30 60 CO 81
00000020: 01 03 07 OF IF 3F 7F FF FE FC F8 F0 E0 CO 80 00
00000030: 07 0Е 1C 38 70 E0 Cl 83 07 0E 1C 38 70 E0 Cl 83
00000040: 01 02 04 08 10 20 40 80 80 40 20 10 08 04 02 01
00000050: 11 22 44 88 11 22 44 88 11 22 44 88 11 22 44 88
00000060: 81 42 24 18 18 24 42 81 81 42 24 18 18 24 42 81
00000070: 0F IE 3C 78 F0 El C3 87 OF IE 3C. 78 F0 El C3 87
00000080: 01 04 10 40 81 84 90 Cl C4 DO El E4 Fl F4 F9 FC
00000090: 01 01 02 02 04 04 08 08 10 10 20 20 40 40 80 80
ООООООАО: 03 06 0C 18 30 60 CO 81 42 24 18 30 60 30 18 06
ООООООВО: 01 04 10 40 01 02 04- 08 10 20 40 80 01 04 10 40
000000С0: 01 02 04 08 10 20 40 80 E0 F8 FE FF 3F OF 03 00
000000D0: OF F0 OF F0 OF F0 OF F0 FF 00 FF 00 FF 00 FF 00 •
00000ОЕ0: OF IE 3c 78 F0 El C3 87 OF IE 3C 78 F0 El C3 87
000000F0: 01 02 04 08 10 20 40 80 CO F0 3C OF 03 01 08 80
ОООООЮО: 80 CO E0 F0 F8 FC FE FF FE 'FC F8 FO E0 CO 80 00
00000110: 3F 7E FC F9 F3 E7 CF 9F 3F 7E FC F9 F3 E7 CF 9F
00000120: 01 04 10 40 01 04 10 40 01 02 04 08 10 20 40 80
00000130: 43 86 0D 1A 34 68 DO Al 43 86 0D 1A 34 68 DO Al
Гпава 2. Автоматы световых эффектов
75
Продолжение табл. 2.2
00000140: 80 CO EO FO 78 3C IE OF 07 03 01 02 08 20 80 00 ...
00000150: 18 3C 7E FF E7 C3 81 42 24 18 24 42 81 42 24 18
00000160: 01 03 07 OF IE 3C 78 FO 78 3C 5A 99 18 24 42 81
00000170: 81 42 24 18 24 42 81 42 24 18 3C 7E FF E7 C3 81
00000180: 01 02 04 02 01 02 04 02 01 02 04 08 10 20 40 80 1
00000190: 01 00 02 00 04 00 08 00 10 00 20 00 40 00 80 00
000001A0: 03 OF 3F FF FE FD FA F4 E9 D2 A4 48 90 20 40 80
000001B0: 03 00 06 00 ОС 00 18 00 30 00 60 00 CO 00 81 00
000001C0: 80 CO EO FO F8 FC FE FF 7F 3F IF OF 07 03 01 00
000001D0: 81 C3 E7 C3 81 C3 E7 C3 81 C3 E7 C3 81 C3 E7 C3
OOOOOIEO: OF ОС 3C 3'0 FO CO C3 03 OF ОС 3C 30 FO co C3 03
OOOOOIFO: FF 7E 3C 18 24 42 81 00 81 42 24 18 3C 7e FF 00
00000200: 03 06 05 03 06 05 03 06 ОС 18 30 60 CO 81 03 06
00000210: 01 02r 04 08 10 20 40 80 03 ОС 30 CO 01 04 10 40
00000220: FF 18 24 42 81 00 81 42 24 18 24 42 81 81 C3 E7
00000230: 01 03 07 06 04 ОС 1C 18 10 30 70 60 40 CO Cl 81
00000240: 01 02 04 08 04 02 01 02 04 08 10 20 40 80 00 00
00000250: 11 22 44 88 11 22 44 88 10 20 40 80 01 02 04 08
00000260: 18 3C 7E FF E7 СЗ 81 18 3C 7E FF E7 C3 81 00 00
00000270: 01 03 07 OF IF 3F 7F FF FE FC F8 FO EO CO 80 po
00000280: 03 OF 3F FF FC FO CO 01 02 04 08 10 20 40 80 01
00000290: 81 CO 60 30 18 ОС 06 03 81 CO 60 30 18 ОС 06 03
000002A0: 01 00 00 00 08 00 00 00 80 00 00 02 08 20 80 00
OOOOC2BO: 01 02 04 08 10 20 40 80 01 02 04 08 10 20 40 80
000002CO: 81 03 06 ОС 18 30 60 CO 81 03 06 ОС 18 30 60 CO
000002DO: 07 OE 1C 38 70 EO Cl 83 07 OE 1C 38 70 EO Cl 83
000002E0: 02 06 OE ОС 08 18 38 30 20 60 EO CO 80 81 83 03
000002F0: OF FO OF FO OF FO OF FO 55 AA 55' AA 55 AA 55 AA
00000300: IB 36 6C D8 Bl 63 C6 8D IB 36 6C D8 Bl 63 C6 8D
00000310: OF IE 3C 78 FO El C3 87 OF IE 3C 78 FO El C3 87
00000320: FC F9 F3 E7 CF 9F 3F 7E FC F9 F3 E7 CF 9F 3F 7E
00000330: 01 04 10 41 84 90 Cl С4 DO El Е4 Fl F4 F9 FD FE
00000340: 81 CO 60 30 18 0C 06 03 81 CO 60 30 18 ОС 06 03
00000350: OF IE 3C 78 3C IE OF IE 3C 78 3C IE OF 33 C3 03
76
Гпава 2. Автоматы световых эффектов
Продолжение табл. 2.2
00000360: 81 42 24 18 99 5А ЗС BD 7Е FF 7Е ЗС 18 81 42 18
00000370: 18 ЗС 7Е FF Е7 СЗ 81 42 24 18 81' 42 24 18 81 24
00000380: 01 02 04 02 01 02 04 08 10 08 04 02 01 03 ОС 60_________
00000390: F0 78 ЗС IE OF IE ЗС 78 F0 78 ЗС IE OF IE ЗС 78
000003А0: ЕО 70 38 1С 38 70- ЕО 70 38 1С 38 70 ЕО 70 38 70
000003В0: СО 60 30 18 30 60 СО 60 30 18 30 60 СО 60 30 60_________
ОООООЗСО: 80 40 20 10 20 40 80 40 20 10 20 40 80 40 20 40
000003D0: 01 02 04 08 10 20 40 80 01 02 04 08 10 20 40 80_________
000003Е0: 03 06 ОС 18 30 60 СО 81 03 06 ОС 18 30 60 СО 81_________
ОООООЗЕО: 01 03 07 OF IF 3F 7F FF FE FC F8 FO EO CO 80 00
00000400: 07 OE 1C 38 70 EO Cl 83 07 OE 1C 38 70 EO Cl 83
00000410: 01 02 04 08 10 20 40 80 80 40 20 10 08 04 02 01
00000420: 11 22 44 88 11 2244 88 11 22 44 88 11 22 44 88
00000430: 81 42 24 18 18 24 42 81 81 42 24 18 18 24 42 81_________
00000440: OF IE 3C 78 FO El C3 87 OF IE 3C 78 FO El C3 87
00000450: 01 04 10 40 81 84 90 Cl C4 DO El E4 Fl F4 F9 FC
00000460: 01 01 02 02 04 04 08 08 10 10 20 20 40 40 80 80_________
00000470: 03 06 ОС 18 30 60 CO 81 42 24 18 30 60 30 18 06
00000480: 01 04 10 40 01 02 04 08 10 20 40 80 01 04 10 40
00000490: 01 02 04 08 10 20 40 80 EO F8 FE FF 3F OF 03 00 |
000004AO: OF FO OF FO OF FO OF FO FF 00 FF 00 FF 00 FF 00
000004B0: OF IE 3C 78 FO El C3 87 OF IE 3C 78 FO El C3 87
000004CO: 01 02 04 08 LO 20 40 80 CO FO 3C OF 03 01 08 80
1
00C004D0: 80 CO EO FO F8 FC FE FF FE FC F8 FO EO-CO 80 00
000004E0: 3F 7E FC F9 F3 E7 CF 9F 3F 7E FC F9 F3 E7 CF 9F
000004F0: 01 04 10 40 01 04 10 40 01 02 04 08 10 20 40 80
00000500: 43 86 OD 1A 34 68 DO Al 43 86 OD 1A 34 68 DO Al
00000510: 80 CO EO FO 78 3C IE OF 07 03 01 02 08 20 80 00
00000520: 18 ЗС 7E FF E7 C3 81 42 24 18 24 42 81 42 24 18
00000530: 01 03 07 OF IE 3C 78 FO 78 ЗС 5A 99 18 24 42 81
00000540: 81 42 24 18 24 42 81 42 24 18 ЗС 7E FF E7 C3 81
00000550: 01 02 04 02 01 Q2 04 02 01 02 04 08 10 20 40 80
00000560: Ой 00 02 00 04 00 08 00 10 00 20 00 40 00 80 00
00000570: 03 OF 3F FF FE FD FA F4 E9 D2 A4 48 90 20 40 80
Гпава 2. Автоматы световых эффектов
77
Продолжение табл. 2.2
00000580: 03 00 06 00 oc 00 18 00 30 00 60 00 CO сю 81 00
00000590: 80 CO EO FO F8 FC FE FF 7F 3F IF OF 07 03 01 00
000005АО: 81 C3 E7 C3 81 C3 E7 C3 81 C3 E7 C3 81 C3 E7 C3
000005В0: 0F ОС 3C 30 FO CO C3 03 OF OC 3C 30 FO co C3 03
000005С0: FF 7E 3C 18 24 42 81 00 81 42 24 18 3C 7E FF 00
000005D0: 03 06 05 03 06 05 03 06 OC 18 30 60 CO 81 03 06
00D005E0: 01- 02 04 08 10 20 40 80 03 OC 30 CO 01 04 10 40
000005FO: FF 18 24 42 81 00 81 42 24 18 24 42 81 81 C3 E7
0000-0600: 01. 03 07 06 04 OC 1C 18 10 30 70 60 40 CO Cl 81
00000610: 01 02 04 08 04 02 01 02 04 08 10 20 40 80 00 00
00000620: 11 22 44 88_ 11 22 44 88 10 20 40 80 01 02 04 08
00000630: 18 ЗС 7E FF E7 C3 81 18 3C 7E FF E7 C3 81 00 00
00000640: 01 03 07 OF IF 3F 7F FF FE FC F8 FO EO CO 80 00
00000650: 03 OF 3F FF FC FO CO 01 02 04 08 10 20 40 80 01
00000660: 81 CO 60 30 18 OC 06 03 81 CO 60 30 18 OC 06 03
00000670: 01 00 00 00 08 00 00 00 80 00 00 02 08 20 80 00
00000680: 01 02 04 08 10 20 40 .80 01 02 04 08 10 20 40 80
00000690: 81 03 06 ОС 18 30 60 CO 81 03 06 OC 18 30 60 co
ОООООбАО: 07 OE 1C 38 70 EO Cl 83 07 OE 1C 38 70 EO Cl 83
000006ВО: 02 06 OE ОС 08 18 38 30 20 60 EO CO 80 81 83 03
ОООООбСО: OF FO OF FO OF FO OF FO 55 AA 55 AA 55 AA 55 AA
000006D0: IB 36 6C D8 Bl 63 C6 8D IB 36 6C D8 Bl 63 C6 8D
000006ЕО: OF IE 3C 78 FO El C3 87 OF IE 3C 78 FO El C3 87
000006F0: FC F9 F3 E7 CF 9F 3F 7E FC F9 F3 E7 CF 9F 3F 7E
00000700: 01 04 10 41 84 90 Cl C4 DO El E4 Fl F4 F9 FD FE
00000710: 81 CO 60 30 18 OC 06 03 81 CO 60 30 18 OC 06 03
00000720: OF IE 3C 78 3C IE OF IE 3C 78 3C IE OF 33 C3 03
| 00000730: 81 42 24 18 99 5A 3C BD 7E FF 7E 3C 18 81 42 18
00000740: 18 3C 7E FF E7 C3 81 42 24 18 81 42 24 18 81 24
00000750: 01 02 04 02 01 02 04 08 10 08 04 02 01 03 OC 60
00000760: F0 78 3C IE OF IE 3C 78 FO 78 3C IE OF IE 3C 78
00000770: E0 70 38 IC 38 70 EO 70 38 1C 38 70 EO 70 38 70
00000780: CO 60 30 18 30 60 CO 60 30 18 30 60 CO 60 30 60
00000790: 80 40 20 10 20 40 80 40 20 10 20 40 80 40 20 40
78
Глава 2. Автоматы световых эффектов
Продолжение табл. 2.2
000007А0: 01 00 00 10 00 00 02 00 00 40 00 00 04 00 00 00
000007В0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
000007С0: 01 00 00 10 00 00 02 00 00 40 00 00 04 00 00 00
000007D0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00
000007Е0: 01 00 40 00 04 00 10 00 02 00 40 00 01 00 02 00
0C0007F0: 01 08 04 40 04 08 10 00 02 20 08 40 20 10 08 04
Таблица 2.3
[000007F0 00- 01- -02- 03- -04- -05- 06- 07- 08- -0 9- -0A- 0B- oc- 0D- 0E- OF] __|
00000000: FF 00 00 00 00 00 00 00 FC 80 80 00 00 00 00 00
00000010: F0 80 80 80 80 00 00 00 CO 80 80 80 80 80 80 00
00000020: 00 80 80 80 80 80 80 co 00 00 00 80 80 80 80 FO
00000030: 00 00 00 00 00 80 80 FC 00 00 00 00 00 00 00 FF
00000040: 00 00 00 00 00 01 01 3F 00 00 00 01 01 01 01 OF
00000050: 00 01 01 01 01 01 01 03 03 01 01 01 01 01 01 00
00000060: 0F 01 01 01 01 00 .00 00 3F 01 01 00 00 00 00 00
00000070: FF 00 00 00 00 00 00 00 81 42 24 00 00 00 00 00
00000080: FF 81 81 99 99 81 81 FF 00 00 3C 3C 3C 3C 00 00
00000090: 00 7e 7E 66 66 7E 7E 00 FF FF C3 C3 C3 C3 FF FF
ООООООАО: FF 81 81 99 99 81 81 FF 00 00 3C 3C 3C 3C 00 00
О00000В0: 00 7E 7E 66 66 7E 7E 00 FF FF C3 C3 C3 C3 FF FF
000000С0: FF 81 81 99 99 81 81 FF 00 00 3C 3C 3C 3C 00 00
OOOOOODO: 00 7E 7E 66 66 7E 7E 00 FF FF C3 C3 C3 C3 FF FF
000000Е0: FF 81 81 99 99 81 81 FF 00 00 3C 3C 3C 3C 00 00
000000F0: 00 7E 7E 66 66 7E 7E 00 FF FF C3 C3 C3 C3 FF FF
00000100: 00 00 00 18 18 00 00 00 00 24 66 18 18 66 24 00
00000110: A5 66 E7 18 18 E7 66 A5 A5 66 E7 00 00 E7 66 A5
00000120: A5 66 C3 18 18 C3 66 A5 A5 42 A5 18 18 A5 42 A5
00000130: 81 24 66 18 18 66 24 81 24 66 E7 18 18 E7 66 24
00000140: A5 66 E7 18 18 E7 66 A5 A5 66 E7 00 00 E7 66 A5
00000150: A5 66 C3 18 18 C3 66 A5 A5 42 A5 18 18 A5 42 A5
00000160: 81 24 66 18 18 66 24 81 24 66 E7 18 18 E7 66 24
00000170: A5 66 E7 18 18 E7 66 A5 00 24 66 18 18 66 24 00
00000180: FF 00 00 00 00 00 00 FF CO 30 ОС 03 CO 30 OC 03
Гпава 2. Автоматы световых эффектов
79
Продолжение табл. 2.3
00000190: 80 40 20 10 08 04 02 01 88 88 44 44 22 22 11 11
000001АО: 81 81 81 81 81 81 81 81 11 11 22 22 44 44 88 88
000001В0: 01 02 04' 08 10 20 40 80 03 OC ,30 CO 03 OC 30 CO
000001С0: FF 00 00 00 00 00 00 FF CO 30 OC 03 CO 30 OC 03
000001130: 80 40 20 10 -08 04 02 01 88 88 44 44 22 22 11 11
000001Е0: 81' 81 81 81 81 81 81 81 11 11 22 22 44 44 88 88
OOOOOIFO: .01 02 04 08 10 20 40 80 03 OC 30 CO 03 OC 30 CO
00000200:' 81 81 81 81 81 81 81 81 C3 C3 C3 C3 C3 C3 C3 C3
00000210 : Е7 Е7 Е7 E7 E7 E7 E7 E7 FF FF FF FF FF FF FF FF
00000220: FF FF FF 00 00 FF FF FF FF FF 00 00 00 00 FF FF
00000230: FF 00 00 00 00 00 00 FF FF FF •00 00 00 00 FF FF
00000240: FF FF FF 00 00 FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF
00000250: Е7 Е7 E7 E7 E7 E7 E7 E7 C3 C3 C3 C3 C3 C3 C3 C3
00000260: 81 81 81 81 81 81 81 81 FO 80 80 80 01 01 01 OF -
00000270: 81 81 81 81 81 81 81 81 FO 80 80 80 01 01 01 OF
00000280: 81 СЗ E7 FF FF E7 C3 81 CO El F3 F7 EF CF 87 03
00000290: Е0 F0 Fl E3 C7 8F OF OE FO FO EO 'Cl 83 07 OF OF
000002А0: F0 Е0 CO 80 01 03 07 OF EO CO 80 00 00 01 03 07
000002В0: СО 80 00 00 00 00 01 03 80 00 00 00 00 00 00 01
000002СО: 00 00 00 00 00 00 00 00 01 00 00 00 00 00 00 80
000002D0: 03 01 00 00 00 00 80 CO 07 03 01 00 00 80 CO EO
С00002Е0: 0F 07 03 01 80 CO EO FO OF OF 07 83 Cl EO FO FO
000002F0: ’07 0F 8F C7 E3 Fl FO EO 03 87 CF EF F7 F3 El CO
00000300: FF 00 00 00 00 00 00 00 CO 30 OC 03 00 00 00 00
00000310: 80 40 20 10 08 04 02 01 80 80 40 40 20 20 10 10
00000320: 80 80 80 80 80 80 80 80 10 10 20 20 40 40 80 80
00000330: 01 02 04 08 10 20 40 80 00 00 00 00 03 OC 30 CO
00000340: 00 00 00 00 00 00 00 FF 00 00 00 00 CO 30 OC 03
00000350: 80 40 -20 10 08 04 02 01 08 08 04 04 02 02 01 01
00000360 : 01 01 01 01 01 01 61 01 01 01 02 02 04 04 08 08
00000370: 01 02 04 08 10 20 40 80 03 OC 30 CO 00 00 00 00
00000380 : FF 00 00 00 00 00 00 00 FF FF 00 00 00 00 00 00
00000390: FF FF FF FF 00 00 00 00 00 FF FF FF FF 00 00 00
000003А0: 00 00 FF FF FF FF 00 CO 00, 00 00 FF FF FF FF 00
ОООООЗВО: 00 00 00 00 FF FF FF FF 00 00 00 00 00 FF FF FF
80
Гпава 1 Автоматы световых эффектов
Продолжение табл. 2.3
000003CO: 00 00 00 00 00 00 FF FF 00 00 00 00 00 00 00 FF
000003D0: 00 00 00 00 00 00 FF 00 00 00 00 00 00 FF 00 00
ОООООЗЕО: 00 00 00 00 FF 00 00 00 00 00 00 FF 00 00 00 00
000003F0: 00 00 FF 00 00 00 00 00 00 FF 00 00 00 00 00 00
00000400: 01 01 01 01 01 oi 01 01 01 61 02 02 02 02 01 01
00000410: 01 02 04 00 00 04 02 01 03 ОС 00 00 00 00 ОС 03
00000420: 0F 00 00 00 00 00 00 OF ОС 03 00 00 00 00 03 ОС
00000430: 08 04 02 00 00 02 04 08 08 08 04 04 04 04 08 08
00000440: 08 08 08 08 08 08 08 08 10 10 20 20 20 20 10 10
00000450: 10 20 40 00 00 40 20 10 30 CO 00 00 00 00 CO 30
00000460: F0 00 00 00 00 00 00 FO co 30 00 00 00 00 30 co
00000470: 80 40 20 00 00 20 40 80 80 80 40 40 40 40 80 8*0
00000480: 80 00 00 00 00 00 00 00 00 40 00 00 00 00 00 00
00000490: 00 00 20 00 00 00 00 00 00 00 00 10 00 00 00 00
000004А0: 00 00 00 00 08 00 00 00 00 00 00 00 00 04 00 00
000004В0: 00 00 00 00 00 00 02 00 00 00 00 00 00 00 00 01
000004СО: 00 00 00 01 08 01 03_ 17 00 01 04 11 09 25 03 5F
000004D0: 00 05 2B 15 2D 5F 27 7F 95 53 25 D5 OF BF 4F FF
000004ЕО: Cl D5 21 55 OF 5D 09 FE A9 43 A8 11 C5 08 40 DO
000004F0: 84 11 01 54 00 90 00 60 00 00 00 00 00 00 00 00
00000500: 20 20 E0 00 00 00 00 00 40 40 70 00 00 00 00 00
00000510: 00 38 20 20 00 00 00 00 00 00 04 04 1C 00 00 00
00000520: 00 00 00 08 08 OE 00 00 00 00 00 00 1C 10 10 00
00000530: 00 00 00 00 00 38 08 08 00 00 00 00 00 10 10 70
00000540: 00 00 00 00 00 80 80 EO 00 00 00 00 EO 80 80 00
00000550: 00 00 00 E0 20 20 00 00 00 00 40 40 70 00 00 00
00000560: 00 38 20 20 00 00 00 00 00 38 08 08 00 00 00 00
00000570: 08 08 38 00 00 00 00 00 70 40 40 00 00 00 00 00
00000580: DD 81 3D A4 A5 BD 01 EE EE 01 BD A5 A4 3D 81 DD
00000590: 77 80 81 99 19 80 81 BB BB 81 80 19 99 81 80 77
000005АО: DD 81 3D A4 A5 BD 01 EE EE 01 BD A5 A4 3D 81 DD
000005ВО: 77 80 81 99 19 80 81 BB BB 81 80 19 99 81 80 77
000005С0: DD 81 3D A4 A5 BD 01 EE EE 01 BD A5 A4 3D 81 DD
000005D0: 77 80 81 99 19 80 81 BB BB 81 80 19 99 81 80 77
Гпава 2. Автоматы световых эффектов
81
Продолжение табл. 2.3
000005ЕО: DD 81 3D A4 A5 BD 01 EE EE 01 BD A5 A4 3D 81 DD
000005F0: 77 80 81 99 19 80 81 BB BB 81 80 19 99 81 80 77
00000600: FF FF FF E7 E7 FF FF FF FF FF C3 DB DB C3 FF FF
00000610: FF 81 BD BD BD BD 81 FF 00 7E 7E 7E 7E 7E 7E 00
00000620: FF FF FF E7 E7 FF FF FF FF FF C3 DB DB C3 FF FF
00000630: FF 81 BD BD BD BD 81 FF 00 7E 7E 7E 7E 7E 7E 00
00000640: FF FF FF E7 E7 FF FF FF FF FF C3 DB DB C3 FF FF
00000650: FF 81 BD BD BD BD 81 FF 00 7E 7E 7E 7E 7E 7E 00
00000660: FF FF FF E7 E7 FF FF FF FF FF C3 DB DB C3 FF FF
00000670: FF 81 BD BD BD BD 81 FF 00 7E 7E 7E 7E 7E 7E 00
00000680: FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF 3C 00 00 3C FF FF
00000690: 7Е зс 18 00 00 18 ЗС 7E 18 18 00 00 00 00 18 18
ОООООбАО: 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 18 3C 3C 18 18 18
Р00006В0: 18 18 18 FF FF 18 18 18 3C 3C FF FF FF FF 3C 3C
ОООООбСО: FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF DB E7 E7 DB FF FF
000006D0: 7Е BD DB E7 E7 DB BD 7E 3C 18 81 C3 C3 81 18 3C
000006Е0: 18 00 00 81 81 00 00 18 FF 81 81 81 81 81 81 FF
000006F0: FF FF СЗ C3 C3 C3 FF FF FF FF FF E7 E7 FF FF FF
00000700: 77 33 OF 30 30 OF 33 77 EE CC 3C 03 03 3C CC EE
00000710: DD 33 F0 30 30 FO 33 DD BB CC C3 03 03 C3 CC BB
00000720: ЕЕ OF 07 05 05 07 OF EE BB IE OF OA OA OF IE BB
00000730: ЕЕ ЗС IF 50 50 IF 3C EE BB 78 3F 81 81 3F 78 BB
00000740: ЕЕ F0 7F 05 05 7F FO EE BB El FF 14 14 FF El BB
00000750: СЕ СЗ FE 54 54 FE C3 CE BB 87 FC 50 50 FC 87 BB
00000760: ЕЕ OF F8 03 03 F8 OF EE BB 3C FO ОС ОС FO 3C BB
00000770: ЕЕ F0 El 34 34 El FO EE BB C3 C3 DO DO C3 C3 BB
00000780: 00 00 40 EO EO 40 00 00 00 00 00 FO FO 00 00 00
00000790: 00 00 00 FC FC 00 00 00 00 00 00 FF FF 00 00 00
000007А0: 03 ОС 30 FF FF 30 ОС 03 10 20 40 FF FF 40 20 10
000007ВО: 83 8С BO co co BO 8C 83 90 AO CO 80 80 co AO 90
000007С0: 80 80 80 80 80 80 80 80 80 40 20 10 10 20 40 80
O00007D0: СО 30 ОС 03 03 ОС 30 СО 00 00 00 FF FF 00 00 00
000007Е0: 11 22 44 FF FF 44 22 11 12 24 48 FF FF 48 24 12
000007F0: 14 28 50 FC FC 50 28 14 00 30 60 FO F0 60 30 00
Глава 3
СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ
Прибор сигнализации
Предлагаемый прибор имеет одно существенное достоинство —
он согласовывается с любыми заводскими извещателями, оповещате-
лями и датчиками.
При разработке данного устройства ставилась задача заменить
«начинку» заводского приемно-контрольного прибора, построенного
с использованием PIC-контроллера (УОТС 1-1А последних модифи-
каций) и «умершего» во время грозы. Именно поэтому размеры пе-
чатной платы и расстояния между крепежными отверстиями имеют
такие величины. Конечно, алгоритм работы прибора несколько видо-
изменился, но в общем и целом он целиком и полностью соответст-
вует предъявляемым к такого рода приборам требованиям и может
использоваться как отдельно собранный прибор, так и в виде замены
вышедшей из строя платы управления заводских ПКП на базе
PIC-контроллеров («Нота», «Сигнал-ВК» и т. д.).
Технические характеристики
Напряжение питания............................. 160...240 В
Тактика сдачи пол охрану <.....................с открытой
дверью
Контроль линии (шлейфа) сигнализации:........ на обрыв
и на замыкание
Количество шлейфов сигнализации ................1
Сопротивление выносного сопротивления...........4.3 кОм
Количество извещателей типа «Окно»..............не более 10 шт.
Количество извещателей типа «ДНП-2».............не более 1 шт.
Количество извещателей типа «ДИП-3».............не более 2 шт.
Задержка включения звукового оповещателя
регулируемая............................... 1...20 с
Прибор обеспечивает электропитание активных извещателей с па-
раметрами: Сип — 12 В, суммарный ток не более 400 мА (извещатели
типа «Фотон», «Стекло», «Вектор» и т. д.)
Вид извещения на пульт централизованной охраны (ПЦН) — раз-
рыв или замыкание линии.
Принципиальная схема прибора изображена на рис. 3.1, чертеж
печатной платы — рис. 3.2, расположение деталей — рис. 3.3.
Глава 3 Системы безопасности
83
Рис. 3.1
84
Гпава 3 Системы безопасности
Рис. 3.2
Рис. 3.3
Гпава 3. Системы безопасности
85
Выключатели SA1 и SA2 подают напряжение питания на прибор,
первый — от сети, второй — от аккумулятора (АКБ). При питании от
сети напряжение 220 В попадает на понижающий трансформатор и,
приобретя величину 18...20 В, выпрямляется диодным мостом на
VDl—VD4 и сглаживается конденсатором С1. Такой большой запас
необходим для расширения диапазона питающих напряжений. Сразу
необходимо оговориться о том, что в момент включения прибора
входная дверь должна быть открыта, иначе во время выхода iipn6op
перейдет в режим «ТРЕВОГА».
При появлении сетевого питания VD5 в любом случае будет от-
крыт, даже если SA2 включен и к клеммам подключен АКБ, посколь-
ку напряжение на обкладках конденсатора С1 будет мноцб больше
(20...24 В), чем напряжение АКБ (12 В). VD6, естественно, будет за-
крыт. В это же время VD35 откроется и через транзистор VT1, благо-
даря смешению через R1, начнет протекать ток. Введение подобной
цепочки позволило решить проблему подзарядки АКБ. Величина
приложенного к АКБ напряжения будет определяться типом стабили-
трона VD7 и количеством диодов (на схеме изображены 2 диода VD8
и VD9). Подбором количества диодов определяют напряжение заря-
женного АКБ. Однако следует учесть, что при длительном отсутствии
сетевого напряжения подобная схема не в состоянии заменить полно-
ценное зарядное устройство. Поэтому время от времени необходимо
контролировать состояние АКБ. Величина сопротивления R2 опреде-
ляет ток подзарядки АКБ и подбирается таким образом, чтобы этот
ток не превышал 0,5...0,6 А. При подобных токах подзарядки полно-
стью исключается эффект саморазрядки АКБ и происходит незначи-
тельная зарядка АКБ. Чрезмерное увеличение подзарядного тока вы-
зовет лишние тепловые потери в VT1 и R2 (при напряжении питания
20 В выделяемая этими элементами тепловая мощность будет пример-
но составлять (20 В - 14 В) х 0,5 А = 3 Вт)
Напряжение питание, пройдя VD5, попадет на интегральные ста-
билизаторы напряжения DA1 и DA2. DA1 обеспечивает стабилизацию
питания самого устройства, DA2 — внешних объемных извещателей с
напряжением питания 12 В. В момент появления напряжения пита-
ния практически все конденсаторы схемы разряжены и начинают за-
ряжаться. Таким образом, на 8 выводе микросхемы DD2.1 кратковре-
менно формируется уровень логической единицы и триггер устано-
вится в состояние, когда на выводе 13 присутствует «1». При таком
состоянии элемент DD1.4 будет безразличен к изменениям уровней
на своем втором входе (вывод 13), следовательно, информация на вы-
воде 11 DD1.4 изменяться не будет и соответствует уровню «0».
86
Гпава 3. Системы безопасности
На DD2.2 собран мультивибратор, и при появлении напряжения
питания триггер может установиться в любое состояние. Допустим,
сложилась ситуация, когда на выводе 2 присутствует «1», а на выво-
де 1 соответственно «О». При такой ситуации напряжение на входе S
(вывод 6) начнет увеличиваться за счет протекающего через R20 тока.
Как только это напряжение увеличится до уровня «1» — на выводе 1
будет сформирована «1», а на выводе 2 — «О». Конденсатор С12 раз-
рядится практически мгновенно, через диод VD24, и на входе S эле-
мента DD2.2 будет присутствовать «О». Тем временем на входе R на-
пряжение начнет увеличиваться, но этот процесс будет протекать на-
много дольше, чем в предыдущей ситуации, потому что заряжаться
будет не только С14, но и С13 через диод VD23. Введение цепочки
VD23 и С13 объясняется конструктивной особенностью К561ТМ2
(при одновременном появлении «1» на входах S и R триггер устанав-
ливает на обоих выходах «1») и способствует более устойчивому за-
пуску. Как только напряжение достигнет уровня «1», триггер будет ус-
тановлен в состояние, когда на выводе 1 появится «О», а на выводе
2 — «1». Конденсатор С14 будет разряжен через диод VD25, а конден-
сатор С13 останется заряженным (поскольку напряжение на выводе 4
DD2.2 стало меньше, чем на самой емкости, и диод VD23 закроется)
и на дальнейшую работу устройства влияния оказывать не будет. Тем
временем по мере зарядки С12 напряжение на входе S будет увеличи-
ваться и процессы начнут повторяться вновь и вновь. Таким образом,
на элементе DD2.2 получился генератор прямоугольных импульсов и
при условиях, когда R20 = R21, а С12 = С14, время длительности «О»
и «1» будет одинаковым. Диод VD22 необходим для разрядки С13 при
отключении напряжения питания.
Вывод 2 DD2.2 через токоограничиваюшие резисторы соединен с
базами VT7 и VT8. При наличии «1» на выводе 2 через R24 и переход
база-эмиттер VT8 начинает протекать ток и он откроется. Таким об-
разом, на положительном выводе конденсатора С17 через диод VD27
появится практически напряжение питания, а на отрицательном —
«земля» и он очень быстро зарядится (падение напряжение на VD27 и
на переходе коллектор-эмиттер VT8 в данном случает большой роли
не играют, поэтому и не учитываются). Как только на выводе 2 поя-
вится «О» — транзистор VT8 закроется, a VT7 откроется и напряжение
на отрицательном выводе С17 станет практически равным напряже-
нию питания. Но емкость С17 находится в заряженном состоянии (на
ее выводах присутствует напряжение порядка 8 В), разрядиться на по-
ложительную шину питания ей не даст закрывшийся диод VD27, и
она начнет разряжаться через диод VD28 на С18, поскольку С18 успел
зарядиться только до напряжения питания (9 В). Таким образом, на-
копленная в конденсаторе CI7 энергия будет отдана С18 и напряже-
ние на его выводах станет больше, чем напряжение питания. После
первого процесса заряд ки/разрядки С17 напряжение на CIS конечно
не увеличится до теоретической величины (9 В напряжение питания
+ 8 В напряжение заряженного С17 =17 В), поскольку номинал С17
практически в 2 раза меньше, чем С18. Но мультивибратор на DD2.2
продолжает работать и транзисторы VT7, VT8 продолжают заря-
жать/разряжать емкость С17, и через небольшое количество циклов
напряжение на CI8 уже максимально приблизится к своей теоретиче-
ской величине. Частота работы мультивибратора должна находиться в
пределах 5... 10 кГц, так как при меньших частотах могут увеличиться
пульсации напряжения измерительного моста, а на более высоких
частотах работа электролитических конденсаторов С17 и С18 уже не
настолько эффективна и потребуется их замена на конденсаторы дру-
гого типа.
На VT4 собран параметрический стабилизатор напряжения пита-
ния измерительного моста — другими Словами, это эмиттерный по-
вторитель, на базу которого подано напряжение со стабилитрона
VD36 со смещением через R10. В качестве VD36 можно установить
любой стабилитрон на напряжение 14,5... 15 В. Использование более
низковольтных стабилитронов нежелательно, так как заметно снизит-
ся напряжение питания извещателей, питающихся по шлейфу7 сигна-
лизации (нет гарантии их нормального функционирования).
В измерительном мосте одно плечо состоит из последовательно
соединенных резисторов Ишл, R4, R5, второе — R3, R6. Номиналы
резисторов выбраны одинаковыми, за исключением R4, который вве-
ден для ограничения тока, протекающего через базу VT2. При таком
выборе номиналов в точках соединения резисторов Run—R4 (КТ1) и
R3—R6 (КТ2) будет присутствовать напряжение, равное половине на-
пряжения питания измерительного моста (в данном случае ~7,5 В).
В диагональ моста включен диодный мост на диодах VD10—VD13 с
транзистором VT2. Если шлейф сигнализации в порядке и Rum имеет
требуемый номинал, то в точке КТ1 напряжение будет немного выше,
чем в КТ2. за счет дополнительного резистора R4, но этой разницы
будет не достаточно, чтобы повлечь какие то ни было последствия.
Теперь допустим, что сработал датчик на обрыв и сопротивление
шлейфа увеличилось до бесконечности. Напряжение в КТ1 начнет
резко уменьшаться и окажется меньше, чем в КТ2. Теперь по цепи:
Пип — R3 — VD13 — переход база-эмитгер VT2 — VD10 — R4 -
R5 — «масса» начинает течь ток, транзистор VT2 открывается -- в
КТЗ появляется напряжение, величина которого не намного меньше,
чем в КТ2, но его достаточно для того, чтобы открыть VT3. Теперь
88
Гпаев 3. Системы безопасности
допустим, что сработал датчик, работающий на замыкание. Напряже-
ние в КП станет равным напряжению питания измерительного мос-
та, а в КТ2 будет оставаться на прежнем уровне. Создавшаяся разница
потенциалов заставит течь ток по цепи: Сип — R4 — VD12 — переход
база-эмиттер VT2 — VD11 — R6 — «масса» — транзистор VT2 откро-
ется и повлечет за собой открытие VT3.
Поскольку в начале было оговорено, что в момент включения
входная дверь открыта, следовательно, шлейф сигнализации нарушен
и транзистор VT3 открыт, то в КТ4 будет присутствовать «О». При та-
ком состоянии мультивибратор, собранный на элементах DD1.1 и
DD1.3, начнет работать сразу после подачи напряжения питания. Ес-
ли в момент подачи питания конденсаторы С7 и С8 разряжены, а вхо-
ды „элементов DD1.1 и DD1.3 через R12 и R13 соединены с «общим»
проводом, то на выходах этих элементов появится «1». Следует отме-
тить, что лог. 1 может появиться первой практически на любом из
выходов, и это зависит только от параметров транзисторов, на кото-
рых построен элемент. Допустим, что первой лог. 1 появилась на вы-
ходе элемента DD1.1, и поскольку С8 не заряжен, на входах 5 и 6 эле-
мента DD1.3 появится «1», а на его выходе соответственно «О». По
мере зарядки С8 напряжение на выводах 5 и 6 DD1 будет уменьшать-
ся, и как только оно достигнет уровня «О», на выводе 4 появится «1».
Поскольку С7 не заряжен, на входах 1 и 2 DD1 тоже появится «1», а
на выводе 3 уровень изменится на «О». Конденсатор С8 начнет разря-
жаться,-а С7 заряжаться. В таком состоянии элементы будут нахо-
диться до тех пор, пока С7 не зарядится настолько, что на входах 1 и
2 напряжение не понизится до уровня «О». В этот момент DD1.1
сформирует на своем выходе «1», и процесс начнет повторяться: С7 —
разряжается, С8 — заряжается.
Прямоугольные импульсы с получившегося генератора поступают
на входа DD1.2 и на вход С счетчика DD4. В элементе DD1.2 импуль-
сы инвертируются и поступают через токоограничиваюший резистор
на базу VT6, заставляя его открываться и закрываться. Открываясь,
VT6 подает напряжение питания на 2 реле: К1, через R17, и К2, через
R18, и они замыкают свои контакты. К1 — герконовое реле, контакты
которого используются при контроле за состоянием прибора пультом
централизованного наблюдения (ПЦН).
Контакты реле К2 (РЭС-22 с напряжением обмотки 12 В) исполь-
зуются для питания через них контрольной лампы. Разделение реле
обосновано тем, что в качестве контрольной лампы может использо-
ваться лампа на напряжение 220 В и подобное соседство контактных
групп крайне не желательно. На схеме изображена одна цепочка
R16-VD19, на плате же их две, включенных параллельно друг другу.
Гпава 3. Системы безопасности
89
Одна предназначена для VD19, который будет использоваться как
внутренний индикатор состояния, вторая же цепочка может служить
в качестве выносной контрольной лампы, если VD19 — большой све-
тодиод с линзой.
Вывод 10 элемента DD1.2 также соединен (через резисторы R15
и диод VD18) с входом R DD2.1. При работающем мультивибраторе
на DD1.1, DD1.3 конденсатор С9 будет заряжаться через R15, а раз-
ряжаться через VD18. Поскольку сопротивление перехода VD18 мно-
го меньше сопротивления R15, на входе 10 DD2.1 будет уровень,
практически соответствующий «0», и триггер находится в состоянии,
которое было получено при подаче напряжения питания (на выводе
13 - «1»).
На элементах DD3.2—DD3.4 собран триггер, который собственно
и определяет режимы работы прибора «НОРМА-ТРЕВОГА». При по-
явлении напряжения питания конденсатор С16 не заряжен и форми-
рует «0» на выводах 9 и 6 микросхемы DD3. Логика работы элемен-
тов И-НЕ такова, что при появлении хоть на одном из входов эле-
мента «0» вызовет однозначное появление лог. 1 на выходе этого
элемента. Таким образом, на выводах 10 и 4 появится «1», однако эти
выходы заведены на входы элемента DD3.3, и появление на обоих
входах «1» вызовет формирование на его выходе «0». Этот «0» подает-
ся на второй вход элемента DD3.4, и теперь уже «1» будет присутст-
вовать на его выходе, независимо от уровня на выводе 6. На выводе 8
DD3.2 имеется «0» с выхода DD1.4, и поэтому появляющаяся по ме-
ре зарядки С16 лог. 1 на выводах 9 и 6 уже роли никакой не сыгра-
ет — триггер установлен в исходное состояние. К этому следует доба-
вить, что при не заряженном конденсаторе С16 «0» будет присутство-
вать и на 12, 13 входах элемента DD3.1, а на его выходе будет «1»,
которая через R11 откроет VT5 и уберет питание с измерительного
моста. По мере зарядки С16 «1» появится на входе DD3.1 несколько
раньше, чем на входе DD3.2, за счет падения напряжения на R28,
лог. 1 с выхода DD3.1 исчезнет, VT5 закроется и питание на измери-
тельный мост начнет поступать. Необходимость такой задержки будет
объяснена ниже.
На микросхеме DD4 собран таймер, выполняющий две функции:
во-первых, он определяет продолжительность звукового сигнала тре-
воги; во-вторых — при наличии перемычки «П1» он после нарушения
шлейфа переводит прибор в «дежурный» режим. Как говорилось вы-
ше, после предустановки на выходе 4 элемента DD3.4 будет присутст-
вовать «1», которая попадает на вход сброса счетчика в нулевое со-
стояние. Поэтому даже при наличии прямоугольных импульсов на
входе 10 на всех выходах счетчика будет уровень лог. 0. Кстати, следу-
90
Глава 3. Системы безопасности
ет отметить, что импульсы на вход С микросхемы DD4 попадают че-
рез диодный элемент ИЛИ (диоды VD26 и VD30). Если на выходе 10
разряда DD4 будет «0», то тактовая частота с генератора на
DD1.1—DD1.3 свободно проходит на вход С DD4. Как только на вы-
воде 15 появится лог. 1 — на входе С будет удерживаться «1» и DD4
перестанет считать (информация на его выходах не изменится).
На транзисторах VT11— VT13 собран формирователь управления
реле КЗ, которое подает питание на звуковой оповещатель. На дио-
дах VD29, VD31 и VD32 собран логический элемент ИЛИ, и при на-
личии «1» на выходе 4 DD3.4 (ИЛИ на выходе 14 DD4, ИЛИ на вы-
ходе 15 DD4) напряжение уровня лог. 1 пройдет через открытый ди-
од VD33, откроет транзистор VT11 и зарядит С19 до этого уровня.
Напряжение с эмиттера открытого VT11 через токоограничивающий
резистор R30 попадает на базу VT12 и открывает его. На его коллек-
торе будет «0», а это означает, что базовый ток VT13 будет тоже ра-
вен нулю и он не откроется, соответственно, реле КЗ не включено
(Звукового сигнала нет).
Можно теперь считать, что все элементы схемы при включении
вошли в нужное состояние и прибор находится в режиме «ОЖИДА-
НИЕ». Как только входная дверь будет закрыта — восстановится
шлейф сигнализации, напряжения на измерительном мосте станут
равными, ток через VT2 перестанет течь и транзистор VT3 закроется.
Поскольку сопротивление R9 много меньше, чем R12, R13, то на вхо-
дах 1, 2, 5, 6, 13 микросхемы DD1 появится лог. 1. Это, прежде всего,
прекратит работу генератора на DD1.1-DD1.2, поскольку на обоих
входах элементов генератора будет «1». На выходе 3 DD1.1 появится
«0», а на выходе 10 DD1.2 — «1», это в свою очередь откроет VT6,
контакты реле К1 и К2 замкнуться, на ПЦН поступит сигнал «Нор-
ма», а контрольная лампа будет светиться ровным светом. В это же
время конденсатор С9 начнет заряжаться через резистор R15, и когда
напряжение на входе 10 DD2.1 достигнет «1», на выходе 13 DD2.1
появится «О» и снимет «запрет» с элемента DD1.4. Теперь все зависит
от логического уровня на входе DD1.4, и пока он равен «1», прибор
находится в «дежурном» режиме.
Введение элементов R26 и С15 обосновано тем, что они позволя-
ют несколько увеличить постоянную времени реакции прибора, что
увеличивает устойчивость прибора к коммутационным помехам, и
прежде всего тем, что входы DD2.1 (К561ТМ2) не имеют формирова-
телей, а напряжение на входах изменяется очень медленно. Затягива-
ние времени перехода от «0» к «1» вызывает некоторое «недоразуме-
ние» микросхемы, она не может «понять», какой логический уровень
на ее входе: «О» или «1». Подобные «раздумья» вызывают 2—4 очень
коротких импульса на выходах микросхемы, но их длительности дос-
таточно для того, чтобы прибор при закрывании входной двери из ре-
жима «ОЖИДАНИЕ» перешел в режим «ТРЕВОГА».
При нарушении шлейфа сигнализации измерительный мост «вый-
дет» из «равновесия» — откроются транзисторы VT2, VT3 и на входе
DD1.4 появится «О». DD1.4 на своем выходе сформирует «1», которая
в свою очередь попадет на вывод 8 DD3.2, а поскольку на выводе 9
тоже присутствует «1», на выходе DD3.2 появится «О». Это в свою
очередь повлечет появление «1» на выходе DD3.3 и этой же «1» на
входе DD3.4. Поскольку на втором входе DD3.4 уже присутствует «1»,
то на выходе появится «О». Таким образом триггер полностью сменит
свое состояние на противоположное.
Появившаяся на выходе DD3.3 «1» через диод VD15 и R7 не даст
закрыться VT3 при восстановлении шлейфа, тем самым удерживая
прибор в режиме «ТРЕВОГА».
Появившийся «О» на выходе DD3.4 снимет принудительную уста-
новку нуля со счетчика DD4, а поскольку при открытом транзисторе
VT3 генератор на DD1.1—DD1.3 вырабатывает импульсы (контроль-
ная лампа будет мигать, а на ПЦН «пойдет» сигнал тревоги) — счет-
чик начнет считать. Тем временем конденсатор С19 начнет разря-
жаться через резисторы R29 и R34. На эмиттере VT11 напряжение бу-
дет изменяться вслед за изменением на его базе, и когда оно станет
недостаточным для удержания VT12 в открытом состоянии, он закро-
ется. Как только VT12 закроется — напряжение питания через рези-
сторы R32 и R33 откроет VT13, реле КЗ включится и раздастся звуко-
вой сигнал тревоги. Промежуток времени от момента срабатывания
до появления звукового сигнала зависит от емкости конденсатора С19
и номиналов R29 и R34. Сопротивление последнего выбрано таким
образом, что при сопротивлении подстроечного R29, равном нулю,
звуковой сигнал тревоги появится через 1...2 с.
Через некоторый промежуток времени на выходе 9 разряда (вы-
вод 14) появится «1» и через диод VD33 начнет заряжать С19, быстро
увеличивая напряжение на базе VT11. На его эмиттере напряжение
тоже начнет увеличиваться, что в свою очередь откроет VT12 и за-
кроет VT13. Контакты реле КЗ разомкнутся, и звуковой сигнал пре-
кратится.
Продолжая считать, счетчик DD4 неизбежно достигнет состояния,
при котором лог. 1 появится на 10 разряде (вывод 15). Теперь алго-
ритм работы прибора зависит от; наличия или отсутствия перемычки
«ГН». Допустим, что ее нет. В этом случае появившаяся «1» с вывода
15 через диод VD30 попадет на вход С — счетчик остановится и ре-
жим «ТРЕВОГА» уже не изменится до отключения питания. Если же
92
Глава 3. Системы безопасности
перемычка «Г11» есть,, то лог. 1, попадая на базу VT10, откроет его, а
он через резистор R35 откроет VT9 На коллекторе VT9 появится «О»,
конденсатор Об разрядится, и триггер на DD3.3—DD3.4 будет уста-
новлен в исходное состояние.
Появление «0s на коллекторе VT9 также вызовет появление «1» на
выходе DD3.1, открытие транзистора VT5 и снятие напряжения пита-
ния с измерительного моста. Такая операция необходима для «обну-
ления» датчиков типа «Окно», поскольку принцип их работы анало-
гичен работе тиристора — пока есть напряжение питания, он будет
находиться в сработавшем состоянии. Поскольку «1» на входах DD3.1
появится несколько раньше, чем закончится установка триггера, то
питание в шлейф будет подано до того, когда триггер начнет реагиро-
вать на изменения состояния VT3. Таким образом, если шлейф сигна-
лизации находится в исправном состояний, прибор автоматически
переустаиовится и войдет в «дежурный» режим работы.
Регулировки прибор практически не требует, если же не устраи-
вает время продолжительности звукового сигнала, то его можно из-
менить подбором резисторов R12, R13 и конденсаторов С7, С8. Мик-
росхемы DAI, DA2 и транзистор VT1 закреплены на общем теплоот-
воде, выполненном из алюминиевой полосы толщиной 1...1,5 мм,
высотой 25....30 мм и длиной 80...85 мм. VT1 необходимо закрепить
через изолирующую слюдяную прокладку. В качестве реле К2 и КЗ
можно использовать РЭС-22, РЭС-6 с обмоткой на 12 В (при пита-
нии 9 В пракшчески все реле срабатывают, если же они будут «ка-
призничать». то можно плюс на них подать с входа DA1). Если при
нарушенном шлейфе во время включения прибор будет переходить в
режим «тревога» — следует уменьшить номинал резистора R19 до
2,4...2,7 кОм.
Электроакустический датчик разбития стекла
В последнее время все большую популярность завоевывают элек-
троакустические датчики разрушения стекла (DG-50, «Стекло-6).
Удобство их эксплуатации заключается нс только в отсутствии необ-
ходимости приклеивать датчики на стекло, но и возможности «охра-
ны» одним прибором нескольких стеклянных проемов очень больших
площадей. Совместное использование контактных и электроакустиче-
ских датчиков позволяет серьезно повысит ь надежность охраны поме-
щения.
Принцип работы датчиков подобного рода основан на фиксирова-
нии всплеска звукового сигнала определенной частоты, которая явля-
Глава 3. Системы безопасности
93
ется доминирующей при механических воздействиях на тог или иной
предмет. В данном случае под предметом будет рассматриваться стек-
ло, поэтому необходим прибор, фиксирующий частоту, возникающую
при разрушении стекла. Спектр звукового сигнала разрушающегося
стекла весьма разнообразен, но все же максимальное количество час-
тотной составляющей имеется, и расположена она между 4,2...4,9 кГц.
Конечно в каждом индивидуальном случае этот участок может немно-
го выходить за указанные пределы, но весьма незначительно, что в
свою очередь позволяет сделать вывод — необходимо отслеживать на-
личие сигнала 4,4...4,6 кГц и при его достаточном уровне выдать сиг-
нал тревоги. Однако у достаточно толстых стекол частотный спектр
несколько сдвинут в сторону более низких частот, следовательно,
прибор должен иметь доступный регулятор, позволяющий немного
изменять частоту ртслеживаемого сигнала.
При «охране» датчиком больших и маленьких остекленных пло-
щадей возникает вопрос о возможности оперативной регулировки
чувствительности, поскольку при малых площадях слишком «острый
слух» для прибора совсем не обязателен, а его «притупление» позво-
лит избавиться от самопроизвольных ложных срабатываний.
Исходя из всего вышесказанного, был разработан прибор, прин-
ципиальная схема которого приведена на рис. 3.4. Рис. 3.5 и 3.6 —
чертеж печатной платы и расположение деталей.
Технические характеристики
Напряжение питания............................10...26 В
Потребляемый ток............................. 40...90 мА
Дальность действия...........................0,5...6,5 м
Время установки в дежурный режим не более....2 с
Время фиксации сигнала тревоги............... 30...240 с
Прибор состоит из предварительного линейного усилителя, актив-
ного фильтра, формирователя сигнала тревоги и таймера сработки.
В качестве микрофона используется электретный микрофон отечест-
венного или импортного производства. На транзисторе VT1 собран
линейный усилитель. Конечно, такое построение вносит в звуковой
сигнал достаточно много нелинейных искажений, но в данном случае
это большого значения не имеет.
На транзисторе VT2 собран первый каскад активною фильтра и
представляет собой низкодобротный фильтр, имеющий небольшой
коэффициент усиления. Выбор именно этого схемотехнического ре-
шения обоснован тем, что на начальных этапах усиления необходимо
захватить немного больший диапазон частот, чтобы в дальнейшем
имелся небольшой запас частотных составляющих- усиливаемого сиг-
Рис. 3.4
Рис. 3.5
нала. После этого фильтра установлен регулятор уровня сигнала на
резисторе R7, позволяющий оперативно регулировать чувствитель-
ность прибора. На микросхеме DA1 собран высокодобротный фильтр,
с регулируемой полосой пропускания. Использование именно этого
фильтра позволяет изменением одного номинала в широких пределах
Гпава 3 Системы безопасности
95
Рис. 3.6
96 Гпава 3. Системы безопасности
изменять полосу пропускания (регулируется резистором R19). Также
у этого фильтра имеется возможность устанавливать необходимую
добротность (регулируется резистором R13). Последовательное соеди-
нение обоих фильтров позволило избавиться от низкочастотной и вы-
сокочастотной составляющих звукового сйгнала — на выходе появля-
ется только сигнал, необходимый для контроля. На VD1 собран ста-
билизатор напряжения, выполняющий роль имитации средней точки,
которая необходима для работы ОУ. ,
На транзисторе VT4 собран линейный усилитель, аналогичный
первому каскаду усиления. Он усиливает сигнаЬ до достаточно боль-
шой амплитуды, который после выпрямления диодами VD4, VD5,
сглаживания емкостью С17 подается непосредственно на вход эле-
мента DD1.4.
На элементах DD1.1—DD1.3 собран триггер, определяющий со-
стояние прибора. При подаче напряжения питания, через заряжаю-
щийся конденсатор С19 на входах элементов DD1.1 и DD1.3 сформи-
руется уровень лог. О, что приведет к появлению на их выходах уров-
ня лог. 1. Поскольку оба выхода этих элементов соединены с входами
элемента DD1.3, то на его. выходе появится уровень лог. 0. По мере
зарядки конденсатора С19 напряжение на нем будет увеличиваться и
неизбежно достигнет уровня лог. 1. Следует сказать, что емкость С19
несколько «великовата», это сделано для того, чтобы переходные про-
цессы, возникающие в аналоговой части прибора, в момент включе-
ния успели закончиться. При отсутствии сигнала с фильтра-усилителя
на втором входе DD1 1 присутствует уровень лог. 0, что будет поддер-
живать на выходе этого элемента уровень лог. 1. Уровень 0 с выхода
DD1.2 «удержит» лог. 1 на выходе DD1.3, и это состояние не изме-
нится, пока не появится звуковой сигнал требуемой частоты и уровня.
Уровень лог. 1 на выходе элемента DD1.1, пройдя токоограничи-
вающий резистор R28, откроет транзистор VT5, и контакты реле К1
замкнутся, что восстановит шлейф (линию) сигнализации.
Как только произойдет разрушение стекла в зоне чувствительно-
сти прибора, звуковой сигнал вызовет появление лог. 1 на входе
DD1.1 и на его выходе сформируется «0». Это повлечет появление «1»
на выходе DD1.2, а поскольку на первом входе DD1.3 уже имеется
лог. 1, то на его выходе появится уровень «0». Таким образом, триггер
изменит свое состояние, и даже при пропадании звукового сигнала он
будет оставаться в этом состоянии, поскольку лог. 0 с выхода DD1.3
не позволит изменить уровень выходного напряжения DD1.2.
С появлением на выходе.DD1.1 лог. 0 транзистор VT5 закроется,
реле К1 разомкнет свои контакты и прибор, следящий за целостно-
стью шлейфа сигнализации, выдаст сигнал тревоги.
Гпава 3: Системы безопасности
97
Появление на выходе DD1.3 лог. О «снимет» принудительную ус-
тановку нулевого состояния с микросхемы DD2 и разрешит ее работу,
а лог. 1 с выхода DD1.2 разрешит работу генератора, собранного на
элементе DD1.4. По поводу этого генератора необходимо отметить,
что подобное построение возможно только При использовании мик-
росхемы К561ТЛ1, поскольку только она имеет широкую петлю гис-
терезиса (триггер Шмитта) и использование К561.ПА7, имеющей оди-
наковую цоколевку и логику работы, в данном случае невозможно.
При разрешении работы и появлении импульсов на тактовом вхо-
де счетчик DD2 начинает «обратный» отсчет времени и помимо этого
будет прерывисто светиться индикатор VD8, означающий, что прибор
недавно был в состоянии «ТРЕВОГА». Введение подобного таймера
объясняется тем, что момент сработки очень не продолжителен, и вы-
яснить, какой именно прибор сработал, практически невозможно.
С появлением на входе «С» тактовых импульсов счетчик начинает
увеличивать свое содержимое и неизбежно достигнет положения, ко-
гда на последнем разряде (вывод 3) появится уровень лог. 1. Как толь-
ко это произойдет — транзистор VT6 откроется и разрядит конденса-
тор С19, что повлечет установку триггера состояния в исходный, де-
журный, режим. Таким образом, через определенное время
(регулируемое частотой генератора на DD1.4) прибор Перейдет в со-
стояние, когда все индикаторы потушены. Следует отметить, что на
печатной плате предусмотрена контактная площадка и с одиннадца-
того разряда счетчика, на случай необходимости сократить время ин-
дикации «тревоги». Для этого резистор R25 следует запаять на эту
контактную площадку. При выборе номиналов резистора R25 и С18
необходимо учесть, что резистор не должен превышать 300 кОм, а
конденсатор 1 мкФ, так как дальнейшее увеличение этих номиналов
может сказаться на устойчивости работы генератора.
Питание устройства осуществляется от внешнего источника с вы-
ходным напряжением 10...26 В. В устройстве предусмотрен свой соб-
ственный стабилизатор на DA2 (с выходным напряжение 9 В), кото-
рым собственно и питается само устройство. Поскольку питание, как
правило, прокладывают проводом типа ТРП, то не лишним будет ус-
тановка средств защиты и индикации на диодах VD2, VD3. Первый
индицирует, что питание подано не той полярности, второй — предо-
храняет устройство от выхода из строя в этой ситуации.
Регулировку прибора начинают с проверки работоспособности и
соответствия контрольных напряжений в характерных точках устрой-
ства, указанных на схеме (напряжения могут незначительно отличать-
ся, но не более чем на 10%). Если есть в наличии генератор, то задача
сильно упрощается, поскольку остается подать на вход напряжение с
98
Гпава 3. Системы безопасности
генератора и резистором R19 установить максимальное усиление на
частоте 4,5...4,6 кГц. Если же генератора нет, то можно отрегулировать
прибор «на глаз», примерное положение подстроечных резисторов
приведено на рис. 3.7 (при толщине стекла 3...4 мм). Если стекло тол-
ще, то сопротивление резистора R19 увеличивают, уменьшая частоту
пропускания, если стекло тоньше, то сопротивление уменьшают, уве-
личивая частоту. Увеличение (уменьшение) сопротивления R19 произ-
водится очень в небольших пределах — примерно 5...7% от номиналь-
ного сопротивления. Добротность регулируют резистором R13, увели-
чивая его при .более тонких стеклах и уменьшая при более толстых.
Рис. 3.7
Далее необходимо установить необходимую чувствительность
прибора. Для этого берут кусок стекла, размером в 2 раза меньшим,
чем минимальный размер стекла, установленного в оконный проем, и
отходят на расстояние на 1... 1,5 м больше, чем наиболее удаленный
оконный проем. Стекло плотно обжимают мягким материалом (тка-
нью) и наносят по нему удары металлическим предметом (например,
плоскогубцами) с возрастающим усилием. Прибор должен устойчиво
срабатывать при средней силе ударов, при необходимости чувстви-
тельность регулируют резистором R7. Далее необходимо над куском
газеты разломить кусок стекла того же типа и убедиться в устойчивой
сработке датчика.
На схеме не указан паспорт РЭС-55, поскольку потребление этого
реле не слишком велико, то можно использовать его на напряжение
от 3 до 9 В, а требуемое напряжение для обмотки выставить подбором
резистора R27 (желательно МЛТ-0,5).
Конструктивно прибор выполнен в пластмассовом корпусе,
имеющем клемную колодку для подключения питания и линии шлей-
фа сигнализации. На боковой стороне прибора имеется отверстие, в
которое установлен микрофон. На интегральный стабилизатор DA2
установлен теплоотвод размером 25 х 40 мм, выполненный из алюми-
ниевой полосы толщиной 1,5...2 мм. При питании напряжением бо-
лее 15 В площадь теплоотвода необходимо увеличить.
Необходимо отметить три вопроса: у микрофона МКЭ-3 на кор-
пус соединен плюс питания, поэтому «заземление» его корпуса недо-
пустимо; у импортных микрофонов чувствительность выше в 1,5...2
Гпава 3. Системы безопасности
99
раза; для уменьшения габаритов печатной платы и уменьшения коли-
чества перемычек у микросхемы DD2 второй и пятнадцатый выводы
удалены.
Датчики можно установить вдоль стены, в которой есть окна, если
их несколько и расстояние до самого дальнего не превышает 6.„6,5 м
(помещение D на рис. 3.8). Если это расстояние больше, то необходи-
мо установить 2 датчика напротив друг друга (помещение А). Также
датчик можно установить прямо напротив окна, если оно в помеще-
нии одно (помещение В). Если помещение небольшое и окна распо-
ложены на угловых стенах, то можно датчик установить под углом к
каждому, но при том же условии — расстояние до каждого окна не
должно превышать 6 метров (помещение Е). Если в помещении име-
ется остекленная дверь, то ее тоже можно «охранять», используя дат-
чик, расположенный любым из вышеописанных способов (на рис. 3.8
помещение С — датчик «охраняет» остекленную дверь и расположен-
ное за ним окно). При выборе места установки и количества датчиков
следует учитывать, что датчик все же акустический и не «любит» зву-
копоглощающий материал (плотные шторы и занавески), поэтому
при большом количестве зашторенных оконных проемов лучше уста-
новить дополнительный датчик.
Остается лишь добавить, что подобные датчики прекрасно работа-
ют с ПКП, описанным выше. В качестве эксперимента в шлейф при-
бора было включено 5 датчиков с «запиткой» от этого же прибора и
на протяжении 12 месяцев ложных срабатываний выявлено не было,
но предотвращена одна попытка проникновения злоумышленника.
Рис. 3.8
100
Глава 3. Системы безопасности
Сигнализация для хозпостроек
Предлагаемый прибор может быть использован для охраны гара-
жей, летних кухонь, подвалов, погребов и других хозпостроек. Прин-
ципиальная схема устройства приведена на рис. 3.9, чертеж печатной
платы — рис. 3.10, расположение деталей — рис. 3.11.
Прибор питается от сетевого напряжения, пониженного транс-
форматором TV, выпрямленного диодным мостом на VD11 и стаби-
лизированного транзистором VT7. Напряжение стабилизации должно
Рис. 3.9
Рис. ЗЛО
Гпава 3. Системы безопасности
101
Рис. 3.11
102
Гпава 3. Системы безопасности
быть равно 11... 12 В, что позволяет держать диод VD10 в закрытом
состоянии. Как только напряжение сети пропадет, диод VD10 откро-
ется, через него потечет трк, и схема будет запитана от батареи. При
появлении сетевого напряжения — VD10 снова закроется и схема бу-
дет питаться от сети. Таким образом, прибор имеет бесперебойное
питание.
Измерительный мост прибора выполнен на элементах Rl—R4,
VD1—VD4, VT1. Выносным элементом является резистор Ruin
(10 кОм), который устанавливается в конце шлейфа охранной сигна-
лизации. Принцип работы измерительного моста такой же, как и в
первом приборе, единственное отличие — изменена полярность под-
ключения, соответственно используются транзисторы другой структу-
ры и развернуты диоды.
При подаче напряжения питания конденсатор С2 находится в раз-
ряженном состоянии и на выводах 13 и 8 будет сформирован лог. 0.
Этот «О» устанавливает триггер на элементах DD1.2 и DD1.3 в состоя-
ние «НОРМА», т. е. переводит его в дежурный режим. На выводе 3
формируется лог. 0, следовательно, транзистор VT3 закрыт, индика-
тор VD7 не светится. По истечении некоторого времени, которое за-
висит от емкости конденсатора С2 и сопротивления резистора R8, на
выводах 13 и 8 микросхемы DD1 появится уровень лог. 1, который до
снятия напряжения питания меняться не будет.
В первоначальный момент включения конденсатор С5 тоже нахо-
дится в разряженном состоянии, и пока он будет заряжаться — на ре-
зистор R15 подано напряжение, соответственно на базу VT5 будет по-
дано напряжение смещения, и генератор на VT5—VT6 «запущен» (в
динамике ВА1 раздастся звуковой сигнал). Поскольку емкость С5 не-
значительна, то продолжительность звукового сигнала будет неболь-
шая — его наличие свидетельствует о включении прибора. Параллель-
но С5 установлена кнопка SA1, позволяющая контролировать состоя-
ние прибора и при отключении сетевого напряжения питания —
степень разрядки батарейки.
Если сработает какой-либо датчик — транзистор VT1 откроется.
В случае короткого замыкания шлейфа напряжение в КТ1 будет рав-
но практически нулю и ток, протекая через цепь R3—VD4 — переход
база-эмиттер транзистора VT1—VD1—R2, откроет транзистор VT1.
В этом случае откроется и VT2 и на выводе 12 DD1.1 появится уро-
вень лог. 1. Поскольку на 13 выводе DD1.1 присутствует уровень
лог. 1, на 11 выводе этого элемента будет сформирован лог. 0 и триг-
гер сменит свое состояние на состояние «ТРЕВОГА». В этом случае
на выводе 3 появится лог. 1, транзистор VT3 откроется, светодиод
VD7 засветится, а также начнет заряжаться конденсатор СЗ. Пока он
Гпава 3. Системы безопасности 103
будет заряжаться — на выводе 5 будет присутствовать уровень лог. 1,
что в свою очередь разрешит работу генератора, собранного на эле-
менте DDlj4 и транзисторе VT4. Частота этого генератора равна
3...10 Гц и служит для модуляции звукового сигнала, создаваемого ге-
нератором на VT5—VT6. Появление этого сигнала соответствует сиг-
налу тревоги.
Как только конденсатор СЗ зарядится — на выводе 5 DD1.4
снова появится лог. О и звуковой сигнал исчезнет, но о том, что
была попытка проникновения, будет свидетельствовать зажженный
светодиод VD7. Время продолжительности звукового сигнала зави-
сит от номиналов резистора Rl 1 и конденсатора СЗ. Чрезмерно уве-
личивать емкость СЗ не следует, поскольку начнут сказываться токи
утечки.
Динамическая головка ВА1 подойдет Любого типа, единственно,
что придется сделать, — это подобрать номинал конденсатора С6,
поскольку частота работы генератора зависит от сопротивления на-
грузки. Если сопротивление используемой головки более 8 Ом, то от
R16 можно отказаться вообще. В качестве ВА1 можно использовать
зуммер от китайских будильников или зуммер для реле поворотов
автомобиля. Во втором случае необходимость в генераторе VT5—VT6
отпадает, поскольку он уже установлен в зуммере, следовательно,
элементы VT6, С6, R16 и R17 можно не запаивать в плату, а вместо
R18 запаять перемычку. Плюсовой вывод зуммера подключают к
плюсовому проводу питания, а «—» к коллектору VT5. Вместо
КТ3102 следует использовать КТ503, а номинал R15 уменьшить до
3...3.3 кОм.
Конструктивно прибор может выполняться в любом виде, хотя
плата «подогнана» под корпус от блока питания «ЭЛЕКТРОНИКА».
Сетевой трансформатор (габаритная мощность 3 Вт), плата, кнопки и
светодиод устанавливались в крышке корпуса и закрывались пласт-
массовой пластиной. На пластине приклеивались вертикально пласт-
массовые полоски так, чтобы получилась ниша для «Кроны», и все
это закрывалось нижней частью корпуса. На транзистор VT7 необхо-
димо установить теплоотвод, выполненный из полоски алюминия
толщиной 1—1,5 мм. Размеры полосы 15 х 30 мм.
Прибор был опробован со всеми Датчиками «СМК» и «ДИМК» и
показал устойчивую работу. С датчиками на разбивание стекла серии
«ОКНО» прибор не согласовывается из-за низкого напряжения в
шлейфе сигнализации (9... 10 В, а для «ОКНА» необходимо не менее
12). С оповещателями серий «ВЕКТОР», «ФОТОН», «СТЕКЛО»
и т. д. прибор работал без нареканий.
104
Глава 3. Системы безопасности
Устройство защиты от перенапряжения
Случаются ситуации, когда нагрузка между фазами распределена
неверно и на одной фазе потребление много больше, чем на другой,
как следствие — на нагруженной фазе напряжение много ниже нор-
мы, на двух других оно много выше. Такая же проблема может воз-
никнуть и в ветреную погоду, когда происходит перехлест сетевых
проводов. В этих случаях напряжение сети может подняться до
270...380 В. Последствия, как правило, весьма плачевны — из строя
выходят практически все потребители и стоимость ремонта весьма
высокая.
Решить эту проблему поможет предлагаемое устройство. Принцип
его действия основан на измерении величины сетевого напряжения и
в случае несоответствия заданным параметрам — отключения всех по-
требителей, запитанных с его выхода.
Принципиальная схема устройства приведена на рис. 3.12, чертеж
печатной платы — рис. 3.13, расположение деталей — рис. 3.14. Сле-
дует сразу предупредить — оригинал устройства собран на бескорпус-
ных компонентах (так называемые «ЧИПы»), однако прототип уст-
ройства разрабатывался и проверялся на традиционных радиодеталях,
монтаж был произведен навесным способом, в качестве DA1 исполь-
зовалась микросхема К157УД2. При отсутствии указанной комплекта-
ции устройство можно собрать, применяя имеющиеся в наличии тра-
диционные радиодетали.
Подав на вход устройства напряжения питания и замкнув контак-
ты автоматов SAI, SA2, на плату управления подается напряжение
Рис. 3 12
Глава 3. Системы безопасности
105
58
32,5
Рис. 3.13
Рис. ‘3.14
106
Гпава 3. Системы безопасности
питания. Пройдя резистор R1 с конденсатором С1, дроссель L1, на-
пряжение сети выпрямляется мостом на диодах VD1—VD4. После ди-
одного моста напряжение проходит резистор R2, стабилизируется
аналогом стабилитрона, выполненным на транзисторе VT1, и сглажи-
вается конденсатором С2. Помимо этого напряжение до резистора R2
подается на делитель R4—R5 и является напряжением, которое и кон-
тролирует устройство.
Снимаемое с движка резистора R5 напряжение поступает на вход
усилителя напряжения, выполненного на операционном усилителе
(ОУ) DA1.1. Введение усилителя напряжения с регулируемым коэф-
фициентом усиления позволило устройству «попадать» практически в
любой диапазон заданных минимального и максимального напряже-
ний. При правильной регулировке и напряжении в сети ровно 220 В
на выходе DA1.1 должно быть напряжение, равное половине напря-
жения питания (выводы 8 и 4 DAI). С выхода усилителя напряжение
подается на двухпороговый компаратор. Если напряжение на выходе
DA1.1 равно напряжению в контрольной точке КТ1, а там тоже поло-
вина напряжения питания, то на выходе компаратора будет присутст-
вовать напряжение, близкое к напряжению питания ОУ.
При увеличении сетевого напряжения на резисторе R2, увеличит-
ся падение и на его левом (по схеме) выводе — напряжение тоже уве-
личится. Это приведет к увеличению напряжения на движке резисто-
ра R.5 и, естественно, увеличится напряжение на выходе ОУ DA1.1.
Поскольку компаратор DA1.2 был сбалансирован, на его выходе при-
сутствовало напряжение, близкое к напряжению питания, соответст-
венно, транзистор VT3 будет закрыт. При увеличении на выходе
DA1.1 напряжение на входе 5 увеличиваться не сможет, поскольку
ток будет стекать по открывшемуся диоду VD6. Однако на инверти-
рующем входе 6 оно сможет увеличиваться и, достигнув величины,
при которой ОУ DA1.2 разбалансируется, на его выходе появляется
напряжение, близкое к «0». Ток через резисторы R17, R19 начинает
течь, и транзистор VT3 открывается — на катушку К1 будет подано
напряжение питания.
При заниженном питании открывается диод VD8 и не дает на
инвертирующем входе 6 DA1.2 быть ниже напряжения делителя
RIO—Rl 1, а на неинвертирующем входе 5 напряжение может свобод-
но уменьшаться, тем самым выводя компаратор из равновесия, и на
его выходе появится уровень «0» — на катушку К1 будет подано пи-
тание.
При подаче напряжения питания конденсатор С7 находится в раз-
ряженном состоянии и кратковременно формирует на базе транзисто-
ра VT2 открывающее напряжение, и пока он будет открыт — не смо-
Гпава 3. Системы безопасности
107
жет открыться транзистор VT3. Таким образом, происходит задержка
по времени, позволяющая закончиться всем переходным процессам,
возникающим в ОУ при подаче напряжения питания. По мере заряд-
ки С7 транзистор VT2 закрывается и на дальнейшую работу устройст-
ва не оказывает влияния. Диод VD8 установлен для быстрой разрядки
С7 после выключения устройства, т. е. производит подготовку к
включению прибора.
На печатной плате предусмотрено место под установку R5.1 —
он может понадобиться для точной регулировки при отсутствии тре-
буемых номиналов. Резистор R23 тоже может потребоваться для вы-
ставления требуемого диапазона напряжений, индицируемых вольт-
метром.
В качестве теплоотвода для транзисторов VT1, VT2 можно исполь-
зовать алюминиевую полосу размером с печатную плату и толщиной
1...1,5 мм. Сквозь имеющиеся в плате отверстия, полоса прикручива-
ется к плате со стороны деталей. Изоляционную прокладку из слюды
необходимо положить между теплоотводом и транзисторами. Лучше
если слюдяная прокладка будет размером с теплоотвод — это исклю-
чит касание элементов теплоотвода.
Устройство так же оснащено двухпороговым вольтметром, питаю-
щимся от однополупериодного выпрямителя VD10. Резистор R20 и
светодиод VD11 служат для индикации наличия сетевого напряжения.
На делителе напряжения R21, R22—R23 и стабилитронах VD14 и
VD15 собран ограничитель напряжения. При напряжении менее
180 В оба стабилитрона закрыты и ни один из транзисторов не будет
открыт. При напряжении сети более 180 В — VD14 начнет пропускать
через себя ток, транзистор VT4 откроется и светодиод VD12 засветит-
ся. При увеличении напряжения сети более 240 В откроется стабили-
трон VD15, следовательно, засветится VD13.
Ориентируясь на свечение светодиодов, можно судить о причине
сработки устройства. Если не горят оба светодиода, значит напряже-
ние ниже нижнего порога, если оба светятся, то напряжение выше
верхнего порога. Резисторы R26 и R29 установлены для снижения на-
пряжения, подаваемого на транзисторы, что позволило использовать
низковольтные транзисторы. Яркость свечения светодиодов не высо-
ка, но при нестандартных ситуациях (входное напряжение более
380 В) устройство остается в работоспособном состоянии. На «вольт-
метр» возможна подача высокого напряжения: в качестве тестовой
проверки на вход подавалось 460 В, все элементы выдержали подоб-
ную проверку. Резисторы R20, R21, R25 и R28 — МЛТ-0,5, R22, R26 и
R29 - МЛТ-0,25.
108
Гпава 3. Системы безопасности
Устройство управления запитывается после контактной группы
автоматов таким образом, что в нестандартной ситуации устройство
отключит не только всех потребителей, но и себя. Вольтметр подклю-
чен до контактной группы.
Регулировку схемы следует производить крайне осторожно, по-
скольку все детали устройства находятся под опасным для жизни напря-
жением 220 В.
Для регулировки потребуется изготовить временный теплоотвод,
поскольку штатный закрывает все элементы и произвести какое-либо
измерение невозможно. Для этого можно воспользоваться алюминие-
вой полоской шириной 10...12 мм и длиной 50 мм. Отступив от края
30...35 мм, полоска загибают поперек на угол 90°. Просверлив в полосе
отверстие для транзистора VT1, сверлят отверстие диаметром 3...4 мм в
отогнутой части и все конструкции прикручивают к любому радиато-
ру, например, от усилителя мощности звуковой частоты.
Далее необходимо движок R5 перевести в нижнее по схеме поло-
жение, a R8 — в правое. Контакты SA1 должны быть замкнуты. Вме-
сто катушки К1 необходимо запаять последовательно соединенные
резистор на 1,5 кОм и любой светодиод.
На ЛАТРе выставляется напряжение 220 В и подключается уст-
ройство. Светодиод, запаянный вместо К1, должен светиться. Далее,
вращая движок резистора R5, добиваются погашения светодиода.
Вращением движка резистора R8 и регулируя выходное напряжение с
ЛАТРа необходимо добиться свечения светодиода при понижении на-
пряжения ниже 180 В и превышении 240 В. При необходимости не-
значительно корректируют положение движка резистора R5. На этом
регулировку можно считать законченной, хотя реального времени она
займет весьма значительно. При’необходимости изменить диапазон
напряжений и «ширину» захвата следует иметь в виду, что при подня-
тии движка R5 диапазон целиком перемещается в меньшую сторону,
т. е. устройство будет срабатывать, например, при минимальном на-
пряжении 160 В, а максимальном 220 В. Изменяя положение движка
резистора R8, можно расширить или заузить диапазон напряжений
отключения устройства.
Теперь несколько слов об исполнительном устройстве. В качестве
катушки К1 используется автомобильное реле сигнала или стартера
(рис. 3.15), точнее, его магнитная система. С реле следует снять
крышку и аккуратно отсоединить магнитную систему соленоида от
основания реле. На рис. 3.16 она обведена линией; отсоединяя соле-
ноид 1, следует обратить внимание на контакты 2, чтобы они не по-
вредились и не нарушилась целостность обмотки катушки. На ниж-
ней части соленоида, справа будут 2 стальные пластины высотой
Гпава 3 Системы безопасности
109
Рис. 3.15
Рис. 3.16
2...2,5 мм, их необходимо отогнуть на угол 90° так, чтобы нижняя
часть соленоида стала одинаковой высоты. Далее с соленоида снима-
ется пружина 3 и контактная группа 4. От подвижной части 1 кон-
тактной группы отрезается гибкий провод и к латунной вставке при-
паивается отрезок стальной проволоки 2 (рис. 3.17). В качестве про-
волоки можно использовать швейную иглу или иглу от китайского
«суперклея». Длина получившегося уса должна быть 8... 10 мм. Затем
это сооружение ставится на место и фиксируется пружиной, которую
необходимо подобрать (жесткость пружины должна быть в 2...3 раза
слабее по сравнению со штатной пружиной). Подойдет практически
любая пружина от лентопротяжного механизма недорогой импортной
магнитолы. Длину пружины подбирают таким образом, чтобы ее уси-
лия хватало для возврата подвижной части соленоида в исходное со-
стояние. Для того чтобы подвижная часть не отклонялась слишком
сильно, необходимо сбоку соленоида закрепить отрезок стальной
проволоки, согнутой в виде буквы «Г». Длинная часть отрезка при-
клеивается сбоку катушки таким образом, чтобы короткая часть от-
резка дала свободный ход подвижной части системы не более 1,5 мм
в месте напротив сердечника катушки соленоида. В качестве клея
можно использовать любой «суперклей» («МОНОЛИТ», «СЕКУН-
ДА», «BORA» и т. д.).
Рис. 3.17
110
Гпава 3. Системы безопасности
В качестве силового исполнительного устройства используется
автоматический выключатель типа ДЭК или аналогичный ему
(рис. 3.18), конечно, лучше использовать сдвоенный вариант этого
автомата. С левой стороны, если смотреть на надпись автомата, есть
заглушка 1, ее необходимо открыть (рис. 3.19) и треугольным надфи-
лем сделать пропип на рычаге 2 на глубину примерно 1 мм. Над-
филь нужно смазать машинным маслом, чтобы опилки, получаемые
во время проточки, не сыпались внутрь автомата, а прилипали к
надфилю.
Небольшое пояснение работы автомата. На рис. 3.20 он представ-
лен в разобранном виде. Позиция 1 — это тот самый рычаг, на кото-
ром необходимо сделать пропил — стрелка указывает место пропила.
Рис. 3.18
Рис. 3.19
Рис. 3.20
Гпава 3. Системы безопасности
111
Во время взвода рычаг 3 упирается в выступ на рычаге I в точке 2 и
производит перемещение металлического рычага так, что контакт 4
перемещается и замыкается с контактом 5. Соленоид 7 необходим для
выключения автомата в случае превышения максимального тока, ко-
торый создает в обмотке достаточное магнитное поле для перемеще-
ния сердечника соленоида. Перемещаясь, сердечник соленоида толка-
ет нижнюЮ часть рычага I, и рычаги 1 и 3 выходят из зацепления.
При этом левая часть рычага 3 под действием пружины уходит вниз и
контакты 4 и 5 размыкаются, тем самым размыкая цепь питания. Ес-
ли через автомат достаточно долго протекает ток, близкий к номи-
нальному, то биметаллическая пластина 8 нагревается и выгинается
так, что верхней частью надавливает на рычаг 1 и начинает его пере-
мещать вправо до тех пор, пока он не выйдет из зацепления с рыча-
гом 3 и автомат выключится. Болт 7 служит для регулировки первона-
чального положения пластины 8. Из вышесказанного видно, что для
выключения автомата необходимо незначительно повернуть рычаг 1
по часовой стрелке. Именно это и производит переделанное реле.
Соленоид 1 (рис. 3.21) устанавливается на автомат таким образом,
чтобы стальной ус подвижной системы попал в пропил, сделанный в
рычаге, причем автомат необходимо включить, а ус должен едва ка-
саться рычага. Перед установкой следует припаять к контактам соле-
ноида отрезки монтажного провода 7. Нижняя часть соленоида фик-
сируется к автомату небольшим количеством «суперклея» и после его
высыхания на обмотку подается 12...14 В постоянного напряжения от
любого источника питания. Автомат должен выключиться, а ус нахо-
дится строго в пропиле. Если этого не произошло, необходимо соле-
Рис. 3.21
112
Глава 3. Системы безопасности
ноид отделить от автомата и немного передвинуть, снова приклеить и
проверить надежность сработки. Если же соленоид «стоит на своем
месте», то его фиксируют разведенным эпоксидным клеем, лучше ис-
пользовать хлопчатобумажну ю или шелковую ткань в качестве «арма-
туры», т. е. небольшие кусочки ткани пропитываются клеем и укла-
дываются таким образом, чтобы половина кусочка была на катушке
соленоида, а половина на автомате. «Приутюжить» ткань можно разо-
гретым паяльником — клей станет жидким, а ткань податливой и ка-
чество склеивания намного улучшится. Во время склеивания следует
следить, чтобы клей не попал, на подвижную часть соленоида или
внутрь автомата. После полимеризации клея еще раз проверяется чет-
кость отключения автомата при подаче питания на соленоид (при не-
обходимости регулируется усилие пружины 2).
Теперь потребуется изготовить крышку для устройства. Сделать ее
можно из пластмассовой полосы шириной 34 мм и длиной 75...80 мм.
В середине полосы отмеряется 45 мм и полоса, нагреваемая паяльни-
ком поперек, гнется на угол 90°. После остывания получившаяся
«П»-образная заготовка 5 приклеивается к боку автомата кусочками
ткани 6, пропитанной эпоксидным клеем и тщательно «приутюжива-
ется» паяльником. В верхней части сверлятся три отверстия под све-
тодиоды VD11—VD13 (на рис. 3.10 позиция 4), также можно прикле-
ить стойку с внутренней резьбой для фиксации боковой крышки, ко-
торую можно изготовить из пластмассы.
Плата компаратора крепится к автомату при помощи клея и изо-
ляционных шайб сразу за соленоидом. Затем при помоши пластмас-
совых стоек над ней крепится плата вольтметра и боковина закрыва-
ется пластмассовой крышкой.
Глава 4
ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ
Стабилизаторы постоянного напряжения
Довольно часто в радиолюбительской практике требуются стаби-
лизаторы постоянного напряжения. Схема простейшего стабилизато-
ра показана на рис. 4.1. Это эмиттерный повторитель, т. е. на эмитте-
ре напряжение почти такое же, как и на базе, а оно зависит от напря-
жения стабилизации стабилитрона VD1. Недостатком этой схемы
является то, что выходное напряжение меняется в зависимости от то-
ка нагрузки, поскольку при изменении тока эмиттера требуется и из-
менение тока базы, а он фиксирован и зависит от номинала резистора
R1. Поэтому данную схему рекомендуется использовать в случае ста-
тической нагрузки (т. е. не меняющейся).
Номинал резистора R1 может меняться в широких пределах и за-
висит от входного напряжения UBX, при небольшой разнице между
входным и выходным напряжением (2...4 В) он может быть
680...910 Ом, при большей разнице номинал R1 следует увеличить.
В качестве VT1 подойдет любой из серии КТ815, КТ817. Как правило,
эту схему используют при небольших выходных напряжениях —
5...15 В.
Более совершенная схема стабилизатора приведена на рис. 4.2.
Она является компенсационным стабилизатором и отличается от
предшественницы тем, что имеет обратную связь, т. е. отслеживает из-
fUBx
•<—
VT1 *Ubwx
R1
О
iTvdiT
220,0x25
ТС2
220,0x25 47,0x25
Рис. 4.1
Рис. 4.2
114
Гпава 4. Источники питания
менения выходного напряжения и соответствующим образом изменя-
ет ток базы силового транзистора VT1. Опорное напряжение задается
стабилитроном VD2, но более точно выходное напряжение регулиру-
ется резистором R3, который регулирует подаваемое на базу транзи-
стора VT2 напряжение. При перемещении движка резистора вверх, по
схеме, транзистор VT2 будет открываться сильнее, до насыщения, т. е.
когда на базу VT1 будет подано напряжение стабилизации стабилитро-
на + падение напряжение на диоде VD1, соответственно на выходе
стабилизатора будет минимальное напряжение, на которое он только
способен. При опускании движка вниз транзистор VT2 может полно-
стью закрыться, следовательно, все приложенное на базу транзистора
напряжение, ограниченное резистором Rl, окажется на выходе стаби-
лизатора. Эти режимы не позволяют стабилизатору работать в компен-
сационном режиме, поэтому были введены ограничивающие резисто-
ры R2 и R4, удерживающие транзистор VT2 в усилительном режиме.
Если ток нагрузки увеличивается, то соответственно уменьшается на-
пряжение на выходе стабилизатора, следовательно, приложенное на
базу транзистора VT2 напряжение тоже уменьшится и он призакроет-
ся, тем самым увеличивая напряжение на базе VT1, а он, приоткрыва-
ясь, компенсирует уменьшение на выходе стабилизатора напряжения.
При уменьшении тока нагрузки увеличивается выходное напряжение,
транзистор VT2 приоткроется сильнее и уменьшит напряжение на базе
VT1, тем самым снова уравновешивая выходное напряжение.
Диод VD1 введен для компенсации температурного режима, ведь
известно, что у стабилитронов при увеличении температуры немного
увеличивается напряжение стабилизации, а у диода наоборот —
уменьшается падение напряжения на переходе. Подобная схема наи-
более удобна при выходных напряжениях от 5 до 25 В, но ток нагруз-
ки не должен превышать максимальный ток. транзистора VT1. Ис-
пользовать мощные транзисторы в этой схеме несколько затрудни-
тельно, поскольку потребуется уменьшение номинала резистора R1 и
увеличение мощности диода VD1 и стабилитрона VD2, что в свою
очередь серьезно снизит общий КПД стабилизатора.
Использование интегральных стабилизаторов сильно упрощает
создание стабилизированного источника питания, поскольку они вы-
пускаются на все популярные напряжения. Типовые схемы включе-
ния рассмотрены в справочниках, но стоит остановиться на одном ва-
рианте, который показан на рис. 4.3. Здесь DA1 — интегральный ста-
билизатор, используется как регулирующий элемент, а основной ток
протекает через транзистор VT1, что позволило получить выходной
ток до 6...7 А. В некоторых схемах вместо резистора R1 стоит диол,
однако опыт показал, что лучше все же испольговать правильно по-
Глава 4. Источники питания
115
VD1.VD2 - FR207, КД257
Рис. 4.3
добранный резистор, поскольку у мощных транзисторов довольно
большой разброс по коэффициенту усиления, следовательно, для пра-
вильной работы требуется и разный ток базы. Тем более что нагрузка
включена в коллекторную цепь и этот параметр становится весьма су-
щественным.
Подобрать резистор R1 можно так. Установив транзистор на теп-
лоотвод с площадью охлаждения в 3 раза больший, чем теплоотвод
микросхемы DA1, нагружают стабилизатор так, чтобы ток был равен
3...4 А, и подбирают резистор R1 до тех пор, пока температура обоих
теплоотводов не сравняется.
Следует отметить, что от площади теплоотвода сильно зависит на-
дежность стабилизатора, поскольку тепловой пробой силового тран-
зистора обычно приводит к замыканию перехода коллектор-эмиттер и
подаче на нагрузку входного напряжения. И как следствие — выход
из строя всего устройства. Приблизительно рассеиваемую силовым
транзистором мощность (Р) можно подсчитать по формуле (в Вт):
Р = (Ubx ~ UBblx)lHarp,
где UBX — входное напряжение, В; UBbIX — выходное напряжение ста-
билизатора, В; 1нагр — ток, протекающий через нагрузку (и через си-
ловой транзистор), А.
Как видно из формулы, не стоит делать и большой запас входного
напряжения, поскольку это тоже увеличивает габариты радиатора. Ес-
ли напряжение сети 220 В довольно стабильное, то 3...4 В разницы
между входным и выходным напряжением достаточно, ну а если же
сеть «гуляет» в широких пределах, то тут уже необходим запас по на-
пряжению около 5...7 В. На практике лучше все-таки придерживаться
формулы: «Радиатор большим не бывает!».
При необходимости получить выходной ток около 10...12 А можно
воспользоваться схемой, приведенной на рис. 4.4. Данный стабилиза-
тор может служить и как лабораторный блок питания. Необходимо
лишь установить вместо подстроечного резистора R9 — переменный и
116
Гпава 4. Источники питания
Рис. 4.4
ограничить его сверху и снизу (но схеме) постоянными резисторами
сопротивлением 2,7...3,3 кОм, а стабилитрон VD3 использовать не на
13, а на 5 В.
Гпава 4. Источники питания 117
Этот блок питания разрабатывался для питания автомобильных
магнитофонов и радиостанций и имеет следующие характеристики:
Выходное напряжение.............................14,2 В
Максимальный ток (долговременный), не менее.... 10 А
Срабатывание защиты по току регулируется до...15 А
Напряжение срабатывания защиты
от перенапряжения, не более.....................16 В
На операционных усилителях стабилизаторы напряжения собира-
лись давно, но выходной ток ОУ довольно мал, поэтому приходится
ставить дополнительные каскады усилителей тока.
Микросхема К174УН19 разрабатывалась как усилитель мощности
низкой частоты для звуковой аппаратуры, но по своей структуре это
не что иное как операционный усилитель (ОУ) с мощным выходным
каскадом. Его использование позволило отказаться от промежуточных
каскадов усиления тока и управлять работой силового транзистора
непосредственно с выхода микросхемы. Таким образом, схема содер-
жит меньшее количество деталей и, соответственно, обладает боль-
шей надежностью.
Опорное напряжение задается стабилитроном VD3 и подается на
инвертирующий вход микросхемы (рис. 4.4) через резистор R3. Мик-
росхема охвачена отрицательной обратной связью через резистор R4
для исключения возбуждения по высокой частоте. Коэффициент уси-
ления ОУ приблизительно равен 1+R4/R3. Сильно изменять его не
следует, поскольку увеличение этого значения может вызвать возбуж-
дение по ВЧ, а уменьшение — снизить коэффициент стабилизации.
Напряжение с коллектора VT2 (выходное напряжение стабилиза-
тора) подается на неинвертирующий вход ОУ через делитель напря-
жения R9. В момент включения питания конденсатор С2 находится в
разряженном состоянии и на инвертирующем входе ОУ напряжение
равно нулю. На выходе микросхемы появляется максимальное напря-
жение, которое через резистор R5 подается на базу силового транзи-
стора VT2, который остается закрытым, поскольку напряжения на ба-
зе и эмиттере практически равны. По мере зарядки через резистор R2,
С2 напряжение на выводе 2 DA1 увеличивается. На выходе ОУ напря-
жение начнет уменьшаться, приоткроется VT2, и на его коллекторе
появится напряжение, которое тоже будет увеличиваться. Как только
напряжение на С2 достигнет уровня стабилизации стабилитрона
VD3 — его рост прекратится. Тем временем на неинвертирующем
входе DA1 тоже достигнет определенного значения, и, если оно будет
меньше, чем на инвертирующем, — на выходе напряжение будет ни-
же максимального и транзистор VT2 станет приоткрываться дальше,
118
Гпава 4. Источники питания
увеличивая напряжение на выходе стабилизатора. Как только напря-
жения на выводах 1 и 2 сравняются по своему значению — на выходе
ОУ напряжение начнет увеличиваться и транзистор VT2 перестанет
открываться дальше (останется слегка приоткрытым). Таким образом,
схема приобретет устойчивое состояние, при котором выходное на-
пряжение (поделенное резистором R9) и опорное напряжение будут
равны. Резистором R9 устанавливается выходное напряжение стаби-
лизатора — при опускании движка вниз (по схеме) выходное напря-
жение увеличивается.
При подключении нагрузки выходное напряжение несколько
уменьшится, что уменьшит напряжение на выводе 1 DA1. Это изме-
нение, умноженное на коэффициент усиления ОУ, уменьшит напря-
жение на его выходе, следовательно, протекающий через переход
эмиттер-база ток увеличится и транзистор VT2 откроется сильнее, чем
компенсирует изменение выходного напряжения. При снятии нагруз-
ки напряжение на выходе начнет увеличиваться, увеличивая напряже-
ние на выводе 1 — напряжение на выводе 4 тоже увеличится и тран-
зистор VT2 призакроется, компенсируя изменения на выходе стаби-
лизатора.
В схеме предусмотрены зашиты от превышения выходного напря-
жения и от короткого замыкания. Первая выполнена на элементах VD4,
VT4, RIO, R11 и R12. Стабилитрон VD4 на напряжение, равное выход-
ному напряжения стабилизатора. Транзистор VT4 включен по схеме
эмиттерного повторителя, и пока напряжение на выходе стабилизатора
не превысит уровня стабилизации стабилитрона VD4, на его эмиттере
значение напряжения будет близко к нулю. В случае пробоя транзисто-
ра VT2 напряжение на выходе стабилизатора станет равно входному —
через стабилитрон VD4 начнет протекать ток, открывая VT4, и как
только на его эмиттере появится напряжение, достаточное для откры-
тия VS 1, — он откроется. Как только тиристор VS 1 откроется, он сдела-
ет короткое замыкание после диодного выпрямителя. Энергии, накоп-
ленной на конденсаторе С1, вполне достаточно, чтобы пережечь предо-
хранитель и не нагружать сильно сетевой трансформатор. Подобный
способ защиты несколько жестковат и требует использования очень
мощного тиристора, но его эффективность и актуальность весьма оп-
равданы — выходная микросхема автомобильной аудиоаппаратуры не
дешева и это далеко не все, что придется поменять в магнитоле в случае
попадания на нее напряжения величиной в 18...20 В.
Защита от перегрузки выполнена на триггере DD1.1—DD1.3,
управляющее напряжение берется с коллектора VT3. При включении
блока питания конденсатор С7 разряжен и сформирует уровень лог. 0
на нижних входах DD1.1 и DD1.3, что повлечет появление лог. 1 на
Гпава 4. Источники питания
119
их выходах. Поскольку на обоих входах элемента DD1.2 будут присут-
ствовать высокие уровни, на его выходе появится логический ноль,
который «удержит» лог. 1 на выходе DD1.3. Таким образом, триггер
будет установлен в исходное состояние, при котором на выходе
DD1.2 присутствует лог. О, а на выходе DD1.3 — лог. 1. По мере за-
рядки конденсатора С7 напряжение на его положительном выводе бу-
дет увеличиваться и как только достигнет уровня лог. 1 — триггер
выйдет из режима предустановки и будет готов к работе.
При увеличении потребляемого тока увеличивается падение на-
пряжения на резисторе R8, что в свою очередь увеличивает протекаю-
щий через базу VT3 ток. При достижении тока определенного значе-
ния (регулируется ток срабатывания от перегрузки резистором R7)
транзистор VT3 откроется и на верхнем выводе DD1.1 появится на-
пряжение высокого уровня. Поскольку теперь на обоих входах эле-
мента DD1.1 присутствует лог. 1 — на его выходе появится лог. О, сле-
довательно, появится лог. 1 на выходе DD1.2, а на выходе DD1.3 —
лог. 0. Протекающий через резистор R19 ток откроет транзистор VT1,
и опорное напряжение стабилизатора стремительно начнет умень-
шаться (измениться мгновенно не даст конденсатор С2). Соответст-
венно начнет уменьшаться и напряжение на выходе стабилизатора,
что в свою очередь убережет транзистор VT2 от пробоя.
В режиме сработанной защиты напряжение на выходе блока пита-
ния не превышает 0,5...1,5 В (в зависимости от нагрузки). О том, что
произошло превышение максимального тока, будет свидетельствовать
свечение светодиода VD6. Для перевода блока питания в рабочее со-
стояние необходимо нажать кнопку. SA2, разряженный конденсатор
С8 переведет триггер в исходное состояние. В случае повторного пре-
вышения тока нагрузки триггер снова сработает, поскольку С8 уже
будет заряжен, то удержание кнопки SA2 не повлечет выход из строя
силового транзистора VT2 (защита «от дурака»). После отпускания
кнопки конденсатор С8 разряжается через резистор R16, а поскольку
его номинал достаточно велик, повторный сброс защиты станет воз-
можен не менее чем через 3...5 с.
На элементе DD1.4 собран терморегулятор, который при достиже-
нии определенной температуры (желательно в пределах 45...55 °C —
устанавливается резистором R17) включает вентилятор принудитель-
ного охлаждения теплоотвода транзистора VT2. Введение принуди-
тельного охлаждения обосновано желанием снизить размеры теплоот-
вода, поскольку выделяемое транзистором VT2 тепло требует исполь-
зования очень большой охлаждающей площади. Как видно из
формулы, приведенной выше, большое количество тепла выделяется
120
Гпава 4. Источники питания
при больших токах нагрузки, а при малых мощностях вентилятор вклю-
чаться не будет, тем самым увеличивая ресурс самого вентилятора.
В качестве силового использовался трансформатор ТС-180, от
лампового черно-белого телевизора. После разборки с катушек сма-
тываются все обмотки до экрана (полоса алюминиевой фольги между
слоями бумаги). Затем на каждой катушке наматывается 50 витков
медным обмоточным проводом диаметром 1,8...2 мм. Затем трансфор-
матор собирают, предварительно пропитав железо и катушки клея-
щим веществом. Опыт показал, что наиболее удачным материалом
для этого может служить автомобильный антигравий. Он очень хоро-
шо пропитывает катушки и при засыхании приобретает свойства
плотной резины. После пропитки трансформатор собирается незамед-
лительно, поскольку антигравий сохнет довольно быстро.
Транзистор VT2 и диоды VD1, VD2 устанавливаются на одном те-
плоотводе через слюдяные прокладки, причем теплоотвод лучше ис-
пользовать от промышленной аппаратуры, они имеют более высокие
«ребра»\ Площадь теплоотвода должна быть не менее 800 см2. Со сто-
роны «ребер» крепится вентилятор от компьютерного блока питания
так, чтобы поток воздуха был направлен внутрь радиатора, по прин-
ципу вентилятора, устанавливаемого на процессоры компьютеров.
Микросхемы DA1 и DA2 лучше установить на отдельном теплоотво-
де, можно без слюдяных прокладок, поскольку у обеих микросхем на
теплоотводящих пластинах находится масса (минусовой провод пита-
ния). Площадь этого теплоотвода должна быть не менее 100 см2.
Резистор R8 изготавливается самостоятельно из медного обмоточ-
ного провода диаметром 1,2...1,3 мм. Необходимо отмерить кусок
длиной 1,3...1,4 м и навить его на оправку диаметром 35...40 мм и
длиной 50...55 мм. Наматывать следует виток к витку, .после намотки
первого слоя витки скрепляются небольшим количеством «Супер-
клея» и наматывается второй слой, а затем третий и т. д. Концы про-
водов должны быть длиной 20...25 мм. После полной намотки оправ-
ку следует удалить и хорошо пропитать получившуюся катушку эпок-
сидным клеем. Перед нанесением клея его лучше «размешать» жалом
включенного паяльника, подобная операция делает массу клея наибо-
лее однородной и существенно ускоряет процесс его полимеризации.
Широкий разброс параметров резистора R8 компенсируется возмож-
ностью в широких пределах регулировать порог срабатывания защиты
от перегрузки по току. При регулировке порога срабатывания следует
учесть, что максимальный ток коллектора используемого транзистора
составляет 20 А, следовательно, порог срабатывания защиты не дол-
жен превышать 15 А. Конструкция резистора R8 имеет некоторый не-
достаток -- при протекании большого тока резистор начинает греться
Гпава 4. Источники питания
121
и его сопротивление немного увеличивается, соответственно начнет
увеличиваться падение напряжения на нем, что несколько уменьшит
порог срабатывания защиты по току. Однако этот недостаток можно
интерпретировать и как достоинство — при долгой работе на макси-
мальных токах произойдет существенный нагрев всех элементов, сле-
довательно, снижение порога срабатывания защиты по току позволит
отключить блок питания от нагрузки, не достигая критических режи-
мов эксплуатации.
Следует отметить, что провод от верхнего (по схеме) вывода рези-
стора R9 следует припаивать непосредственно на выходную клемму
блока питания, поскольку даже на коротких проводниках, при боль-
ших токах, падает на 0,3...0,8 вольта.
Разводку силовой части блока питания следует выполнять прово-
дом с сечением не менее 2,5 мм2.
На рис. 4.5 приведен чертеж печатной платы, а на рис. 4.6 — схе-
ма расположения деталей на ней.
Остается только добавить, что эта конструкция может использо-
ваться для решения еше одной задачи. На некоторых грузовых авто-
мобилях используется 24-вольтовое бортовое напряжение, не позво-
ляющее подключать 12-вольтовую теле- и аудиоаппаратуру. Отвод от
середины аккумулятора, при больших токах потребления, быстро вы-
водит из строя АКБ. Если из схемы исключить сетевой трансформа-
тор и на анод VD1 подать бортовое напряжение 24 В, то получится
мощный конвертор 24 В -> 12 В, в котором VD1 будет выполнять
роль защиты от переполюсовки — такое, к сожалению, очень часто
случается с водителями. Следует обратить внимание на то, что время
срабатывания защиты от перегрузки следует уменьшить, поскольку
мощность АКБ достаточно высока. Для этого R8 следует наматывать
не на оправке, а на ферритовом кольце с внешним диаметром
32...40 мм. Получившаяся индуктивность не даст току мгновенно дос-
тичь своего максимального значения, соответственно, появится боль-
ше времени на закрывание транзистора VT2.
Кстати сказать, подобная конструкция R8 будет уместна при
умощнении блока питания и использовании силового трансформато-
ра от лампового цветного телевизора (ТС-270). В этом случае стацио-
нарный блок сможет обеспечить выходной ток до 20...22 А, но в схему
следует внести некоторые изменения. Прежде всего необходимо ис-
пользовать 2 транзистора вместо одного VT2 (подключение показано
на рис. 4.7), площадь радиатора не менее 1000 см2. Балансные рези-
сторы R6;|J., изготавливаются точно так же, как и R8, — они обеспечи-
вают выравнивание токов коллектора обеих транзисторов.
122
Гпава 4. Источники питания
Рис. 4.5
Рис. 4.6
Рис. 4.7
Гпава 4. Источники питания
123
При использовании 2 силовых транзисторов конвертор напряже-
ния 24 В -> 12 В может выдавать ток до 30...35 А, однако площадь ра-
диатора должна составлять не менее 1300 см2 и лучше установить 2
вентилятора. Резистор R8 следует изготавливать из провода диамет-
ром 1,5...1,6 мм, сложенным вдвое при длине пары не менее 2,5 м.
Стабилизаторы переменного напряжения
Несмотря на заключение договоров о поставке -качественной
электроэнергии 220 В ±10 % электросети далеко не всегда выполняют
условия договора и напряжение может отличаться от номинального в
очень широких пределах. Мало кому из бытовых электроприборов по-
добное питание «по вкусу», и, естественно, возникают различные не-
приятности, такие как выход из строя’компрессора холодильника, от-
каз работать теле- и видеоаппаратуры и т. д. Здесь будут рассмотрены
2 варианта решения этой проблемы.
Наиболее простым способом регулировки переменного напряже-
ния является использование автотрансформаторов. Но, несмотря на
свою универсальность, подобный метод имеет существеннейший не-
достаток — необходимость непрерывного контроля выходного напря-
жения и его регулировки. Как один из способов возложения этой
функции на электронику предлагается принципиальная схема на
рис. 4.8. Сразу необходимо оговориться, что этот прибор предназна-
чен для эксплуатации совместно с инерционной нагрузкой (электро-
двигатели компрессоров холодильников, насосов и т. д.).
Трансформатор TV выполняет функцию автотрансформатора и
имеет первичную обмотку, состоящую из суммы обмоток 111 (13 В),
IV (26 В) и V (190 В), рассчитанную на номинальное напряжение
220 В. Обмотка VI служит для питания самой схемы управления, а об-
мотки I (13 В) и II (26 В) для добавления недостающих до номиналь-
ного напряжения вольт. Следует обратить внимание на то, что про-
вод, используемый для обмоток 111, IV и V, должен быть рассчитан на
номинальный ток самого трансформатора, а провод обмоток 1 и II —
на номинальный ток нагрузки.
В момент подачи напряжения питания все реле выключены и се-
тевое напряжение без изменений попадает на нагрузку. Одновремен-
но на обмотке VI появляется переменное напряжение порядка
19...22 В, которое выпрямляется диодным мостом VD6—VD9, сглажи-
вается емкостью С2 и стабилизируется интегральным стабилизатором,
выполненным на DA1 (24. В). В го же время сетевое напряжение по-
дается на диодный мосг VD1 —VD4, выпрямляется и попадает на де-
124
Глава 4. Источники питания
Рис. 4.8
Гпава 4. Источники питания
125
литель напряжения R1—R2. Конденсатор С1 служит для сглаживания
пульсаций и стоит после R1 для увеличения постоянной времени.
С движка R2 выпрямленное и «поделенное» сетевое напряжение по-
падает (через R3) на базу транзистора VT3, используемого в качестве
эмитгерного повторителя. Диод VD5 с резистором R3 не дают выйти
из строя транзистору VT1 в случае превышения напряжения на движ-
ке R2 более 24 В.
На DA1 и DA2 собраны аналоги компараторов, а использование
операционных усилителей позволяет обойтись одним сдвоенным ОУ
широкого применения.
. Для настройки устройства потребуется регулируемый автотранс-
форматор (ЛАТР) и вольтметр на 250 В. Перед первым включением
необходимо движки резистора R2 установить в нижнее, a R5 и R6 — в
верхнее (по схеме) положение, а движок R15 — в левое. Принцип ра-
боты устройства будет рассмотрен по ходу регулировки.
Регулировку платы управления лучше всего произвести отдельно
от силовой,части. Для этого потребуется отдельный источник питания
с выходным напряжением 26...30 В и выходным током до 0,7 А — это
напряжение подают на диодный мост VD6—VD9, а напряжение с
ЛАТРа — на диодный мост VD1—VD4.
Внимание! Во время регулировки следует соблюдать особую осто-
рожность, поскольку все элементы схемы управления имеют гальваниче-
скую связь с сетью 220 В.
Сначала подают питание на плату управления, затем включают
ЛАТР и устанавливают на его выходе напряжение 220 В^ При этом ре-
зистором R2 устанавливают на базе транзистора VT1 напряжение
14...15 В. Резисторы R7, R8, R10 и R11 создают на неинверсных входах
ОУ опорное напряжение, равное половине напряжения питания
(=12 В). Таким образом на инверсных входах ОУ (выводы 3 и 5) напря-
жение будет больше, чем на прямых входах (выводы 2 и 6), следова-
тельно, на выходах ОУ будет напряжение, близкое к напряжению об-
щего провода, транзисторы VT2 и VT3 закрыты и реле KI, К2 — вы-
ключены. На коллекторе VT3 будет напряжение питания, которое
больше напряжения, установленного делителем R7/R8. Следователь-
но, диод VD12 будет закрыт и это ни на что не повлияет. Сетевое на-
пряжение через замкнутые контакты К2.1 й К.1.1 без изменений попа-
дет на нагрузку (все эти напряжения будут иметь место после подклю-
чения силовой части, а на время регулировки они пока отключены и
ссылки условны).
Далее необходимо выходное напряжение ЛАТРа уменьшить до
207 В. Напряжение на верхних (по схеме) выводах резисторов R5, R6
126
Гпава 4. Источники питания
пропорционально уменьшится — теперь необходимо опускать движок
R5 до тех пор, пока напряжение на выводе 3 не станет меньше, чем
на выводе 2. Как только это произойдет — DA2.1 изменит напряже-
ние на своем выходе на близкое к напряжению питания, через R13
потечет ток и VT2 откроется. Реле К1 включится, и контактная груп-
па К 1.2 на первичной обмотке «откинет» 13-вольтовую часть, а К1.1
подключит 13 В, наводимых в обмотке I. Таким образом, 13 В обмот-
ки I будут добавлены к входному напряжению 207 В и на выходе уст-
ройства появиться 220 В.
Теперь необходимо установить на выходе ЛАТРа напряжение
194 В, а движок R6 опускать до тех пор, пока не включится реле К2.
Теперь напряжение на коллекторе VT3 стало меньше, чем на делителе
R7/R8, диод VD12 откроется и уменьшит (через R15) установленное
делителем опорное напряжение. Двигая движок R15 вправо, выбира-
ют такое опорное напряжение, при котором напряжение на входе 3
станет больше и реле К1 выключится. Теперь 13-вольтовая часть пер-
вичной обмотки отлючена, а 26-вольтовая — подключена. То же про-
изойдет с напряжением вольтодобавки — к входным 196 В будет до-
бавлено 26 В и напряжение на выходе не измениться.
Уменьшая напряжение на входе устройства, необходимо убедить-
ся, что при входном напряжении 182...183 В реле К1 включится, а по-
скольку К2 уже включено, то к входному напряжению будет добавле-
на сумма напряжений обмоток 1 и II, т. е. 39 В. Таким образом, на-
пряжение на выходе устройства при входном напряжении 190 В будет
равно 183 + 39 = 220 В.
Постепенно увеличивая входное напряжение, контролируют сна-
чала отключение К1, затем отключение К2 и включение К1 и, нако-
нец, отключение К1. Таким образом, используя 2 реле, получают 4
ступени регулировки (ничего не добавлено; добавлено 13 В; добавле-
но 26 В; добавлено 39 В).
Резисторы R9 и R12 введены для создания положительной обрат-
ной связи, не позволяющей устройству «зациклиться», когда входное
напряжение находится на границе сработки компараторов.
К недостаткам описанного выше устройства можно отнести то,
что работает оно только на добавление напряжения и, «благодаря»
инерционности реле, особенно в моменты одновременного включе-
ния К2 и отключения К1, происходят кратковременные «провалы»
питания, а это на импульсных блоках питания бытовой аппаратуры не
очень хорошо сказывается. Собственно это и служит рекомендацией
использования устройства для питания инерционных потребителей,
таких как двигатели.
Гпава 4. Источники питания
127
На рис. 4.9 изображен чертеж печатной платы, рис. 4.10 — распо-
ложение деталей.
И, наконец, о выборе трансформатора TV. Сразу необходимо ого-
вориться, что предлагаемые формулы служат для приблизительных
расчетов и не ставят своей целью проникнуться глубокой физикой
происходящих в трансформаторе процессов.
Рис. 4.9
Рис. 4.10
128
Гпава 4. Источники питания
Для начала требуется определить, какое напряжение и какой
ток требуется стабилизировать. В качестве примера рассчитаем
трансформатор для холодильника, мощность потребления которого
250 Вт, а минимальное сетевое напряжение составляет 160 В. Прак-
тически для всех приборов с сетевым питанием напряжение пита-
ния составляет 220 В ±10%, значит, минимальное напряжение пита-
ния равно 220 — 10% ~ 200 В. Вычисляем напряжение вольтодобав-
ки: 200 — 160 = 40 В. Вычисляем приблизительный ток нагрузки:
250 Вт/220 В = 1А.
Но это номинальный ток потребления, а, как известно, при запус-
ке двигатель потребляет минимум в 3 раза больше, следовательно, не-
обходимый ток составляет: 1 х 3 = 3 А. Вычисляем мощность авто-
трансформатора: 3 А х 40 В = 120 Вт.
Теперь необходимо рассчитать, на сколько вольт должна быть ка-
ждая обмотка. Уже было оговорено, что напряжение обмоток I и III в
два раза меньше, чем напряжение обмоток II и IV соответственно.
Поэтому для получения необходимой пропорции следует напряжение
вольтодобавки разделить на три части, одна из которых будет напря-
жение обмоток I и 111, а две части — обмоток П и IV. В данном случае
это будет выглядеть так: 40 В/3 ~ 13 В (напряжение обмоток I и III),
13Вх2 = 26В (напряжение обмоток П и IV). Сразу следует отметить,
что напряжение обмотки V составляет: 220 В — 13В — 26В + 5% =
190 В. Добавление 5% объясняется желанием ввести небольшой запас
во избежание излишнего тепловыделения, хотя, конечно, какой-то
процент КПД трансформатора падает, но в данном случае этим мож-
но пренебречь.
Стабилизатор сетевого напряжения
для всего дома
Если требуется поддерживать нормальное напряжение более кри-
тичным к питанию потребителям, то можно воспользоваться схемой,
приведенной на рис. 4.11. Рис. 4.12 — чертеж печатной платы, на
рис. 4.13 — расположение деталей.
Это устройство, конечно, сложнее; описанного выше, но оно
практически лишено недостатков, которые свойственны первому.
Во-первых, оно. универсально, т. е. может работать как на повыше-
ние, так и на понижение напряжения. Во-вторых, использует «форси-
рованные» реле, время пролета якорей которых намного меньше
обычного, следовательно, «провалы» питания сведены к возможному
минимуму. В-третьих, при грамотном подборе компонентов оно мо-
Гпава 4 Источники питания
129
Рис. 4.11
жет использоваться для стабилизации напряжения питания всего до-
ма или квартиры. И, наконец, в-четвертых, может содержать до 12
ступеней регулирования, что в свою очередь увеличивает точность
поддержания требуемого напряжения и существенно расширяет диа-
пазон входных напряжений.
Условно все устройство можно поделить на: автотрансформатор;
стабилизированный блок питания; блок формирования измеряемого
напряжения; линейку компараторов; линейку коммутирующих реле и
управляющих ими транзисторов; формирователь «стартового» напря-
жения.
130
Гпава л Источники питания
Рис. 4.12
Внимание! Во время регулировки следует соблюдать особую осто-
рожность, поскольку все элементы схемы управления имеют гальваниче-
скую связь с сетью 220 В.
В момент подачи напряжения питания оно подается на авто-
трансформатор TV и проходит через все обмотки трансформатора,
поскольку еще ни одно реле не включено. На обмотке VI появляет-
ся переменное напряжение 32.„34 В (при входном напряжении
220 В). Пройдя диодный мост на VD25—VD28, это напряжение вы-
прямляется и заряжает конденсатор СП до амплитудного значения
(40.„43 В). Выпрямленное и сглаженное напряжение подается на
импульсный стабилизатор, который стабилизирует напряжение удер-
жания реле (18 В).
Глава 4. Источники питания
131
Рис. 4.13
132
Гпава 4. Источники питания
В первоначальный момент напряжение на конденсаторе С12 равно
О, следовательно, ток через стабилитрон VD22 течь не будет — транзи-
стор VT8 зарыт. Поскольку VT8 закрыт, то и VT7 тоже будет закрыт,
следовательно, препятствий для протекания тока через переход ба-
за-эмиттер VT6 и резистор R47 нет и он откроется, открывая тем са-
мым VT5sKaK только VT5 открылся, напряжение на С12 начнет плав-
но увеличиваться, поскольку, проходя через индуктивность L, напря-
жение не может мгновенно появиться на С12. Как только напряжение
на С12 достигнет напряжения стабилизации стабилитрона VD22, он
откроется и через него потечет ток. Однако после стабилитрона ток
«разделится» на две «ветки»: R52 + R53 и движок R52 + R51 + переход
база-эмиттер VT8. Отсюда следует, что чем большее напряжение будет
на С12, тем больший ток протекает по обеим «веткам» цепи, и когда
он станет достаточным — транзистор VT8 откроется. Из вышесказан-
ного видно, что момент открытия VT8 зависит от типа используемого
стабилитрона и положения движка резистора R52.
Как только VT8 откроется — через переход база-эмиттер VT7 по-
течет ток и откроет его, он же в свою очередь закроет VT6 и, естест-
венно, закроется VT5. Нагрузка, потребляя свое, неизбежно начнет
разряжать С12, и напряжение на нем начнет уменьшаться. Как только
оно снизиться на столько, что протекающий через VD22 ток уже не
сможет удерживать VT8 в открытом состоянии — он закроется, это
повлечет закрытие и VT7, но не сразу, а только после того, как заря-
дится С15. Подобная задержка необходима для того, чтобы запасен-
ная в индуктивности магнитная энергия начала преобразовываться в
электрическую. Ведь протекая через дроссель, ток создал в его сердеч-
нике магнитное поле, и теперь, когда транзистор VT5 закрыт, а на-
пряжение на С12 начинает уменьшаться, магнитное поле начинает
«сворачивать» свои магнитные линии, которые, пересекая витки об-
мотки индуктивности, создают в них ЭДС той же величины, что и от-
крытый транзистор VT5, но противоположной полярности. Если в
момент открытого транзистора VT5 положительный источник, для
дросселя L находился слева (по схеме), то теперь он будет справа и
через открывшийся диод VD21 вся запасенная в индуктивности энер-
гия будет отдана в нагрузку. Таким образом, несмотря на то что VT5
уже «давно» закрыт, напряжение на С12 продолжает поддерживаться
на определенном уровне, хотя оно уже несколько меньше, чем при
открытом VT5, но те единицы милливольт роли не играют.
Итак, транзистор VT8 уже закрыт, емкость С15 наконец заряди-
лась и VT7 закрылся, тем самым открывая VT6 и VT5, напряжение на
конденсаторе С12 начинает увеличиваться и, достигнув определенного
предела, откроет VI8 и процессы начнут повторяться снова и снова.
Гпава 4. Источники питания
133
Выбор импульсного стабилизатора объясняется тем, что входное
напряжение слишком велико и при использовании линейного стаби-
лизатора выделяемая тепловая энергия на регулирующем транзисторе
будет слишком велика.
При напряжении стабилизации стабилитрона VD22 18 В движок
R52 должен находиться в верхнем, по схеме, положении, однако мож-
но использовать и стабилитроны на более низкие напряжения (но не
ниже 15 В), а требуемое на выходе стабилизатора напряжение 18 В ус-
танавливают, опуская вниз (по схеме) движок резистора R52. Даль-
нейшее уменьшение напряжения стабилитрона сильно снижает коэф-
фициент стабилизации.стабилизатора из-за увеличения соотношений
сопротивлений R52 — переход база-эмиттер, ведь база-эмитгер явля-
ется полупроводником, имеющим нелинейную вольт-амперную ха-
рактеристику.
Для изготовления дросселя L взят ферритовый сердечник с про-
ницаемостью 2000НН, типоразмера К18 х 14 х 6, и содержит 100 вит-
ков провода ПЭВ-2 диаметром 0,6...0,8 мм. Однако не стоит заострять
внимание на поисках именно этого магнитопровода, поскольку по-
добную индуктивность можно изготовить и на близких по типоразме-
рам сердечниках, следует только подобрать емкость конденсатора
С15. У подобного рода импульсных стабилизаторов КПД можно счи-
тать оптимальным, когда температура диода VD2I и транзистора VT5
будет примерно одинаковой.
При намотке обмотки индуктивности следует учесть, что если ти-
поразмер будет больше, то витков должно быть немного меньше, и
наоборот, если типоразмер меньше — витков больше. Транзистор
VT5 закреплен на теплоотвод, выполненный из алюминиевой полосы
30 х 50 мм и толщиной 1...1,5 мм. Такой же теплоотвод используется
для DA5.
Выходное напряжение стабилизатора служит для питания реле, но
почему для реле с обмотками на 24 В используется питание 18 В, бу-
дет сказано ниже, а пока 18 В подается на интегральный стабилиза-
тор, выполненный на DA5 (15 В). Это напряжение питает компарато-
ры, выполненные на операционных усилителях (ОУ) DAI—DA4, и
блок формирования измеряемого напряжения на VT1—VT4.
При подаче сетевого питания напряжение, пройдя через R1, по-
падает на диодный мост VD1—VD4, выпрямляется и сглаживается
RC-фильтром (Cl, R2, С2). Резисторы Rl, R2 и R3 представляют со-
бой делитель, который уменьшает входное напряжение 220 В до
уровня 10... 11 В. Далее это напряжение через резистор R4 и диод
VD8 попадает на базу VT4, который включен по схеме эмитгерного
повторителя. Конденсатор С5 служит для увеличения постоянной
134
Глава 4. Источники питания
времени. Резистор Rll введен для разрядки конденсатора С5, по-
скольку входное сопротивление эмиттерного повторителя слишком
велико. На элементах СЗ, С4, VD5 и VD6 организован детектор пере-
менной составляющей, но с большой постоянной времени. Введение
этого узла объясняется тем, что в быту иногда приходится сталки-
ваться с очень неприятной проблемой — проведением электросва-
рочных работ. Эти работы, как правило, вызывают резкие скачки се-
тевого напряжения, и для того чтобы у стабилизатора не возникало
«лишних вопросов» по поводу входного напряжения, он попросту
блокируется. Происходит это следующим образом: когда возникают
интенсивные скачки сетевого напряжения, фильтр на C1-R2-C2 не
«успевает» их сглаживать (номиналы подобраны именно так) и пере-
менная составляющая попадает на детектор C3-VD5-VD6-C4 и при-
обретает вид постоянного напряжения. Это напряжение усиливается
по току эмиттерным повторителем VT1 и попадает на базу транзисто-
ра VT3. Как только напряжение на эмиттере станет достаточным для
открытия VT3, он откроется и через токоограничивающий резистор
R10 разрядит конденсатор С6. Открытие VT3 повлечет открытие VT2,
и на его коллекторе появится напряжение, близкое к напряжению
питания, пройдя диод VD7, оно попадет на базу транзистора VT4,
что в свою очередь эмитирует максимальное входное напряжение, и
все реле стабилизатора выключатся. Когда скачки прекратятся —
транзистор VT3 закроется и, как только конденсатор С6 зарядится,
закроется и транзистор VT2, стабилизатор перейдет в обычный ре-
жим работы.
Напряжения обмоток и мощность трансформатора рассчитывает-
ся приблизительно так же, как и в предыдущем варианте, однако есть
и некоторое отличие — все «маленькие» обмотки ( I, 11, III, IV) имеют
одинаковое выходное напряжение. Для простоты объяснений рас-
смотрим пример и допустим, что требуется стабилизировать напряже-
ние, минимальное значение которого достигает 150 В. Поскольку на
выходе стабилизатора должно быть не менее 220 - 10% = 200 В, то не-
обходимое напряжение вольтодобавки составит 200 - 150 = 50 В по-
скольку ступеней регулировки 4, то напряжение каждой ступени бу-
дет составлять 50 В/4 = 12,5 В.
Для простоты расчетов округлим это значение до 12 В. Напряже-
ние обмотки V составляет 220 - 50 + 5% = 180 В. Теперь допустим,
что мощность нагрузки 2,2 кВт, следовательно, ток будет составлять
2200 Вт/220 В = 10 А — мощность трансформатора составит 10 А х
50 В = 500 Вт. Для небольшого запаса добавим еще 5% и получим
525 Вт.
Гпава 4. Источники питания
135
О том, как рассчитывать необходимые диаметры проводов и
сколько витков на каком железе необходимо намотать, упоминаться
не будет, об этом уже сказано немало в разных изданиях и на разном
квалификационном уровне (см. список литературы). Остается лишь
повторить, что приведенные формулы служат для приблизительных
расчетов «на скорую руку» и если после сборки устройства выяснится,
что «не хватает» 5...Ю Вт расчетной мощности или они «лишние», то
это можно списать на погрешность расчетов, однако на функциональ-
ных способностях устройства это никак не скажется.
К сказанному остается лишь добавить, что провод обмотки V рас-
считан на номинальный ток трансформатора, а провод обмоток I, II,
III и IV — на номинальный ток нагрузки. Провод обмотки VI должен
быть рассчитан на номинальный ток потребления одного включенно-
го реле, умноженный на количество используемых реле, плюс
0,5...0,6 А на питание остальных элементов схемы.
Поскольку почти все узлы устройства рассмотрены, то функцио-
нальное назначение оставшихся частей рассмотрим в процессе регу-
лировки, а для этого понадобится ЛАТР. Перед первым включением
необходимо движки всех подстроечных резисторов перевести в верх-
нее по схеме положение. На ЛАТРе выставляется выходное напряже-
ние 220 В и подается на вход устройства. Затем резистором R52.ua
конденсаторе 02 выставляется напряжение 18... 18,5 В и контролиру-
ется напряжение на выходе DA5 (15 В).
Поскольку номиналы резисторов R13 и R15 одинаковы, то на вы-
воде 3 DA1 будет присутствовать напряжение, равное половине на-
пряжения питания (7,5 В), а на выводе 2 ОУ через 10... 15 с (время ус-
тановления блока формирования измеряемого напряжения) после по-
дачи питания появится 10... 11 В. Поскольку на инверсном входе ОУ
напряжение выше, чем на неинверсном, то на выходе ОУ будет на-
пряжение, близкое по значению к уровню общего провода, следова-
тельно, через базу транзистора VTI1 ток не потечет и он останется в
закрытом состоянии (реле К.1 не включится). Тут следует отметить,
что на принципиальной схеме 1 и 8 выводы ОУ замкнуты — это сле-
дует делать только в случае использования ОУ К544УД2 (прямо на
корпусе микросхемы). Если же применить ОУ другого типа, то данная
перемычка не требуется.
Теперь необходимо снизить выходное напряжение ЛАТРа до
208 В и, опуская движок резистора R17, добиться положения, при ко-
тором напряжение на выводе 3 ОУ DA1 станет больше, чем на выводе
2. Как только это произойдет — ОУ на своем выходе (вывод 6) изме-
нит выходное напряжение на близкое к напряжению питания. В мо-
мент появления на выходе ОУ напряжения питания через незаряжен-
136
Глава 4. Источники питания
ный конденсатор С7 и токоограничивающий резистор R18 потечет
ток, и это будет длиться, пока С7 не зарядится. Но пока С7 заряжает-
ся — через переход база-эмиттер транзистора VT10 протекает откры-
вающий его ток и, разрядив конденсатор С14, заставляет течь ток че-
рез токоограничивающий резистор R48 и переход база-эмиттер тран-
зистора VT9, тем самым открывая его. Диод VD23 открывается, так
как на его верхнем выводе напряжение становится много больше, чем
на правом выводе VD24, этот же факт заставляет закрыться диод
VD24. Таким образом на верхних выводах обмоток реле К.1—К.4 крат-
ковременно появляется напряжение, чуть ли не в два раза (40...42 В)
превышающее номинальное напряжение работы реле (24 В), а по-
скольку VT11 уже открыт, то К1 включится и состояние контактной
группы переключится. Сделано это для существенного уменьшения
времени пролета переключающей группы контактов и как следст-
вие — уменьшается время «провалов» питания потребителей на выхо-
де всего стабилизатора.
Поскольку контакты реле К.1 переключились, то теперь входное
сетевое напряжение подается в точку «2» трансформатора, а выходное
по-прежнему снимается из точки «1», следовательно, к входному на-
пряжению, в данном случае 208 В, добавляется напряжение, наводи-
мое в обмотке I трансформатора (12 В), и на выходе получается 220 В.
Затем выходное напряжение ЛАТРа уменьшают до 196 В и движ-
ком резистора R23 добиваются срабатывания реле К2. Далее на вход
устройства подают уже 184 В и регулировкой R29 добиваются включе-
ния реле КЗ, и, наконец, подав на вход 172 В, добиваются включения
реле К4.
Если во время уменьшения входного напряжения начнут само;
произвольно срабатывать последние реле, то это означает, что перво-
начальное входное напряжение слишком занижено и устройство не
укладывается в требуемый диапазон. Для выхода из создавшейся си-
туации можно немного (на 10...20%) увеличить сопротивление рези-
стора R3 и всю регулировку повторить сначала.
При увеличении входного напряжения поочередно будут выклю-
чаться все реле, начиная с К4. Введение диодов VD9—VD12 сильно
уменьшило время разрядки конденсаторов С7—СЮ в момент, когда
на выходе компараторов появляется напряжение, близкое к уровню
общего провода. Диоды VD13—VD16 предназначены для замыкания
на себя напряжения самоиндукции в момент снятия напряжения пи-
тания с обмоток реле.
Если уменьшить время пролета контактов реле во время включе-
ния, возникает логичный вопрос — как уменьшить время обратного
пролета, когда снимается питающее напряжение с обмотки реле? Для
Гпава 4. Источники питания
137
уменьшения времени обратного пролета контактов используется кон-
структивная особенность конкретных реле — они потребуются типа
«РП-21» (с тремя-четырьмя контактными группами). Прежде всего,
необходимо все контактные группы соединить параллельно, затем,
вынув реле из пластмассового защитного кожуха, со стороны, проти-
воположной контактным группам, отгибают «хвостик» на основании
реле, за который закреплена возвратная пружина контактной группы,
тем самым увеличивая ее усилие (рис. 4.14). Отогнуть его необходимо
примерно на 1...2°, причем нужно следить за тем, чтобы на всех реле
величина отгиба была одинаковой. Уменьшение напряжения удержа-
ния реле на 25% от номинального напряжения обмотки реле тоже
уменьшает время обратного пролета контактной группы реле (конеч-
но не так значительно, как возвратная пружина). Таким образом,
серьезно уменьшив время пролета контактной группы между контак-
тами, вы можете отказаться от использования газонаполненных реле,
которые не только дороги, но и достать их не так уж просто. А ис-
пользование более мощных реле польского или швейцарского произ-
водства, имеющих ту же конструкцию, что и «РП-21», но с гораздо
более мощными контактами, позволяет в широких приделах варьиро-
вать выходными мощностями стабилизатора.
Необходимо отметить, что вышеописанное устройство работает
только на повышение входного напряжения, однако, пересчитав па-
раметры трансформатора и взяв выходное напряжение из точки «2»,
можно одну ступень сделать понижающей, а три — повышающими.
Однако при регулировке необходимо учесть, что при входном напря-
жении 220 В реле К1 должно быть включено, а выключаться при на-
пряжении, превышающем 220 В на требуемую величину. Если выход-
Рис. 4.14
138
Гпава 4. Источники питания
ное напряжение брать из точки «3», то можно получить 2 ступени на
понижение и две на повышение, но опять же необходимо пересчитать
параметры трансформатора.
Увеличить количество ступеней регулировки можно, изготовив
фрагмент печатной платы, на котором установлены ОУ и транзисто-
ры, управляющие реле, а также сделав соответствующие обмотки на |
трансформаторе. Регулировку подобного «сиамского близнеца» следу-
ет производить, когда он уже полностью собран, потребуется подбор j
резисторов R3 (определяет первоначальное входное напряжение), R14,
R20, R26, R32 (определяют уровень положительной обратной связи).
Возможна также стабилизация и «скачущего» от электросварки
напряжения. Для этого необходимо не устанавливать на печатную пла- !
ту следующие элементы: СЗ, С4, Сб, VD5, .VD6, VD7, VT1—VT3,
R5—R10, а номиналы С1 и С2 следует тщательно подобрать. Подоб-
ное решение хоть и делает устройство более востребованным, но
сильно уменьшает продолжительность «жизни» контактных групп ре-
ле, поэтому следует использовать реле с более мощными контактами.
Теперь несколько слов о том, как можно упростить задачу изго-
товления силового трансформатора, взяв готовые трансформаторы от
черно-белых и цветных ламповых телевизоров (ТС-180 и ТС-270 со-
ответственно). Для начала следует определиться, какие реле имеются
в наличии, и если они не очень мощные, то лучше изготовить не-
сколько стабилизаторов, например для каждой комнаты, и установить
один трансформатор в одном стабилизаторе. Если же в наличии есть
достаточно мощные реле, то можно использовать и более мощные
трансформаторы, а при их отсутствии возможно последовательное со-
единение двух-трех трансформаторов.
Изготавливая стабилизатор из одного трансформатора, с него
нужно удалить все вторичные обмотки. Для этого его разбираем и
сматываем вторичные обмотки (о том, что все вторичные обмотки
кончились, свидетельствует появление экрана — как правило, это
алюминиевая фольга). Теперь необходимо смотать часть первичной
обмотки с каждой катушки до первого отвода (как раз останутся по-
ловинки обмотки, рассчитанные на напряжение питания 110 В при
типовом использовании трансформатора). Далее наматывается тре-
буемое количество обмоток (количество витков нетрудно вычислить,
ориентируясь по количеству витков обмоток накала — они намотаны
самым толстым проводом). Лучше производить намотку полуобмоток
по примеру первичной — половина витков на одной катушке, поло-
вина на другой, это серьезно уменьшает потери в трансформаторе,
поскольку магнитный поток распределяется более равномерно. Если
практически не тронуть первичную обмотку, будет иметь место неко-
Гпава 4. Источники питания
139
торое количество «лишних» витков, а это снизит КПД, но не настоль-
ко, чтобы эти потери можно было бы воспринимать серьезно.
Для примера построения стабилизатора на сдвоенном трансфор-
маторе рассмотрим создание трансформатора на базе двух «ТС-270».
Суммарная мощность пары составит 270 Вт + 270 Вт — 540 Вт, отсюда
следует, что этой мощности вполне достаточно для изготовления
трансформатора, который был рассчитан выше (требовалось 525 Вт).
Далее необходимо произвести технологическую проверку, а именно
собрать трансформаторы и соединить полуобмотки параллельно, а два
трансформатора — последовательно. Включив сдвоенный трансфор-
матор в сеть через предохранитель 1 А, следует убедиться, что обмот-
ки сфазированы правильно (предохранитель не сгорел) и нет «лишне-
го» тепловыделения. Если на каком-то трансформаторе через 10...15
минут не выявилось сильное повышение температуры, значит, на ка-
ждой катушке одного трансформатора количество витков одинаковое,
в противном случае на заводе-изготовителе допустили неточность в
намотке и на одной из катушек витков больше, чем на второй. По-
скольку обмотки соединены параллельно, то получились коротко-
замкнутые витки. Выйти из создавшегося положения можно, исполь-
зовав очень точный омметр или измеритель индуктивности, но эти
приборы есть далеко не у каждого, поэтому наиболее приемлемый ва-
риант — это перемотать первичную обмотку тем же проводом, но
тщательно подсчитав количество витков. Но эта ситуация встречается
крайне редко и если есть еще один трансформатор того же типа, то
его проще заменить.
После технологической проверки следует снова разобрать транс-
форматор и приступить к намотке вторичных обмоток, но на каждой
катушке должна находиться часть одной обмотки. После намотки
требуемых обмоток трансформаторы собираются и все части четвер-
тьобмоток соединяются в полуобмотки, а затем в обмотки (рис. 4.15).
После последней визуальной проверки на крайние выводы подается,
через предохранитель 1 А, сетевое напряжение и вольтметром, один
щуп которого закреплен на одном из крайних выводов, контролиру-
ют в каждой точке соединения четвертьобмоток nocreneHHqe увели-
чение напряжения. Если все правильно, то оба трансформатора необ-
ходимо выдержать не менее 12 часов в краске, консистенция которой
равна уровню очень жирного молока. Желательно, чтобы краска бы-
ла из ряда быстросохнущих (нитро, ПФ), поскольку ее высыхание
может занять продолжительное время. Если есть термошкаф, то иде-
ально подойдет краска типа «МЛ», но ее придется сушить в шкафу
при температуре 90...95 °C не менее сугок. Пропитка необходима для
удаления неприятного «жужжания» собранных трансформаторов, по-
140
Гпава 4. Источники питания
Рис. 4.15
скольку практически все трансформаторы этих типов после разбор-
ки-сборки начинают «жужжать» и усиленная стяжка помогает очень
редко.
После высыхания краски к трансформатору подключают реле и
по суги дела силовая часть готова.
Напоследок остается добавить, что устройства подобного класса
относятся к приборам непрерывной круглосуточной эксплуатации,
следовательно, использование автономного пожаротушения будет да-
леко не лишним. При сборке устройства его необходимо «упаковать» в
корпус слегка завышенных размеров, с обилием вентиляционных от-
Глава 4. Источники питания
141
верстий. В этом же корпусе необходимо разместить автоматические
выключатели типа «Эльф — 101», фирмы ДЭК или аналогичных.
Включающие «лепестки» автоматов размешаются в выпиленных в кор-
пусе отверстиях. Ток срабатывания автоматов должен быть на 25....30%
выше, но не более, чем расчетные токи стабилизатора. Использование
автоматов этого типа объясняется их достаточно большой надежно-
стью и высоким быстродействием. Далее необходимо определиться,
как и где устройство будет располагаться, т. е. это настенный, наполь-
ный или настольный прибор, и после этого собственно и приступают
к изготовлению самого пожаротушащего приспособления.
Из не очень толстого целлофанового пакета необходимо изгото-
вить несколько пакетиков, длина которых равна длине верхней
крышке стабилизатора, а ширина составляет 20...25 мм. Наиболее
быстрым способом является закладка между двумя листами офисной
бумаги (лучше всего получается с бумагой «SvetoCopy») целлофано-
вого пакета, на верхнем листе под линейку, простым карандашом
наносятся продольные линии. Расстояние между первой и второй
линией 20 мм, между второй и третьей — 5 мм, между третьей и
четвертой — 20 мм, между четвертой и пятой — 5 мм и так далее.
Теперь тонкой стороной жала паяльника проводят по этим линиям,
не очень быстро, но и не медленно, лучше, конечно, потренировать-
ся на кусках. После проведения последней линии бумагу разъединя-
ют и ножницами разрезают, между узкими линиями, получившиеся
секции. Затем пакетики заполняют на 80% от объема содержимым
порошкового огнетушителя через бумажную «воронку» и, подвернув
край, через который производили «загрузку», фиксируют его скот-
чем. С внутренней стороны на верхней крышке прибора скотчем
фиксируют получившиеся контейнеры на расстоянии 15...20 мм друг
от друга. Более плотное размещение закроет вентиляционные отвер-
стия, а это не желательно.
В случае возгорания прибора изнугри горячие потоки воздуха рас-
плавят целлофан и содержимое контейнеров высыпится на источник
возгорания, что в свою очередь уничтожит открытое пламя. Несмотря
на примитивность, подобный способ во время опытов показал весьма
неплохие результаты и вполне приемлем в быту.
На передней панели обоих стабилизаторов сверлятся отверстия, в
которые устанавливаются индикаторные светодиоды (VD11, VDI3 для
первого варианта, VD17—VD20 — для второго). По свечению индика-
торов можно ориентироваться, какое реле включено, следовательно —
сколько вольт добавлено-убавлено, о чем делается соответствующая
надпись напротив каждого индикатора.
142
Гпава 4. Источники питания
Импульсный блок питания «Taschibra»
Предназначен этот блок питания для низковольтных (12 В) офис-
ных осветительных приборов (рис. 4.16), но его можно использовать
не только для этого.
Рис. 4.16
Данный преобразователь выпускается нескольких видов, отли-
чающихся друг от друга выходной мощностью, принцип же работы у
всех одинаков, поэтому для примера будет рассмотрен преобразова-
тель на 150 Вт как самый мощный.- Следует пояснить, что проводи-
лись эксперименты и с другими аналогичными преобразователями,
но наиболее положительно показал себя блок этой фирмы, уж не со-
чтите за рекламу.
Принципиальная схема преобразователя приведена на рис. 4.17
(в справочной литературе не удалось найти элемента VD5, судя по
всему — динистора), намоточные данные — в табл. 4.1.
Таблица 4.1
Трансформатор Обмотка Количество витков Диаметр провода
TV1 I 3,75 0,3
11 0,75 0,3
Ill 3,75 0,3
TV2 1 97...99 0,45...0,5
11 10 6 проводов 0,5
Витки TV] сделаны не полностью, поэтому получилось дробное число, но пе-
рематывать его не нужно.
Гпава 4. Источники питания
143
Рис. 4.17
Преобразователь построен по полумостовой схеме автогенератора.
Резистор R1 используется в качестве предохранителя. Выпрямленное
сетевое напряжение (диоды VDl—VD4) через резистор R2, конденса-
тор С1 и динистор VD5 кратковременно подает на затвор транзистора
VT2 открывающее его напряжение. Поскольку конденсаторы С2, СЗ
соединены последовательно, то в точке соединения их с обмоткой I
трансформатора TV2 будет примерно половина напряжения питания.
В момент открывания транзистора VT2 сопротивление перехода эмит-
тер-коллектор будет ничтожно мало, следовательно, конденсатор СЗ
начнет разряжаться, а С2 заряжаться через обмотку I TV2 и обмотку
II TV1. Протекающий через обмотку И ток, достигнув определенного
значения, закроет транзистор VT2 и откроет транзистор VT1. Теперь
конденсатор С2 будет разряжаться, а СЗ заряжаться, следовательно,
полярность протекающего через обмотки трансформаторов тока изме-
нится и по достижению определенного значения наводимое в обмот-
ках I и III трансформатора TV1 напряжение закроет VT1 и откроет
VT2. Схема вернулась в первоначальное положение, и протекающий
через обмотку II ток запустит следующий цикл. Наводимое во вто-
ричной обмотке напряжение подается в нагрузку.
После запуска преобразователя конденсатор С1 заряжается и на
дальнейшую работу не влияет, диод VD6 необходим для разрядки С1
при снятии напряжения питания и подготовки его к следующему за-
пуску.
Для использования преобразователя в других целях потребуется
его некоторая доработка. На рис. 4.18 приведена схема блока питания
усилителя мощности звуковой частоты.
144
Гпава 4. Источники питания
Рис. 4.18
Прежде всего, добавлена схема высокочастотного фильтра (ин-
дуктивность L1), поскольку работающий преобразователь создает
очень сильную помеху по сети питания 220 В. В качестве дросселя
использовался фильтр от полупроводникового телевизора, устанавли-
ваемый в блоках питания. Диоды VD1—VD4 были шунтированы кон-
денсаторами для уменьшения помех во время перехода сетевого на-
пряжения через ноль (особенности вольт-амперной характеристики
диода). Был также добавлен фильтрующий конденсатор С4. Емкость
этого конденсатора выбирается в зависимости от мощности исполь-
зуемого трансформатора. Примерно ее можно рассчитать исходя из
формулы 1 мкФ на 1 Вт мощности преобразователя, например для
преобразователя на 90 Вт необходимо 100 мкФ (округляется в боль-
шую сторону), для 150 Вт — 150 мкФ. Вторичная обмотка состоит из
2 полуобмоток для обеспечения двух'полярного напряжения на выхо-
де устройства. Каждый диод моста VD7—VD10 шунтирован помехо-
подавляющими конденсаторами, далее стоит фильтр питания. В пер-
вом плече используются неэлектролитические конденсаторы С13,
С14, поскольку они лучше подавляют высокочастотную составляю-
щую. После дросселя L2 стоят электролиты большой емкости С15,
С16, кстати сказать, увеличивать их емкость смысла не имеет, по-
скольку преобразование производится на высокой частоте, поэтому
для лучшей фильтрации целесообразней увеличить емкости конден-
саторов С4, С13 и С14.
Преобразователь следует поместить в металлический кожух, вы-
полненный из магнитного материала и имеющий вентиляционные от-
верстия (подобный кожух можно изготовить из жести от консервных
банок — жесть хорошо гнется и паяется). В качестве теплоотвода для
транзисторов VT1, VT2 и диодов VD7—VD10 можно использовать
фрагмент радиатора от старого усилителя мощности (*/3 радиатора от
усилителя «ОРБИТА-50У» при максимальной нагрузке в течение 1 ча-
са нагрелась до температуры 58 ГС) или какой-либо другой радиоап-
Гпава 4. Источники питания
145
1 аратуры. Элементы следует крепить к теплоотводу через слюдяную
трокладку с использованием термопасты.
От подобного блока питания был запитан 2-канальный усилитель
мощности на базе TDA7294. При 44 витках обмотки II трансформато-
ра TV2 (отвод от середины) напряжение на усилителе составило
33,7 В в каждом плече при отсутствии звукового сигнала и 30,9 В при
максимальной громкости обоих каналов. Напряжение пульсации при
максимальной нагрузке не превысило 0,5 В (амплитудное значение
измерялось при помощи осциллографа).
Следующим вариантом использования преобразователя может
быть изготовление малогабаритного зарядного устройства. Принци-
пиальная схема приведена на рис. 4.19.
Для регулировки тока зарядки в схему введен регулятор мощно-
сти, отсекающий часть полуволны синусоиды напряжения питания.
Принцип работы этого регулятора подробно описан в журнале «Схе-
мотехника» № 4 за 2002 г. Следует обратить внимание на то, что в
блоке высокочастотного преобразователя отсутствует сглаживающий
конденсатор. На устойчивости работы самого преобразователя это
никак не сказывается, а зарядка аккумулятора импульсным током
(имеется в виду модуляция 100 Гц) более благоприятна для самого
аккумулятора.
Рис. 4.19
146
Гпаеа 4. Источники питания
Дроссель LI и конденсатор С6 являются фильтрами, не позволяю-
щими помехам от преобразователя и помехам, возникающим во вре-
мя открытия симистора VS1, проникать в сеть питания 220 В. По-
скольку режим работы преобразователя более жесткий, для большей
надежности применялось принудительное охлаждение устройства.
Для этого использован кулер с радиатором от компьютера (S-370). Ра-
диатор следует несколько доработать. Сняв вентилятор, в радиаторе
Сверлят отверстия и нарезают резьбу М3 для крепления транзисторов
VII, VT2 и диодов VD14, VD15, затем сверлят отверстия (между реб-
рами радиатора) диаметром 3,3...4 мм. Они необходимы для проник-
новения воздушного потока внутрь устройства и охлаждения транс-
форматора TV2. Количество отверстий должно быть не менее 10, но и
не слишком много, поскольку большое количество отверстий умень-
шит теплопроводность радиатора.
Теперь несколько технологических советов. Импульсный транс-
форматор преобразователя — неразборный, поэтому для перемотки
требуется расколоть ферритовый сердечник. Для этого он раскусыва-
ется бокорезами недалеко от середины средней части (рис. 4.20), на
феррите есть небольшое углубление, вот по нему нужно и «кусать».
После перемотки сердечник склеить («СУПЕРМОМЕНТ» или «эпок-
сидка» для этого подойдут), если будут осколки, то их тоже необходи-
мо уложить на свои места. Конечно, подобный способ несколько
уменьшает магнитную проницаемость, но большой роли это не сыг-
рает и на работе преобразователя скажется только теоретически.
Рис. 4.20
Поскольку изначально трансформатор держится на плате только
на своих собственных выводах, следует для жесткости конструкции
изготовить ему «ноги».. Для этого можно воспользоваться гитенаксо-
выми или текстолитовыми шайбами диаметров 2...3 мм, их можно
приклеить тем же клеем. Стальные шайбы не подойдут, поскольку бу-
Гпава 4. Источники питания
147
дут находиться в магнитном поле достаточно высокой частоты, и ес-
тественно, вихревые токи их будут очень сильно нагревать.
Вторичную обмотку лучше наматывать сложенными вместе не-
сколькими проводами (четное количество), а затем, поделив пополам
и выяснив, какой провод где заканчивается, соединить начало одной
полуобмотки с концом другой. Таким образом, будет исключена ма-
лейшая неточность в количестве витков, ведь при больших частотах
преобразования даже */4 часть витка имеет существенное значение.
В качестве индуктивности L2 (рис. 4.18 и 4.19) можно использо-
вать Ш-образное железо от сгоревшего сетевого трансформатора от
импортной магнитолы. Габаритная мощность трансформатора срав-
нительно не велика — 4...5 ВА. Если железо сварное, то по шву свар-
ки делается надрез ножовкой по металлу и железо рассоединяется.
Старые обмотки удаляются и наматываются новые, для рис. 4.18 дву-
мя жгутами по 4 провода диаметром 0,5:..0,6 мм, для рис. 4.19 — дву-
мя жгутами по 8 проводов того же диаметра. Количество витков не
определялось — намотка производилась до заполнения окон железа.
Индуктивность L1 для рис. 4.19 выполнена на таком же железе — для
ее намотки можно использовать одинарный провод диаметром
0,6...0,7 мм. На каркасе катушки лучше сделать посередине перего-
родку и обмотки расположить в получившихся нишах отдельно друг
от друга.
На трансформаторе TV2 начало-конец обмотки никакой роли не
играют, а вот для TV1 это принципиально, поэтому в случае демонта-
жа TV1 следует точно запомнить, где какой провод был. В случае, ес-
ли на вентилятор «М» подается более 13 В — его можно уменьшить,
включив последовательно с двигателем резистор на несколько Ом
(лучше подобрать опытным путем в каждом конкретном случае). Ми7
нимальное значение питающего напряжения должно составлять не
менее 8 В.
Глава 5
АВТОЛЮБИТЕЛЯМ
Музыкальный сигнал для автомобиля
Описаний музыкальных сигналов для автомобиля было немало,
разнообразить этот ряд попытается автор предлагаемой статьи. За ос-
нову взят музыкальный звонок для квартиры, у которого был изменен
алгоритм работы и добавлен усилитель мощности звуковой частоты,
генератор сирены и микрофонный усилитель, что позволило получить
универсальное устройство для любого вида автотранспорта.
Принципиальная схема прибора приведена на рис. 5.1, схемы воз-
можных вариантов усилителя мощности на рис. 5.2 и 5.3, чертежи пе-
чатных плат на рис. 5.4—5.6.
Условно схему можно поделить на 4 блока: микрофонный усили-
тель; генератор спецсигнала (сирены); синтезатор музыкального сиг-
нала; усилитель мощности звуковой частоты. Все устройство питается
от бортового напряжения, причем для синтезатора оно стабилизиру-
ется (стабилизатор DA1), для микрофонного усилителя и генератора
сирены используется RC-фильтр (Rl. С2, СЗ), а для усилителя мощ-
ности питание поступает напрямую.
Микрофонный усилитель выполнен на транзисторе VT1, он же
является активным фильтром, который обрезает нижнюю и верхнюю
границы звукового диапазона, что в свою очередь исключает возмож-
ность самовозбуждения устройства при работающем микрофоне. Ра-
бочая частота фильтра определяется номиналами R2, С5 и С6, причем
от R2 зависит добротность и коэффициент усиления фильтра — чем
меньше номинал, тем меньше добротность и больше коэффициент
усиления. Изначально частота пропускаемого фильтром сигнала со-
ставляет 300...3000 Гц. В качестве микрофона можно использовать
отечественный М.ЭК-3 или импортный любого типа. Схема обоих ва-
риантов гарнитуры приведена — верхний для МЭК-3, нижний для
импортного микрофона. При нажатии кнопки SA1 происходит под-
ключение микрофона, усиленный транзистором МП сигнал, пройдя
регулятор громкости на R22, попадает на вход усилителя мощности
звуковой частоты (УМЗЧ) и далее в динамическую головку ВА1.
При включении кнопки SA2 подается напряжение питания на ге-
нератор сирены, который представляет собой 2 мультивибратора. Ис-
Глава 5. Автолюбителям
149
Л8‘Г1+
SA3SA4 SA5SA6
Рис. 5.1
150
Гпава 5. АвтолюбитеРям
Рис. 5.2
С1.С2.С10-47.0x16
СЗ.С5- 4.7x16
С4 - 220.0x16
С6-С9 - 0.1
R4-R7 - 2.2
Рис. 5.3
Гпава 5 Автолюбителям
151
Рис. 5.4
Рис. 5.5
152
Гпава 5. Автолюбителям
Рис. 5.6
ВХОД
Рис. 5.7
пользование транзисторов объясняется только конструкторскими тре-
бованиями к габаритам — печатная плата в этом варианте уже и длин-
нее, при использовании микросхем плата получается шире и короче,
что необоснованно увеличивает размеры самой печатной платы и раз-
меры пустых мест на ней.
При появлении напряжения питания возбуждаются оба мульти-
вибратора, причем частота первого регулируется резистором R6-1.
Импульсы с этого мультивибратора управляют частотой второго через
интегрирующую цепь Rl 1, R6-2 и СЮ. Поэтому изменение частоты
второго мультивибратора происходит очень плавно. Сигнал со второ-
го мультивибратора поступает на регулятор громкости и далее на
УМЗЧ.
Синтезатор музыкального сигнала выполнен на микросхемах
DD1—DD5. Использование смешанных микросхем (ТТЛ- и КМОП-
логика) позволило добиться минимального количества микросхем.
Генератор на DD1.I, DD1.2 вырабатывает частоту тона, а генератор
на DD1.3, DDI.4 определяет скорость проигрывания музыкального
фрагмента. Частота тона поступает на вход программно-управляемого
Гпава 5. Автолюбителям
153
делителя частоты на DD4, DD5, а коэффициент деления задается
микросхемой DD3, в которую запрограммированы наборы кодов для
того или иного музыкального фрагмента. Программа прошивки DD3
приведена в табл. 5.1.
Кнопка SA2 служит для включения сирены и имеет фиксацию,
кнопки SA3 и SA4 (кнопка SA3 — без фиксации, установлена на пе-
редней панели прибора, SA4 — кнопка штатного сигнала автомобиля,
установленного на рулевом колесе) служат для подачи напряжения
низкого уровня на тактовые генераторы. При поступлении 1 такта на
выводе 9 микросхемы DD3 появится напряжение низкого уровня, и
оно будет поддерживать работу генераторов .в случае отпускания
кнопки запуска. Как только музыкальный фрагмент закончится и
появится первый такт следующего фрагмента, на выводе 9 DD3 поя-
вится лог. 1 и запретит работу тактовых генераторов. Если кнопка SA3
или SA4 не нажаты, то музыкальный сигнал прекратится, если же на-
жаты, то прозвучит следующий музыкальный фрагмент. Всего музы-
кальных фрагментов 64, а адресное пространство поделено на 4 стра-
ницы по 16 мелодий. Выбор страницы осуществляется кнопками SA5
и SA6 (обе кнопки с фиксацией). Внутри страницы мелодия выбира-
ется кодами со счетчика DD2.2 — с поступлением каждого «стопово-
го» импульса содержимое счетчика увеличивается, тем самым перево-
дя ППЗУ DD3 на следующую мелодию. Этот счетчик можно остано-
вить переключателем SA7 (с фиксацией), в этом случае с каждым
нажатием кнопок SA3 или SA4 будет воспроизводиться одна мелодия.
После регулятора громкости звуковой сигнал подается на вход
усилителя мощности. Первый вариант — типовое включение по мос-
товой схеме микросхемы TDA2004 (TDA2005) — приведен на рис. 5.2.
Особое внимание здесь следует обратить на номинал резистора R7,
очень часто его приходится подбирать, поскольку при данной схеме
включения на выводе 8 размах выходного сигнала несколько меньше,
чем на выводе 10, а резистор R7 определяет коэффициент усилите-
ля-инвертора.
Второй вариант усилителя мощности имеет трансформаторный
выход, а использование параллельного включения микросхемы позво-
лило получить высокую выходную мощность.
Магнитопровод для трансформатора лучше выбрать «ПЛ», по-
скольку у трансформаторного железа этой марки наименьшая толщи-
на пластин, да и собирать их намного удобнее. Габаритная мощность
используемого железа должна быть не менее 15 ВА, идеально же будет
использование 20 ВА.
Пожаиуй, следует поподробней остановиться на методике расчета.
Выходная мощность любой микросхемы в типовом включении рас-
154
Гпава 5. Автолюбителям
Таблица 5.1. Программа прошивки DD3
00000000: 01 66 00 66 66 5А 66 72 72 78 88 98 98 СА СА СА
00000010: СА 00 СА 98 98 88 78 72 72 78 88 66 66 66 66 66
00000020: 01 66 00 66 66 5А 66 72 7.2 78 88 98 98 СА СА 00
00000030: 00 98 72 72 78 88 66 66 78 88 98 98 98 98 00 00
00000040: 01 66 66 56 5А 66 66 66 66 00 00 80 72 66 66 72
00000050: 80 88 88 00 88 98 88 88 88 88 00 00 00 00 00 00
00000060: 01 98 00 98 60 60 60 60 60 60 66 72 66 66 66 66
00000070: 66 66 72 78 72 72 72 72 80 80 88 88 98 98 98 98
00000080: 01 6С 00 6С 78 6С 66 5А 50 00 50 50 98 50. 5А 5А
00000090: АО 6С 50 4С 78 50 4С 80 78 78 78 78 78 00 00 00
000000А0: 01 98 98 98 АО СА F2 F2 F2 00 00 СА СА АО АО 88
0000О0В0: 88 98 98 98 СА АО АО АО 98 АО АО АО АО АО 00 00
000000СО: 01 80 90 В4 В4 D6 00 D6 D6 D6 В4 В4 СО СО 00 СО
OOOOOODO: СО 98 98 80 80 00 80 78 78 00 78 78 78 78 78 78
ООООООЕО: 01 5А 5А 66 66 78 72 66 66 78 72 66 66 72 78 88
000000F0: 88 5А 00 5А 66 72 78 72 66 66 78 72 66 66 72 78
00000100: 01 78 72 78 78 72 90 90 72 78 72 80 80 90 АА АА
00000110: 90 80 78 72 72 СО СО 90 90 72 72 72 80 80 88 80
00000120: 01 98 72 60 66 72 60 72 66 72 90 80 98 98 98 98
00000130: 00 98 72 60 66 72 60 72 66 72 98 АО АА АА АА АА
00000140: 01 48 44 48 4С 48 44 48 00 48 44 48 36 48 48 50
00000150: со 50 48 50 5А 60 50 5А СО 5А 5А 60 6С 72 6С 6С
00000160: 01 78 6С 60 5А 50 5А 60 60 6С 5А 5А 60 60 6С 78
00000170: 78 90 88 78 6С 60 6G 78 78 АО 88 88 90 90 АО В4
00000180: 01 98 88 78 78 98 88 78 88 98 АО В4 АО 98 88 АО
00000190: СА 98 88 78 78 98 88 78 88 98 АО В4 88 АО СА 98
000О01А0: 01 АА 80 66 56 4С 66 60 66 60 66 72 80 80 АА АА
000001ВО: АА 80 72 80 88 88 АА АА АА 60 66 72 66 66 80 80
000001С0: 01 5А 6С 88 АО В4 6С 78 78 В4 6С 78 78 В4 6С 88
000001D0: 88 5А 6С 88 АО В4 6С 78 78 В4 6С 78 В4 88 88 88
000001ЕО: 01 72 48 5А 4С 56 00 56 56 72 56 60 60 6С 00 6С
OOOOD1FO: 6С 80 4С 56 56 5А 00 5А 5А 72 48 4С 4С 56 56 56
00000200: 01 5А 66 72 78 88 88 5А 66 66 78 78 78 00 00 00
00000210: 00 66 72 78 88 90 90 66 72 72 72 72 72 00 00 00
00000220: 01 88 88 98 98 АА АА В4 В4 78 78 78 88 90 90 В4
00000230:' В4 72 72 72 78 88 88 88 72 СА СА СА СА СА СА 00
00000240: 01 F2 АО В4 88 88 88 98 78 00 78 78 78 78 78 78
00000250: 00 F2 АО В4 88 88 88 98 72 00 72 72 72 72 72 72
00000260: 01 В4 78 88 66 66 66 72 60 60 60 5А 50 50 50 5А
00000270: 60 60 60 5А 50 72 78 88 98 98 98 98 98 98 00 00
00000280: 01 5А 5А.50 50 50 66 72 72 72 72 72 72 72 66 5А
00000290: 5А 5А 50 78 78 78 78 78 78 78 78 78 00 00 00 00
0000D2A0: 01 5А 00 5А 66 6С 6С 88 88 5А 5А 66 66 6С 6С 00
000002В0: 88 5А 5А 66 66 6С 6С 5А 66 66 66 66 66 00 00 00
000002СО: 01 5А 56 56 66 5А 5А 00 5А '56 56 66 66 5А 5А 5А
000002D0: 72 72 78 78 78 66 66 66 66 66 00 00 00 00 00 00
000002Е0: 01 78 78 00 78 78 00 78 78 88 98 72 72 78 88 66
Гпава 5. Автолюбителям
155
Продолжение табл. 5.1
000002FO: 66 72 78 5А 5А 66 72 00 72 72 66 5А 50 50 50 50
00000300: 01 88 88 56 56 5А 5А 66 66 66 66 66 66 72 72 78
00000310: 78 98 98 5А 5А 66 66 72 72 72 72 72 72 72 00 00
00000320: 01 66 00 66 66 6С 00 6С 6С 00 6С 00 бс 78 6С 66
00000330: 78 78 00 66 00 66 66 66 6С 00 6С 78 6С 66 78 78
00000340: 01 АО АО СА В4 АО АО 78 80 АО АО АО АО АО АО 00
00000350: 00 АО В4 СА В4 АО 78 АО 98 88 88 88 88 88 88 00
00000360: 01 60 60 60 6С 78 80 90 90 00 90 78 80' 90 АО 90
00000370: со D6 СО СО СО СО СО СО СО СО 00 00 00 00 00 00
00000380: 01 D6 00 D6 D6 АО 90 88 78 6С 66 66 00 66 66 66
00000390: 66 00 66 00 66 66 В4 АО 90 90 88 78 6С 6С 6С 6С
ОООООЗАО: 01 80 80 78 6С 6С 80 АО АО АО АО 00 00 5А 5А 60
000003В0: 60 6С 6С ТЪ 78 6С 60 60 00 80 78 78 6С 6С 6С 00
000003С0: 01 СА СА СО СО со СО 78 78 80 80 90 90 90 90 СО
OOOOD3DO: со 90 90 АО АО АА АА СО СО АА АА АО АО АО АО 00
ОООООЗЕО: 01 АО АО АО 90 80 80 90 АО АА со АА АО 90 90 D6
000003F0: АО АО. 90 80 80 90 АО АА СО АА АО 90 90 00 00 00
00000400: 01 СО 60 60 60 00 60 00 60 6С 78 6С 6С 6С 6С 6С
00000410: 00 00 00 СО 5А 5А 00 5А 00 5А 60 6С 60 60 60 60
00000420: 01 СА В4 АО АО АА АО 78 78 АО СА В4 В4 00 00 D6
00000430: СА В4 В4 СО В4 98 98 АО D6 СА СА 00 00 00 00 00
00000440: 01 СО СО 90 90 80 80 78 78 78 78 00 00 90 80 78
00000450: 78 90 80 78 78 80 78 60 60 6С В4 В4 В4 В4 В4 00
00000460: 01 90 88 90 90 D6 СО В4 D6 90 88 90 90 СО В4 АО
00000470: СО 90 88 90 90 СО В4 АО АО 90 88 90 90 90 90 90
00000480: 01 90 80 78 6С 78 80 90 00 90 80 78 6С 78 80 90
00000490: 00 90 80 78 78 78 78 6С 6С 6С 6С 78 78 80 80 00
000004А0: 01 СО 90 98 90 80 90 АО 90 АО АО В4 В4 00 В4 В4
000004ВО: В4 00 D6 АО АА АО 90 АО D6 В4 СО СО СО СО СО 00
000004СО: 01 СО 00 СО СО 90 СО 00 СО СО 90 СО В4 00 В4 СО
000004DO: В4 В4 В4 D6 00 D6 D6 АО D6 00 D6 D6 АО D6 СО СО
OOOOD4EO: 01 88 88 00 88 90 АО АО D6 D6 88 80 90 АО АО АО
0D0004F0: 00 88 00 88 90 АО АО D6 D6 90 АО 00 АО АО АА АА
00000500: 01 F2 СА АО СА В4 В4 СА D6 АО АО В4 В4 F2 F2 F2
00000510: F2 СА АО 88 00 88 78 78 88 98 АО АО АО АО 00 00
00000520: 01 D6 88 90 78 88 90 АО 00 АО D6 88 90 78 88 90
00000530: АО 00 АО D6 88 90 78 88 90 АО АА АО 90 90 90 90
00000540: 01 В4 В4 F2 F2 В4 В4 АО АО 88 88 98 98 АО АО В4
00000550: В4 АО АО АО АО АО АО АО АО АО 00 00 00 00 00 00
00000560: 01 АО АО 00 АО АО СО СО F2 F2 72 72 72 78 88 88
00000570: 78 78 88 88 88 78 88 98 98 98 98 98 98 00 00 00
00000580: 01 6С 6С 78 78 88 88 90 90 90 90 АО АО 00 00 00
00000590: 6С 6С 78 78 88 88 00 88 88 88 88 90 90 00 00 00
000005А0: 01 90 88 78 5А 66 66 00 00 90 88 78 66 00 66 66
000005В0: 6С 6С 90 90 90 78 88 88 88 88 00 00 00 00 00 00
000005С0: 01 78 _6С 66 78 98 98 66 6С 6С 88 78 бс 88 АО АО
000005D0: 6С 78 78 98 88 78 98 В4 78 80 78 6С В4 СА СА СА
000005Е0: 01 88 80 88 АА 88 80 88 АА 98 88 98 98 88 88 00
156
Гпава 5 Автолюбителям
Продолжение табл. 5.1
000005F0: 00 88 80 88 В4 98 80 88 В4 АА 98 АА АА СА СА 00
00000600: 01 В4 АО 98 98 78 78 АО АО АО АО СА СА СА СА 88
00000610: 88 88 В4 98 98 АО АО В4 В4 В4 В4 СА СА СА СА 00
00000620: 01 D6 D6 СА СА В4 В4 D6 D6 СА. СА В4 В4 98 98 АО
00000630: АО D6 D6 D6 00 D6 СА СА D6 F2 F2 00 00 00 00 00
00000640: 01 4С 00 4С 4С 56 5А 66 66 56 4С 56 56 5А 5А 5А
00000650: 5А 5А 72 5А 5А 66 72 78 78 66 78 72 72 72 72 72
00000660: 01 98 88 78 72 72 78 78 98 72 78 98 72 72 78 78
00000670: 98 78 78 78 78 78 88 88 98 АО АО АО АО АО АО 00
00000680: 01 F2 СО АО 72 72 78 78 АО 72 78 АО 72 72 78 АО
00000690: АО 72 72 72 72 72 72 78 78 88 88 98 98 98 98 98
000006А0: 01 78 6С 66 6С 78 66 6С 78 88 6С 66 6С 78 78 00
000006В0: 78 6С 66 6С 78 66 6С 78 88 6С 78 78 78 78 00 00
ОООООбСО: 01 90 90 90 90 В4 00 В4 АО В4 90 90 90 90 00 00
000006D0: 90 90 90 90 6С 5А 60 6С 00 6С 88 90 АО АО АО АО
000006Е0: 01 56 5А 56 5А 72 66 66 56 5А 5А 4С 4С 56 56 00
000006F0: 00 56 5А 56 5А 72 66 66 56 5А 5А 72 72 66 66 66
00000700: 01 АО АО СО В4 В4 00 00 78 00 78 00 78 78 80 00
00000710: 80 00 80 80 90 D6 со со 00 00. СО 80 90 90 90 00
00000720: 01 5А 5А .88 88 4С 44 56 5А 66 66 66 66 88 88 88
00000730: 88 66 66 78 78 5А 66 5А 66 88 88 88 88 88 88 00
00000740: 01 98 98 88 80 80 80 98 80 00 80 88 98 88 88 СА
00000750: 00- 88 88 80 72 72 72 88 72 00 72 80 88 98 98 98
00000760: 01 66 66 4С 4С 56 56 4С 56 60 00 60 66 72 66 66
00000770: 98 98 00 60 60 72 66 66 80 88 СА 80 88 98 98 98
00000780: 01 В4 98 78 78 88 98 78 78 78 88 00 88 88 88 88
00000790: 00 АО 98 88 88 АО 98 В4 В4 В4 В4 В4 00 00 00 00
000007А0: 01 СА В4 АО АО АА АО 78 78 АО СА В4 В4 00 00 00
000007В0: 00 D6 СА В4 В4 СО В4 98 98 АО D6 СА СА 00 00 00
000007С0: 01 F2 F2 СА 98 88 88 88 В4 98 АО В4 АО 88 88 98
OOOOD7DO: 98 00 F2 СА В4 СА 72 78 72 5А 5А 5А АО СА СА СА
000007Е0: 01 72 72 АА В4 В4 АА АА АА 72 72 АА В4 В4 АА АА
000007F0: АА 78 78 В4 СА СА В4 В4 В4 78 78 В4 СА СА В4 В4
считывается по формуле: Р = U2/R, где Р — выходная мощность в
ваттах, U — действующее значение переменного напряжения, пода-
ваемого на нагрузку в вольтах, a R — сопротивление нагрузки в омах.
При питании микросхемы напряжением 14 В амплитудное значение
выходного сигнала на одном плече составит половину напряжения
питания минус напряжение падения на переходе коллектор-эмиттер
выходных транзисторов, т. е. 14/2 = 7 - 0,5 = 6,5 В. Действующее
значение примерно равно 0,8 от амплитудного, т. е. 6,5 х 0,8 = 5,2 В.
При мостовом включении нагрузки действующее значение подавае-
мого напряжения удваивается, следовательно, на нагрузке сопротив-
лением 4 Ом максимально возможная выходная мощность составит:
Гпава 5. Автолюбителям
157
Рис. 5.8
Рис. 5.9
(5,2 х 2)2/4 = 27 Вт, а при нагрузке 6 Ом — (5,2 х 2)2/6 = 18 Вт
(6 Ом — это сопротивление большинства рупорных громкоговори-
телей).
Из этих расчетов видно, что для получения большей выходной
мощности требуется либо увеличить напряжение питания, либо
уменьшить сопротивление нагрузки. Первый вариант требует изготов-
ление преобразователя, что довольно трудоемко, второй — переделки
динамической головки, что еще труднее и не под силу начинающим
радиолюбителям. Наиболее приемлемый способ повышения выходно-
го напряжения — использовать повышающий трансформатор.
Для этого потребуется довольно мощный выходной каскад — в
интегральном исполнении это довольно затруднительно, поэтому
можно воспользоваться параллельным включением выходных каска-
дов. Наиболее удобной микросхемой для этого представляется
ТА8221 с максимальной мощностью 35 Вт на канал, имеющей боль-
шую площадь теплоотдающей пластины на корпусе (наибольшая теп-
лоотдача на радиатор) и возможность работать на нагрузку 2 Ом. Не-
158
Глава 5. Автолюбитепям
стандартное включение микросхемы требует уделить особое внима-
ние некоторым нюансам. Во-первых, требуется, при помощи
цифрового прибора, выбрать резисторы R1 и R2 с одинаковыми но-
миналами — они определяют коэффициент усиления каждого кана-
ла. Во-вторых, очень внимательно отнестись к изготовлению транс-
форматора TV.
Габаритная мощность трансформатора определяется следующим
образом: например, требуется развить мощность 50 Вт на нагрузке
4 Ом, следовательно, подаваемое напряжение приблизительно должно
составить 14,1 В. Поскольку выходное напряжение микросхемы равно
10,4 В, при использовании трансформатора в режиме автотрансфор-
матора (к выходному напряжению добавляется напряжение, наводи-
мое в обмотках трансформатора, т. е. происходит вольтодобавка) не-
обходимо добавить 4 В. Протекающий ток примерно будет равен
3,5 А, следовательно, габаритная мощность выходного трансформато-
ра должна быть не менее 4 х 3,5 = 14 ВА. При нагрузке 6 Ом и 50 Вт
на выходе габаритная мощность должна быть не менее 18 ВА. При
расчетах не следует забывать, что максимальная мощность микросхе-
мы не превышает 70 Вт (2 х 35), следовательно, расчет и изготовление
трансформатора, превышающего эту мощность, может вывести из
строя микросхему.
Повышающий трансформатор содержит 6 обмоток: 2 — рабочие,
4 — для вольтодобавки. Следует сразу обратить внимание на техноло-
гию намотки. Обмотки II и V наматывается двойным, свитым прово-
дом ПЭВ-2 диаметром 0,35...0,4 мм. От катушки отматывается кусок
провода (10...12 м) и замеряется его активное сопротивление (жела-
тельно цифровым прибором). Показания прибора должны быть не
менее 2 Ом, затем провод свивается и наматывается на каркас (жела-
тельно виток к витку), количество витков следует посчитать. Обмотки
1, 111, IV и VI наматываются четырьмя свитыми проводами ПЭВ-2
диаметром 0,7...0,75 мм. Количество этих витков определяется по
формуле: Vj = Vi х (J? / Uj, где V2 — количество витков обмоток 1,
III, IV и VI; V] — количество витков намотанной обмотки II; U2 —
требуемое напряжение вольтодобавки; U! — напряжение, подаваемое
на обмотку II, в данном случае 10,4 В. После намотки обмоток они
вызваниваются тестером и соединяются согласно рисунку. После
сборки железа трансформатор необходимо тщательно пропитать бы-
стросохнущей краской и дать полностью высохнуть.
В качестве VA1 можно использовать любой рупорный громкогово-
ритель со спецмашин. Подойдут даже те, которые устанавливались на
столбах. У последних следует открутить задний чехол, выбить стопор-
ную шпильку из гайки у основания «ведра» громкоговорителя и снять
Гпава 5. Автолюбителям
159
само «ведро». Получившаяся «дудка» легко помешается под капотом
автомобиля, и хотя звуковое давление теряется, его все равно вполне
достаточно. Из любого громкоговорителя следует удалить согласую-
щий трансформатор, и если лучшего не нашлось, его можно, перемо-
тав, использовать как выходной трансформатор усилителя.
При изготовлении устройства следует обратить внимание на то,
что несколько элементов с рис. 5.1 установлены на печатной плате
усилителя мощности. Сделано это для установки греющихся элемен-
тов на один теплоотвод. Конденсатор С2 устанавливается внутри
корпуса и только в случае использования микросхемы ТА8221 кон-
денсатор С16 устанавливался непосредственно на регулятор громко-
сти R22. Диоды VD1, VD2 могут быть заменены на один КД2997 и
служат для зашиты устройства в случае «переполюсовки» напряжения
питания.
Напоследок остается только добавить, что подобное схемотехни-
ческое решение было использовано и для создания усилителя мощно-
сти сабвуфера. Схема показала себя с очень хорошей стороны, но по-
требовался сравнительно большой теплоотвод (от одного канала ста-
ционарного усилителя на 30 Вт). В пике усилитель развивал до 60 Вт
на нагрузку 4 Ом, при габаритной мощности выходного трансформа-
тора 25 ВА.
Если с выходным трансформатором не хочется возиться, а с эле-
ментной базой проблем нет, то в качестве усилителя можно использо-
вать типовое включение микросхемы TDA1562O. Этот усилитель ос-
нащен вольтодобавочными каскадами, позволяющими при питании
14 В на нагрузку 4 Ом развивать мощность 60...70 Вт. Принципиаль-
ная схема усилителя приведена на рис. 5.10.
Рис. 5.10
160
Гпава 5. Автолюбителям
Реле стеклоочистителя
Ниже предложены 2 схемы реле стеклоочистителя для автомобиля
ВАЗ с регулируемой скважностью работы.
Для начала следует отметить, что штатное реле включает стекло-
очиститель через какой-то промежуток времени путем кратковремен-
ной подачи питания на двигатель. Как только «дворники» повернутся
на небольшой угол, замкнется группа контактов, находящихся в ре-
дукторе стеклоочистителя. Питание с реле подаваться не будет, но ра-
бота «дворников» закончится только тогда, когда они станут в перво-
начальное положение, т. е. когда контакты в редукторе разомкнутся.
Интервал, с которым происходят «взмахи» стеклоочистителя, строго
фиксированы и зависят только от времени нагрева биметаллической
пластины. Зимой и летом время интервалов сильно разнится за счет
температуры окружающей среды, поскольку меняется скорость нагре-
ва-остывания времязадающей пластины, да и интервалы не всегда
удобны. В предлагаемых заменах штатного реле интервал работы ре-
гулируется в очень широких пределах — от непрерывной работы до
одного «взмаха» в 1...1,5 мин, поэтому при тумане или небольших
осадках эксплуатация предлагаемой замены более удобна.
На рис. 5.11 приведена схема устройства на базе микросхемы 561
серии. На элементах DD1.1—DD1.3 собран генератор, на элементе
DD1.4 выполнен инвертор-формирователь. Времязадающими явля-
ются резисторы Rl + R2 и конденсатор С1. Резцстор R2 шунтирован
Рис. 5.11
Глава 5. Автолюбителям 161
диолом VD1. Сделано эго для того, чтобы время заряда конденсатора
Cl было строго фиксировано, а время разряда регулировалось рези-
стором R2. Подобное разделение времени заряда-разряда позволяет
подавать на базу транзистора VT1 напряжение низкого уровня только
на время, необходимое для поворота редуктора до замыкания контак-
тов, находящихся в редукторе.' Сам же VT1 додает напряжение на
управляющий электрод тиристора VS1, а он подает питание на двига-
тель стеклоочистителя. Как только напряжение с управляющего
электрода будет снято и замкнутся контакты в редукторе — тиристор
закроется и питание на двигатель будет подаваться только через кон-
тактную группу редуктора. Регулируя положение движка резистора
R2, устанавливают необходимый интервал времени, через который
требуется включить «дворники», при нижнем, по схеме, положении
движка сопротивление R2 максимальное, следовательно, конденсатор
Cl будет разряжаться долго и интервал «взмахов» максимальный. Для
увеличения интервала можно заменить С1 на 220 мкФ (больше уве-
личивать емкость не следует, поскольку может нарушиться устойчи-
вость работы генератора). Резистор R4 и конденсатор С2 служат для
снижения помех, идущих по бортовой сети питания.
В качестве микросхемы DD1 лучше использовать К561ТЛ1, по-
скольку в ней есть триггеры Шмитта, но если таковой под руками не
оказалось, то подойдет и К561ЛА7 или К561ЛЕ5, т. к. все элементы
работают как обычные инверторы.
В некоторых случая может потребоваться установка конденсатора
СЗ. Он необходим, если контакты в редукторе окислились или подго-
рели, т. е. контакт не очень устойчивый. Конечно, лучше, открыв
крышку редуктора, почистить и отрегулировать контактную группу,
но при очень изношенном редукторе это помогает не всегда, поэтому
следует поставить конденсатор СЗ и при необходимости увеличить его
емкость до 4700 мкФ.
Чертеж печатной платы показан на рис. 5.12, расположение дета-
лей — рис. 5.13.
На рис. 5.14 приведена схема аналогичного устройства на базе
операционного усилителя. Резисторами R1 и R2 создается средняя
точка, т. е. половина напряжения питания, резистор R3 — положи-
тельная обратная связь. Резисторы R4—R6 вместе с конденсатором С1
образуют интегрирующую цепочку. Время заряда конденсатора зави-
сит от сопротивления резистора R4 и емкости CI, а время разряда —
от положения движка резне гора R6 + R5 + R4. Таким образом, полу-
чается регулировка длительности отсутствия управляющего импульса,
Длительность самого же импульса остается постоянной. Резистор R11
162
Рис. 5.13
R2 6,8k
при использовании КР140УД608 или КР140УД708
Тй и 8'й выводы разъединить
Рис. 5.14
КРАСНЫЙ
---->
СЗ*
2200,0x16
СИНИЙ
ЖЕЛТЫЙ
и конденсатор С2 служат для уменьшения влияния помех, имеющих-
ся в бортовой сети автомобиля.
На рис. 5.15 и 5.16 приведены чертеж печатной платы и располо
жение деталей на ней. Цвета проводов указаны согласно ответное
части разъема штатного реле. „ "
Рис. 5.15
Желтый
Рис. 5.16
Учитывая, что обе схемы используют времязадающие цепочки, че-
рез которые текут микротоки, настоятельно рекомендуется после про-
верки работоспособности устройств «покрасить» платы и выводы пе-
ременных резисторов эпоксидным клеем, чтобы исключить влияние
влажности на работу. Для уменьшения хрупкости клея после застыва-
ния, в разведенную и хорошо размешанную смолу с отвердителем
можно добавить несколько капель 646 или 647 растворителя. Добав-
лять растворителя следует столько, чтобы при комнатной температуре
клей стал как густой сироп. После полимеризации клей приобретет
некоторую эластичность, но не очень большую, поэтому эксперимен-
тировать с изгибанием платы не следует.
Автомобильная сигнализация
Предлагаемое устройство может послужить для охраны недорогих
отечественных автомобилей, поскольку серьезную сигнализацию ста-
вить на них смысла не имеет, а расставаться с магнитолой все равно
не хочется.
164
Гпава 5. Автолюбителям
Устройство состоит из датчика «на толчок», трех входов для кон-
тактных датчиков и набора таймеров, определяющих алгоритм рабо-
ты, а также генератора, управляющего работой реле. Электрическая
схема приведена на рис. 5.17, чертеж печатной платы — рис. 5.18
(масштаб 1:1), расположение деталей — рис. 5.19.
В качестве датчиков используются штатные выключатели освеще-
ния салона и дополнительный выключатель, установленный в води-
тельскую дверь. Также устройство может контролировать дополни-
тельные датчики, установленные под "капотом и багажником, причем
датчики могут подавать на устройство как плюс напряжения питания
(SA1), так и минус (устанавливаются параллельно датчику SA3).
При подаче напряжения питания все конденсаторы находятся в
разряженном состоянии и, прежде всего, С16, который формирует
логический ноль через диод VD14 на 6 и 9 выводе микросхемы DD1
(подразумевается, что контакты SA4 разомкнуты). По мере зарядки
конденсатора С16 напряжение на нем будет увеличиваться, а по-
скольку на резисторе R13 создастся некоторое падение напряжения,'
то на элементе DD1.1 уровень логической единицы (далее лог. 1) бу-
дет достигнут раньше, чем на элементе DD1.2. В этом промежутке
времени на выходе DD1.1 будет сформирован лог. О и через разря-
женный конденсатор СП потечет ток, который в свою очередь откро-
ет транзистор VT4 — контакты реле замкнутся и на лампы габаритных
огней будет подано напряжение питания. Поскольку емкость СП не
велика, то он зарядится очень быстро и транзистор VT4 закроется. Та-
ким образом, будет подан кратковременный световой сигнал, обозна-
чающий, что прибор перешел в дежурный режим.
Разнос по времени подачи светового сигнала и перехода прибора
в дежурный режим необходим для исключения срабатывания датчика
на толчок, который среагирует на механические колебания замыкаю-
щихся контактов реле К1, поскольку оно установлено на той же пе-
чатной плате. Время заряда С16 определяет и время выхода владельца
из автомобиля (при необходимости его увеличить нужно замкнуть
контакты SA5). Следует учесть, что емкость конденсатора С18 не-
сколько увеличит время зарядки конденсатора С16, но этот конденса-
тор необходим для более устойчивого перехода триггера в дежурный
режим работы при автоматическом перезапуске прибора.
При замыкании контактов выключателя SA4 триггер будет переве-
ден в режим предустановки, следовательно, конденсатор С16 будет
разряжен, а прибор переведен в режим «ВЫКЛ». При появлении
лог. О на входе DD1.1 на его выходе появится лог. 1, конденсатор С11
будет разряжен через диод VD4, а на выходе DD2.1 появится лог. 0.
Поскольку С12 находился в разряженном состоянии, протекающий
+10...15В
Рис. 5.17
166
Глава 5. Автолюбителям
Рис. 5.18
через него ток откроет транзистор VT4 и лампы габаритных огней
снова засветятся. Емкость С12 в 5 раз превышает емкость СП, следо-
вательно, световой сигнал, свидетельствующий о выключении прибо-
ра, будет примерно в 5 раз длиннее, чем сигнал о включении.
Вернемся к дежурному режиму. При механических колебаниях
корпуса автомобиля датчик на толчок вырабатывает переменное на-
пряжение, которое будет усиленно однокаскадным усилителем на
транзисторе VT1. Конденсатор С2 служит для удаления высокочастот-
ной составляющей сигнала. После усиления уже низкочастотный сиг-
Рис. 5.19
нал проходит еще один фильтр, выполненный на резисторе R4 и кон-
денсаторе С6. После этого сигнал поступает на усилитель микросхемы
DA1. На резисторах R5 и R7 выполнен делитель напряжения питания,
поступающего через резистор R6 на вход ОУ, что необходимо .для его
168
Глава 5. Автолюбителям
нормальной работы. Этот каскад имеет регулируемый (резистором
R8) коэффициент усиления, который возрастает при более низкой
частоте (за счет установленного в цепи ООС конденсатора С8). Рези-
стор R10 необходим для исключения влияния токов утечки в конден-
саторе С7, поскольку коэффициент усиления рУ весьма высок и они
могут очень сильно сказаться на работе.
Усиленный до достаточной амплитуды сигнал с датчика на толчок
попадает на детектор, выполненный на диодах VD1, VD2, и приобре-
тает вид постоянного напряжения. Как только это напряжение станет
равным уровню лог. 1 — элемент DD1.2 на своем выходе сформирует
лог. О, поскольку конденсатор С16 уже зарядится и на втором входе
элемента DD1.2 будет присутствовать уровень лог. 1. Появление лог. О
на выходе элемента DD1.2 повлечет перевод триггера в состояние
«ТРЕВОГА». При этом на выходе элемента DD1.3 появится уровень
лог. 1, а на выходе элемента DD1.4 — лог. 0.
На резисторе R18 и конденсаторе С13 собран отключаемый тай-
мер задержки подачи сигнала тревоги. Он необходим владельцу для
отключения прибора при помощи потайного тумблера SA4. Если от-
ключить SA6, то задержки не будет и сигнал тревоги появится сразу.
Напряжение высокого уровня, пройдя 2 инвертора на DD2.2 и DD2.3,
разблокирует мультивибратор, собранный на элементах DD2.5,
DD2.6. Напряжения низкого уровня с выходов этих элементов будут
поочередно открывать транзисторы VT4 и VT5, а те в свою очередь
подавать питание на реле К1 и К2.
Если сработает датчик SA1, то напряжение высокого уровня,
пройдя диоды VD11 и VD12, переведет триггер в состояние «ТРЕВО-
ГА», а пройдя диод VD1 и резистор R32, очень сильно уменьшит вре-
мя задержки сигнала тревоги — он будет подан буквально через
1...1,5 с.
При срабатывании датчика SA3 транзистор VT3 откроется и на-’
пряжение с его коллектора переведет триггер в состояние «ТРЕВОГА»
и заблокирует таймер задержки. При срабатывании датчика SA2
(дверь водителя) триггер будет переведен в состояние «ТРЕВОГА»,
однако таймер задержки не даст работать мультивибратору и у вла-
дельца будет примерно 4...6 с для отключения прибора, не привлекая
внимания окружающих.
Как только триггер перейдет в состояние «ТРЕВОГА», начнет за-
ряжаться конденсатор С19, и как только напряжение на нем достиг-
нет уровня лог. 1, на выходе элемента DD2.4 появится напряжение
низкого уровня, которое через диод VD15 и резистор R33 переведет
прибор в дежурный режим. Другими словами, это таймер определяет
Гпава 5. Автолюбителям
169
время выдачи сигнала «ТРЕВОГА» и при замыкании контактов SA7
увеличивает его в 2 раза.
Таким образом, при срабатывании любого из датчиков прибор пе-
реходит в режим «ТРЕВОГА», однако по истечении 15...30 с, если ку-
зов автомобиля перестал колебаться (и все датчики находятся в ра-
зомкнутом состоянии), перейдет снова в дежурный режим и необхо-
димость в переключении прибора отпадает.
Диод VD22 предохраняет устройство от выхода из строя из-за не-
правильного включения напряжения питания.
Несколько слов о деталях. В качестве KI, К2 используются реле
сигнала автомобилей ВАЗ — они запаиваются прямо в печатную пла-
ту. Помимо этого на край печатной платы выведены все необходимые
контактные площадки, просверлив центры которых сверлом 2,5 мм
нарезают резьбу М3, что позволяет отказаться от использования ка-
ких-либо контактных колодок.
В качестве датчика колебаний используется самодельная конст-
рукция, сильно отличающаяся от своих аналогов. Она выполнена с
использованием пьезокерамического элемента от монофонического
проигрывателя виниловых дисков (рис. 5.20, а). Иголкодержатель
разбирается и из него извлекается сам элемент, внешний вид которо-
го показан на рис. 5.20, б. Затем из жести (лучше использовать жесть
от консервных банок) вырезаются три .полосы шириной 5...6 мм и
Длиной 10 мм (2 шт.) и 16... 18 мм. В более длинной полосе сверлится
отверстие диаметром 2...2,2 мм. Отступив на равное расстояние от
краев полосы, ее запаивают в поперечную прорезь в печатной плате,
отверстием в верх. В продольные запаиваются оставшиеся одинако-
вые полоски. Затем между продольными полосками 4 (рис. 5.21)
вкладывается пьезокерамический элемент 3 и тонким жалом паяль-
ника припаивается к жестяным полоскам. Следует обратить внима-
ние на продольные полосы на пьезокерамике — они являются разде-
лителями между контактами элемента и должны находиться строго
Рис. 5.20
Рис. 5.21
170
Глава 5. Автолюбителям
между жестяными полосками. Элемент располагается параллельно
печатной плате 6. Затем, через отверстие в полосе 5, в отверстие
вставляется отрезок стальной жилы кабеля П-274 («телефонный по-
левик»), причем жилку (поз. 2) следует с одной стороны согнуть не-
большим зигзагом так, чтобы она плотно входила в пьезокерамиче-
ский элемент. На другой конец стальной жилки припаивается гайка
М4 (поз. 1) так, чтобы она была на расстоянии от полосы 5 пример-
но 2...3 мм. Затем, после остывания, стальной отрезок поворачивает-
ся вокруг своей оси до тех пор, пока он перестанет задевать отвер-
стие в полосе 5, независимо от положения датчика относительно го-
ризонта. При необходимости стальной отрезок вытаскивается и
немного подгибается в требуемом направлении. После «юстировки»
стальной отрезок фиксируется к пьезокерамическому элементу при
помощи любого «суперклея». Также клей наносят на место пайки
элемента к жести, причем сверху и снизу.
Теперь колебаниях кузова автомобиля будут передаваться печат-
ной плате, поскольку она жестко закреплена в корпусе прибора, а он в
кузове автомобиля. На конце стальной жилки закреплена гайка, кото-
рая имеет некоторую инерционность и при колебаниях платы будет
«отставать» от нее, следовательно, пьезокерамический элемент полу-
чит некоторое механическое воздействие и на его обкладках появится
напряжение, которое по полоскам 4 уйдет на печатную плату (отрица-
тельная обкладка конденсатора С1). Полоса 5 служит ограничителем,
не позволяющим переломиться пьезоэлементу при очень сильных ко-
лебаниях (езда по «каменке», железнодорожному переезду и т. д.).
В качестве SA5—SA7 можно использовать любые малогабаритные пе-
реключатели или тумблеры. Устанавливаются они на корпусе блока
охраны и служат для расширения сервисных возможностей.
После проверки работоспособности печатную плату покрывают
эпоксидным клеем с добавление небольшого количества растворителя
типа 647 (примерно 1:20) и дают клею высохнуть в прохладном месте
(это займет примерно 48...60 часов). Добавление растворителя позво-
лит клею приобрести некоторую эластичность, а сама операция необ-
ходима для исключения влияния влажности на время работы тайме-
ров, поскольку входы элементов КМОП имеют очень большое сопро-
тивление. Контактные площадки перед «покраской» закрывают
бумажным скотчем. Напротив резистора R8 в корпусе сверлится не-
большое отверстие (под отвертку), необходимое для регулировки чув-
ствительности датчика на толчок. Сам же корпус можно изготовить из
пластмассы, затем установить в салоне, в любом удобном месте. Толь-
ко следует учесть, чтобы вода внутрь корпуса не смогла попасть при
любых условиях (например, во время мойки автомобиля). -
Глава 6
РАДИОЛЮБИТЕЛЬСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
Предложенные технологии взяты из разных источников, но что-то
было доработано, что-то изменено. Все они были опробованы на
практике и используются при изготовлении различных устройств. Од-
нако это не верх мастерства и имеет некоторые недостатки, поэтому
если у читателей возникнут какие-либо предложения, усовершенст-
вующие предлагаемые технологии, буду благодарен.
Изготовление печатных плат
При изготовлении печатных плат многие пользуются трассиров-
щиками, но на освоение этого программного продукта уходит очень
много времени и далеко не все радиолюбители могут себе позволить
иметь серьезный компьютер дома. Здесь будет предложен способ из-
готовления печатных плат с использованием самых популярных про-
грамм. 1
Paint-приложение, устанавливаемое вместе с любой операционной
системой Windows, для этих целей вполне подходит. Необходимо
лишь создать свою библиотеку заготовок или использовать предлагае-
мую автором. Масштаб взят 4 точки на 1 мм — таким образом, 1 мм
будет равен 4 точкам, а одна точка равна 0,25 мм. После трассировки
рисунок делают «зеркальном», т. е. выполняют следующие операции:
«ПРАВКА» -> «ВЫДЕЛИТЬ ВСЕ» -> «РИСУНОК» -> «ОТРА-
ЗИТЬ/ПОВЕРНУТЬ» -> «ОТРАЗИТЬ СЛЕВА НАПРАВО». Затем ри-
сунок импортируют В «WORD» и, используя «ФОРМАТ РИСУНКА»,
устанавливают «РАЗМЕР» 96%. Затем необходимо запастись журнала-
ми с лощеной бумагой, например «КОМПЬЮТЕР ПРЕСС», «ДИ-
ЗАЙН», желательно 2—3-годовалые, они просто в 3...4 раза дешевле.
В журнале выбираются страницы с наименьшим количеством рисун-
ков и вырезается ширина 208...210 мм, если журнал уже, то обрезают
до ровного размера.
Далее самый трудный этап — найти владельца лазерного принтера
и убедить его распечатать именно на журнальной бумаге чертеж
вашей печатной платы. Если бумага не мятая, а принтер исправный,
то проблем не возникнет. Затем подготавливают фольгированный
стеклотекстолит — вырезают кусок нужного размера и зачищают его
средней наждачной бумагой. Далее на ровной поверхности кладутся
172
Гпава 6. Радиолюбительские технологии
5...7 сложенных вдвое газет и включается бытовой утюг на макси-
мальную температуру.
Пока утюг нагревается, из распечатанной страницы вырезают од-
ну копию чертежа и в небольшую посудину (фотованночка, старая
сковородка или металлическая чашка) набирают теплой воды. Затем
на газеты кладут текстолит, а на него копию чертежа, тонером (крас-
кой) к фольге, и горячим утюгом «приутюживается» к текстолиту.
При этом следует приложить усилие, прижимая утюгом рисунок, и
следить, чтобы бумага с рисунком не сдвинулась Через 4...7 с утюг
убирают, а плату опускают в воду. Через 5...6 мин бумага раскисает, и
ее удаляют, стирая пальцем. Следует обратить внимание на то, чтобы
точки под будущие отверстия были четкими, без бумаги.
Если рисунок получился смазанным, его смывают 647 растворите-
лем, затем снова зачищают, теперь уже мелкой наждачкой, и снова
«приутюживают» рисунок печатной платы.
Затем плату опускают в травящий раствор, после травления про-
мывают водой и протирают трепкой, смоченной 647 растворителем.
Затем плата зачищается мелкой наждачной бумагой и сверлятся от-
верстия под радиоэлементы.
При необходимости получить двухстороннюю плату сначала на
чертеже делают контрольные точки, т. е. точки, которые будут на 100
% совпадать при перевороте. Затем «приутюживают» одну сторону, а
вторую полностью покрывают битумным лаком, травят, отмывают с
обеих сторон. Затем сверлят контрольные отверстия, на рисунке дву-
мя швейными иглами прокалывают контрольные точки и вставляют в
отверстия на плате и, вытащив иголки, «приутюживают» вторую сто-
рону (начиная с середины). Протравленную сторону покрывают ла-
ком и снова травят. После травления плату моют и сверлят остальные
отверстия.
Остается лишь добавить, что при этой технологии изготовления
печатных, плат рекомендуемая ширина дорожек не менее 0,5 мм (2
точки), а расстояние между дорожками не менее 0,25 мм (1 точка).
Платы, изготавливаемые таким образом, лучше травить в растворе
хлорного железа или раствора медного купороса и поваренной соли,
поскольку эти растворы не слишком агрессивны.
Кнопки и ручки
При необходимости установки в самодельном устройстве фигур-
ных кнопок или ручек их можно изготовить самостоятельно, исполь-
зовав технологию литья. В качестве опоки подойдет пластилин или
парафин, а лучше запастись и тем, и другим, поскольку эти материа-
Гпава 6. Радиолюбительски^ технологии
173
лы не имеют срока годности и могут повторно использоваться спустя
не один год.
Для начала требуется изготовить образец или подобрать готовый.
Сделать его можно из парафина, дерева или склеить из пластмассы.
Затем разминают в руках кусочек пластилина и делают из него «пыш-
ку» и вдавливают на половину глубины образец. Затем необходимо
положить заготовку в морозильное отделение холодильника на
15...20 мин, а пока заготовка застывает, разминают -второй кусочек
пластилина. После этого заготовку достают из морозилки и прижима-
ют второй кусочек пластилина так, чтобы заготовка была полностью
обжата пластилином. Теперь заготовку снова охлаждают в морозилке.
Затем ножом разъединяют половинки пластилина и извлекают саму
заготовку, а в каждой половинке делают небольшое углубление на-
против друг друга для последующей заливки клея.
В какой-либо емкости разводится эпоксидный клей. Клей Дзер-
жинского завода наиболее густой, а клеи остальных производителей
более жидкие, поэтому перед «заливкой» густой клей следует подог-
реть до 25...30 °C.
Если требуется изготовить цветные кнопки, то в разведенный
клей можно добавить немного масляной краски. Кстати сказать, при
использовании художественной краски цвета получаются более насы-
щенные. Если краски добавить немного, то цвет будет не очень яр-
кий, но кнопка сохранит прозрачность и может быть подсвечена из-
нутри устройства лампой накаливания. Если краски добавить слиш-
ком много, то механические свойства клея будут утрачены и кнопка
получится рыхлая. Поэтому добавлять краску следует маленькими
порциями, тщательно перемешивая массу.
После приготовления клея кисточкой из щетины,- легкими движе-
ниями, клей наносят на пластилиновые заготовки гак, чтобы он за-
полнил все объемные части. Затем пластилиновые половинки соеди-
няют и через отверстие заливают форму клеем и оставляют до полной
полимеризации. Как только клей затвердел, пластилин удаляют. По-
лучившуюся кнопку моют бензином для зажигалок (он не так сильно
воняет, если процедуру делать на улице, то подойдет и обычный бен-
зйн) и при необходимости обрабатывают надфилем.
Если кнопка будет не прозрачной, то ее можно сделать много-
цветной, фигурные части заполняют клеем с краской другого цвета и
дают немного застыть, затем разводят основную массу и заполняют
кнопку полностью. При необходимости в кнопку можно сразу зало-
жить светодиод — его следует немного вдавить в пластилин, чтобы
выпуклая часть светодиода немного вышла из кнопки.
174
Гпава 6. Радиолюбительские технологии
При использовании в качестве опоки парафина технология почти
такая же, растопленный парафин наливают в емкость до половины и
погружают в него заготовку на половину глубины. После застывания
заливают вторую порцию парафина и дают застыть. Затем половинки
разъединяют, извлекают заготовку и делают канавку для заливки,
промазывают разведенным клеем, соединяют половинки и заливают
полностью.
Заполнять формы клеем намного удобней, если набрать его в од-
норазовый шприц без иголки. Таким же способом можно изготавли-
вать стойки, направляющие для плат и прочую мелочь.
Домашняя металлургия
Довольно часто случается, что требуется теплоотвод для транзи-
сторов или микросхем специфической формы или размеров. Здесь бу-
дет предложен способ литья радиаторов в домашних условиях.
Сразу следует оговорится — получившиеся радиаторы будут иметь
довольно шершавую поверхность и место ;ыя установки транзисторов
придется тщательно полировать или отдать теплоотвод фрезеровщику
для выравнивания поверхности. Гладкие поверхности заводских ра-
диаторов получают литьем под давлением, и изготовление дома по-
добного приспособления довольно трудоемко.
Заготовку выполняют из дерева или пластмассы. В первом случае
заготовку необходимо зашкурить мелкой наждачной бумагой и по-
крыть лаком (рис. 6.1, а). При изготовлении заготовки следует учесть,
что высокие и прямые ребра радиатора могут просто не отлиться, по-
этому ребра следует делать клинообразные и высота ребра не должна
превышать 20 мм (рис. 6.1, б). После того как заготовка готова, делают
форму в виде прямоугольного ящика без дна и крышки. Размеры ящи-
ка должны превышать размеры заготовки по длине и ширине минимум
на 40 мм, а по высоте — на 20 мм. Ящиков потребуется 2, а изготовить
их можно из очень плотного картона или тонкой фанеры. С внутрен-
ней стороны ящики обворачивают целлофаном, края которого на на-
ружной стороне фиксируют скотчем. Затем заготовку 1 устанавливают
на кусок стекла 2, размер которого больше размера ящика 3 (рис. 6.1, в)
и заливают разведенным водой гипсом. Заливать следует очень акку-
ратно, чтобы гипс проник между каждым ребром заготовки и чтобы не
было воздушных пузырей. После затвердения гипса заготовку вместе с
ящиком отделяют от стекла и переворачивают. Если гипс попал на за-
готовку снизу — его счищают. Затем по углам гипса делают неглубокие
конусообразные ямк-и сверлом большого диаметра (10... 15 мм). Далее
Рис. 6.1
необходимо положить стекло строго горизонтально (лучше воспользо-
ваться уровнем) и установить на него заготовку в гипсе так, чтобы заго-
товка была вверху. Разведя немного гипса, его подкладывают под опо-
ку так, чгобы верхняя поверхность стала горизонтально.
Затем на получившуюся конструкцию устанавливают второй
ящик и заливают снова гипсом, предварительно притрусив сухим
гипсом заготовку. После затвердения гипсовые половинки 1 и 2
(рис. 6.1, д) разъединяют и, поддев отверткой заготовку 4, извлекают
ее. В верхней части сверлятся 2 отверстия, одно диаметром 3...4 мм
(позиция 6), второе — 6...8 мм (позиция 5). Затем большее отверстие
зенкуется сверлом 10... 12 мм на глубину 2...3 мм (получится своеоб-
разная воронка, через которую будет происходить заливка алюми-
ния). Обе гипсовые заготовки извлекаются из ящиков и соединяют-
ся, совмещая направляющие конусы 3. Место соединения замазыва-
ется гипсом. После этого заготовки необходимо тщательно
высушить, на улице летом этот процесс займет 3...4 дня (в солнечную
погоду), в электродуховке — 4...5 ч при температуре 200 °C.
176
Глава 6. Радиолюбительские технологии
Для плавки потребуется стальная емкость, объем которой должен
быть в 2...2,5 раза больший, чем объем отливаемого радиатора. Ем-
кость должна быть удобной для взятия ее большими плоскогубцами.
В емкость крошатся куски алюминия — куски проволоки, старые теп-
лоотводы, куски корпусов и все это ставится на большой источник
тепла. На газовой плите нужной температуры добиться очень сложно,
поэтому лучше воспользоваться костром или печкой для каменного
угля (последняя — наилучший вариант). Как только сталь от нагрева
станет красного цвета, можно добавить алюминия, поскольку зало-
женный материал уже расплавился и просел. Как только емкость за-
полнится на 3/4, следует аккуратно стальной арматурой сгрести верх-
ний слой, поскольку он будет состоять из разного мусора — пепел от
краски окрашенных деталей, пленка оксида алюминия и т. д.
Как только емкость разогреется до алого цвета, можно заливать
опоку Проделывать это следует очень аккуратно, поскольку темпера-
тура сплава высокая и возможно получение сильных ожогов. Выли-
вать алюминий следует в отверстие большего диаметра до тех пор, по-
ка он не появится в отверстии меньшего диаметра и не дойдет до вер-
ха гипса. Затем на отверстие меньшего диаметра следует положить
объемную стальную болванку, например металлическую часть молот-
ка, а на отверстие большего диаметра кладется стальной шар от очень
большого подшипника или детского бильярда. Через 40...50 мин заго-
товку можно опустить в ведро с водой, а затем разбить гипс. У вас в
руках еще теплый радиатор.
К сожалению, каждый раз опоку придется делать снова. В любом
случае в гипсовую опоку литье более 2 раз произвести не получится —
от высокой температуры гипс начинает крошиться.
Если отливать радиаторы придется часто, то стоимость можно
снизить, использовав в качестве опоки просеянный песок с добавле-
нием «жидкого стекла» (силикатный клей). «Стекло» разводится во-
дой в пропорции */4 и добавляется в песок до получения густой, од-
нородной кашицы. Далее технология практически такая же — на
стекло устанавливается заготовка и ящик, засыпается песок и утрам-
бовывается скалкой. Затем ящик переворачивается, устанавливается
второй яшик и снова засыпается песком и утрамбовывается. После
высыхания заготовка извлекается, сверлятся 2 отверстия в верхней
части и половинки складываются.
После отливки и остывания алюминия опоку просто разбиваем
молотком, а при повторном использовании песок необходимо пересе-
ять, добавить немного воды, и он снова готов к повторному примене-
нию. Через 3—4 огливки песок смачивают раствором «жидкого стек-
ла» в тех же пропорциях.
Гпава 6. Радиолюбительские технологии
177
Корпуса
Наиболее удобный материал для изготовления корпусов — пласт-
масса. Она легко обрабатывается, клеится, красится, но далеко не
всегда удается раздобыть листовую пластмассу. В качестве промежу-
точного выхода можно организовать экскурсионный поход по сосе-
дям и родственникам с целью скупки задних крышек от старых лам-
повых телевизоров. С этой же целью можно посетить и телемастер-
ские. Крышки очень удобны, они имеют несколько вентиляционных
решеток и большие площади ровного материала. Резать крышки мож-
но при помощи резака, изготовленного из обломка полотна ножовки
по металлу (рис. 6.2). Для обработки краев потребуется большой на-
пильник с крупным зубом. Кстати сказать, пластмассовые опилки
лучше собрать в кулечек — они чуть позже пригодятся.
Рис. 6.2
После вырезки необходимых заготовок их складывают и прихва-
тывают паяльником. Затем место соединения с внутренней стороны
промазывают полиуритановым клеем («ГЛОБУС», «МОДЕЛИСТ»,
«СПЕЦИАЛИСТ» и г. п.). Пока клей не высох, он посыпается пласт-
массовыми опилками и обильно поливается клеем. Опилки в клею
растворяются, также растворяется верхний слой пластмассовой заго-
товки, и после высыхания прочность склеиваемых деталей получается
весьма высокая. После полного высыхания (при температуре 20 °C на
это потребуется 24...36 ч) углы наружной поверхности обрабатывают
напильником, затем наждачной бумагой. Если в местах соединения
получились ямки, их можно зашпаклевать туалетной бумагой, пропи-
танной эпоксидным клеем. После застывания обработку следует по-
вторить. Если бюджет позволяет, то лучше воспользоваться автомо-
бильной шпаклевкой, она ложится ровнее, сохнет быстрее и легче об-
рабатывается.
Если все же листовой пластмассы раздобыть не удалось или требу-
ется изготовить корпус большого размера, то можно воспользоваться
гетинаксом самостоятельного изготовления. Дня этого покупается
178
Гпава 6. Радиолюбительские технологии
лист ДВП и из него вырезаются необходимые детали корпуса. Если
«внутренности» довольно массивные, то дно можно усилить — скле-
ить 2...3 слоя ДВП (3-сл.ойного ДВП хватает для удержания 6-кило-
граммового силового трансформатора и теплоотвода весом 2 кг);
Склеивать ДВП следует эпоксидным клеем, причем после нанесения
кисточкой.,первого ‘.слоя следует немного подождать, пока клей про-
питается в ДВП, затёк наносится второй слой и листы ДВП склады-
ваются й на ровной поверхности оставляются под грузом (не мене?
5 кг). Нагрузку следует распределить равномерно, чтобы листы были
прижаты друг к другу по всей поверхности. Этой же кистью «прокра-
шиваются» остальные заготовки (пока кисть не засохла, ее вымывают
647 растворителем). Очень желательно прогреть заготовки в термош-
кафу при температуре 50...60 °C (как изготовить термошкаф, будет
рассказано ниже). При повышении температуры эпоксидный клей
становится более жидким и проникает много глубже в лист ДВП, к
тому же клей полимеризуется много быстрее и вместо положенных
20...24 ч становится.полностью твердым за 2...3 ч. При «принудитель-
ной» полимеризации также можно сократить количество добавляемо-
го в смолу отвердителя, примерно на 15...20%. Экономя отвердитель,
вы несколько увеличиваете эластичность высохшего клея, но чрез-
мерная экономия может привести к потере прочности самого клея.
При экономии отвердителя его может накопиться довольно много, а у
реализаторов на рынках встречается клей без отвердителя, который
можно купить за полцены. Если же проблемы с отвердителем, то вме-
сто него можно приобрести в аптеке «Нитрофунгин».
После полимеризации клея заготовки складывают согласно заду-
манному и по углам прихватывают небольшими кусочками ваты, про-
питанной «суперклеем» «СЕКУНДА» или китайским «СУПЕРКЛЕ-
ЕМ», с ватой эти клеи сохнут быстрее остальных. После этого потре-
буется хлопчатобумажная материя, которую следует тщательно
прогладить утюгом. Из материи нарезают полоски шириной
20...30 мм и, пропитывая их разведенной «эпоксидкой», приутюжива-
ют горячим паяльником полоски к местам соединения заготовок кор-
пуса. При этом следует учесть, что клей будет сначала делаться очень
жидким, а потом быстро затвердевать, поэтому не стоит.держать па-
яльник на одном месте слишком долго. После этого корпус остайляют
на 14... 16 ч (или на 1 ч в термошкафу при температуре 50...60 °C) до
полной полимеризации клея.
Затем углы обрабатывают напильником, а весь корпус сначала
крупной, а затем мелкой наждачной бумагой. При необходимости ям-
ки шпаклюют и затирают шкуркой. После этого пробивают или про-
сверливают все необходимые отверстия и обрабатывают их края.
Гпава 6. Радиолюбительские технологии
179
Далее необходимо корпусу придать товарный вид, для этого его
можно либо покрасить, либо обклеить самоклеющейся пленкой. Вто-
рой вариант несколько проще, но добиться «заводского вида» вряд ли
получится. Поэтому остановимся на покраске. Использовать аэрозоль-
ные краски весьма удобно, но они очень чувствительны к агрессивным
средам, даже капля обычного бензина оставляет серьезные следы. По-
этому лучше воспользоваться хорошими красками типа «МЛ» или «Са-
лолин». При добавлении отвердителя (например «Изур») краска «МЛ»
полимеризуется при комнатной температуре в течение 36...48 ч, а при
сушке в термошкафу (50...80 °C) на это уйдет примерно 1,5...2 часа. Без
отвердителя краска этого типа при комнатной температуре высыхает за
14...18 дней, а при температуре 70...100 °C — за 3...4 ч.
Если красить кисточкой, то избежать подтеков вряд ли удастся,
поэтому лучше воспользоваться поролоновым тампоном или пульве-
ризатором. В первом случае поверхность получится немного бугри-
стая, но поскольку она будет вся одинаковая, то это может интерпре-
тироваться как некий шарм. При покраске пульверизатором поверх-
ность получится очень гладкой и ровной. В обоих случаях краска
сохраняет блеск.
Пульверизатор
Покупать заводской пульверизатор дороговато, поэтому удобней
изготовить его самостоятельно. Внешний вид такой конструкции при-
веден на рис. 6.3. В качестве источника воздуха используется автомо-
бильный насос (если есть возможность, то лучше приобрести автомо-
бильный электронасос). Виниловой трубкой 2 (диаметром 4...6 мм) он
соединяется с пневмоконденсатором 3, изготовленным из двухлитро-
вой пластиковой бутылки. Пневмоконденсатор необходим для вырав-
нивания давления и исключения резких «ударов» воздушного потока.
В пробке бутылки сверлятся отверстия для трубок, трубки вставляют-
ся и тщательно заливаются термоклеем (используется для приклеива-
ния линолеума). Из стеклотекстолита вырезается ручка 10 и крон-
штейн 6. К ручке 10 ватой, пропитанной эпоксидным клеем 5, при-
клеивается корпус от шариковой ручки 4, к ней же тем же составом
приклеивается кронштейн 6. В кронштейне сверлятся отверстия и
винтами М3 к нему прикручивается металлическая крышка от баноч-
ки детского питания. В ней же сверлятся еще 2 отверстия, с диамет-
ром стержня шариковой авторучки. В одно вставляется небольшой
отрезок стержня, во второе — сам стержень 9, который следует вы-
чистить от пасты, а из пишущего элемента швейной иглой удалить
шарик. К крышке эти элементы крепятся ватой с «эпоксидкой».
180 Гпава 6. Радиолюбительские технологии
Рис. 6.3
Клеить кронштейн, сверлить в крышке отверстия следует с таким
расчетом, чтобы конец пишущего элемента располагался строго по
центру отверстия корпуса шариковой авторучки После полимериза-
ции клея в баночку от детского питания 7 заливДется краска 8, и она
прикручивается к крышке. Теперь при работе насоса воздушный по-
ток увлечет воздух из стержня 9 и краска в нем начнет подниматься и
как только достигнет максимальной высоты — краска будет разбита
на множество очень мелких капель, которые и лягут на окрашивае-
мую поверхность. Производительность подобного пульверизатора
сравнительно невелика, но для окраски небольших поверхностей ее
вполне достаточно.
Фальшпанели
При изготовлении различных устройств часТ° возникает необхо-
димость сделать панель с различными надписяМи> шкалами и т. д.
Для этого можно воспользоваться любым, даже самым примитивным,
Глава 6. Радиолюбительские технологии
181
графическим редактором или, в крайнем случае, приложением
«Excel». Последний, конечно, имеет более скромные возможности, но
с то>'ки зрения разметки позволяет более точно угадать размеры и не
требует больших навыков. Достаточно отформатировать ячейки, вьЕ
брать шрифты и, при необходимости, обозначить границы ячеек. Гра-
фические редакторы типа «Photoshop» или «Corel PHOTO-PAINT» -~
более мощные инструменты, позволяющие очень красиво украсить
панель, но требуют более глубоких знаний.
После создания рисунка фальшпанели его распечатывают в 2 эк-
земплярах, первый используют как разметочный, для' сверления от-
верстий в самой панели. Во втором следует канцелярским резаком
вырезать отверстия под светодиоды. Отверстия для кнопок и осей пе-
ременных резисторов пока делать не нужно. Рисунок необходимо за-
ламинировать в самую толстую пленку, затем резаком прорезаются
отверстия под кнопки и оси переменных резисторов и фальшпанеЛь
приклеивается к панели двухсторонним скотчем (скотч для клейки
линолеума имеет несколько видов — подойдет любой). Использовать
клеи весьма затруднительно, поскольку пленка для ламинатора очейь
плохо клеится.
Если красивые кнопки в дефиците, а с отливкой возиться не хо-
чется, то можно использовать фальшпанель в качестве -клавиатуры-
Кнопки рисуются на панели, а под ними располагаются кнопки для
передней панели импортных магнитол. Единственная трудность, с ко-
торой придется столкнуться, это необходимость точно расположить
кнопки по высоте, поскольку сильное нажатие одной кнопки может
спровоцировать нажатие соседней.
Термошкаф
Изготовить термошкаф можно из фанеры толщиной 8... 10 Мм-
Размеры могут быть практически произвольные, но лучше сделать Сго
побольше, например, высотой около 100... 120 см. Ширину и глубинУ
лучше делать одинаковой — подобное решение несколько упросТит
эксплуатацию — и взять размеры не менее 50...60 см.
Шкаф должен быть оснащен передней дверцей, а по бокам необ-
ходимо закрепить фанерные полоски шириной 10...15 мм и длиной,
равной глубине шкафа (позиция 2 на рис. 6.4, а). Полоски располага-
ют на одинаковом расстоянии — по 5—6 штук с каждой сторог,ы-
В самые нижние вбиваются мелкие гвоздики (10... 15 мм) так, чтобы
от фанеры до шляпки гвоздиков было 2...3 мм (пошция 4). Расстоя-
ние между гвоздями должно быть 5...6 см. Затем берется нихромойая
182
Гпава 6. Радиолюбительские технологии
а)
Рис. 6.4
спираль 6 мощностью 600...800 Вт и растягивается между гвоздями,
крепится колечками медного обмоточного провода 5, диаметр прово-
да 0,8... 1 мм, диаметр колечка должен быть 20...30 мм. Можно между
медными колечками вставить керамическое кольцо-изолятор, кото-
рые используются в спиралях для угюга. При креплении на гвоздик
накидывается дополнительная петелька и затягивается.
Таким образом, получается натянутый нагревательный элемент, за
перегрев переживать не стоит, поскольку спираль будет сильно растя-
нута и не станет нагреваться даже до красного цвета. Единственно,
что следует учесть, так это то, что при нагреве спираль несколько
провиснет и даже в провисшем состоянии она не должна находится
ближе 15 см от дна шкафа.
глава 6. Радиолюбительские технологии 183
Далее в верхней крышке крепится асинхронный двигатель 7 от
старого бобинного магнитофона, а на вал одевается крыльчатка из
листового алюминия или жести. Подавляющее большинство магнито-
фонных двигателей на напряжение 220 В, а поскольку нагрузка на
двигатель будет небольшой, то питание на него можно взять от край-
него вывода и середины спирали. Этот вентилятор необходим для
равномерного прогрева всего шкафа воздушным потоком.
Затем следует изготовить 2—3 лотка (позиция 3 на рис. 6.4, б).
В качестве боковых стенок используется такая же фанера, что и для
корпуса. Размер лотка должен быть такой, чтобы он свободно входил
в шкаф и не проваливался между полосками 2. В качестве дна лотка
используется стальная проволока или арматура 2, которая вставляется
в просверленные отверстия боковых стенок 1 (рис. 6.4, б). Диаметр
арматуры 4...5 мм. Для жесткости лоток по углам лучше проклеить
эпоксидным клеем, также следует приклеить арматуру в отверстиях. (
При сушке больших листовых заготовок их можно устанавливать
вертикально, вставив, лотки арматурой поперек, относительно друг
друга, а заготовку вложить между арматурой верхнего лотка.
В качестве терморегулятора можно использовать терморегулятор
для инкубатора, немного изменив схему: резистор R1 1 следует заме-
нить на 2 включенных последовательно переменных резистора (один
на 4,7 кОм (точная регулировка), второй — на 33 кОм (грубая регули-
ровка)). Резистор R3 следует заменить перемычкой, а подстроечным
резистором R2 выставить максимальную температуру 90...95 °C.
Следует учесть, что применение «уличных» термометров не допус-
кается, поскольку они не рассчитаны на такие высокие температуры.
Используемый термометр должен быть рассчитан на температуру не
менее 120 °C. Очень желательно найти термометр с длинным измери-
тельным элементом, а в верхней стенке шкафа просверлить отверстие
подходящего диаметра. Теперь, вставив измерительный элемент в от-
верстие, можно контролировать температуру, не открывая шкаф. Вто-
рым вариантом может быть прорезка «окошка» в дверце шкафа, кото-
рое потом следует застеклить.
Также будет не лишней установка внутри ящика 1—2 ламп нака-
ливания на 75.... 100 Вт для освещения заготовок. Питание можно
взять с краев спирали. В открытом шкафу температура снизится,
включится нагрев и, соответственно, освещение.
Помимо сушки окрашенных деталей, шкаф можно использовать
для ускоренной сушки клеев, уменьшения времени травления печат-
ных плат и т. д.
При эксплуатации шкафа следует обратить внимание на то, что
температура прогреваемых заготовок должна придерживаться в неко-
184
Гпава 6. Радиолюбительские технологии
торых пределах, например, нагревать пластмассовые детали до более
60 °C не рекомендуется, поскольку пластмасса станет слишком мяг-
кой и деталь потеряет форму. При травлении плат температура тра-
вящего раствора не должна превышать 40 °C, иначе травление будет
протекать более интенсивно и защитный слой может попросту от-
слоиться.
Гибочный станок для пластмассы
Довольно часто приходится клеить листы под прямым углом, од-
нако, если размер заготовки позволяет, его можно согнуть. Для изго-
товления приспособления для гибки листовой пластмассы потребует-
ся квадратный лист ДСП с размером сторон 50...70 см. Идеально для
этого подходит внутренняя полка от старого шифоньера. На листе 1
требуется просверлить отверстие под винт М5 и закрепить его (пози-
ция 2). С противоположной стороны крепится подшипник, например
201, на внешней обойме которого делается канавка, глубиной
0,8... 1 мм (канавку можно проточить на точиле). Затем к винту кре-
пится один конец нихромовой проволоки диаметром 0,6...0,8 мм, вто-
рой конец укладывается в канавку на подшипнике и к нему привязы-
вается груз весом 1...1,5 кг. По всей длине натянутой проволоки рас-
стояние между проволокой и ДСП должно быть одинаковой и равно
3...4 мм. В идеале эта высота должна регулироваться — это наиболее
удобно при работе с пластмассовыми листами различной толщины.
Рис. 6.5
Гпава 6. Радиолюбительские технологии
185
Затем следует подготовить сетевой трансформатор. Мощность
трансформатора должна быть не менее 100 Вт. Вторичную обмотку
следует сделать на 10...12 В с отводами через каждые 1,5...2 В. Один
провод подключается к винту, второй, через галетный переключатель,
к подшипнику (если контакт будет не очень хороший, следует под-
ключиться непосредственно к нихромовой проволоке недалеко от
подшипника). Затем лист ДСП укладывают на край стола так, чтобы
груз мог свободно свисать и не доставал до пола. Он необходим для
компенсации длины проволоки, поскольку при нагреве она станет
значительно длиннее и потеряет форму прямой линии.
При включении трансформатора в сеть напряжение с вторич-
ной обмотки нагреет нихром — температуру регулируют галетным
переключателем. Если под проволоку подложить лист пластмассы,
то он будет нагреваться только в месте, наиболее близком к про-
волоке, т. е. горячей сделается узкая полоска, и как только темпе-
ратура станет достаточно высокой, лист аккуратно вытаскивается и
сгибается под необходимый угол. За температурой следует следить
очень внимательно, поскольку перегрев приведет к тому, что заго-
товка может просто «порваться» в месте нагрева, а низкая темпе-
ратура приведет к тому, что во время сгиба лист может перело-
миться. Перед работой лучше потренироваться на небольших ку-
сочках пластмассы.
Не следует температуру проволоки делать слишком высокой, ее
цвет должен быть на уровне едва заметного красного. На нагрев за-
готовки должно, уходить примерно 15...25 с. Если под проволоку по-
ложить заготовку, а затем подать на нее максимальное напряжение,
проволока станет ярко-красной и через 1...2 с начать поднимать за-
готовку, а затем горячая проволока, пройдя через пластмассу’, очень
аккуратно разрежет ее (помещение должно быть хорошо проветри-
ваемое).
Изоляция крепежа
В радиолюбительской практике довольно часто возникает необхо-
димость в изоляции винтов, например при креплении к радиатору
мощных транзисторов. Для этого обычно пользуются фигурными изо-
ляционными шайбами, но они не всегда под рукой. Выход из положе-
ния довольно прост. На винт возле головки следует намотать немного
ниток и пропитать их «суперклеем». Толщина намотки должна быть
немного меньше, чем отверстие, в которое будет вставлен винт, а вы-
сота немного меньше, чем высота этого отверстия. Как только клей
186
Гпава 6. Радиолюбительские технологии
ВИНГ
РАДИАТОР
Рис. 6.6
приобретет вязкость пластилина, на винт одевается металлическая
шайба (рис. 6.6). Если намотка получилась слишком толстая, после
полного застывания клея ее обтачивают надфилем.
Таким образом, получается весьма прочная «пластмасса», доволь-
но устойчивая к температурам до 100... 120 °C, что вполне приемлемо.
Справочный листок
1КТ818 пр . КТ85О
IKT819 КТ851 пр
»КТ852 пр
ККТ853 пр
ЩКТ854
"КТ855 пр
Ц. КТ859
КТ 857
Б _
О О ‘
КТ818 пр
КТ819
КТ808АМ
- ;КТ812
- КТ825пр
КТ827
R КТ 8 38
КТ840
КТ 846
КТ864
КТ865 пр
ЯКТ814 пр
КТ815
КТ816пр
КТ817
и I KT961
Ш КТ940
КТ2О9 пр
КТ3107 пр
КГ31О2
► КТ502 пр
»КТ503
В .1 J КТ872 КБЭ
3КБ КТ973 Пр
А - красный
Б - желтый
В - зеленый
Г - голубой
Д- синий
Е-белый
ЭКБ
ЕН5 ЕН9
7805 7827
БКЭ
КР1162ЕН5-ЕН24
79G5-7927
1
-2-Л’ F- С-
2- Л' F- С
ЗАКОН
ОМА
U=IR
МОЩНОСТЬ
ПЕРЕМЕННОГО
НАПРЯЖЕНИЯ
w=u2/r
'нх *-ЪХ
Кс(раз)=К1(дБ)
2,00 = 6дБ
3,16 - 10 дБ
3,98 = 12дБ
5,62 = 15дБ
7,94 = 16дБ
10,0 = 20дБ
R-У~1+(2-Л* F-С-R)2
U Uw IU u
ТС112-10 10 1.9 3 0.1
ТС112-16 16 19 3 0.1
ТС122-20 20 19 3.5 0.15
ТС122-25 25 1.8 35 0.15
ТС 132-40 40 1.8 4 02
ТС132-50 50 1.8 4 02
ТС142-63 63 1.8 45 02
ТС142-80 80 1.8 45 02
1+(2-Л' F- С- R)2
R1-R2
R1+R2
Маркировка прибора состоит из букв ТС" (тиристор
симметричный! и цифр, означающих: первая - порядковый
номер модификации; вторая - кад размера лсд ключ; третья —
конструктивное исполнение корпуса, Далее через дефис
0провода
(медь)
0,1 мм
0,2 мм
0,3 мм
0,4 мм
0,5 мм
0,6 мм
0,7 мм
0,8 мм
0,9 мм
1,0 мм
1,25 мм
1,5 мм
1,75 мм
2,0 мм
2,5 мм
3,0 мм
Мои юк
в транс ре
0,02 А
0,08 А
0,18 А
0.32А
0,5 А
0,72 А
0,98 А
1,28 А
1,62 А
2,00 А
3,13 А
4,5 А
6,13 А
8.0 А
12,5 А
18,0 А
следует число, указывающее ток, в амперах, затем число,
указывающее класс прибора (максимальное напряжение)
Например, класс 2 на 200 В, 3 - 300 В, всего 12 классов.
К140 УД6; УД7; УД8; УД 10; УД11; УД11; УД12; УД17; УД18
КР140 УД8; УД608; УД708; УД1208; 1408
К153УД1;УДЗ:УД4;УД5
К154УД2; УДЗ;УД4
КР544УД1;УД2
КР574УД1;УД2
Проверь частотокорректирующие и балансирующие цепи
СЕРЕБРИСТЫЙ 0,01 10%
ЗОЛОТИСТЫЙ 0,1 5%
ЧЕРНЫЙ 0 1
КОРИЧНЕВЫЙ 1 10 1%
КРАСНЫЙ 2 100 2%
ОРАНЖЕВЫЙ 3 1000 или 103
ЖЕЛТЫЙ 4 104
ЗЕЛЕНЫЙ 5 10s 0,5%
ГОЛУБОЙ 6 106 0,25%
ФИОЛЕТОВЫЙ 7 107 0,1%
СЕРЫЙ 8 10е
БЕЛЫЙ 9 109
Наименование Структура Рк fmax Цкз 1к ha.
КТ6О8А п-р-п 0,5 200 60 '0.4 20.80
Пара КТ620А р-п-р 0.5 200 50 0.4 100
КТ503Е л-р-л 0,35 5...50 100 0,15 40...120
КТ502Е р-п-р 0,35 5...50 90 0,15 40 120
KT3II7A п-р-п 0.3 200 60 0.4 40...200
Пара КТ313А р-п-р 0.3 200 60 0,35 30. 120
КГ602А.Б п-р-п 0,8 150 120 0.1 20.. 60
Лара КТБ32Б р-п-р 0.5 200 120 0.1 20 60
КТ680А пр-п 0.35 120 30 0,6 85 ..300
КТ681А р-п-р 035 120 30 0.6 85 300
КТ819Г п-р-п 60 3 100 10 >12
КТ818Г р-п-р 60 3 90 10 >12
КТ819ГМ П-р-п 100 3 100 15 >12
Пара КТ818ГМ р-п-р 100 3 90 15 >12
КТ827А п-р-п 125 • 4 100 20 >750
Пара ЮГ825Г •рпр 125 4 90 20 >750
Пара КТ827Б п-р-п 125 4 60 20 >750
КТ825Г р-п-р 125 4 60 20 >750
КТ850А п-р л 25 20 250 2 40.. 20
Пара КТ851А р-п-р 25 20 250 2 40 20
KTS64A п-р п 100 15 200 10 40 ..200
KTS66A р-пр too 15 200 10 40. .200
Литература
1. Терморегулятор для инкубатора. Журнал «Схемотехника». № 6.
2001.
2. Универсальный регулятор уровня воды. Журнал «Схемотехни-
ка». № 6. 2001.
3. Терморегулятор для инкубатора-2. Журнал «Схемотехника».
№ 8. 2001.
4. Регулятор мощности электронагревательных приборов. Журнал
«Схемотехника». № 11. 2001.
5. Стабилизатор сетевого напряжения для холодильника. Журнал
«Схемотехника». № 2. 2002.
6. Автоматы световых эффектов от «А» до «Я». Журнал «Схемотех-
ника». № 3—6. 2002.
7. Охранное устройство. Журнал «Схемотехника». № 7. 2002.
8. Импульсный преобразователь «TASHIBRA». Журнал «Схемотех-
ника». № 8. 2003.
9. Регулятор скважности включения нагрузки. Журнал «Схемотех-
ника». № 9. 2003.
10. Сигнализация для хозпостроек. Журнал «Схемотехника».
№ Ю. 2003.
11. Музыкальный сигнал для автомобиля. Журнал «Схемотехни-
ка». № 11. 2003.
12. Еше один блок питания. Журнал «Схемотехника». №-2. 2004.
13. Защита от перенапряжения. Журнал «Схемотехника». № 4.
2004.
Содержание
Предисловие ..............................................3
Глава 1. АВТОМАТИЧЕСКИЕ РЕГУЛЯТОРЫ.................. . 5
Терморегулятор для дискретного исполнительного
устройства..............................................5
Терморегуляторы для инкубатора..........................9
Регуляторы мощности электронагревательных приборов . . 28
Универсальный регулятор уровня воды................34
Глава 2. АВТОМАТЫ СВЕТОВЫХ ЭФФЕКТОВ..................40
На основе мультивибраторов........................... .41
Аппаратные «Бегущие огни»..........................44
Программные автоматы...............................59
Глава 3. СИСТЕМЫ БЕЗОПАСНОСТИ........................82
Прибор сигнализации.....................'..............82
Электроакустический датчик разбития стекла.............92
Сигнализация для хозпостроек..........................100
Устройство защиты от перенапряжения . . 104
Глава 4. ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ..............................113
Стабилизаторы постоянного напряжения..................113
Стабилизаторы переменного напряжения..................123
Стабилизатор сетевого напряжения для всего дома . 128
Импульсный блок питания «Taschibra».................. 142
Глава 5. АВТОЛЮБИТЕЛЯМ .................................148
Музыкальный сигнал для автомобиля.....................148
Реле стеклоочистителя.................................160
Автомобильная сигнализация........................... 163
190
Глава 6. РАДИОЛЮБИТЕЛЬСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ
Изготовление печатных плат...........
Кнопки и ручки.......................
Домашняя металлургия.................
Корпуса................. . ....
Пульверизатор........................
Фальшпанели..........................
Термошкаф..........................
Гибочный станок для пластмассы ....
Изоляция крепежа ....................
Справочный листок ......................
Литература..............................
• • 170
• • 170
- 172
- 174
• • 177
• • 179
• • 180
• - 181
• • 184
• - 185
• . 187
• • 188
Фирменный магазин издательства
«СОЛОН-Пресс»
г. Москва, ул. Бахрушина, д. 28
(м. «Павелецкая кольцевая»)
Тел.: 959-21-03, 959-20-94