АВТОМАТИЧЕСКИЙ НЧ - ВИДЕОВХОД ТЕЛЕВИЗОРА

При просмотре видеокассет видеомагнитофон к телевизору можно подключать через антенный вход или использовать низкочастотный (НЧ) видеовход телевизора. В первом случае происходит двойное преобразование видеосигнала. В магнитофоне видеосигнал преобразуется в высокочаcтотный, а в телевизоре происходит обратное преобразование. В результате в сигнал вносятся искажения и возрастает уровень шумов, что заметно по качеству изображения на телевизоре при просмотре видеокассет.

Возникают и другие неудобства и проблемы, особенно при подключении импортных видеомагнитофонов.

Есть второй путь - подключить видеомагнитофон, используя НЧ- видеовход (видеоадаптер) телевизора. К сожалению, большинство отечественных телевизоров, особенно ранних выпусков, не имеют такого устройства, хотя и предусмотрено место для установки.

На рис. 1.1 приведена схема простого видеоадаптера для телевизора. Схему не потребуется включать и выключать, так как она включится в работу автоматически при появлении сигнала с подключенного видеомагнитофона. Устройство состоит из коммутатора видеосигнала на микросхеме D1.1 и транзисторе VT1, ключа изменения постоянной времени развертки на D1.2, а также селектора синхроимпульсов на VT2 и VT3 (используется для автоматического включения режима работы с видеомагнитофоном). Сигнал с выхода магнитофона через разделительный конденсатор СЗ и эмиттерный повторитель поступает в модуль радиоканала телевизора. Постоянная составляющая напряжения на эмиттере VT1 отключает работу радиоканала телевизора, и на вход видеоусилителя телевизора поступает только сигнал с видеомагнитофона.

Рис. 1.1

Звуковой сигнал с видеомагнитофона через конденсатор С1 и подстроечный резистор R4 поступает на звуковой вход телевизора. Резистором R4, при работающем видеомагнитофоне можно выставить громкость звука такую же, как и при приеме телевизионных программ. Предварительную проверку собранной схемы удобно проводить, подав импульсы (Т = 64 мкс, tи= 58 мкс) амплитудой 0,5 В от генератора на вход гнезда Х1/1, и проконтролировать их появление на эмиттере VT1 без искажений. Для этого к эмиттеру временно нужно подключить резистор R сопротивлением 470 Ом (показан пунктиром на схеме). Постоянная составляющая напряжения на резисторе при этом должна быть около 6,5 В (контролировать осциллографом). Это напряжение обеспечивает запирание модуля радиоканала телевизора при работе с видеомагнитофоном.

Схема видеоадаптера предназначена для установки в телевизоры моделей ЗУСЦТ. Конструктивно все устройство размещается на одной печатной плате, которая устанавливается в телевизоре на плату А1 модуля радиоканала (МРК-2-5) в разъем ХЗ, если он есть на плате, или же подпаивается к соответствующим контактам платы на месте этого разъема. Гнездо Х1 (любого типа) закрепляется на задней стенке телевизора и соединяется с платой адаптера двумя экранированными проводами длиной около 40 см.

В заключение отметим, что данный видеоадаптер можно использовать и для подключения простейшего бытового компьютера к телевизору. Для этого на вход видеоадаптера через ограничительный резистор 0.1...1 кОм (подобрать при подключении) подается синхросмесь сигналов с выхода компьютера.

ДИСТАНЦИОННОЕ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕ ТЕЛЕВИЗИОННЫХ ПРОГРАММ

Это устройство будет полезным дополнением к телевизору, не имеющему дистанционного управления. Оно не требует элементов питания, как это имеет место в пультах ДУ на ИК-лучах, и значительно дешевле и проще, что делает возможным его изготовление и подключение даже неопытными в радиоэлектронике людьми.

Устройство может быть применено в моделях телевизоров ЗУСЦТ, (например РУБИН Ц231, Ц281 и др.), имеющих блоки псевдосенсорного выбора программ типа СВП-4-5, СВП-4-6, СВП-4-7. Схема устройства (рис. 1.2) позволяет последовательно (по кругу) переключать с помощью одной кнопки телевизионные программы.

Электрическая схема состоит из формирователя импульса на D1.1 (после нажатия и отпускания кнопки S1, что позволяет устранить эффект дребезга контакта), повторителя импульсов D1.2 и коммутатора на транзисторе VT1. Конденсатор С1 позволяет избавиться от наводок по длинным соединительным проводам (до 10 метров) от кнопки до схемы. Соединение с кнопкой лучше выполнять перевитыми между собой проводами. Микросхему D1 можно заменить на 1561ТМ2 или 564ТМ2. Транзистор подойдет любой, с аналогичной проводимостью, например КТ312, КТ3102, КТ3117. Конденсаторы С1 и С2 лучше использовать не электролитические, а любого другого типа. В качестве диода VD1 можно применить диоды типа Д2, Д9 или любые импульсные.

Рис. 1.2

Располагается схема внутри телевизора вблизи от блока переключения программ. Три соединительных провода удобно подпаять непосредственно к выводам микросхемы 155ИЕ9. Если соединительные провода от схемы до кнопки длиннее 10 метров, то для повышения помехоустойчивости устройства цепь питания схемы (2) полезно подключать не к выводу 16 микросхемы, а к цепи +12 В на плате.

При правильной сборке и исправных деталях схема настройки не требует и будет надежно служить вам многие годы.

СВЕТ ВЫКЛЮЧАЕТСЯ АВТОМАТИЧЕСКИ

Данное устройство предназначено для использования его в прихожей квартиры дляавтоматического выключения света через 30..,90 секунд после его включения кнопкой SB1 (звонковой) или SB2 (внутри квартиры). Этого времени достаточно, чтобы раздеться.

Схема, рис. 1.3, состоит из тиристора VS1, который будет находиться в открытом состоянии в течение времени, пока идет заряд конденсатора С1. Кнопку SB2 можно установить рядом с уже имеющимся в квартире включателем света S1 (включателем удобно пользоваться, если свет нужен надолго, например при наведении порядка). Кнопка SB1 находится снаружи двери и является звонковой. При нажатии на нее зазвенит звонок и включится свет в прихожей на установленный при настройке интервал времени, что позволит при свете подойти к двери.

При работе схемы автомата в режиме освещения, лампа EL1 будет светиться вполнакала, так как она работает на одной полуволне сетевого

Рис. 1.3

напряжения, но этого вполне достаточно для освещения, а увеличить яркость можно, увеличив мощность лампочки.

При желании схему легко дополнить еще одной кнопкой — SB3 (включенной параллельно с кнопкой SB2), которая будет связана с дверью и при ее открывании включит свет. Устройство может найти и другие применения, например для включения света в подвале. В этом случае кнопка SB1 и звонок не нужны, а время работы освещения можно увеличить, применив конденсатор С1 большей емкости (в схеме применен конденсатор типа К50-29 на 300 В) или подобрав резистор R2. Для стабильной работы схемы ток утечки у конденсатора должен быть минимальным. В качестве кнопки SB2 удобно использовать любой двухсекционный включатель света, доработав одну секцию для использования ее в качестве кнопки. Для этого под подвижный контакт подкладывается пористая резина, которая не позволит одной секции включателя находиться в фиксированном состоянии после нажатия на нее. Имеющуюся кнопку звонка можно доработать, дополнив ее еще одним контактом, но если у вас есть реле с рабочим напряжением 220 В можно обойтись одной группой контактов. При этом реле включается параллельно со звонком и при его срабатывании своими контактами (работающими вместо второй группы контактов кнопки) разряжает С1.

Топология печатной платы и расположение на ней элементов приведено на рис. 1.4.

Рис. 1.4

По сравнению с другими опубликованными устройствами аналогичного назначения данная схема имеет меньшие габариты, не содержит дефицитных деталей и проще в изготовлении и подключении.

Иногда хочется иметь постоянную подсветку, например в коридоре. Подсветка не потребляет много энергии (7...15 Вт), но экономичней, если она будет работать только в темное время суток. Включать и выключать

подсветку вручную не всегда удобно. Тем более что это успешно может выполнять автоматика.

Электрическая схема автоматического включателя приведена на рис. 1.5. Она состоит из усилителя (VT1) сигнала с фотодатчика R2, генератора импульсов на однопереходном транзисторе VT2 и симисторного коммутатора VS1.

Рис. 1.5

Фоторезистор в зависимости от освещенности меняет свое сопротивление от 1 к0м (при максимальном освещении) до сотен кОм (в темноте). Этот сигнал усиливается транзистором VT1, который, как правило, находится в насыщении или закрыт - это зависит от освещенности датчика R2. Если транзистор VT1 закрыт, то работает генератор на транзисторе VT2. Принцип работы генератора основан на свойстве однопереходного транзистора разряжать конденсатор С2 через базу 1 при превышении напряжения на нем порогового значения (база 2). Периодический разряд конденсатора С2 через обмотку 1 трансформатора, формирует во вторичной обмотке импульсы открывания симистора VS1.

Нагрузкой симистора может быть лампа мощностью от 5 до 2000 Вт Сама схема управления потребляет не более 1,3 Вт и для уменьшения габаритов имеет бестрансформаторное питание.

Для нормальной работы схемы необходимо, чтобы фотодатчик раполагался удаленно от зоны освещения.

Нужная чувствительность схемы к освещенности устанавливается резистором R3.

В устройстве применены детали: R2 типа СФ2-19 (ФСК-1), R3 - СП4-1, С1 — К52-1Б на 63 В, С2 — К10-17. Стабилитроны VD2, VD3 допустимо заменить на Д814Б, В, Трансформатор Т1 наматывается проводом ПЭЛШО диаметром 0,18 мм на ферритовом кольце М4000НМ1 типоразмера К16х10х4 мм и содержит в обмотке 1 — 80 витков, 2 — 60 витков. Острые края каркаса кольца закруглить напильником перед намоткой.

Топология печатной платы для схемы и расположение элементов приведена на рис. 1.6 . Радиатор для симистора необходим при работе его на нагрузку мощностью более 1000 Вт.

Корпус может быть любым, из диэлектрических материалов.

Рис. 1.6

ПЛАВНОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ

Это простое приспособление позволяет повысить надежность вашей радиоаппаратуры и уменьшить помехи в сети в момент включения.

Любой блок питания радиоаппаратуры содержит выпрямительные диоды и конденсаторы большой емкости. В начальный момент включения сетевого питания происходит импульсный скачок тока — пока идет заряд емкостей фильтра. Амплитуда импульса тока зависит от величины емкости и напряжения на выходе выпрямителя. Так, при напряжении 45 В и емкости 10000 мкФ ток зарядки такого конденсатора может составить 12 А. При этом трансформатор и выпрямительные диоды кратковременно работают в режиме короткого замыкания.

Для устранения опасности выхода этих элементов из строя путем уменьшения броска тока в момент первоначального включения и служит приведенная на рис. 1.7 схема. Она также позволяет облегчить режимы и других элементов в усилителе на время переходных процессов.

Рис. 1.7

В начальный момент, когда подано питание, конденсаторы С2 и СЗ будут заряжаться через резисторы R2 и R3 — они ограничивают ток до безопасного для деталей выпрямителя значения.

Через 1...2 секунды, после того как зарядится конденсатор С1 и на пряжение на реле К1 возрастет до величины, при которой оно сработает и своими контактами К1.1 и К1.2 зашунтирует ограничительные резисторы R2, R3.

В устройстве можно использовать любое реле с напряжением срабатывания меньшим, чем действует на выходе выпрямителя, а резистор R1 подбирается таким, чтобы на нем падало "лишнее" напряжение. Контакты реле должны быть рассчитаны на действующий в цепях питания усилителя максимальный ток. В схеме применено реле РЭС47 РФ4.500.407-00 (РФ4.500.407-07 или др.) с номинальным рабочим напряжением 27 В (сопротивление обмотки 650 Ом; ток, коммутируемый контактами, может быть до 3 А). Фактически реле срабатывает уже при 16...17 В, а резистор R1 выбран величиной 1 кОм, при этом напряжение на реле будет 19...20 В.

Конденсатор С1 типа К50-29-25В или К50-35-25В. Резисторы R1 типа МЛТ-2, R2 и R3 типа С5-35В-10 (ПЭВ-10) или аналогичные. Величина номиналов резисторов R2, R3 зависит от тока нагрузки, и их сопротивление может быть значительно уменьшено.

Рис. 1.8

Вторая схема, приведенная на рис. 1.8, выполняет ту же самую задачу, но позволяет уменьшить габариты устройства за счет использования времязадающего конденсатора С1 меньшей емкости. Транзистор VT1 включает реле К1 с задержкой, после того как зарядится конденсатор С1 (типа К53-1А). Схема позволяет также вместо коммутации вторичных цепей обеспечивать ступенчатую подачу напряжения на первичную обмотку. В этом случае можно использовать реле только с одной группой контактов.

Величина сопротивления R1 (ПЭВ-25) зависит от мощности нагрузки и выбирается такой, чтобы напряжение во вторичной обмотке трансформатора составляло 70 процентов от номинального значения при включенном резисторе (47...300 Ом).

Настройка схемы состоит в установке времени задержки включения реле подбором номинала резистора R2, а также выборе R1.

Приведенные схемы можно использовать при изготовлении нового усилителя или же при модернизации уже существующих, в том числе и промышленного изготовления.

По сравнению с аналогичными по назначению устройствами для двухступенчатой подачи напряжения питания, приведенными в различных журналах, описанные здесь — самые простые.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ ОТКЛЮЧЕНИЕ УСИЛИТЕЛЯ ОТ СЕТИ

Устройство может использоваться как полезная дополнительная приставка к любому стационарному звуковому усилителю и позволяет при отсутствии сигнала на выходной нагрузке (динамиках в колонках) в течение интервала времени более 4 минут, автоматически выключать питание радиоаппаратуры от сети 220 В, если вы забудете это сделать сами раньше.

Рис. 1.9

Электрическая схема устройства приведена на рис. 1.9, и не содержит дефицитных и дорогих деталей. Сигнал с выходов на динамики стереоусилителя (если усилитель одноканальный, подключается только один вход) через разделительные конденсаторы С1 и СЗ поступает на выпрямитель из диодов VD1...VD4 (их можно заменить одной диодной матрицей КД906А). При наличии выпрямленного напряжения на конденсаторе С2 компаратор D1 открывается и своим выходом (вывод 7) через диоды закорачивает конденсатор С4. При отсутствии звукового сигнала компаратор не работает и С4 через резистор R6 заряжается до напряжения 7.5 В за 4...5 минут (время можно увеличить или уменьшить, изменив номиналы С4 и R6).

Как только напряжение на конденсаторе превысит уровень порога переключения микросхемы D2.1, на ее выходе (выводе 11) появится нулевое напряжение, что приведет к переключению триггера на элементах микросхемы D2.3, D2.4 (появится нулевое напряжение на выводе 4). При этом реле К1 отключится и своими контактами К1.1 обесточит цепи питания усилителя, а также другую радиоаппаратуру, подключенную к гнездам Х2, ХЗ.

Для ручного включения (82) и выключения (S1) радиоаппаратуры используются две независимые кнопки без фиксации, любого типа, с контактами, рассчитанными на работу при напряжении 220 В.

В схеме устройства предусмотрена возможность дистанционного отключения радиоаппаратуры. Для этого на вход D2.2 через диод VD7 подается положительный импульс амплитудой 7 В, например, от временного таймера.

Питается схема от имеющегося в усилителе положительного напряжения 16...30 В.

При нажатии кнопки S2 включается трансформатор усилителя, со вторичной обмотки которого сразу после выпрямителя подается напряжение питания на схему. Реле К1 включается и своими контактами К1.1 блокирует кнопку S2,

Реле К1 использовано типа ТКЕ54-ПД1, но подойдут и многие другие, например РЭН34 ХР4.500.000. При его выборе необходимо учитывать допустимое рабочее напряжение на контактах, коммутируемый ток, а также рабочее напряжение обмотки: оно будет определяться величиной напряжения, которое есть в усилителе.

Используемые резисторы и конденсаторы могут быть любого типа, компаратор D1 можно заменить на 554САЗ, но при этом изменится нумерация выводов, она на схеме указана в скобках.

АВТОМАТИЧЕСКИЙ СЕЛЕКТОР ВХОДНЫХ СИГНАЛОВ УСИЛИТЕЛЯ

Данное устройство может работать в составе звукоусилительного комплекса или в виде отдельной приставки к любому усилителю. Оно обеспечивает автоматическое подключение одного из четырех входов к усилителю при появлении на этом входе звукового сигнала с уровнем более 60 мВ. Это сделает пользование радиоаппаратурой более удобным, а также отпадает необходимость в переключателях входного сигнала.

Схема устройства не вносит искажений в звуковой сигнал, так как его коммутация осуществляется поляризованными реле К1...КЗ типа РПС32 или

аналогичными, с двумя группами переключающих контактов. Это позволяет использовать схему в высококачественной радиоаппаратуре. Второй отличительной особенностью приведенной схемы является однополярное питание, а также малое потребление тока. Поляризованные реле не требуют постоянного питания для фиксации положения контактов и в данной схеме потребляют энергию только в момент переключения группы контактов для выбора входа с источником сигнала.

Схема селектора (см. рис. 1.10) собрана на трех микросхемах, одной транзисторной матрице DD3 и трех реле (К1...КЗ). Она состоит из четырех компараторов на элементах операционных усилителей DA1, с выходов которых сигнал с логическим уровнем поступает на один из триггеров на DD1. В момент переключения соответствующего триггера по положительному фронту перепада напряжения дифференцирующая цепь из конденсатора С9...С12 и резистора R14...R17 формирует импульс, который усиливается одним из транзисторов матрицы DD3. Этот импульс и переключает контакты реле в нужное положение.

В начальный момент включения питания схемы, даже если нет входных сигналов, будет всегда подключен вход Х1 — это обеспечивает импульс, сформированный цепью R13 и С13 в момент включения. К этому входу лучше подключать источник сигнала, который наиболее часто используется.

При настройке схемы необходимо резистором R12 выставить порог срабатывания компараторов DA1 так, чтобы при отсутствии входных сигналов на выходах компараторов был логический "О".

При использовании поляризованных реле с низковольтным питанием, например из серии РПС45, РПС43, напряжение питания схемы может быть значительно снижено. В схеме применено реле типа РПС32Б РС4.520.224 .

Вторая схема селектора, приведенная на рис. 1.11, рассчитана на работу с двумя входами и содержит две микросхемы и одно поляризованное реле РПС45 РС4.520.755-08 (или РС4.520.755-18) с номинальным напряжением обмотки 6,3 В (фактически оно срабатывает при меньшем напряжении).

Схема может питаться от любого источника с напряжением 4,5...9 В и позволяет применить ее даже в переносной радиоаппаратуре. Ток потребления схемой не превышает 3 мА, а без применения светодиодов индикации работающего входа HL1 и HL2 он будет еще меньше. Использование индикации подключенного входа не является необходимым, и их можно исключить из схемы, если она питается от автономного источника.

Принцип работы схемы и ее настройка аналогична приведенной на рис. 1.10. Так как микросхема DA1 из-за внутреннего сопротивления не может обеспечить нулевое напряжение на выходе, то в схеме выполнено на диодах VD2 и VD3 смещение напряжения питания логической микросхемы DD1.

Используемые в обоих схемах операционные усилители можно заменить на 140УД6 (соответствующим количеством), но при этом возрастет потребляемый ток и габариты устройства.

Резисторы и конденсаторы подойдут любого типа, малогабаритные.

Рис. 1.10

Рис. 1.11

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТЕРМОМЕТР

Каждому приходилось во время болезни измерять себе температуру ртутным термометром. Эта процедура занимает обычно 5...7 минут. Если взрослые держат градусник спокойно, то за детьми приходится наблюдать, чтобы они его случайно не сломали.

Предлагаемое устройство позволяет за 3 секунды измерить темпера туру тела или предмета (например микросхемы) в диапазоне от 20 до 45°С с точностью не хуже 0,1°С. Этот диапазон при желании легко можно расширить или сдвинуть при изготовлении.

По сравнению с ртутным термометром электрический более удобен и безопасен, особенно когда приходится измерять температуру у маленьких детей или у животных.

Рис. 1.12. Электрическая схема термометра

В основу по строения схемы (рис. 1.12) взят мостовой преобразователь. Изменение величины сопротивления термодатчика R8 приводит к разбалансу моста и появлению на стрелочном индикаторе РА1 тока, пропорционального температуре.

Особенностью данного прибора является применение в качестве датчика температуры терморезистора типа СТЗ-19 10 кОм, который обладает очень малой массой, за счет чего и удается получить высокую скорость измерения. Этот датчик удобно закрепить на конце пластмассовой трубки от шариковой авторучки и перевитыми между собой проводами длиной 1...0.6 м через разъем Х1 подключить к измерительному блоку. На разъеме от датчика между контактами 1 и 2 установлена перемычка, которая не позволит включить схему устройства, если не подключен термодатчик, что предохраняет измерительный прибор РА1 от повреждения. Питается схема от двух любых аккумуляторов или батареек с общим напряжением 2...3 В и потребляет от источника ток не более 5 мА.

Транзисторы VT1 и VT2 используются как низковольтные стабилитроны и могут быть заменены на КТ3102А, Б, В, Г.

Переменные резисторы, для удобства настройки, лучше применить многооборотные, типа СП5-2 или аналогичные.

Габариты устройства определяются размерами стрелочного индикатора РА1, и при использовании микроамперметра М4205 на ток 0...50 мкА они не превышают 85х65х60 мм (см. рис. 1.13).

Топология печатной платы и размещение на ней элементов показаны на рис. 1.14.

Настройку прибора начинают с измерения сопротивления резисто ра R8 (желательно с высокой точностью) при фиксированной температуре 20°С. Для этих целей удобно воспользоваться промышленной термокамерой с

Рис. 1.13. Внешний вид конструкции

Рис. 1.14

автоматическим поддержанием заданной температуры, куда и помещают термодатчик. Возможны и другие способы получения температуры 20°С но надо учитывать, что от точности измерения сопротивления термодатчика при этой температуре зависит точность измерения прибора.

После измерения R8 из двух резисторов R6+R7 подбираем такой же номинал сопротивления и припаиваем их в схему.

После этого, установив движки резисторов R2 и R3 в среднее положение, включаем схему тумблером S1 и выполняем последовательно следующие операции:

а) установить переключатель 82 в положение КАЛИБРОВКА и резистором R2 вывести стрелку измерительного прибора в нулевое положение на шкале;

б) поместить датчик температуры в место с известной, постоянной температурой (в пределах желаемого измерительного диапазона);

в) установить переключатель S2 в положение ИЗМЕРЕНИЕ и резистором R3 установить стрелку прибора на значение шкалы, которое будет соответствовать измеренной величине;

Операции а), б) и в) необходимо повторить последовательно несколько раз, после чего настройку можно считать законченной.

В заключение хотелось бы отметить, что в настроенном приборе диа пазон измерения можно сдвинуть резистором R2 при переключении в режим КАЛИБРОВКА и устанавливая стрелку (ее положение будет соответствовать значению 20°С) на любое значение шкалы. После этого при переключении прибора в режим ИЗМЕРЕНИЕ шкала будет соответствующим образом сдвинута относительно положения стрелки в режиме КАЛИБРОВКА.

Прибор имеет большой запас по чувствительности, которая увеличивается с уменьшением сопротивления R3 (при первоначальной настройке). Можно сделать так, чтобы прибор улавливал температуру дыхания или же изменение температуры при циркуляции воздуха.

ПРОСТОЙ ТЕРМОСТАБИЛИЗАТОР

Устройство является универсальным и предназначено для поддержания фиксированного значения заданной положительной температуры в диапазоне +1...80 °С с точностью 0,2 °С.

Термостабилизатор может применяться в искусственном инкубаторе для выведения цыплят из яиц (+37,5 °С), сушильном шкафу (+60 °С), домашней бане или же поддерживать положительную температуру (+2 °С) в утепленном хранилище для овощей на балконе при отрицательной температуре окружающего воздуха. При этом на работе устройства не сказывается возможная нестабильность сетевого напряжения.

П!итается устройство по бестрансформаторной схеме (рис. 1.15) непосредственно от сети 220 В, что позволяет значительно уменьшить его габариты.

Принцип работы схемы на компараторе D1 в особых пояснениях не чуждается — он часто применяется в различных устройствах и описан в литературе. Особенностью данного включения компаратора является управление выходной нагрузкой по эмиттерному выходу микросхемы. Использование транзистора VT1 позволяет улучшить работу компаратора и упростить схему управления тиристором.

В качестве нагревателя подойдет любая нагрузка мощностью не более 1000 Вт (я использовал "воздушный" ТЭН на 500 Вт — он более долговечен, чем нагреватель в виде лампочки). Если же требуется управлять более мощной нагрузкой, то диоды VD3...VD7 необходимо применять на больший допустимый рабочий ток (например Д246А, Б, Д247А, Б) и подключить дополнительный тиристор совместно с еще одним транзистором КТ940А аналогично с приведенной схемой. Сигнал управления второй нагрузкой (она подключается к отдельным гнездам) снимается с вывода D1/1.

Рис. 1.15

Для управления нагрузкой мощностью более 1000 Вт можно применить один тиристор типа Т122-20-4 или Т122-25-4 (последняя цифра в обозначении может быть и больше).

Индикаторами режимов работы схемы являются светодиоды HL1, HL2. Так, при включении устройства тумблером S2, если не подключен нагревательный элемент А1 (или он перегорел), то светиться будут одновременно оба светодиода, а при нормальной работе устройства свечение между индикаторами будет чередоваться: при нагреве А1 светится красный светодиод HL1 (тиристор открыт), при остывании HL2 — зеленый.

В схеме применен в качестве датчика температуры терморезистор типа СТЗ-19 (он обладает малыми габаритами и массой), но подойдут и другие типы (при этом может возрасти инерционность термостабилизации).

Для удобства эксплуатации термостабилизатора используется переключатель (S1), который позволяет иметь 5 фиксированных значений температуры и одно изменяемое. В шестом положении переключателя переменный резистор R2 позволяет устанавливать любую температуру в указанном диапазоне.

Наиболее часто используемые значения температуры удобно настроить резисторами R3, R6...R8, R10 (многооборотные, типа СП5-2) в соответствующих положениях переключателя.

В схеме применены постоянные резисторы типа С2-23; переменный резистор R2 типа СП2-2; конденсатор С1— К50-15, С2 — К10-7В; переключатель S1 типа ПГ2-5-6П2Н; тумблер S2 типа ТЗ; разъем Х1 — РС-4; гнезда Х2, ХЗ типа Г4,0 .

При изготовлении конструкции необходимо преду смотреть теплоотвод для тири стоpa VSI и диодов VD3...VD7.

Внешний вид конструкции корпуса показан на рис. 1.16. Выполняется он из диэлектрических материалов.

Соединительный кабель от гнезда Х1 до термодатчика может иметь длину до двух метров и выполняется перевитыми между собой проводами

Рис. 1.16

— это уменьшит влияние помех и наводок на вход схемы.

ТЕРМОСТАБИЛИЗАТОР ДЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ 150...1000 °С

Схема предназначена для автоматического поддержания нужной температуры с высокой точностью и может найти применение в различных промышленных и бытовых устройствах для управления нагревом термокамеры или паяльника.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТЕРМОСТАБИЛИЗАТОРА

1. Диапазон рабочих температур +150...1000 °С.

2. Точность поддержания установленной температуры в рабочем диапазоне не хуже 2 °С.

3. Рабочее напряжение нагревателя может быть от 100 до 400 В.

4. Мощность нагревателя допустима до 4 кВт (или 8 кВт при использовании радиатора для симистора большей площади).

5. Датчиком температуры является термопара из спая Хромель- Алюмель.

6. Схема управления термостабилизатора имеет электрическую развязку по постоянному току от сети питания нагревателя.

7. Включение цепи нагревателя производится электронным бесконтактным способом.

8. Питание схемы управления осуществляется от двухполярного источника питания с напряжением 12В (ток потребления схемы управления не превышает 15 мА). К одному блоку питания допустимо подключать до 10 схем термостабилизаторов.

Термостабилизатор содержит минимальное число элементов, что обеспечивает высокую надежность, а малые габариты позволяют легко разместить его внутри любого корпуса.

Устройство состоит из двух узлов: схемы управления и блока пита ния.

Рис. 1.17. Электрическая схема термостабилизатора

Схема управления (рис. 1.17) выполнена на одной сдвоенной микросхеме DA1 (140УД20А) и симметричном тиристоре (симисторе) VS1. На элементе DA1.1 собран дифференциальный усилитель сигнала с термопары, а на DA1.2 — интегратор, который управляет работой генератора импульсов на однопереходном транзисторе VT1. Импульсы через разделительный трансформатор Т1 поступают на управление коммутатором VS1.

Рис. 1.18. Форма импульсов на управляющем выводе симистора

Использование в схеме интегратора вместо обычно применяемого компаратора позволяет обеспечить мягкую характеристику изменения мощности в нагревателе при выходе на режим термостабилизации. Это осуществляется за счет изменения времени заряда конденсатора С8, от которого зависит частота генератора, а значит, и начальный угол открывания симистора. Пока напряжение с выхода DA1/12 не превысит пороговое значение, установленное резисторами R1 и R2 (на DA1/6), на выходе микросхемы DA1/10 будет напряжение +12 В, что обеспечит работу генератора (VT1) на максимальной частоте. При этом форма импульсов на управляющем электроде симистора должна иметь вид, приведенный на рис. 1.18.

Если форма импульсов другая, следует поменять местами выводы на одной из обмоток трансформатора Т1.

Электрическая схема блока питания термостабилизатора может быть собрана по одному из приведенных на рис. 1.19 вариантов. Обе схемы имеют внутреннюю электронную защиту от перегрузки и в особых пояснениях не нуждаются, так как являются типовыми. При использовании одного источника питания для нескольких термостабилизаторов включение каждой схемы управления производится отдельным тумблером.

Рис. 1.19. Двухполярныи источник питания для термостабилизатора

Топологии печатных плат и расположение деталей приведены на рис. 1.20...1.22. Симистор устанавливается на радиатор, состоящий из двух медных пластин, одна из которых показана на рис. 1.23. Для удобства подключения внешних цепей схемы на плате (рис. 1.21) закреплены винты МЗ и М4 с гайками.

Рис. 1. 20. Топология печатной платы схемы управления

Рис, 1.21. Расположение детален

Рис. 1.22. Печатная плата источника питания, вариант 2

В схеме применена прецизионная микросхема, и замена ее на другой тип недопустима, так как это ухудшит точность поддержания температуры из-за увеличения дрейфа нуля, который будет соизмерим с величиной сигнала от термопары.

Импульсный трансформатор Т1 наматывается проводом ПЭЛШО-0,18 на ферритовом кольце М4000НМ1 типоразмера К16х10х4 мм или кольце М2000НМ1 — К20х12х6 мм и содержит в обмотке 1 — 80 витков, 2—60 витков. Перед намоткой острые грани сердечника нужно закруглить надфилем. Иначе они прорежут провод. После намотки и пропитки катушки лаком нужно обязательно убедиться в отсутствии утечки между обмотками, а также обмотками и ферритом каркаса.

Остальные детали схемы не критичны и могут быть любого типа, например: переменные резисторы R1 и R2 типа СПЗ-4а; R3 и R4 — подстроенные многооборотные СП5-2; постоянные резисторы типа С2-23; электролитические конденсаторы С6 и С7 — К53-1А на 16 В; остальные — типа К10-17. Диоды VD2, VD3 предназначены для защиты схемы от неправильного подключения источника питания и могут быть любыми, на ток до 100 мА.

Подключая схему управления, необходимо соблюдать положение фазы, указанное на рисунке (при правильном соединении на радиаторе симистора должна находиться фаза сетевого напряжения). Это особенно важно, если от одного источника питания включено несколько термостабилизаторов.

При подаче питания на схему управления должен включиться нагрев нагрузки RH. Индикатором включения нагревателя является свечение светодиода HL1 или включенной параллельно с нагрузкой лампы.

Рис. 1.23. Конструкция радиатора для симистора

Для настройки температуры стабилизации устанавливаем в среднее положение регуляторы R1, R2 и,
дождавшись повышения температуры в зоне нагрева до нужной величины, регулятором ГРУБО добиваемся отключения нагревателя.

Когда процесс термостабилизации установится, скорректировать температуру можно регулятором ТОЧНО.

Схема позволяет иметь несколько фиксированных значений температуры при переключении S1. В этом случае нужная температура настраивается соответствующими подстроечными резисторами R3 и R4 на плате упоавления.

ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЗАЖИГАЛКА ДЛЯ ГАЗА

В журналах приведено много схем для самостоятельного изготовления аналогичных по назначению устройств, однако, как показывает опыт, наибольшую сложность при изготовлении таких устройств представляет намотка высоковольтной катушки так, чтобы не было пробоя у нее внутри, а также изготовление красивого корпуса. Приводимая ниже схема и конструкция легко решает эти проблемы.

Рис. 1.24

Электрическая схема (рис. 1.24) содержит только унифицированные и легко доступные детали, в том числе и высоковольтную катушку Т2, в качестве которой применен трансформатор строчной развертки от черно-белых миниатюрных телевизоров ТВС-70П1.

Предлагаемая схема позволяет снять зависимость напряжения подаваемого в высоковольтную катушку от порога срабатывания динистора (их наиболее часто применяют), как это реализуется в опубликованных ранее схемах.

Схема состоит из автогенератора на транзисторах VT1 и VT2, повышающего напряжение до 120...160 В с помощью трансформатора Т1 и схемы запуска тиристора VS1 на элементах VT3, С4, R2, R3, R4. Накопленная на конденсаторе СЗ энергия разряжается через обмотку Т2 и открытый тиристор.

Рис. 1.25

Трансформатор Т1 выполнен на кольцевом ферритовом магнитопроводе М2000НМ1 типоразмера К16х10х4,5 мм. Обмотка 1 содержит 10 витков, 2 — 650 витков проводом ПЭЛШО-0,12. Используются конденсаторы: С1, СЗ типа К50-35; С2, С4 типа К10-7 или аналогичные малогабаритные. Диод VD1 можно заменить на КД102А, Б. S1 — микровключатель типа ПД-9-2. Тиристор можно использовать любой, с рабочим напряжением не менее 200 В. Трансформаторы Т1 и Т2 крепятся к плате клеем.

Печатная плата устройства имеет размеры 88х55 мм (см. рис. 1.25).

Вся схема вместе с двумя элементами питания А316 или аккумуляторами НКГЦ-0,45 легко размещается в пачке от сигарет с жестким каркасом (типа СТОЛИЧНЫЕ) (рис. 1.26).

Рис. 1.26. Вариант конструкции корпуса

Разрядная камера располагается между двумя жесткими проводами диаметром 1...2 мм на расстоянии 80...100 мм от корпуса. Искра между электродами проходит на расстоянии 3...4 мм.

Схема потребляет ток не более 180 мА, и ресурса элементов питания хватит более чем на два часа непрерывной работы, однако не прерывная работа устройства более одной минуты не желательна из-за возможного перегрева транзистора VT2 (он не имеет радиатора).

При настройке устройства может потребоваться подбор элементов R1 и С2, а также изменение полярности включения обмотки 2 у трансформатора Т1. Желательно также проводить настройку с неустановленным R2: проверить напряжение на конденсаторе СЗ вольтметром, а после этого установить резистор R2 и, контролируя напряжение осциллографом на аноде тиристора VS1, убедиться в наличии процесса разряда конденсатора СЗ.

Разряд СЗ через обмотку трансформатора Т2 происходит при открывании тиристора. Короткий импульс для открывания тиристора формируется транзистором VT3 при возрастании напряжения на конденсаторе СЗ более 120В.

Устройство может найти и другие применения, например, в качестве ионизатора воздуха или электрошокового (пугающего) устройства, так как между электродами разрядника возникает напряжение более 10 кВ, что вполне достаточно для образования электрической дуги. При малом токе в цепи это напряжение не опасно для жизни.

АВТОМАТИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ВОДЯНЫМ НАСОСОМ

Это устройство может пригодиться на даче или в фермерском хозяйстве, а также во многих других случаях, когда требуется контроль и поддержание определенного уровня воды в резервуаре.

Так, при пользовании погружным насосом для откачки воды из колодца на полив необходимо следить, чтобы уровень воды не снизился ниже положения насоса. В противном случае насос, работая на холостом ходу (без воды), будет перегреваться и выйдет из строя.

Избавиться от всех этих проблем вам поможет схема универсального автоматического устройства (рис. 1.27). Она отличается простотой и надежностью, а также предусматривает возможность многофункционального использования (водоподъем или дренаж).

Рис. 1.27

Цепи схемы никак не связаны с корпусом резервуара, что исключает электрохимическую коррозию поверхности резервуара, как это имеет место во многих опубликованных ранее схемах аналогичного назначения.

Принцип работы схемы основан на использовании электропроводности воды, которая, попадая между пластинами датчиков, замыкает цепь базового тока транзистора VT1. При этом срабатывает реле К1 и своими контактами К1.1 включает или выключает (зависит от положения 82) насос.

Рис. 1.28

В качестве датчиков F1, F2 можно использовать пластины из любых металлов, не подверженных коррозии в воде. Так, например, можно воспользоваться отслужившей нержавеющей бритвой (см. рис. 1.28). Расстояние между пластинами датчика может быть 5...20 мм, и крепятся они на диэлектрических основаниях из материалов, не задерживающих воду, например из оргстекла или фторопласта.

При включении питания схемы тумблером S1, если в резервуаре нет воды, реле К1 работать не будет и его контакты К1.1 (нормально замкнутые) обеспечат питание насоса до момента времени, пока вода достигнет уровня расположения датчика F1. При этом сработает реле и своими контактами отключит насос. Повторно включится насос, только когда уровень воды снизится ниже уровня датчика F2 (контакты К1.2 подключают его к работе при сработавшем реле). Так работает схема в режиме ВОДОПОДЪЕМ (начальное положение тумблера S2 указано на схеме как раз для этого режима). При переключении тумблера S2 в положение ДРЕНАЖ схема может использоваться для автоматического управления погружным насосом при откачке воды — отключать его при снижении уровня воды ниже положения датчика F2. При этом водозаборник насоса должен располагаться немного ниже самого датчика.

Схема не критична к используемым деталям. Трансформатор подойдет любой, с напряжением во вторичной обмотке 24...30 В — оно связано с рабочим напряжением обмотки реле. В схеме применяются: реле К1 типа ТКЕ52ПОД; конденсатор С1 типа К50-29 или аналогичный. Светодиод может быть любым, транзистор КТ827 можно применять с буквой А, Б, В или КТ829А, Б, В.

Датчики F1, F2 удобнее подключать к схеме через разъем (он на рисунке не показан).

При правильной сборке схема настройки не требует.

ТАЙМЕР ДЛЯ ЗАВАРИВАНИЯ ЧАЯ

Любители чая знают, что в зависимости от технологии изготовления его можно разделить на два основных типа — зеленый и черный. Для хорошего заваривания черного чая необходимо выдерживать его в кипятке до 4 минут, а зеленого до 7 минут. Если время заваривания превышает указанный интервал, то в заварку из чайного листа начинают переходить вредные для здоровья вещества (что подтверждено медицинскими исследованиями). Использование таймера позволит исключить такую возможность.

Рис. 1.29. Внешний вид таймера

Таймер не потребуется включать и выключать, так как он выполняется в виде подставки под заварочный чайник и включается при установке на него чайника или чашки с чаем. Таймер (рис. 1.29) имеет два временных интервала — 4 и 7 минут, один из которых устанавливается переключателем S2.

прерывистый звуковой сигнал оповещения соз дает пьезоизлучатель любого типа (ЗП-1, ЗП-22, ЗП-18, ЗП-3).

Время срабатывания таймера зависит от величины емкости С4 и резисторов R4...R7 (настройку удобнее проводить подбором резисторов). Частота звука зависит от номиналов R9 и С6, а прерывистость звучания задается R8 и С5.

Питается устройство по бестрансформаторной схеме непосредственно от сети через выключатель S1 (см. рис. 1.30) который срабатывает под действием веса. При включении питания таймера светится светодиод HL1

Рис. 1.30

(можно применить светодиод любого типа). В схеме используются: конденсаторы С1 — типа К73-17В на 400 В; С2...С4 — типа К50-29 или К53-4А на 16 В; С5, С6 — любые малогабаритные. Резисторы годятся любого типа с рассеиваемой мощностью, не меньше указанной на схеме. Транзистор VT1 можно заменить на КТ3102А, Б, КТ312, стабилитрон подойдет любой с напряжением стабилизации 9...13 В. В качестве включателя S1 можно использовать кнопку от разобранного тумблера типа МТ-1, а в качестве S2 — малогабаритный включатель. Сетевой предохранитель F1 можно изготовить из медного проводника диаметром 0,04...0,08 мм.

Топология печатной платы и расположение на ней элементов приведены на рис. 1.31 и 1.32. Элементы крепятся пайкой к контактным площадкам. При использовании микросхемы D1 типа 561 ЛА7 контактные площадки в месте ее установки при выполнении печатной платы надо раздвинуть в соответствии с расположением выводов.

Настройку таймера начинают с интервала 7 минут при разомкнутом включателе S2, подбирая номинал резистора R7, Интервал 4 минуты настраивается при замкнутом включателе S2 резистором R5.

Общие габариты устройства, не превышают размеры 125х100х20 мм. Верхняя крышка выполняется из термостойкого диэлектрического материала (толстого стеклотекстолита или пластмассы). Крепится она на петле так, чтобы при установке на нее небольшого веса срабатывала кнопка S1.

Этот таймер на кухне может быть полезен и для других целей, когда для приготовления еды требуется точное соблюдение таких же временных интервалов.

Рис. 1.31. Топология печатной платы

Рис. 1.32. Расположение элементов со стороны печатных проводников

ТАЙМЕР С 24 ЧАСОВЫМ ЦИКЛОМ

Иногда требуется включать и отключать устройства в одно и то же время в течение суток. Например, отключать звонок в квартире на ночь, включать электрочайник утром и т. д. Я использую данный таймер для автоматического отключения телефона вечером с 22-х до 6 часов утра (на 8 часов), что позволяет избавиться от случайных звонков.

Таймер обеспечивает с дискретностью одна минута установку нужного интервала времени и повторение процесса через 24 часа. Таймер состоит из генератора минутных импульсов на микросхеме D1, делителей частоты с изменяемым коэффициентом деления D2 и D3 (16 входов для установки коэффициента деления) и формирователей коротких импульсов на элементах микросхемы D4 (рис. 1.33).

Рис. 1.33

Переключение цепей выполняет поляризованное реле К1. Оно не требует постоянного питания обмотки для фиксации положения контактов, и для их переключения достаточно кратковременного импульса на соответствующую обмотку.

Схема выполнена на легкодоступных КМОП микросхемах и отличается малым потребляемым током, что позволяет, при желании, питать ее от батарейки 9 В. В этом случае реле К1 лучше использовать с низковольтным рабочим напряжением, например РПС45 РС4.520.755-08 (или РС4.520.755- 18), и тогда стабилитрон VD2, светодиод HL1 и резистор R10 не надо устанавливать, а конденсатор С6 необходимо увеличить до 1000 мкФ.

Работает схема следующим образом. Включение таймера проводится тумблером SA1 в момент времени, с которого требуется обеспечивать временной интервал. В начальный момент, когда подано питание на схему, пока идет заряд конденсатора С1, на выходе D4/11 формируется импульс, начального обнуления счетчика D1, и этот же импульс через элементы D4.2 , D4.4 переключит реле К1 (контакты реле 22 и 23 замкнутся), а на входах начальной установки счетчика D2 появится логическая "1" в соответствии с необходимым коэффициентом деления (N).

На схеме показано положение перемычек на выводах D2 для интервала 8 часов: N=8*60=480.

Коэффициент деления для другого временного интервала легко можно определить, воспользовавшись соотношением:

N=M(1000P1+100P2+10P3+P4)+P5 , где

Р1...Р4 — изменяемые коэффициенты, называемые множителями тысяч, сотен, десятков и единиц;

Р5 — остаток;

М — коэффициент называемый модулем (на схеме показано положение перемычек для значения М=2).

Значения чисел десятичной системы Р1...Р4 устанавливаются на соответствующих входах счетчиков в двоичном коде. Так, для коэффициента деления 1440: N=2(700+20)=1440 (P1=0, P2=7, Р3=2, Р4=0, Р5=0); для коэффициента деления 480: N=2(200+40)=480 (Р1=0, Р2=2, Р3=4, Р4=0, Р5=0).

Как только на выводе D2/23 появится логическая "1", элемент D4.1 формирует импульс для переключения реле К1 (контакты 22 и 23 разомкнутся, а 12 и 13 замкнутся). В таком состоянии схема будет находиться до момента, пока на выводе D3/23 не появится импульс (лог. "1").

Счетчик D3 имеет коэффициент деления 1440, что соответствует 24 часам. Через этот интервал, с момента включения таймера, на выходе счетчика будет периодически появляться сигнал для автоматического переключения цепей. В зависимости от того, какая группа контактов реле К1 используется, устройства могут включаться или отключаться в течение суток на необходимый интервал времени.

При управлении мощной нагрузкой, например электронагревателями, необходимо использовать дополнительное промежуточное реле с соответствующим допустимым током через контакты (для нагрузки мощностью 2000 Вт ток 10 А). Промежуточное реле можно включать контактами реле К1, которые рассчитаны на максимальный ток не более 0,5 А.

Если в процессе работы таймера требуется на некоторое время включать или выключать подключенное устройство, не меняя цикла работы таймера, то можно воспользоваться соответствующими кнопками: SB1 — включение и SB2 — выключение.

При отключении таймера от сети вторая группа контактов тумблера SA1.1 подключает обмотку ВГ реле К1 к конденсатору. Разряд С7 через обмотку реле позволит ему сработать, и оно вернет свои контакты в исходное положение, независимо от того, на каком этапе цикла мы отключили таймер. Эта же группа контактов через диод VD1 ускорит разряд конденсатора С1, что обеспечит готовность схемы к работе в любой момент времени при последующем включении.

В схеме применены резисторы типа С2-23, конденсаторы С1...С5 типа К10-17, С6 и С7 типа К50-24 на 63 В.

Кварц ZQ1 подойдет любого типа с рабочей частотой 32768 Гц (они широко используется в часах). В схеме применены поляризованные реле типа РПС43 РС4.520.735-01, но подойдут и многие другие типы, например РПС32 РС4.520.224. Сетевой трансформатор Т1 должен обеспечивать напряжение во вторичной обмотке, достаточное для срабатывания примененного реле.

При правильном монтаже схема настройки не требует. Проверку работы таймера удобно производить при подаче на вход счетчиков (D2, D3) секундных импульсов с вывода 4 микросхемы D1. При этом следует учитывать, что первоначальное запоминание коэффициента деления производится через три такта входных импульсов.

Схема таймера не меняет режимов при кратковременном исчезновении сетевого напряжения. Но для того, чтобы работа таймера не нарушашлась при длительном отсутствии сетевого напряжения, необходимо применять элемент резервного питания (9В), от которого достаточно питать только микросхемы.

АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА СЕТЕВОЙ РАДИОАППАРАТУРЫ

Устройство предназначено для предотвращения перегрузки и неисправностей в радиоаппаратуре из-за отклонения сетевого напряжения питания за допуск. Оно будет особенно полезно на даче или в деревне, где нередки значительные колебания напряжения в сети. Часто используемые при нестабильной сети ферромагнитные стабилизаторы имеют узкий диапазон стабилизации и при значительных колебаниях напряжения (в сторону увеличения) просто выходят из строя. Для некоторой радиоаппаратуры опасно не только повышенное, но и пониженное напряжение сети.

Контролировать сеть измерительным прибором, каждый раз перед включением радиоприборов, неудобно да и неэффективно, так как отклонение может произойти в процессе работы. Но эту задачу может взять на себя автоматическое контрольное устройство, через которое и питается аппаратура.

Рис. 1.34

Рис. 1.35

При первоначальном включении устройства (кнопкой SB1) оно в течение одной секунды проверяет уровень сетевого напряжения на нахождение его в допуске 170...260 В, а также на наличие помех. В случае отклонения напряжения за допуск схема не позволит включить радиоаппаратуру.

Рис. 1.36. Топология печатной платы для узла А1

В процессе работы защитного устройства схема производит непрерывный контроль за состоянием сети, и при выходе напряжения за допуск 190...245 В начинает работать звуковая сигнализация, предупреждая, что лучше выключить радиоаппаратуру. При этом по свечению светодиодного индикатора можно определить вид отклонения напряжения в "+" (увеличение) или "—" (снижение). В случае опасного несоответствия сетевого напряжения (при выходе за допуск 170...260 В) радиоаппаратура, подключенная к гнездам Х1, Х2, отключится автоматически.

Электрическая схема устройства приведена на рис. 1.34 и 1.35 и состоит из четырехуровневого компаратора на элементах микросхемы D2, звукового генератора на элементах D3.1...D3.3, узла коммутации на транзисторе и реле К1, а также блока питания со стабилизатором напряжения на микросхеме D1.

Порог срабатывания компараторов устанавливается при настройке резисторами, отмеченными на схеме звездочкой "*". Их значения указаны на схеме ориентировочно. Настройка устройства производится при помощи ЛАТРА, изменяя напряжение питания на штекере ХР1. При этом резистором R15 устанавливаем превышение порога 245 В (на выходе D2/8 появится лог. "1"), а резистором R14 — снижение напряжения ниже 170 В (на выходе D2/8 лог. "0"). Для настройки удобно использовать многогабаритные регулировочные резисторы.

Настройку схемы лучше начинать с проверки работоспособности узла, показанного на рис. 1.34. При нажатии на кнопку ВКЛ (SB1), реле К1 срабатывает с задержкой примерно в 1 секунду и контактами К1.2 блокирует кнопку. Время задержки включения реле зависит от номинала емкости С2 и резистора R7. Выключение реле К1 может производиться кнопкой ОТКЛ (SB2) или же от схемы автоматики, когда на выходе микросхемы D3/11 появится импульс или лог. "1" (при выходе напряжения за допуск).

На рис. 1.36 приведена топология печатной платы для участка схемы (А1), выделенного пунктиром. Остальная часть схемы выполнена на универсальной макетной плате объемным монтажом.

В схеме применены конденсаторы С1...С4 типа К52-16 на 63 В; С5, С6 — К10-17. Резисторы и диоды подойдут любые аналогичные. Трансформатор Т1 лучше использовать из унифицированной серии ТПП. Он должен обеспечивать во вторичной обмотке напряжение 22...24 В и ток не менее 60 мА.

Реле К1 применено типа РЭС48 (паспорт 4.590.201), но подойдут и многие другие, с рабочим напряжением 24 В.

Устройство автоматической защиты можно упростить, если отказаться от звуковой и световой сигнализации отклонения напряжения. В этом случае схему контроля уровня напряжения на рис. 1.35 заменяем приведенной на рис. 1.37 . Она состоит из транзисторов, работающих в режиме микротоков. В нормальном состоянии подстроечными резисторами R12 и R15 устанавливаем на коллекторах VT2 и VT3 лог. "О" и лог. "1" соответственно. В этом случае транзисторы VT4 и VT5 заперты и на резисторе R19 нет напряжения (при его появлении сработает VS1).

Меняя сетевое напряжение с помощью ЛАТРА, резистором R12 устанавливаем порог срабатывания схемы при напряжении ниже 170 В, а резистором R15 — при превышении 260 В.

Рис. 1.37

При использовании второго варианта схемы упрощается и блок А1. В этом случае стабилизатор D1 не нужен, а если у трансформатора Т1 имеется свободная обмотка на напряжение 6...12 В, то она может быть подключена к цепям 5 и 6 (вместо резисторов R1...R3 установить перемычки, R4 и R10 исключить из схемы).

КОДОВЫЙ ВКЛЮЧАТЕЛЬ

Предлагаемая схема может найти применение в любых устройствах, где требуется ограничить доступ посторонних к переключению режимов. В зависимости от того, что подключено на выходе схемы (электромагнит, реле, сигнализация и т. д.), назначение может быть самым разным, например отключение режима охранной сигнализации.

В простейшем варианте, совместно с электромагнитом, схема может быть использована в качестве кодового замка. Его открывание производится набором известного ограниченному кругу лиц кода. Код состоит из 4 цифр (из 10 возможных). Кнопки с определенными цифрами необходимо нажать в заданной последовательности. Это позволяет иметь не менее 5040 возможных вариантов кода.

Код легко и оперативно можно сменить, переставив зажимы проводов с кнопками в любой последовательности. При установке кода нежелательно занимать цифры последовательного ряда (1, 2, 3, 4). Лучше, если код будет состоять из цифр вразброс, например: 9, 3, 5, 0.

Схема кодового устройства (рис. 1.38) собрана на двух микросхемах КМОП серии 561 ТМ2 (возможна замена на 564ТМ2). что обеспечивает высокую надежность и экономичность работы. Потребление схемой микротока позволяет легко выполнить, при необходимости, автономное питание. По дойдет любой, даже не стабилизированный источник постоянного напряжения 4...15 В.

Работает электрическая схема следующим образом. В начальный момент, при подаче питания, цепь из конденсатора С1 и резистора R1 формирует импульс обнуления триггеров (на выходах 1 и 13 микросхем будет лог. "0").

Рис. 1.38

При нажатии на кнопку первой цифры кода (на схеме — SB4), в момент ее отпускания триггер D1.1 переключится, т. е. на выходе D1/1 появится лог. "1", так как на входе D1/5 есть лог. "1".

При нажатии очередной кнопки, если на входе D соответствующего триггера имеется лог. "1", т. е. предыдущий сработал, то лог. "1" появится и на его выходе.

Последним срабатывает триггер D2.2 , а чтобы схема не осталась в таком состоянии надолго, используется транзистор VT1. Он обеспечивает задержку обнуления триггеров. Задержка выполнена за счет цепи заряда конденсатора С2 через резистор R6. По этой причине на выходе D2/13 сигнал лог. "1" будет присутствовать не более 1 секунды. Этого времени вполне достаточно для срабатывания реле К1 или электромагнита. Время, при желании, легко можно сделать значительно больше, применив конденсатор С2 большей емкости.

В процессе набора кода нажатие любой ошибочной цифры обнуляет все триггеры. Если сигнал управления транзистором VT1 снимать с выхода не последнего триггера (например с вывода D2/12), то будет ограничено необходимое время на нажатие цифр кода. В этом случае даже при правильном, но медленном наборе кода выходной сигнал не появится.

Размещается схема вблизи кнопочной панели.

Все используемые детали, за исключением транзистора VT2, могут быть любого типа. Транзистор VT2 применен с большим коэффициентом усиления, и в случае использования в качестве нагрузки вместо реле электромагнита его нужно заменить на более мощный из серии КТ827.

Для открывания защелки дверного замка лучше использовать не электромагнит, а электромоторчик с редуктором. Такие узлы используются в составе автомобильных сигнализаций для автоматической блокировки дверей (их можно приобрести в магазине). Они потребляют небольшой ток (60...150 мА от 12 В) по сравнению с электромагнитом и позволяют иметь источник питания небольшой мощности, что особенно важно для автономного питания.

ПИТАНИЕ НИЗКОВОЛЬТНОЙ РАДИОАППАРАТУРЫ ОТ СЕТИ

Современные переносные и карманные радиоприемники, особенно импортные, как правило, рассчитаны на питание от двух батареек или аккумуляторов и могут в стационарных условиях питаться от любого источника со стабилизированным напряжением 3 В и допустимым током до 0,2 А. Такое же напряжение необходимо и для питания электронных игр типа "НУ ПОГОДИ" и многих других устройств. Нужный блок питания, если постараться, можно найти в коммерческих магазинах, но импортного производства и по неоправданно высокой цене, а отечественная промышленность таких источников питания выпускает мало. Кроме того, они, как правило, не имеют стабилизации выходного напряжения, что приводит к прослушиванию сетевого фона.

Рис. 5.1

Собрать необходимый источник по силам каждому, кто умеет пользоваться паяльником, и это не потребует много времени и больших затрат.

Здесь приведены два варианта построения такой схемы, собранных на разных элементах, а конкретную вы сможете выбрать сами, познакомившись с их особенностями и исходя из своих возможностей.

На рис. 5.1 приведена простая схема блока питания на 3 В (ток в нагрузкеке 200 мА) с автоматической электронной защитой от перегрузки (Iз = 250 мА). Уровень пульсации выходного напряжения не превышает 8 мВ.

Для нормальной работы стабилизатора напряжение после выпрямителя (на диодах VD1...VD4) может быть от 4,5 до 10 В, но лучше, если оно будет 5...6 В, — меньшая мощность источника теряется на тепловыделение транзистором VT1 при работе стабилизатора.

В схеме в качестве источника опорного напряжения используется светодиод HL1 и диоды VD5, VD6. Светодиод является одновременно и индикатором работы блока питания.

Транзистор VT1 крепится на теплорассеивающей пластине. Трансформатор Т1 можно приобрести из унифицированной серии ТН любой, но лучше использовать самые малогабаритные ТИ1-127/220-50 или ТН2-127/220-50. Подойдут также и многие другие типы трансформаторов со вторичной обмоткой на 5...6 В. Конденсаторы С1...СЗ типа К50-35.

Рис. 5.2

Вторая схема (рис. 5.2) использует интегральный стабилизатор DA1, но в отличие от транзисторного стабилизатора, приведенного на рис. 5.1, для нормальной работы микросхемы необходимо, чтобы входное напряжение превышало выходное не менее чем на 3,5 В. Это снижает КПД стабилизатора за счет тепловыделения на микросхеме — при низком выходном напряжении мощность, теряемая в блоке питания, будет превышать отдаваемую в нагрузку.

Необходимое выходное напряжение устанавливается подстроечным резистором R2. Микросхема устанавливается на радиатор.

Интегральный стабилизатор обеспечивает меньший уровень пульсации выходного напряжения (1 мВ), а также позволяет использовать емкости меньшего номинала.

УНИВЕРСАЛЬНЫЙ БЛОК ПИТАНИЯ

Применение микросхемы КР142ЕН12А (Б) и унифицированного трансформатора ТПП255-220-50 позволяет изготовить простой и надежный источник питания для различных бытовых устройств.

Выходное напряжение источника может плавно регулироваться в пределах от 2 до 12 В. Максимальный ток нагрузки 1 А, при этом амплитуда пульсации выходного напряжения не превышает 2 мВ.

Рис. 5.3

Электрическая схема устройства приведена на рис. 5.3. Блок собран по типовой схеме последовательного компенсационного стабилизатора напряжения. Для того чтобы на микросхеме DA1 не рассеивать слишком большую тепловую мощность, в стабилизаторе предусмотрено дискретное переключение выводов вторичных обмоток трансформатора секцией S2.1 переключателя. Одновременно переключаются и резисторы R4...R7 делителей обратной связи для установки границы регулировки выходного напряжения. На каждом из поддиапазонов нужное напряжение можно устанавливать переменным резистором R3. Переключатель обеспечивает установку диапазонов выходных напряжений 2...5, 5...7, 7...9, 9...12 В.

Микросхема DA1 имеет внутреннюю защиту от перегрузки. Индикатором работы источника является светодиод HL1.

Для удобства использования схему можно дополнить стрелочным измерительным вольтметром.

В конструкции источника питания трансформатор можно заменить более мощным из этой же серии: ТПП276-220-50, ТПП292-220-50, ТПП319-220-50 (нумерация выводов подключения обмоток при этом не меняется, но увеличатся габариты и вес устройства).

Микросхема рассчитана на работу с теплоотводом, и ее необходимо закрепить на радиаторе, при этом радиатор не должен иметь электрического контакта с корпусом конструкции.

Для удобства настройки границы диапазонов выходных напряжений подстроечные резисторы R4...R7 лучше применить многооборотные, например типа СП5-2 или СП5-14. Конденсаторы применены: С1, СЗ типа К50-29; С2.С4—К73-17.

ДВА НАПРЯЖЕНИЯ ОТ ОДНОГО ИСТОЧНИКА

Иногда для питания различных радиотехнических устройств требуется иметь два двухполярных напряжения +12 и -12 В (или +9 и -9 В) от одного источника — аккумулятора или сетевого трансформатора с одной обмоткой. Такие напряжения необходимы для работы операционных усилителей и некоторых других схем. При этом основное потребление тока схемой осуществляется, как правило, по цепи с положительным напряжением, а цепь "—" является вспомогательной.

Промышленность выпускает специализированную микросхему преобразователя для получения отрицательного напряжения: КР1168ЕП1 (входное напряжение 3...10 В, а выходное отрицательное такой же величины, что и на входе). Но она не является пока широкодоступной, а также перекрывает узкий диапазон напряжений.

Рис. 5.4

На рис. 5.4 приведена схема простого преобразователя, который позволяет получать от источника +12 В (+9 В) дополнительное стабилизированное напряжение -12 В (-9 В при использовании стабилизатора КР142ЕН8А). Ток нагрузки по цепи -12В может быть до 15 мА.

Преобразователь работает на частоте 50 кГц и сохраняет свою работоспособность при снижении напряжения питания до 7 В.

Рис. 5.5

Рис. 5.6. Конструкция трансформатора Т1

Схема состоит из автогенератора на транзисторе VT1, повышающего напряжение трансформатора Т1 и интегрального стабилизатора DA1.

При сборке требуется соблюдать полярность подключения фаз обмоток трансформатора Т1, указанную на схеме. Со вторичной обмотки трансформатора напряжение после выпрямления должно быть 15...19 В, что необходимо для нормальной работы стабилизатора DA1.

Для настройки преобразователя сначала вместо DA1 подключаем резистор 150 Ом. При нормальной работе схемы форма напряжения на обмотке 3 в трансформаторе Т1 показана на рис. 5.5, При настройке может потребоваться подбор конденсатора СЗ и резистора R2.

Трансформатор Т1 выполняется на броневом сердечнике типоразмера Б22 из феррита 2000НМ (1500НМ) и содержит в обмотке 1 — 80 витков, 2 — 15 витков, 3—110 витков провода ПЭЛШО-0,18 (рис. 5.6). После проверки и настройки схемы катушку и ферритовые чашки закрепить клеем.

Конденсаторы С2, С4, С5 применены типа К50-29-63В, С1 и СЗ — любые малогабаритные, С6 — К53-1А-20В.

Все элементы схемы размещены на печатной плате с размерами 65х50 мм (рис. 5.7). Для уменьшения высоты платы монтаж выполнен в двух уровнях — конденсаторы С4 и С5 расположены над элементами VT1 и DA1. Схема позволяет получать и более высокое выходное напряжение, чем на входе, если использовать отрицательный выброс напряжения (рис. 5.5).

Если собранное вами устройство является стационарным и может питаться от сети, то для получения двухполярного напряжения можно применить широко распространенные малогабаритные трансформаторы (конструктивно оформленные в виде сетевой вилки). Они имеют одну вторичную обмотку, и, чтобы не перематывать трансформатор, удобно воспользоваться схемой (рис. 5.8).

Рис. 5.7. Печатная плата преобразователя

Рис.5.8

ИМПУЛЬСНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СЕТЕВОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Применение импульсного преобразователя напряжения позволяет уменьшить габариты и вес источника питания, что особенно важно для переносных конструкций.

Рис. 5.9. Импульсный преобразователь напряжения

Преобразователь (рис. 5.9), предназначен для питания от сети 220 В устройств с потребляемым током до 3 А при Uвых=9,2 В (для получения из этого напряжения 5 или 6 В можно использовать любую типовую схему линейного стабилизатора).

Предложенный преобразователь отличается от аналогичных простотой и наличием защиты источника питания от перегрузки по выходной цепи в случае короткого замыкания.

Электрическая схема устройства состоит из входного фильтра (элементы С1, С2, СЗ и Т1); цепи запуска (R2, R3, R4, С4, VT1); автогенератора (VT2, VT3, Т2, ТЗ, С5); выпрямителя пониженного напряжения (VD5, VD6, С12, С13). Преобразователь собран по полумостовой схеме.

Входной фильтр преобразователя обеспечивает ослабление помех начиная с частоты 15 кГц более чем в 2 раза.

В цепи запуска используется транзистор VT1 в режиме обратимого пробоя, что позволяет формировать короткие импульсы, которые необходимы в момент включения схемы для запуска работы ключевого каскада VT2, VT3 в режиме автогенератора на частоте 30...60 кГц, при этом рабочую частоту, в небольших пределах, можно изменять емкостью С5.

В случае замыкания в цепи вторичной обмотки трансформатора ТЗ обратная связь в автогенераторе нарушается и генерация срывается до момента устранения неисправности.

КПД преобразователя при токе нагрузки 2 А составляет 0,74 (при токе 4 А—0,63).

В устройстве могут быть использованы резисторы любого типа, конденсаторы С1 типа К73-17 на 630 В; С2, СЗ типа К73-9 или К73-17 на 250 В; С4, С5 типа К10-7; С6, С7 типа К50-35 на 250 В ; С8, С9 типа К73-9 на 250 В; С10...С12 типа К10-17; С13 типа К52-1В на 20 В.

Транзистор VT1 можно заменить на КТ312А, Б, В, транзисторы VT2 и VT3 на КТ838А, КТ846В.

Дроссель Т1 намотан на двух склеенных вместе кольцевых сердечниках типоразмера К20х12х6 из феррита марки 2000НМ. Обмотки 1 и 2 содержат по 45 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,25 мм. Трансформатор Т2 выполнен на двух склеенных вместе кольцевых сердечниках типоразмера К10х6х3 из феррита 2000НМ. Обмотка 1 содержит 60 витков, обмотки 2 и 3 — по 15 витков провода ПЭЛШО-0,15 (отвод в обмотке 2 для обратной связи по току от третьего витка). Для изготовления ТЗ применен кольцевой сердечник К28х16х9 (2000НМ). Обмотка 1 наматывается 250 витками проводом ПЭВ-2 0,25, обмотки 2 и 3 — 22 витками проводом ПЭВ-2 диаметром 0,51 мм.

При изготовлении трансформаторов перед намоткой провода необходимо закруглить надфилем острые края сердечников и обернуть их лакотканью. Намотку проводить виток к витку с последующей изоляцией каждого слоя (лучше использовать фторопластовую ленту толщиной 0,1 мм).

Применяемые диоды VD1...VD4 могут быть заменены на любые высоковольтные, замена диодов VD5 и VD6, кроме как на КД2998В, другим типом не рекомендуется.

Наибольшее тепловыделение в схеме происходит на выпрямительных диодах VD5, VD6, и их необходимо устанавливать на радиатор. Остальные детали схемы в теплоотводе не нуждаются.

Конструктивно все элементы схемы, кроме включателя S1 и диодов VD5, VD6, размещены на односторонней печатной плате размером 140х65 мм. Топология печатной платы приведена на рис. 5.10.

Перед первоначальным включением преобразователя необходимо проверить фазы обмоток в цепях базы VT2 и VT3 на соответствие схеме. Если преобразователь при правильном монтаже сразу не начинает работать, то потребуется поменять местами выводы обмотки 1 у трансформатора Т2.

В заключение следует отметить, что, используя данную схему, можно получить и другие напряжения во вторичной цепи, для чего необходимо изменить пропорционально число витков во вторичных обмотках 2 и 3 трансформатора ТЗ.

Рис. 5.10 а. Топология печатной платы

Рис. 5.10 б. Расположение элементов

ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО — ЭТО ОЧЕНЬ ПРОСТО

В настоящее время все более широкое применение в различных конструкциях в качестве элементов питания находят аккумуляторы НКГЦ-0,45, Д-0,26 и другие. Приведенное на рис. 5.11 бестрансформаторное зарядное устройство позволяет заряжать одновременно четыре аккумулятора Д-0,26 током 26 мА в течение 12...16 часов.

Рис.5.11

Избыточное напряжение сети 220 В гасится за счет реактивного сопротивления конденсаторов (Хс) на частоте 50 Гц, что позволяет уменьшить габариты зарядного устройства.

Используя эту электрическую схему и зная рекомендуемый для конкретного типа аккумуляторов ток заряда (1з), по приводимым ниже формулам можно определить емкость конденсаторов С1, С2 (суммарную С=С1+С2) и выбрать по справочнику тип стабилитрона VD2 так, чтобы напряжение его стабилизации превышало напряжение заряженных аккумуляторов примерно на 0,7 В.

Тип стабилитрона зависит только от количества одновременно заряжаемых аккумуляторов, так, например, для заряда трех элементов Д-0,26 или НКГЦ-0,45 необходимо применять стабилитрон VD2 типа КС456А. Пример расчета приведен для аккумуляторов Д-0,26 с зарядным током 26 мА.

В зарядном устройстве применяются резисторы типа МЛТ или С2-23, конденсаторы С1 и С2 типа К73-17В на рабочее напряжение 400 В. Резистор R1 может иметь номинал 330...620 кОм (он обеспечивает разряд конденсаторов после отключения устройства).

Светодиод HL1 можно использовать любой, при этом подобрав резистор R3 так, чтобы он светился достаточно ярко. Диодная матрица VD1 заменяется четырьмя диодами КД102А.

Рис.5.12.

Топология печатной платы с расположением элементов показана на рис. 5.12. Плата односторонняя (без отверстий), и элементы устанавливаются со стороны печатных проводников.

При использовании элементов, указанных на схеме, зарядное устройство легко устанавливается в корпусе от блоков питания для карманных микрокалькуляторов (рис. 5.13) или же может размещаться внутри корпуса устройства, где установлены аккумуляторы.

Рис. 5.13. Корпус зарядного устройства

Индикация наличия напряжения в цепи заряда осуществляется светодиодом HL1, который размещается на видном месте корпуса. Диод VD3 позволяет предохранить разряд аккумуляторов через цепи зарядного устройства при отключении его от сети 220 В. При заряде аккумуляторов НКГЦ-0,45 током 45 мА резистор R3 необходимо уменьшить до величины, при которой светодиод светится полной яркостью.

Проверку зарядного устройства лучше проводить при подключении вместо аккумуляторов измерительных приборов и эквивалентной нагрузки (рис. 5.14), минимальная величина которой для четырех аккумуляторов определяется по закону Ома:

R = U/I = 4/0,026 =150 Ом, где

U - напряжение на разряженных аккумуляторах (у основной массы аккумуляторов эта величина составляет один вольт на элемент).

Рис. 5.14. Эквивалентная нагрузка для настройки зарядного устройства

При пользовании зарядным устройством необходимо следить за временем, так как приведенная схема хотя и снижает вероятность получения аккумулятором избыточного заряда (за счет ограничения напряжения стабилитроном), однако полностью такой возможности, при очень большом времени заряда, не исключает. А если у вас нет проблем с памятью, то это простое и малогабаритное устройство поможет сэкономить деньги.

Вторая схема бестрансформаторного зарядного устройства (рис. 5.15) предназначена для одновременного заряда двух аккумуляторов типа НКГЦ-0,45 (НКГЦ-0,5). Здесь обеспечивается асимметричный режим заряда, что позволяет продлить срок службы аккумуляторов. Заряд производится током 40...45 мА в течение одной полуволны сетевого напряжения. В течение второй полуволны, когда соответствующий диод закрыт, элемент G1 (G2) разряжается через резистор R4 (R5) током 4,5 мА.

Рис. 5.15

Заряд аккумуляторов G1 и G2 происходит поочередно, так, например, в течение положительной полуволны заряжается G1 (G2 — разряжается). Такое построение схемы позволяет осуществлять процесс заряда аккумуляторов в независимости друг от друга, и любая неисправность одного из них не нарушит заряд другого.

Для индикации наличия сетевого напряжения в схеме используется миниатюрная лампа HL1 типа СМН6.3-20 или аналогичная. Аккумуляторы нельзя оставлять подключенными к схеме надолго без включения зарядного устойства в сеть, так как при этом происходит их разряд через резисторы R4, R5.

При правильной сборке устройства настройка не требуется.

Рис. 5.16. Электрическая схема блока питания с автоматическим зарядным устройством

Схема, показанная на рис. 5.16, в отличие от вышеприведенных, исключает повреждение аккумуляторов иза получения ими избыточного заряда. Она автоматически отключает процесс заряда при повышении напряжения на элементах выше допустимой величины и состоит из стабилизатора тока на транзисторе VT2, усилителя VT1, детектора уровня напряжения на VT3 и стабилизатора напряжения D1.

Устройство может использоваться и как источник питания на ток до 100 мА при подключении нагрузки к контактам 1 и 2 штекера Х2.

Индикатором процессазаряда является свечение светодиода HL1, который при его окончании гаснет.

Настройку устройства начинаем со стабилизатора тока. Для этого временно замыкаем базу транзистора VT3 на общий провод, а вместо аккумуляторов подключаем эквивалентную нагрузку с миллиамперметром 0...100 мА. Контролируя прибором ток в нагрузке, подбором резистора R3 устанавливаем номинальный ток заряда для конкретного типа аккумуляторов.

Вторым этапом настройки является установка уровня ограничения выходного напряжения с помощью подстроечного резистора R5. Для этого, контролируя напряжение на нагрузке, увеличиваем сопротивление нагрузки до момента появления максимально допустимого напряжения (5,8 В для четырех аккумуляторов Д-0,26). Резистором R5 добиваемся отключения тока в нагрузке (погаснет светодиод).

При изготовлении устройства можно использовать корпус от источника питания БП2-3 или аналогичный (от него же удобно взять и трансформатор). Трансформатор подойдет любой малогабаритный с напряжением во вторичной обмотке 12...16 В.

Транзистор VT2 крепится к теплорассеивающей пластине. Конденсаторы С1 применяются типа К50-16-25В, С2—типа К50-16-16В. Для удобства настройки в качестве R5 желательно использовать многооборотный резистор типа СП5-2 или аналогичный, остальные резисторы подойдут любого типа.

От источника питания можно получить напряжения 6 или 9 В, если на место микросхемы D1 установить соответственно КР142ЕН5Б (Г) или КР142ЕН8А (Г).

БЛОК ПИТАНИЯ С АВТОМАТИЧЕСКИМ ЗАРЯДНЫМ УСТРОЙСТВОМ НА КОМПАРАТОРЕ

Блок питания предназначен для питания от сети 220 В напряжением 4 В маломощной нагрузки (током не более 100 мА) и подзаряда трех аккумуляторов типа НКГЦ-0,45 или НКГЦ-0,5 с автоматическим выключением режима заряда.

Когда блок включен в сеть, при наличии напряжения загорается зеленый светодиод. Процесс заряда аккумуляторов контролируется по свечению красного светодиода (при этом переключатель SA1 должен быть включен). Пока идет процесс заряда, он будет постоянно гореть, а при окончании заряда светодиод начинает мигать и интервал его свечения будет меньше, чем пауза,

Схема (рис. 5.17) автоматически следит за процессом заряда и исключает повреждение аккумуляторов. Если блок используется только для питания устройства, то зарядное устройство можно отключать переключателем SA1.

По сравнению с аналогичными по назначению схемами, опубликованными в литературе, данная содержит меньше радиоэлементов и проще в изготовлении.

Необходимое выходное напряжение источника питания устанавливается резистором R2. Настройка устройства проводится для установки тока заряда 45 мА резистором R4 из ряда 15, 18, 20 Ом.

Для настройки вместо аккумуляторов к контактам Х2/3 и Х2/2 подключается резистор 68 Ом мощностью не менее 1 Вт последовательно с миллиамперметром. При этом светодиод HL2 должен постоянно гореть. После выполнения этой операции проверяется работа компаратора DA2. Для чего к контактам Х2/3 и Х2/2 следует подключить резистор 150 Ом (0,5 Вт) параллельно с осциллографом.

Рис.5.17

Диаграмма напряжения при этом должна иметь вид, приведенный на рис. 5.18. Минимальное напряжение на диаграмме задается соотношением резисторов R8 и R9.

Конструктивно блок питания выполнен на односторонней печатной плате, размещенной в корпусе от стандартного источника типа БП2-3, предназначенного для питания микрокалькуляторов. От этого же источника взят и сетевой трансформатор типа Т8-220-50. При использовании трансформатора другого типа его вторичная обмотка должна быть рассчитана на напряжение 12...15 В при токе нагрузки 200 мА. Светодиоды HL1 и HL2 крепятся на верхней крышке корпуса клеем. Штекер Х1 выполнен на основании корпуса, а Х2 соединен с корпусом проводом длиной около 1 м.

Внутри корпуса к транзистору VT1 крепится теплорассеивающая пластина. Применяемые резисторы могут быть любого типа, конденсаторы С1...СЗ — типа К50-16 или аналогичные малогабаритные, микропереключатель SA1 — типа ПД-9-2. Транзистор VT1 можно заменить на КТ814Б.

При использовании указанных выше деталей габариты всего устройства не превышают 60х60х50 мм (рис 5.19).

Рис. 5.19. Внешний вид устройства

Для заряда аккумуляторных элементов другого типа или большего их количества необходимо выставить соответствующий номинальный ток заряда (R4), верхний (R2) и нижний порог (R8) срабатывания компаратора.

СИГНАЛИЗАТОРЫ РАЗРЯДА ЭЛЕМЕНТОВ ПИТАНИЯ

Рис. 5.20. Световой индикатор

Известно, что разряд аккумулятора до уровня напряжения ниже допустимого для каждого конкретного типа'приводит к снижению его ресурса или может совсем повредить его. Чтобы этого не произошло, необходимо периодически контролировать напряжение на аккумуляторе, что неудобно, учитывая, что для этого необходимо иметь вольтметр.

В журналах неоднократно публиковались схемы сигнализаторов уровня напряжения, однако предлагаемые в данной статье устройства имеют меньше деталей и отличаются малым потреблением.

В основе построения приведенных ниже схем применен индикатор уровня напряжения на транзисторе (VT1) работающем в режиме микротоков. При этом у транзистора очень большой коэффициент усиления и при изменении напряжения питания на 0,1 В он переключается из запертого состояния в открытое.

Рис. 5.21. Звуковой индикатор

На рис. 5.20 приведена схема, которая позволяет показать (по свечению светодиода HL1) снижение ниже допустимой нормы уровня напряжения на элементах питания. Светодиод может быть любого типа. Уровень напряжения, при котором срабатывает сигнализатор, настраивается резистором R2 (удобнее использовать многооборотный, типа СП5-2).

Но иногда лучше иметь звуковую сигнализацию, так как свечение светодиода можно вовремя и не заметить.

Рис. 5.22. Топология печатной платы звукового индикатора (пьезоизлучатель устанавливается со стороны печатных проводников над платой)

На рис. 5.21 приведена схема звукового сигнализатора на пьезоизлучателе HF1 (ЗП-1 или любом аналогичном). Уровень контролируемого напряжения может быть от 2 до 30 В, но при использовании схемы с напряжением более 9 В необходимо подобрать величину резистора R5, для того чтобы схема, при достаточной громкости звука пьезоизлучателя, в режиме сигнализации потребляла ток не более 1... 2 мА. Частота звука зависит от конденсатора С1, и ее можно изменить.

Катушка L1 содержит 600 витков провода ПЭВ диаметром 0,08 мм (0,1 или 0,12 мм), намотанных на склеенных клеем двух кольцах типоразмера К10х6х3 мм из феррита 600НМ1 или 1000НМ1. Топология печатной платы показана на рис. 5.22 .

ОБЗОР СХЕМ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЗАРЯДА У БАТАРЕЕК

Проблема повторного использования гальванических элементов питания давно волнует любителей электроники. В технической литературе неоднократно публиковались различные методы "оживления" элементов, но, как правило, они помогали только один раз, да и ожидаемой емкости не давали.

В результате экспериментов удалось определить оптимальные токовые режимы регенерации и разработать зарядные устройства, пригодные для большинства элементов. При этом они обретали первоначальную емкость, а иногда и несколько превосходящую ее.

Восстанавливать нужно элементы, а не батареи из них, поскольку даже один из последовательно соединенных элементов батареи, пришедший в негодность (разряженный ниже допустимого уровня) делает невозможным восстановление батареи.

Что касается процесса зарядки, то она должна проводиться асимметричным током с напряжением 2,4...2,45 В. При меньшем напряжении регенерация весьма затягивается и элементы после 8...10 часов не набирают и половинной емкости. При большем же напряжении нередки случаи вскипания элементов, и они приходят в негодность.

Перед началом зарядки элемента необходимо провести его диагностику, смысл которой состоит в определении способности элемента выдерживать определенную нагрузку. Для этого к элементу подключают вначале вольтметр и измеряют остаточное напряжение, которое не должно быть ниже 1 В. (Элемент с меньшим напряжением непригоден к регенерации.) Затем нагружают элемент на 1...2 секунды резистором 10 Ом, и, если напряжение элемента упадет не более чем на 0,2 В, он пригоден к регенерации.

Электрическая схема зарядного устройства, приведенная на рис. 5.23 (предложил Б. И. Богомолов), рассчитана на зарядку одновременно шести элементов (G1...G6 типа 373, 316, 332, 343 и других аналогичных им).

Рис. 5.23

Самой ответственной деталью схемы является трансформатор Т1, так как напряжение во вторичной обмотке у него должно быть строго в пределах 2,4...2,45 В независимо от количества подключенных к нему в качестве нагрузки регенерируемых элементов.

Если готового трансформатора с таким выходным напряжением найти не удастся, то можно приспособить уже имеющийся трансформатор мощностью не менее 3 Вт, намотав на нем дополнительно вторичную обмотку на нужное напряжение проводом марки ПЭЛ или ПЭВ диаметром 0,8.,.1,2 мм. Соединительные провода между трансформатором и зарядными цепями должны быть возможно большего сечения.

Продолжительность регенерации 4...5, а иногда и 8 часов. Периодически тот или иной элемент надо вынимать из блока и проверять его по методике, приведенной выше для диагностики элементов, а можно следить с помощью вольтметра за напряжением на заряжаемых элементах и, как только оно достигнет 1,8...1,9 В, регенерацию прекратить, иначе элемент может перезарядиться и выйти из строя. Аналогично поступают в случае нагрева какого-либо элемента.

Лучше всего восстанавливаются элементы, работающие в детских игрушках, если ставить их на регенерацию сразу же после разряда. Причем такие элементы, особенно с цинковыми стаканами, допускают многоразовую регенерацию. Несколько хуже ведут себя современные элементы в металлическом корпусе.

В любом случае, главное для регенерации не допускать глубокого разряда элемента и вовремя ставить его на подзарядку, так что не спешите выбрасывать отработанные гальванические элементы.

Вторая схема (рис. 5.24) использует тот же принцип подзарядки элементов пульсирующим ассимметричным электрическим током. Она предложена С. Глазовым и проще в изготовлении, так как позволяет использовать любой трансформатор с обмоткой, имеющей напряжение 6,3 В. Лампа накаливания HL1 (6,3 В; 0,22 А) выполняет не только сигнальные функции, но и ограничивает зарядный ток элемента, а также предохраняет трансформатор в случае коротких замыканий в цепи зарядки.

Рис. 5.24

Стабилитрон VD1 типа КС119А ограничивает напряжение заряда элемента. Он может быть заменен набором из последовательно включенных диодов - двух кремниевых и одного германиевого - с допустимым током не менее 100 мА. Диоды VD2 и VD3 — любые кремниевые с тем же допустимым средним током, например КД102А, КД212А.

Емкость конденсатора С1 — от 3 до 5 мкФ на рабочее напряжение не менее 16В. Цепь из переключателя SA1 и контрольных гнезд Х1, Х2 для подключения вольтметра. Резистор R1 — 10 Ом и кнопка SB1 служат для диагностики элемента G1 и контроля его состояния до и после регенерации.

Нормальному состоянию соответствует напряжение не менее 1,4 В и его уменьшение при подключении нагрузки не более чем на 0,2 В.

О степени заряженности элемента можно также судить по яркости свечения лампы HL1. До подключения элемента она светится примерно в полнакала. При подключении разряженного элемента яркость свечения заметно увеличивается, а в конце цикла зарядки подключение и отключение элемента почти не вызывает изменения яркости.

При подзарядке элементов типа СЦ-30, СЦ-21 и других (для наручных часов) необходимо последовательно с элементом включать резистор на 300...500 Ом. Элементы батареи типа 336 и других заряжаются поочередно. Для доступа к каждому из них нужно вскрыть картонное донышко батареи.

Рис. 5.25

Если требуется восстановить заряд только у элементов питания серии СЦ, схему для регенерации можно упростить, исключив трансформатор (рис. 5.25).

Работает схема аналогично вышеприведенным. Зарядный ток (1зар) элемента G1 протекает через элементы VD1, R1 в момент положительной полуволны сетевого напряжения. Величина Iзар зависит от величины R1. В момент отрицательной полуволны диод VD1 закрыт и разряд идет по цепи VD2, R2. Соотношение Iзар и Iразр выбрано 10:1. У каждого типа элемента серии СЦ своя емкость, но известно, что величина зарядного тока должна составлять примерно десятую часть от электрической емкости элемента питания. Например, для СЦ-21 — емкость 38 мА-ч (Iзар=3,8 мА, Iразр=0,38 мА), для СЦ-59 — емкость 30 мА-ч (Iзар=3 мА, Iразр=0,3 мА). На схеме указаны номиналы резисторов для регенерации элементов СЦ-59 и СЦ-21, а для других типов их легко определить, воспользовавшись соотношениями: R1=220/2·lзap, R2=0,1·R1.

Установленный в схеме стабилитрон VD3 в работе зарядного устройства участия не принимает, но выполняет функцию защитного устройства от поражения электрическим током — при отключенном элементе G1 на контактах Х2, ХЗ напряжение не сможет возрасти больше, чем уровень стабилизации. Стабилитрон КС175 подойдет с любой последней буквой в обозначении или же может быть заменен двумя стабилитронами типа Д814А, включенными последовательно навстречу друг другу ("плюс" к "плюсу"). В качестве диодов VD1, VD2 подойдут любые с рабочим обратным напряжением не менее 400 В.

Рис. 5.26

Время регенерации элементов составляет 6...10 часов. Сразу после регенерации напряжение на элементе будет немного превышать паспортную величину, но через несколько часов установится номинальное — 1,5 В.

Восстанавливать таким образом элементы СЦ удается три-четыре раза, если их ставить вовремя на подзарядку, не допуская полного разряда (ниже 1В).

Аналогичный принцип работы имеет схема, показанная на рис. 5.26. Она в особых пояснениях не нуждается.

ИМИТАТОР ГОЛОСОВ ПТИЦ

Это простое устройство поможет "оживить" игрушку для ребенка, но оно может найти и другие применения. Электрическая схема (рис. 6.1) позволяет имитировать голоса птиц. Так, при емкости С5 — 0,015 мкФ звук будет похож на писк птенцов, а при подключении параллельно (включателем S1) еще емкости С4 — 0,068 мкФ — крик чаек. Проведя небольшие эксперименты с величиной конденсаторов С4, С5 и резистором R3, можно получить и многие другие голоса птиц. Интервал между звуками зависит от величины номиналов R2 и С2.

Рис. 6.1. Электрическая схема имитатора

В качестве источника звука HF1 применяется пьезоизлучатель ЗП-1 — он отлично передает необходимый спектр сигналов. А для увеличения громкости звука пьезоизлучателя использован трансформатор Т1, намотанный на броневом сердечнике Б22 из феррита марки М2000НМ (или М1500НМ) (рис. 5.6). Обмотка содержит 80+250 витков провода ПЭЛ диаметром 0,12 мм с отводом от верхнего (по схеме) вывода.

В качестве Т1 допустимо применение также согласующего трансформатора от малогабаритных радиоприемников, но при этом могут быть уменьшены высокочастотные составляющие в спектре сигнала и звук будет иметь немного другой тембр звучания. Это кому как нравится.

При настройке схемы из-за технологического разброса параметров транзисторов КП313А при изготовлении может потребоваться их подбор. Поэтому лучше его временно устанавливать на съемную колодку Х1.

Микросхема D1 заменима на 564ЛН2, а вместо VD1 подойдут любые импульсные диоды. Транзистор VT1 можно применить типа КТ3102А, но при этом надо уменьшить R6 до 1 кОм. Конденсаторы и резисторы — любого типа.

Рис. 6.2. Топология печатной платы и расположение элементов (пьезоизлучатель HF1 не показан)

Топология печатной платы и расположение на ней элементов приведены на рис. 6.2. Пьезоизлучатель устанавливается над радиодеталями платы.

Схема сохраняет работоспособность при изменении питания от 3,5 до 5 В и потребляет ток не более 20 мА.

ЭЛЕКТРОАКОПУНКТУРНЫЙ СТИМУЛЯТОР

В настоящее время традиционное использование в медицине иглотерапии с успехом может заменить электрический стимулятор биологически активных точек. Этот простой прибор поможет самостоятельно лечить различные заболевания. Особенно он будет полезен при болезнях, дающих аллергическую реакцию в случае лечения химическими препаратами.

При использовании электроакопунктурного стимулятора нужно проконсультироваться с опытным в области иглотерапии врачем, который подскажет, какие точки и как связаны с внутренними органами.

Рис. 6.3

Для облегчения поиска активных точек стимулятор имеет положение переключателя S1 ПОИСК (рис. 6.3). Известно, что сопротивление кожи в месте расположения активных точек значительно меньше, чем в остальных местах. Эта особенность и используется при поиске. О значении сопротивления поверхности можно узнать по величине отклонения стрелки прибора РА1. О правильном определении биологически активной точки тела можно судить также по большой амплитуде отклонений стрелки прибора РА1 в режиме РАБОТА.

При пользовании прибором один электрод с помощью токопроводного зажима крепится к уху, а вторым, выполненным в виде острого щупа (радиус закругления конца 0,3...0,6 мм), касаются точек тела. При этом в активных точках должно ощущаться легкое покалывание (когда прибор включен).

Резистором R9 можно регулировать величину протекающего тока. Нужная точка стимулируется в течение 15...20 секунд. За один сеанс много точек стимулировать нежелательно.

Питается устройство от аккумулятора 7Д-0.125Д или аналогичной батарейки с напряжением 9 В.

В устройстве имеется звуковая индикация которая срабатывает при снижении напряжения питания ниже 7,4 В, что позволяет вовремя сменить или подзарядить элементы питания.

Электрическая схема стимулятора собрана на трех КМОП микросхемах, что обеспечивает малое потребление тока. Она состоит из задающего генератора на элементах микросхемы D1.1 и D1.2, делителя частоты (D2), индикатора снижения напряжения (VT1, D1.3, D3.1...D3.4). На выходных электродах схемы действует двухполярное напряжение с амплитудой в два раза больше, чем напряжение питания.

При отключении устройства (положение 81 — ОТКЛ) одна из групп контактов закорачивает выводы микроамперметра РА1, что обеспечивает защиту механизма измерительного прибора от повреждения при транспортировке.

В схеме применены переменные резисторы типа СП2-2-0.5 , а остальные резисторы — С2-23, конденсаторы типа К10-17. Микроамперметр РА1 со шкалой 50-0-50 мкА, например типа М4247 (нуль в середине шкалы). Пьезоизлучатель HF1 заменяется на ЗП-3, ЗГИ 8 или аналогичный. Переключатель S1 — ПГ2-18-ЗП4Н .

Транзистор может применяться с любой последней буквой в обозначении.

Настройка схемы заключается в установке порога срабатывания звукового сигнализатора резистором R2 при изменении питающего напряжения. Для этого потребуется стационарный источник с изменяемым выходным напряжением.

При использовании указанных деталей, все устройство легко размещается в корпусе с размерами 110х110х30 мм.

ПРОСТОЙ ПРЕРЫВАТЕЛЬ ТОКА В НАГРУЗКЕ

Иногда требуется периодически включать (или выключать) подключенную к источнику питания нагрузку, например лампу аварийной сигнализации в автомобиле, звуковую сирену и т. д.

Рис. 6.4

Приведенная на рис. 6.4 схема может так же найти применение в различных игрушках и автоматических устройствах, где требуется обеспечивать прерывистый режим работы. Устройство может также использоваться и как вибратор, для перемешивания раствора.

Схема работает от источника с напряжением от 2,4 до 5 В. При использовании реле К1 на напряжение 9 В рабочее напряжение может быть увеличено до 13 В. В этом случае в цепь базы транзистора VT2 необходимо установить резистор 56...100 Ом.

Рис. 6.5

Схема является несимметричным мультивибратором, где время включения реле (период) зависит от номиналов элементов С1 и R2. Резистором R1 период может меняться в диапазоне от 0,5 до 12 секунд, при этом реле включается примерно на 0,5 секунды.

Чтобы обеспечить работу схемы при низковольтном питании, реле К1 выполнено на основе любого открытого реле с катушкой, намотанной проводом ПЭВ диаметром 0,33 мм. Намотка выполняется до заполнения всего каркаса катушки.

При выборе реле необходимо учитывать допустимый ток через контакты и удобство разборки конструкции для перемотки катушки на более низкое рабочее напряжение. Удобно для этих целей взять польские KP460DC (рис. 6.5), но подойдут и многие отечественные.

ПОРТ КЕМПСТОН ДЖОЙСТИКА ДЛЯ ZX-SPECTRUM

Эта схема предназначена для тех, кто уже имеет или же только собирается изготовить популярный бытовой компьютер из семейства совместимых с ZX-SPECTRUM.

Рис. 6.6

Предлагаемая схема (рис. 6.6) отличается от аналогичных малым потреблением тока, так как выполнена на трех КМОП микросхемах. Другим достоинством схемы является наличие режима автоматического оружия (включается тумблером SA1), что, как показывает опыт, для некоторых игр является очень удобным.

При работе устройства используется возможность микросхемы 561 ЛН1 находиться в третьем состоянии (выходы отключены от нагрузки при лог. "1" на выводе 4). Это позволяет ее подключить непосредственно к цепям микропроцессора Z80. Схема работает при опросе порта компьютером.

Генератор, собранный на микросхеме DD1, обеспечивает подачу импульсов с частотой примерно 2 Гц при нажатии на кнопку ОРУЖИЕ, если тумблер SA1 установлен в нижнее положение на схеме.

Резисторы R1...R6 могут быть 1...10 «Ом. Вместо микросхем 561-ой серии можно применить серию 564.

При наличии места устройство размещается внутри компьютера или же в виде отдельной приставки, подключаемой к системному разъему (Х2).

ПОДКЛЮЧЕНИЕ МОНИТОРА "ЭЛЕКТРОНИКА 32 ВТЦ-202" К КОМПЬЮТЕРУ СЕМЕЙСТВА IBM

Те, кто уже имеет опыт работы с компьютерами стандарта IBM, уже вряд ли захотят пользоваться другими бытовыми компьютерами. Такой компьютер может быть не только отличным игровым партнером, но и способен выполнять полезную работу, становясь вашим надежным помощником.

Рис. 6.7. Доработка схемы платы модуля видеоканала

Покупать для дома полностью скомплектованный компьютер семейства IBM (центральный блок с процессором, клавиатура, монитор и другими устройствами) довольно дорого, но, если у вас дома есть широко распространенный монитор "Электроника 32 ВТЦ-202", расходы можно уменьшить, подключив его к компьютеру в соответствии со схемой, приведенной на рис. 6.7, а остальные узлы докупать по мере необходимости.

Потребуется незначительная доработка монитора, которая заключается в установке дополнительного разъема ХЗ, например типа РС10, и выполнение соединений, приведенных на схеме. Это необходимо, чтобы разделить сигналы управления интенсивности цвета, приходящие с видеоконтроллера IBM.

Рис. 6.8. Соединительный кабель между монитором и EGA адаптером

Монитор с помощью кабеля (рис. 6.8) подключается к EGA видеокарте компьютера. Разъем ХЗ может быть любым, с соответствующим количеством контактов, а в качестве Х4 (подключаемого к компьютеру) можно использовать разъем типа РП15-9Ш, СИП-101-9 отечественного производства или аналогичные импортные —DB-9M.

При распайке разъема Х4 следует придерживаться нумерации, указанной на разъеме карты EGA (нумерацию легко можно прочитать с помощью увеличительного стекла), так как у отечественных разъемов нумерация другая.

Любая видеокарта EGA имеет микропереключатели, от положения которых зависит режим работы видеоадаптера. Как правило, их четыре, хотя может быть и больше. В этом случае для работы с монитором необходимо первые четыре установить в положение, показанное на рис. 6.9. Установка выполняется до включения компьютера, так как он считывает их состояние только один раз при включении питания. При этом видеокарта будет работать с частотой синхроимпульсов, соответствующей частоте развертки монитора.

Встречаются EGA видеокарты, в которых микропереключатели конфигурации не вынесены на панель с разъемом, и для доступа к ним придется открыть корпус компьютера.

Для получения картинки в центре экрана может потребоваться небольшая подстройка переменными резисторами, установленными в блоке разверток на платах АЗ.3 и A3.2 монитора.

Рис. 6.9. Видеокарта EGA

Такое подключение монитора позволит вам поиграть в популярные компьютерные игры: ПРИНЦ ИЗ ПЕРСИИ, SYPERTETRIS, CHESSMASTER-2100, LHX, RETALIATOR, GODS и многие другие, а также воспользоваться нортоновской оболочкой и утилитами, работать с простым редактором текстов, например "Слово и дело", корректировщиком русских текстов DIACOR (исправление грамматических ошибок) и другими программами. Эта доработка не вносит существенных изменений в работу монитора, и при необходимости его можно использовать для работы с другими

бытовыми компьютерами, например ZX-SPECTRUM.

ПРОМЕЖУТОЧНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ДЛЯ ЗВУКОВОЙ КАРТЫ КОМПЬЮТЕРА

Необходимой частью современного компьютера является Sound Blaster. Он позволяет получить звуковое сопровождение программ. В мире в последнее время большинство звуковых карт (плат) для компьютеров семейства IBM выпускаются без мощного оконечного усилителя и рассчитаны на подключение активных колонок или любого усилительного комплекса. Это позволяет получить более высокое качество звука и исключает перегрузку внутреннего источника питания компьютера.

Имея небольшой опыт работы на персональном компьютере, несложно приобрести и установить звуковую плату в любое свободное гнездо соответствующего разъема на материнской плате (внутри корпуса компьютера). В магазинах большой выбор звуковых карт — от укомплектованных в наборе, включающем колонки, до отдельных узлов. Покупать набор получается значительно дороже, чем то же самое по отдельности. Да и не всех комплектация набора способна удовлетворить качеством компонентов, например входящих колонок. Но приобретя все компоненты по отдельности, есть риск столкнуться с неполной совместимостью узлов. Так, купив хорошую звуковую карту фирмы "Creative" и отлично звучащие колонки SP-690 (50 Вт) фирмы "Advance", при их соединении вместе обнаружились два недостатка. Во-первых сигнал со звуковой карты недостаточен по уровню, чтобы получить от колонок максимальную мощность. Вторым недостатком явился сильный щелчок в динамиках при включении питания компьютера.

Согласовать уровень сигнала и убрать щелчки позволяет схема, приведенная на рис. 6.10. Узлы усилителей УС1 и УС2 идентичны. Каждый канал обеспечивает усиление в 7,5 раз в полосе частот 20...100000 Гц. Конденсатор С4 в цепи базы транзистора VT3 дает плавное нарастание напряжения питания на усилителях — это устраняет прохождение импульсного броска от переходных процессов.

Рис. 6.10. Схема усилителя

Питаться промежуточный усилитель может от блока питания компьютера, для чего потребуется на задней стенке корпуса установить миниатюрный разъем ХЗ, соединенный с цепью +12 В источника питания. Ток потребления схемы не более 4, 6 мА.

В схеме использованы детали: конденсаторы С1...С4 типа К53-1Б, резисторы любого типа. Штекер Х1 должен подходить к разъему звуковой карты, гнездо Х2 типа ОНП-ВГ-68-8/16, 5х14-Р или аналогичное, для подключения штекера активных колонок, ХЗ — любой малогабаритный.

Топология печатной платы и расположение на ней элементов показаны на рис. 6.11.

Настройка схемы заключается в получении одинакового усиления в каналах, подбором номинала резистора 1R6 (2R6) в пределах 200...1500 Ом (регулируется величина отрицательной обратной связи).

Рис. 6.11. Топология печатной платы

ПЕРЕКЛЮЧАТЕЛЬ СВЕТОВЫХ ГИРЛЯНД

Для светового оформления елки, помещения или витрины магазина часто используют световые гирлянды, рассчитанные на напряжение питания 220В.

Схема устройства (рис. 6.12) позволяет автоматически управлять включением трех гирлянд, что не только привлекает внимание, но и помогает создать праздничное настроение. При этом в зависимости от положения движков переменных резисторов серии импульсов на соответствующих выходах будут различными, что делает эффект загорания не периодическим. Это не утомляет зрение при длительной работе устройства, как в случае одной и той же заданной последовательности включения гирлянд.

Рис.6.12

Коммутация гирлянд осуществляется тиристорами VS1...VS3. Управляют включением тиристоров транзисторные ключи VT1...VT3, на базу которых поступает сигнал от двух источников — генераторов импульсов на элементах микросхемы D1 и сетевой пульсации, проходящей через переменные резисторы R7, R12, R16.

В зависимости от положения соответствующего движка резистора в результате смешивания разночастотных сигналов образуются разные сигналы управления транзисторами, что и образует разные серии световых импульсов.

Устройство рассчитано на подключение к каждому каналу ламп с потребляемым током не более 1 А (мощность нагрузки 220 Вт), однако, если тиристоры установить на радиаторы, а диоды VD1...VD4 использовать более мощные (КД206(А-В) или аналогичные), допустимый ток нагрузки каждого канала увеличится до 2 А,

Для подавления возможных радиопомех, возникающих при работе тиристоров, в цепь питания устройства включен фильтр, состоящий из дросселя Т1 и конденсаторов С1, С2 типа К73-16В на 400 В или аналогичные. Дроссель намотан на двух склеенных вместе ферритовых кольцах типоразмера К20х12х6 мм из феррита марки 2000НМ. Обе обмотки содержат по 30 витков провода ПЭВ-2 диаметром 0,51 мм. Остальные конденсаторы: СЗ, С4, С6 - К73-17 ; С5, С7...С9 — К53-4 на 16 В. Переменные резисторы применены типа СПО-0,5 (номинал может быть 12 кОм), остальные резисторы типа С2-23.

В схеме можно использовать любые маломощные транзисторы соответствующей проводимости.

В качестве предохранителя F1 установлена перемычка из медного провода диаметром 0,12...0,16 мм. Сетевой включатель может быть любым, с допустимым током коммутации не менее 3 А.

Общий габариты устройства не превышают 130х130х30 мм.

РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ ДЛЯ НАГРЕВАТЕЛЕЙ

Многие пользуются бытовыми электроплитами, а также другими электрическими нагревательными приборами. Некоторые из них, например двухконфорочная электроплитка "Россиянка", имеют термоэлектрические регуляторы нагрева. Терморегулятор позволяет не только экономить электроэнергию, но и делает более удобным процесс приготовления еды.

Термоэлектрические регуляторы обладают низкой надежностью и требуют периодического ремонта или подрегулировки. Избавиться от этих забот поможет схема электронного регулятора мощности (рис. 6.13). Схема позволяет плавно регулировать нагрев двух нагревателей мощностью по 2 кВт каждый.

Использование бесконтактной электронной регулировки мощности в нагрузке не только повышает надежность работы всего устройства, но и позволяет легко дополнить схему таймером (A3), который может через заданный интервал времени отключить нагреватель (ЕК2). Схема таймера (A3) в данной статье не приводится — она может быть любой из опубликованных в литературе.

Для удобства размещения терморегулятора внутри корпуса плитки конструктивно схема выполнена в виде двух узлов на платах с размерами 155х55 мм (схемы А1 и A3 лучше располагать на одной плате).

Электрическая схема блока управления (рис. 6.14) собрана на однопереходных транзисторах и является типовой. Коммутация нагрузки производится с помощью мощных тиристоров VS1 и VS2. Элементы схемы выбраны со значительным запасом по рабочему току, с учетом возможного их размещения (без радиатора) вблизи от нагревательных элементов.

Рис. 6.13. Блоки схемы регулятора мощности: А1 — блок управления, А2 — блок коммутации, A3 — временной таймер, ЕК1 и ЕК2 — нагревательные элементы.

Монтаж силовых цепей схемы (блока А2) выполняется проводом, сечением не менее 2,5 кв. мм в термостойкой изоляции.

В устройстве применены переменные резисторы R1 и R2 типа ППБ-15Г, остальные — типа С2-23. Конденсаторы С1...С4типаК73-9на100В.

В качестве предохранителей F1, F2 можно использовать перемычки из медного провода диаметром 0,3 мм. Варистор RU1 предназначен для защиты элементов схемы от кратковременных бросков напряжения в питающей сети и может применяться типа СН1-1 на 560 В.

Настройка схемы производится резисторами R3 и R7 для получения максимального напряжения в нагрузке при нулевом значении резисторов R1 и R2. Из-за большого технологического разброса параметров однопереходных транзисторов иногда может потребоваться также подбор конденсаторов С1 и СЗ.

Рис. 6.14. Электрическая схема блока управления

РЕГУЛЯТОР ЯРКОСТИ ОСВЕЩЕНИЯ

Светорегулятор предназначен для плавного изменения яркости свечения обычных ламп освещения с общей мощностью до 1000 Вт.

Регулирующим элементом схемы (рис. 6.15) является электронный коммутатор — тиристор VS1 типа Т122-20-4 (Т122-25-4), на управляющий электрод которого поступают импульсы открывающего напряжения, сдвинутые по фазе относительно анодного. От момента открывания тиристора (величины фазового сдвига) зависит яркость свечения лампы.

Фазосдвигающая цепь состоит из R6, R7 и С2. Как только напряжение на конденсаторе С2 возрастет до порога срабатывания однопереходного транзистора VT1, он открывается и конденсатор разряжается через резисторы R1 и R2. Яркость освещения изменяется резистором R6.

Рис. 6.15. Электрическая схема светорегулятора

Рис. 6.16. Светорегулятор с плавным нарастанием яркости

В схеме применены резисторы R1...R5, R7, R8 типа МЛТ , R6 — СПЗ-4а, конденсаторы С1, С2—К73-17 на 250 В. Диоды VD1...VD4 подойдут любые высоковольтные, с допустимым током не менее 10 A; VD5 и VD6 можно заменить одним стабилитроном, например типа Д816А. Тиристор VS1 устанавливается на радиатор.

Отмеченные на схеме "*" элементы могут потребовать подбора при настройке. Резистором R7 настраивается максимум напряжения на лампе при нулевом сопротивлении R6.

Показанный на схеме пунктиром светодиод можно не устанавливать, но его наличие позволяет знать, что включена схема, а лампа не светится из-за того, что регулятором яркость свечения уменьшена до нуля.

Вторая схема (рис. 6.16) позволяет не только регулировать напряжение на лампе, но и обеспечивает плавное нарастание яркости свечения до значения, установленного резистором R7. Это значительно продлевает срок службы лампы за счет устранения перегрузки в момент включения. Кратковременная перегрузка лампы возникает из-за того, что нить накала в холодном состоянии имеет на порядок меньшее сопротивление, чем нагретая.

Настройка схемы регулировки яркости выполняется аналогично уже описанной выше, для чего коллектор VT3 временно закорачиваем на общий провод — транзистор VT2 будет в насыщении. После настройки регулятора яркости, при отключенном диоде VD5, подбором номинала резистора R10 добиваемся, чтобы при положении регулятора яркости "максимум" лампа чуть светилась. Теперь можно подключать диод VD5 и проверять работу устройства.

При включении схемы (S1), если регулятор (R7) установлен на максимальную яркость, свечение лампы будет плавно возрастать в течение 1...2 секунд.

Рис. 6.17. Светорегулятор на симисторе с плавным нарастанием яркости

Аналогичную схему можно выполнить на симисторном коммутаторе (рис. 6.17). Что позволяет уменьшить габариты устройства, так как в этом случае не нужны мощные выпрямительные диоды. Импульсный трансформатор Т1 наматывается проводом ПЭЛШО-0,12 на ферритовом кольце М4000НМ типоразмера К16х10х4 мм и содержит в обмотке 1 — 80 витков, 2 — 60 витков. Перед намоткой, острые грани сердечника закругляем надфилем. Иначе они прорежут провод. После намотки и пропитки катушки лаком, необходимо убедиться в отсутствии утечки между обмотками, а также обмоткой и ферритом каркаса.

Электролитический конденсатор С2 необходимо использовать с небольшим током утечки, например типа К52-1. Подстроечный резистор R9 типаСПЗ-19а.

Рис.6.18

Вариант топологии печатной платы для схемы с симистором приведен на рис. 6.18.

Применяемые в схемах тиристор и симистор позволяют управлять и более мощной нагрузкой (2000 Вт), но в этом случае их необходимо установить на радиатор.

УПРАВЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОМОТОРОМ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Во многих станках применяют электромоторы (ЭМ) постоянного тока. Они легко позволяют плавно управлять частотой вращения, изменяя постоянную составляющую напряжения на якорной обмотке, при постоянном напряжении обмотки возбуждения (0В).

Рис. 6.19. Схема электропривода

Электрическая схема (рис. 6.19) будет полезна тем, кто собирает для себя необходимый станок или устройство с электроприводом. Схема позволяет управлять электромотором мощностью до 5 кВт.

Мощные ЭМ постоянного тока имеют несколько особенностей, которые необходимо учитывать:

а) нельзя подавать напряжение на якорь ЭМ без подачи номинального напряжения (обычно 180...220 В) на обмотку возбуждения;

б) чтобы не повредить мотор, недопустимо сразу подавать при включении номинальное напряжение на якорную обмотку, из-за большого пускового тока, превышающего номинальный рабочий в десятки раз.

Приведенная схема позволяет обеспечить необходимый режим работы — плавный запуск и ручную установку нужной частоты вращения ЭМ.

Направление вращения изменится, если поменять полярность подключения проводов на обмотке возбуждения или якоре (делается это обязательно только при выключенном ЭМ).

В схеме применены два реле, что позволяет выполнить автоматическую защиту элементов схемы от перегрузки. Реле К1 является мощным пускателем, оно исключает вероятность включения ЭМ при установленной резистором R1 не нулевой начальной скорости. Для этого на оси переменного резистора R1 закрепляется рычаг, связанный с кнопкой SB2, которая замыкается (рычагом) только при максимальном значении сопротивления (R1) — это соответствует нулевой скорости.

Когда замкнуты контакты SB2, реле К1 при нажатии кнопки ПУСК (SB1) включится и своими контактами К1.1 самоблокируется, а контакты К1.2 включат электропривод.

Реле К2 обеспечивает защиту от перегрузки при отсутствии тока в цепи обмотки возбуждения ЭМ. В этом случае контакты К2.1 отключат питание схемы.

Питается схема управления без трансформатора, непосредственно от сети через резистор R3.

Величина действующего значения напряжения на якорной обмотке устанавливается с помощью изменения резистором R1 угла открывания тиристоров VS1 и VS2. Тиристоры включены в плечи моста, что уменьшает число силовых элементов в схеме.

На однопереходном транзисторе VT2 собран генератор импульсов, синхронизированных с периодом пульсации сетевого напряжения. Транзистор VT1 усиливает импульсы по току, и через разделительный трансформатор Т1 они поступают на управляющие выводы тиристоров.

При выполнении конструкции тиристоры VS1, VS2 и диоды VD5, VD6 необходимо установить на теплоотводящую пластину (радиатор).

Часть схемы управления, выделенная на рисунке пунктиром, размещается на печатной плате (рис. 6.20).

Постоянные резисторы применены типа С2-23, переменный R1 — типа ППБ-15Т, R7 — СПЗ-196, R3 — типа ПЭВ-25. Конденсаторы С1 и С2 любого типа, на рабочее напряжение не менее 100 В. Выпрямительные диоды VD1 ...VD4 на ток 10 А и обратное напряжение 300 В, например Д231 Д231А Д232,Д232А,Д245,Д246.

Импульсный трансформатор Т1 выполнен на ферритовом кольце М2000НМ типоразмера К20х12х6 мм и намотан проводом ПЭЛШО диаметром 0,18 мм. Обмотка 1 и 2 содержат по 50 витков, а 3 — 80 витков.

Перед намоткой, острые грани сердечника нужно закруглить надфилем, чтобы исключить продавливание и замыкание витков.

При первоначальном включении схемы замеряем ток в цепи обмотки возбуждения (0В) и по закону Ома рассчитываем номинал резистора R2 так, чтобы срабатывало реле К2. Реле К2 может быть любым низковольтным (6...9 В) — чем меньше напряжение срабатывания, тем лучше. При выборе резистора R2 необходимо учитывать также рассеиваемую на нем мощность. Зная ток в цепи 0В и напряжение на резисторе, ее легко посчитать по формуле P=UI. Вместо К2 и R2 лучше применять выпускаемые промышленностью специальные токовые реле, но они из-за узкой области применения не всем доступны. Токовое реле несложно изготовить самостоятельно, намотав на большем герконе примерно 20 витков проводом ПЭЛ диаметром 0.7...1 мм.

Для настройки схемы управления вместо якорной цепи мотора подключаем лампу мощностью 300...500 Вт и вольтметр. Необходимо убедиться в плавном изменении напряжения на лампе резистором R1 от нуля до максимума,

Иногда, из-за разброса параметров однопереходного транзистора, может потребоваться подбор номинала конденсатора С2 (от 0,1 до 0,68 мкФ) и резистора R7 (R7 устанавливает при минимальном значении сопротивления R1 максимум напряжения на нагрузке).

Если при правильном монтаже не открываются тиристоры, то необходимо поменять местами выводы во вторичных обмотках Т1. Неправильная фазировка управляющего напряжения, приходящего на тиристоры VS1 и VS2, не может их повредить. Для удобства контроля работы тиристоров управляющее напряжение допустимо подавать сначала на один тиристор, а потом на другой — если регулируется резистором R1 напряжение на нагрузке (лампе), фаза подключения импульсов управления правильная. При работе обоих тиристоров и настроенной схеме напряжение на нагрузке должно меняться от 0 до 190 В.

Рис. 6.20

На этом настройка закончена и можно подключать якорную цепь ЭМ.

Исключить вероятность подачи максимального напряжения на якорную обмотку в момент включения можно и электронным способом, воспользовавшись схемой, аналогичной приведенной на рис 6.17. (Конденсатор С2 обеспечивает плавное нарастание выходного напряжения в момент включения, а в дальнейшем на работе схемы не сказывается.) В этом случае включатель SB2 не нужен.

ОЗОНАТОР ВОЗДУХА

Данное устройство будет полезным для очистки воздуха в помещении или уничтожения бактерий при инфекционных болезнях. Небольшая концентрация озона позволяет также улучшить длительное хранение продуктов, например в подвале.

В основе работы прибора используется свойство воздуха при пропускании через него электрических искр образовывать новое вещество — ОЗОН. При обычных условиях это газ, имеющий характерный запах (молекула озона состоит из трех атомов кислорода и в природных условиях находится в верхних слоях атмосферы и образуется в результате атмосферных разрядов).

Рис. 6.21

Как сильный окислитель, озон убивает бактерии и потому может применяться, например, для обеззараживания воды и дезинфекции воздуха. Но следует знать, что озон ядовит и предельно допустимым является его содержание в воздухе 0,00001%. При этой концентрации хорошо ощущается его запах.

В схеме устройства (рис. 6.21) на излучателе А1 образуется электрическая дуга, через которую проходит поток воздуха. Для образования равномерно распределенной дуги на излучателе необходимо получить высоковольтное напряжение (15...80 кВ) достаточной мощности. Это осуществляется с помощью схемы преобразователя и трансформатора Т1. В первичной обмотке Т1 тиристор VS1 формирует импульсы за счет разряда конденсаторов С1...СЗ через обмотку. Управляет работой тиристора автогенератор на транзисторе VT1. Резистор R2 подобран так, что, когда напряжение на конденсаторах С1...СЗ достигнет 300 В (за счет заряда от сети), открывается тиристор VS1.

Устройство не критично к деталям, и резисторы могут иметь номиналы, близкие к указанным на схеме. Конденсаторы С1...СЗ типа МБМ, К42У-2, на рабочее напряжение не менее 500 В, С4 — К73-9 на 100 В. Диоды VD1...VD4 можно заменить сборкой КЦ405Ж, В.

Рис. 6.22. Каркас для намотки высоковольтного трансформатора Т1

Высоковольтный трансформатор Т1 выполнен на пластинах из трансформаторного железа, набранных в пакет (рис. 6.22). Такая конструкция позволяет исключить намагничивание сердечника. Намотка выполняется виток к витку: сначала вторичная обмотка — 2 — 2000 витков проводом ПЭЛ диаметром 0,08...0,12 мм (в четыре слоя), затем первичная — 1 — 20 витков. Межслойную изоляцию лучше выполнять из нескольких слоев тонкой (0,1 мм) фторопластовой ленты, но подойдет также и конденсаторная бумага (ее можно достать из высоковольтных неполярных конденсаторов).

После намотки обмоток трансформатор необходимо залить эпоксидным клеем. В клей перед заливкой желательно добавить несколько капель конденсаторного масла и хорошо перемешать.

Для удобства заливки можно изготовить картонный каркас по габаритам трансфоратора, где и выполняется герметизация.

Изготовленный таким образом трансформатор обеспечивает во вторичной обмотке амплитуду напряжения более 90000 В, но включать его без защитного разрядника F1 не рекомендуется, так как при этом возможен пробой внутри катушки. Защитный разрядник выполняется из двух оголенных проводов, расположенных на расстоянии 20...24 мм (для воздуха пробойное напряжение составляет примерно 3 кВ на 1 мм зазора).

Конструкция излучателя А1 приведена на рис. 6.23. Элементы конструкции крепятся на боковых пластинах из оргстекла толщиной 5...10 мм (на рисунке не показаны). В зазоре между токопроводящими пластинами и стеклом (1 мм) образуется равномерно распределенная дуга. Ее хорошо видно при затемнении — синяя полоса и характерный запах.

Для большей эффективности работы прибора можно использовать любой вентилятор, например типа ВН-2 — он ускорит циркуляцию воздуха в рабочей зоне излучателя.

Описанное устройство создает низкую концентрацию озона, и для освежения воздуха в жилом помещении необходима его работа в течение 10...20 минут.

Рис. 6.23. Конструкция излучателя А1

ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПЕЧАТНОЙ ПЛАТЫ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ

Если вы решили собрать понравившуюся электрическую схему, а раньше этим никогда не занимались, то вам пригодятся приводимые ниже советы, а со временем, при появлении опыта, вы сможете выбрать наиболее удобную для себя методику.

Вся современная радиоаппаратура собирается на печатных платах, что позволяет повысить ее надежность, а также упростить сборку. Несложно научиться делать печатные платы своими руками, тем более что особых секретов в технологии нет.

Итак, вы выбрали нужную схему и приобрели необходимые детали. Теперь можно приступать к разводке топологии печатных проводников, учитывая реальные габариты деталей. Удобнее это делать на миллиметровой бумаге, но можно взять и обычный лист в клеточку. Рисуем контуры платы, габариты которой будут определяться с учетом размещения ее в каком-то готовом корпусе, что наиболее удобно, так как изготовление самодельного потребует много времени и не каждый сможет его сделать аккуратно и красиво.

Разводку топологии платы выполняют карандашом, отмечая места отверстий для выводов радиоэлементов и пунктиром контуры самих элементов. Линии соединения элементов выполняются в соответствии с электрической схемой по кратчайшему пути при минимальной длине соединительных проводников. Входные и выходные цепи схемы должны быть разнесены друг относительно друга по возможности дальше, что исключит наводки и самовозбуждение схем усилителей.

Наилучшее размещение элементов с первой попытки, как правило, не получается, и приходится пользоваться ластиком при изменении компоновки деталей.

После размещения всех элементов необходимо еще раз проверить соответствие топологии платы электрической схеме и устранить все выявленные ошибки (они будут).

Теперь можно приступать к изготовлению платы. Для этого из фольгированного стеклотекстолита вырезается заготовка печатной платы (ножовкой, резаком или ножницами по металлу). К заготовке закрепляем рисунок топологии (липкой лентой или пластырем). По рисунку, с помощью керна или шила, намечаются отверстия для выводов радиоэлементов и крепления платы.

Сверлим отверстия, сняв бумагу, сверлом диаметром 0,9...1,5 мм для радиоэлементов и 3...3,5 мм —для крепления платы. Иногда я сверлю плату по бумаге. Это несколько ускоряет изготовление, однако в случае необходимости рисунок топологии будет уже трудно использовать во второй раз, причем пострадают точность расположения отверстий и аккуратность исполнения.

После сверления мелкой наждачной шкуркой (нулевкой) слегка зачищаем фольгу, чтобы снять заусенцы и окисную пленку, — это ускоряет процесс травления.

Перед нанесением рисунка топологии плату нужно обезжирить техническим спиртом или ацетоном (протерев поверхность смоченной тряпкой), подойдут и многие другие растворители.

Для выполнения рисунка проводников используется любой быстро сохнущий лак, например женский лак для ногтей или мебельный (его можно подкрасить пастой от шариковой авторучки, чтобы было хорошо видно на плате). Очень удобно рисовать печатные соединения тонким водостойким маркером (не каждый тип подойдет).

Рис. 7.1

Для нанесения рисунка можно воспользоваться двумя методами:

— берется рейсфедер или перо (или маркер) и рисуются проводники от отверстия к отверстию (рис. 7.1 а) в соответствии с рисунком топологии;

— во втором методе покрывается лаком вся поверхность платы и при его подсыхании счищаются лишние участки лака при помощи скальпеля и линейки, оставляя закрашенными только токопроводящие дорожки (рис. 7.16).

Первый метод более быстрый, и чаще используется именно он, а второй иногда необходим для изготовления различных высокочастотных схем и схем с очень высокой плотностью монтажа.

После нанесения рисунка, когда лак подсохнет, топологию проводников можно подретушировать и скорректировать, аккуратно соскоблив скальпелем лишние участки лака. Затем плату помещаем в ванночку с раствором хлорного железа. Если плата двухсторонняя, чтобы заготовка не легла рисунком проводников на дно, необходимо в крепежные отверстия вставить диэлектрические клинья или любым другим способом обеспечить зазор.

Весь процесс травления займет около часа, но если вы хотите его ускорить, то раствор должен быть слегка теплым и при травлении иногда его помешивайте (время зависит и от концентрации раствора хлорного железа в воде).

После окончания травления заготовку промываем под струёй воды и отверткой соскабливаем лак с платы (его можно также растворить, например ацетоном, но это дольше и создает больше грязи).

Для удобства монтажа, проводники платы необходимо облудить припоем ПОС-61 с использованием жидкого спирто-канифольного флюса (для лучшей пайки плату можно слегка зачистить мелкой шкуркой). Прикосновения паяльника должны быть легкими и не надолгими, иначе медная фольга дорожек начнет отслаиваться.

Остатки канифоли после облуживания удаляют с платы ацетоном или спиртом.

На этом процесс изготовления печатной платы считается законченным и можно приступать к монтажу элементов на ней.

В заключение отметим, что существует способ изготовления печатной платы без использования химических реактивов. При этом зазоры между контактными дорожками выполняются резаком при помощи металлической линейки, но этот метод требует больше сил и определенных навыков, так как резак может соскочить и порезать нужные участки фольги. Поэтому этим методом обычно пользуются очень редко, когда топология очень простая, а хлорного железа нет под руками.

Хлорное железо нетрудно изготовить самостоятельно. Для этого берется соляная кислота с концентрацией около 9% (ее можно приобрести в хозяйственных магазинах) и железные опилки (или тонкие листовые кусочки). Опилки заливаем кислотой и оставляем в открытой емкости на несколько дней. Если кислота имеет низкую концентрацию, то ее берется 25 частей на 1 часть объема опилок для получения водного раствора хлорного железа сразу нужной плотности.

По окончании реакции получается светло-зеленый раствор, который, постояв еще несколько дней, становится желто-бурым.

ОСОБЕННОСТИ СБОРКИ И МОНТАЖА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СХЕМ

В заметке невозможно рассказать обо всех особенностях данной работы, однако наиболее важные правила необходимо знать, перед тем как вы первый раз приступите к изготовлению любой радиотехнической конструкции. Это позволит сэкономить время и деньги при настройке.

Во многих схемах применяются микромощные микросхемы, изготовленные по КМОП технологии (серии 561, 1561, 564), а также полевые транзисторы. Все эти детали, пока они не установлены в плату, боятся статического электричества. На человеке оно образуется из-за трения одежды и может превышать потенциал 1000 В. Поэтому до прикосновения к этим деталям необходимо надеть заземленный браслет или хотя бы коснуться рукой металла батареи отопления. Детали, боящиеся статического электричества, должны храниться в металлической фольге или в специальных коробках. Для защиты полевых транзисторов выводы у них можно обмотать оголенным проводом, который снимается при монтаже. Монтаж этих деталей на плату лучше выполнять в последнюю очередь, после установки всех остальных деталей.

Сборку печатной платы начинают с установки элементов, требующих механического крепления. При этом приходится иногда расширять отверстия и пазы, а делать это с уже установленными деталями неудобно.

Все устанавливаемые детали не должны иметь на корпусе царапин, трещин, вмятин или каких-то других механических повреждений. Даже если такие детали и работают, то еще не значит, что это продлится долго. Детали устанавливаются так, чтобы они не касались друг друга.

Паяльник лучше использовать с заземляемым жалом, а температура жала должна быть около 270°С. Если она значительно выше, то припой на жале быстро выгорает и приобретает серый цвет, а при нормальной температуре расплавленный припой не теряет зеркального блеска, который остается и после его остывания. Такая пайка обеспечивает качественное электрическое соединение.

Для ускорения пайки используют жидкий спирто-канифольный флюс — он разрушает окисную пленку на поверхности выводов деталей. Флюс легко можно сделать самостоятельно, растворив кусок канифоли в спирте в пропорции примерно 1:10.

При пайке элементов, чтобы их не перегревать, паяльником с припоем на жале касаются выводов не более чем в течение 3 секунд. Сами элементы при этом удобно придерживать пинцетом. Для лучшей пайки выводы деталей полезно до установки на плату предварительно облудить. При установке элементов их выводы загибаются так, чтобы была видна маркировка. Это пригодится, когда будете настраивать устройство и разбираться в ошибках монтажа.

Некоторые детали (диоды, стабилитроны, электролитические конденсаторы и др.) имеют полярность, и ее необходимо соблюдать при монтаже. Наиболее легко ошибиться с установкой электролитических конденсаторов, особенно импортного производства, так как справочную информацию по ним найти трудно, а на корпусе полярность не указана.

Рис. 7.2. Схема для определения полярности электролитических конденсаторов

В этом случае удобно воспользоваться схемой, приведенной на рис. 7.2, которая позволит по минимуму тока утечки конденсатора легко определить его полярность. Утечка замеряется косвенным методом по падению напряжения на резисторе R1 после окончания заряда подключенного конденсатора. Напряжение, подаваемое с блока питания, не должно превышать допустимое рабочее для конденсатора. При неправильном подключении полярности у конденсатора утечка будет в 10...100 раз больше по сравнению с правильной. Вольтметр для этих измерений необходим с большим входным сопротивлением, например В7-38А.

После окончания пайки выступающие выводы деталей укорачиваем и растворителем смываем остатки канифоли, что позволит проконтролировать качество монтажа: на плате не должно остаться капель припоя и междорожечных замыканий.

ЗАМЕНА РАДИОДЕТАЛЕЙ В СХЕМАХ

При сборке понравившейся схемы или ремонте радиотехнических устройств иногда могут возникнуть трудности с приобретением какой-то конкретной детали. Чем ее можно заменить? Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо знать основные особенности деталей и хорошо представлять принцип работы схемы, в которой эта деталь применена, что позволит оценить предельные режимы для конкретного узла.

Большинство деталей могут быть легко заменены на аналогичные, близкие по параметрам, без потери качественных характеристик устройства. Это часто объясняется тем, что разработчик схемы при выборе конкретного типа элемента часто ориентируется на перечень легко доступных ему деталей.

Наиболее просто с заменой резисторов и конденсаторов. Для постоянных резисторов основными параметрами являются: номинал сопротивления (как правило, допустимо отклонение номинала ±20%, если не оговариваются особо требования к точности), рассеиваемая мощность и температурный коэффициент. При замене резисторы можно устанавливать большей мощности, чем это указано на схеме, но они, как правило, больше по габаритам. Температурный коэффициент учитывается в точных измерительных приборах или устройствах, предназначенных для работы в широком диапазоне температур.

Переменные резисторы кроме перечисленных выше параметров имеют еще один — вид зависимости изменения сопротивления от угла поворота движка (обычно указывается в виде буквы, см. рис. 7.3). От этого параметра зависит плавность регулировки параметров. Буква А — линейная зависимость, а наиболее распространенные нелинейные зависимости — логарифмическая (Б) и обратнологарифмическая (В) — используются для регулировки громкости и тембра звука, яркости свечения индикаторов и т. д., чтобы скомпенсировать нелинейность нашего восприятия.

Рис. 7.3

Постоянные конденсаторы кроме номинальной емкости и предельно допустимого рабочего напряжения имеют еще один важный параметр — температурный коэффициент изменения емкости (ТКЕ), см. справочный листок 1. Этот параметр необходимо учитывать в схемах высокостабильных генераторов, колебательных контурах, таймерах.

Обычно в высокочастотных схемах ТКЕ указывается, но если он не оговаривается, то желательно применять конденсаторы с малым изменением емкости от температуры, например с кодами МПО, ПЗЗ, МЗЗ, М47.

Наихудшее ТКЕ имеют конденсаторы с кодом Н90 (у них емкость может изменяться до —90% при изменении температуры от -60°С до +85°С), но они, как правило, используются в цепях фильтрации по питанию или как разделительные между каскадами, где ТКЕ для работы схемы значения не имеет.

Чаще всего можно использовать при замене конденсаторы любых типов, учитывая лишь номинальную емкость и рабочее напряжение, которое должно быть не меньше, чем реально действующее в схеме.

Рис. 7.4

Электролитические полярные конденсаторы допустимо заменять неполярными, но они обычно больше по габаритам, а обратная замена недопустима (из двух полярных (рис. 7.4) можно сделать один неполярный, включив их последовательно плюс к плюсу, при этом емкость у конденсаторов должна быть в два раза больше, чем это указано на схеме). Среди доступных электролитических конденсаторов наилучшими являются танталовые и оксидно-полупроводниковые, например типа К52-1А, К53-28 и аналогичные —ими можно заменять другие типы полярных конденсаторов. В цепях фильтров по питанию допустимо применять конденсаторы большей емкости, чем это указано на схеме.

У диодов основными параметрами являются предельно допустимые прямой ток и обратное напряжение, а в некоторых узлах устройств при замене необходимо учитывать еще обратный ток (утечка диода, когда он заперт) и прямое падение напряжения. У маломощных германиевых диодов обратный ток значительно больше, чем у кремниевых, а также он в большей степени зависит от температуры. По этой причине лучше использовать в цифровых схемах кремниевые диоды, например КД521, КД522, КД509 и другие. Прямое падение напряжения у большинства германиевых диодов примерно в два раза меньше, чем у подобных кремниевых. Поэтому в цепях, где используется это напряжение для стабилизации режима работы схемы, например в некоторых оконечных усилителях звука, замена диодов на другой тип проводимости недопустима.

Для выпрямителей в блоках питания главными параметрами являются предельно допустимый прямой ток и обратное напряжение. Например, при токах до 10 А можно применять диоды Д242...Д247, КД213; для тока 1...5 А подойдут диоды серии КД202, КД213; при токе 0.5...1 А диоды КД212, КД237 или диодные мосты КЦ402...КЦ405, а при меньших токах диоды КД105, КД102, диодные сборки КЦ407А и многие другие, с соответствующим буквенным индексом, который указывает на допустимое рабочее напряжение.

В импульсных источниках питания часто применяют специальные диоды Шотки (КД222, КД2998 и др.). Они предназначены для работы на более высоких частотах (10...200 кГц), чем обычные диоды и за счет малого внутреннего сопротивления в открытом состоянии имеют меньшие потери. Обычные диоды в такой схеме будут работать с сильным перегревом и недолго.

Транзисторы при замене должны выбираться из того же класса (маломощные, средней мощности, мощные, высокочастотные и т. д.) и с параметрами не хуже, чем у примененного в схеме. Основные параметры транзисторов, учитываемые при замене: максимально допустимые напряжение эмиттер-коллектор, ток коллектора, рассеиваемая мощность коллектора, а также коэффициент усиления.

Параметры кремниевых транзисторов более стабильны при изменении температуры, чем у германиевых. Снятые с производства устаревшие типы германиевых транзисторов (например МП37, МП42) можно заменить на кремниевые (КТ315, КТ361 или лучше на КТ3102, КТ3107 и др.) аналогичной структуры (п-р-п или р-п-р).

В устройствах, где транзисторы используются в ключевых режимах, например в логических схемах и каскадах управления реле, выбор транзистора не имеет большого значения, если он аналогичной мощности и имеет близкое быстродействие и коэффициент усиления.

Рис. 7.6. Схема замены транзистора КТ848А в блоке электронного зажигания

Так, например, используемые в импульсных блоках питания телевизоров транзисторы КТ838А можно заменить на КТ839А или КТ846В.

Транзисторы с большим коэффициентом усиления КТ829А можно заменить составной схемой из двух транзисторов (рис. 7.5). А вышедший из строя транзистор КТ848А в блоке электронного зажигания легковых автомобилей заменяется приведенной на рис. 7.6 схемой (при этом повысится надежность устройства).

Микросхемы можно разделить на три условные группы — логические, аналоговые и специализированные. Специализированные микросхемы (например ЦАП 594ПА1) заменить другим типом нельзя, так как при этом потребуется изменять построение схемы. Логические микросхемы серий 155 (133) везде заменяются на более современные и экономичные из серий 555 (1533) — они потребляют в 5...10 раз меньший ток при тех же основных параметрах. При этом желательно, чтобы все окружающие цифровые микросхемы были из одной серии (это избавит устройство от сбоев в работе из-за разного быстродействия логических элементов).

Разница между сериями 555 и 1533 заключается только в конструкции корпуса, нумерация выводов сохраняется.

Наиболее широко распространенные микросхемы 561-ой серии можно заменить на серию 1561 (или 564-ую серию, но у нее другая конструкция корпуса — "планарные выводы", и потребуется делать переходную колодку для их установки или менять топологию платы).

Часто в схемах применяется компаратор К544САЗ. Его можно заменить на аналогичный К521САЗ (в пластмассовом корпусе 201.14-1) или К521СА301 (в пластмассовом корпусе 3101.8-1), возможно также применение 521САЗ (в корпусе 301.8-2), но при этом изменяется нумерация подключаемых выводов (рис. 7.7).

При необходимости замены выбор аналоговых микросхем из серии операционных усилителей (ОУ) достаточно широк, но при этом необходимо учитывать разные параметры, в зависимости от конкретной схемы, в которой они применяется. Здесь нужно по справочнику найти наиболее близкую по параметрам микросхему, а еще лучше, если удастся проконсультироваться со специалистом, имеющим опыт разработки схем, так как некоторые ОУ требуют применения внешних цепей коррекции для устойчивой работы или же имеют другие особенности применения, как правило, не отражаемые в бытовых справочниках.

Рис. 7.7. Схема включения компарато ров при однополярном питании

ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ РЕЗИСТОРОВ И ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ КОНДЕНСАТОРОВ

Таблица 7.1

Cобщ=(C1·C2)/(C1+C2)

Rобщ=(R1·R2)/(R1+R2)

На практике, при изготовлении или настройке радиотехнических схем, иногда требуется иметь величины резисторов или конденсаторов, отличающиеся от широко распространенного цифрового ряда Е24.

Приобрести элементы с номиналами из рядов Е48 или Е96 (Е192) довольно сложно, да и стоимость у них значительно выше, так как при изготовлении используется подгонка номинала. Такие детали предприятия изготавливают на заказ и небольшими партиями.

В этом случае для получения нужных значений иногда приходится соединять параллельно два резистора или последовательно два конденсатора. Величина общего номинала соединенных таким способом элементов определяется приведенными на рисунке формулами, но удобней воспользоваться уже заранее рассчитанной по этим формулам таблицей 7.1.

В верхнем горизонтальном и правом вертикальном рядах находятся все числа из ряда номиналов Е24 (при необходимости эти значения можно одновременно умножать на 0,1, 10 или 100). Общая величина номинала соединений находится на пересечении вертикального и горизонтального рядов чисел. Таблицей удобно пользоваться и при обратных действиях, когда требуется по известной величине узнать, из каких стандартных значений номиналов эту величину можно получить. Так, например, если нужно сопротивление 179 кОм, его можно получить из двух параллельно включенных резисторов с номиналами 390 кОм и 330 кОм.

САМИ РЕМОНТИРУЕМ "ДЕНДИ"

Многие имеют дома игровые компьютерные приставки к телевизору семейства ДЕНДИ или аналогичные. Можно считать, что вам повезло, если ваша приставка собрана на Тайване, но чаще всего к нам в страну они попадают из Китая, где о качестве товаров не принято заботиться, с чем и связана основная масса неисправностей. Да и ребенок не всегда аккуратно обращается со своей очередной игрушкой. Не случайно сами производители не дают гарантий на срок более 6 месяцев.

При возникновении проблем каждый раз искать ремонтную мастерскую не придется, если вы умеете держать паяльник в руках и воспользуетесь моим опытом по ремонту.

Можно сразу отметить, что для ремонта видеоприставок к телевизору, как правило, не требуется электрическая схема и глубокие знания по радиоэлектронике. Достаточно и объема школьной программы.

Все наиболее часто встречающиеся неисправности можно разделить на три условные группы (они указаны в порядке вероятности возникновения). При этом подразумевается, что сам игровой картридж исправен, в чем несложно убедиться, включив его на другой приставке.

1. Компьютер включается и показывает меню игры. но не работает джойстик

Чаще всего это связано с тем, что соединительные провода от джойстика к компьютеру подключаются через разъем, а в разъеме они соединены не пайкой, а прижимом и со временем в этом месте окисляются, что нарушает электрический контакт. Сам разъем не разборный и, его конструкция не обеспечивает качественного соединения.

Убедиться в наличии контакта можно с помощью тестера, вскрыв отключенный джойстик и прозвонив цепи пяти проводов в кабеле от джойстика до разъема (рис. 7.8).

Рис. 7.8. Цвет проводов, отходящих от контактов разъема

Некоторые джойстики соединяются с игровой приставкой через контактную колодку, находящуюся внутри корпуса приставки. Обрыв одного из проводов в кабеле от джойстика до приставки в этом случае может находиться в месте частого перегиба кабеля, т. е. около корпуса игровой приставки.

Самым простым способом устранения данных неисправностей является замена кабеля или его укорочение и подпайка проводов непосредственно к соответствующим контактам разъема на печатной плате приставки.

Иногда встречаются дефекты печатных проводников (разрывы), подходящих к разъемам джойстиков. Это происходит из-за плохого механического крепления самих разъемов к печатной плате.

Другая причина неработоспособности некоторых кнопок джойстика может быть обнаружена осмотром пластмассовых вкладышей под нажимными кнопками джойстика. При наличии повреждений их нужно заменить.

Последняя причина, по которой джойстик может не работать, — это повреждение микросхемы на плате самого джойстика (она залита коричневым компаундом). В этом случае лучше купить новый джойстик, так как ремонтировать его не целесообразно.

2. Компьютер не включается

Необходимо проверить работоспособность блока питания, для чего тестером замеряем постоянное напряжение 14±2 В на контактах штекера (рис. 7.9). При измерении к контактам штекера необходимо подключить эквивалентную нагрузку (примерно 51 Ом). Если напряжение будет меньше 9 В - это признак того, что не работает один из диодов выпрямительного моста. Его потребуется заменить.

Чаще всего неисправность связана с нарушением контакта в проводе около штекера, который подключается к приставке. Провода легко проверить тестером и в случае обрыва заменить вместе со штекером. Можно обойтись и без штекера, подпаяв провода к соответствующим цепям печатной платы приставки.

3. Компьютер включается, но иногда самопроизвольно сбрасывается в процессе игры или же ведет себя другим непонятным образом

Причиной такого вида неисправности может быть некачественная пайка основной печатной платы с микросхемами внутри видеоприставки.

Рис. 7.9. Схема блока питания

Рис. 7.10. Микросхема стабилизатора напряжения, отечественные аналоги: КР142ЕН5А, КР142ЕН5В

В первую очередь необходимо осмотреть и проверить качество соединений в местах подпайки микросхемы стабилизатора напряжения питания. Эта микросхема имеет внешний вид, показанный на рис. 7.10, и на ней закреплена металлическая пластина теплоотвода. На плате, как правило, эта микросхема находится недалеко от гнезда подключения питания. Из-за отсутствия жесткого крепления теплоотвода, в месте подпайки микросхемы, иногда трескается и обрывается печатный проводник или же микросхема болтается в отверстиях — холодная пайка.

Некачественная пайка и трещины печатных проводников могут быть и в других местах платы (например около разъемов). Без увеличительного стекла такие дефекты обнаружить бывает сложно.

Для устранения подозрительных мест их нужно аккуратно пропаять маломощным (16...30 Вт) паяльником с использованием канифоли в качестве флюса. Хорошая пайка должна иметь зеркальный блеск. Остатки канифоли с платы удаляем тряпкой, смоченной в спирте или ацетоне.

Сами микросхемы и другие комплектующие используются, в основном, японского производства, имеют высокую надежность и выходят из строя крайне редко.

ПЕРЕСТРОЙКА ИМПОРТНЫХ УКВ РАДИОПРИЕМНИКОВ

Проблема приема радиостанций отечественного УКВ диапазона на импортные радиоприемники неоднократно поднималась на страницах разных журналов. Решить ее можно четырьмя способами.

Первый способ не требует вскрытия приемника, но связан с затратами времени и средств на изготовление специального конвертора, который закрепляется на антенне или вблизи нее.

Для работы конвертора требуется периодически заменять элементы питания, что делает эксплуатацию неудобной.

Второй способ не требует больших материальных затрат и достаточно прост. Суть его состоит в перестройке гетеродинных контуров зарубежных приемников на более низкие частоты. Для этого необходимо аккуратно вскрыть корпус радиоприемника, так чтобы был открыт доступ к катушкам на монтажной плате. Найти катушку гетеродина среди многих других можно по изменению частоты приема работающего радиоприемника при поднесении к ним ферритового стержня.

Как правило, катушки УКВ тракта располагаются вблизи конденсаторов переменной емкости и выполняются бескаркасными (намотаны эмалированным проводом с диаметром намотки 4...6 мм). Катушка гетеродина содержит меньше витков (3...5), чем другие, и может быть зафиксирована парафинообразным компаундом.

Переделка состоит в замене фабричной катушки гетеродина на самодельную с большей индуктивностью. Для этого на оправке диаметром 4...5 мм наматываем виток к витку медный эмалированный провод (диаметром 0.5...1 мм). Число витков зависит от региона, где будет использоваться радиоприемник, и может в 1,5...2 раза превышать число витков ранее стоявшей катушки гетеродина.

Закончив монтаж, можно приступить к подстройке диапазона. Для этого, вращая ручку настройки приемника или ротор конденсатора переменной емкости, нужно попытаться настроиться на любую УКВ радиостанцию или станцию, передающую звуковое сопровождение телевизионного вещания. Следует знать, что отечественный диапазон УКВ ЧМ вещания находится между частотами звукового сопровождения второго (65,75 МГц) и третьего (83,75 МГц) каналов телевидения.

По контрольному радиовещательному или телевизионному приемнику можно приблизительно сориентироваться, на какую часть диапазона настроен переделанный вами приемник.

Если настроить на станции не удается, нужно постепенно увеличивать шаг намотки самодельной катушки, аккуратно растягивая ее витки пинцетом до тех пор, пока не услышим прием одной из УКВ станций.

Если и это не поможет, следует заменить катушку на другую (с немного большим +1 или меньшим -1 числом витков) и повторить вышеперечисленные операции.

После того как вам удалось настроиться на станцию УКВ диапазона, потребуется установить пределы перестройки гетеродина, увеличивая или уменьшая шаг намотки так, чтобы перекрывался весь радиовещательный УКВ диапазон — 65.8...75 МГц. Убедиться в этом можно по прослушиванию программ УКВ станций.

Увеличить чувствительность приемника можно при подстройке входного контура. Для этого достаточно аккуратно сжать витки катушки пинцетом, так чтобы намотка была виток к витку (это увеличит ее индуктивность).

По окончании настройки витки катушки нужно зафиксировать подходящим компаундом (разогретым парафином или воском). Особенно тщательно это нужно проделать в автомагнитолах, чтобы избежать паразитной частотной модуляции колебаний гетеродина при вибрациях.

Третий способ аналогичен по принципу работы с вышеизложенным, но для перестройки гетеродинного и входного контуров на более низкие частоты можно ввести внутрь катушек, удалив из них компаунд, ферритовые подстроечники (например от высокочастотных катушек бытовых радиоприемников). Перемещая подстроечник внутри катушки гетеродина, следует добиться приема какой-либо отечественной УКВ радиостанции, после чего она фиксируется компаундом. После этого подстроечным конденсатором гетеродинного контура (где он расположен, можно найти, проследив по печатным проводникам, идущим от катушки гетеродина) нужно установить границы диапазона по стандартному УКВ приемнику. Окончательную подстройку завершают, настроив приемник на какую-либо радиостанцию, частота которой находится в центре шкалы настройки. Перемещая ферритовый подстроечник внутри катушки входного контура, добиваемся наилучшего приема звука.

По окончании настройки катушки совместно с сердечниками фиксируются компаундом.

Четвертый способ заключается в изменении резонансной частоты гетеродинного контура путем подпайки параллельно катушке дополнительного конденсатора постоянной емкости с номиналом примерно 30...51 пф. Величина ее подбирается экспериментально по изменению принимаемого диапазона. Вторая катушка — входного контура — настраивается по наилучшему приему вещательной станции подбором конденсатора в контуре. Этот метод наименее трудоемок по сравнению с остальными.

Такая перестройка потребует всего 20...30 минут, но следует отметить, что предлагаемые методики переделки обеспечивают прием УКВ станций только в монофоническом режиме. По этой причине лучше все же приобретать радиоприемник с имеющимся отечественным УКВ диапазоном.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ КОАКСИАЛЬНОГО КАБЕЛЯ

Одним из основных параметров высокочастотного кабеля является волновое сопротивление. Обычным омметром его не измерить — для этого нужен специальный прибор. Сам кабель (отечественного производства) не имеет маркировки и если вы не знаете его тип, то, воспользовавшись штангенциркулем, легко сможете определить волновое сопротивление с помощью несложных вычислений.

Для этого нужно снять внешнюю защитную оболочку с конца кабеля, завернуть оплетку и измерить диаметр внутренней полиэтиленовой изоляции. Затем снять изоляцию и измерить диаметр центральной жилы. После этого результат первого измерения разделим на результат второго: при полученном отношении примерно 3,3...3,7 волновое сопротивление кабеля составит 50 Ом, при отношении 6,5...6,9 — составляет 75 Ом.

Вторым важным параметром является удельное затухание. Эта величина характеризует потери уровня сигнала при его прохождении через один метр кабеля и позволяет сравнивать кабели разных марок.

Затухание тем больше, чем больше длина кабеля и чем больше частота сигнала. Удельное затухание измеряется в децибелах на метр (дБ/м) и приводится в справочниках в виде таблиц или графиков.

Рис. 7.11. Удельное затухание коаксиальных кабелей

На рис. 7.11 приведены зависимости удельного затухания коаксиальных кабелей разных марок от частоты. Пользуясь ими, можно подсчитать затухание сигнала в кабеле, при известной его длине, на любой частоте.

Обозначение коаксиального кабеля состоит из букв и трех чисел: буквы РК обозначают радиочастотный коаксиальный кабель, первое число показывает волновое сопротивление кабеля в омах, второе — округленный внутренний диаметр оплетки в миллиметрах, третье — номер разработки. Из графика видно, что удельное затухание зависит от толщины кабеля: чем он толще, тем удельное затухание меньше.

Зная длину кабеля, воспользовавшись таблицей 7.2, можно перевести затухание из децибелов в относительное ослабление уровня сигнала на выходе.

Таблица 7.2

Для практического определения волнового сопротивления любой неизвестной линии передачи, от коаксиального кабеля до пары скрученных проводов, можно также воспользоваться измерителем индуктивности и емкости.

Волновое сопротивление линии с малыми потерями определяется по формуле:

, где

Z — волновое сопротивление (Ом); L — индуктивность закороченной линии (Гн); С — емкость разомкнутой линии (Ф).

Для расчета необходимо выполнить измерение индуктивности закороченного куска линии длиной 1...5 м, а затем измерить емкость разомкнутого на конце куска. При меньшей или большей длине отрезка линии погрешность измерения увеличивается.

Например, волновое сопротивление сетевых шнуров питания лежит в пределах 30...60 Ом, большинства экранированных микрофонных шнуров — 40...70 Ом, телефонной пары — 70...100 Ом.

ПРОСТАЯ АНТЕННА ДЛЯ ДАЧИ

Многие проводят свой отпуск летом на даче. Городскому жителю трудно долго обходиться без привычного телевизора. Для некоторых он стал уже членом семьи.

Для качественной работы телевизора необходима направленная согласованная антенна на нужный диапазон частот. В некоторых местах пригорода стоят ретрансляторы и, имея направленную антенну, можно выбрать, от какого источника лучше принимать сигнал (он будет идти на разных частотах). Направленная антенна также снижает уровень помех на входе телевизора при приеме сигнала.

От выбора типа антенны и аккуратности ее изготовления зависит уровень входного сигнала телевизора, а это определяет качество изображения, его контрастность, наличие цвета. Для того чтобы максимум мощности принятого антенной сигнала был направлен в кабель и поступил на вход телевизора — необходимо, чтобы волновое входное сопротивление антенны было согласовано с кабелем.

К сожалению, комнатные и наружные антенны типа "волновой канал" нуждаются в настройке по приборам, и поэтому их изготовление в домашних условиях не рекомендуется, хотя они и являются наиболее эффективными.

Конструкция простейшей телевизионной антенны в виде петлевого вибратора приведена на рис. 7.12.

Рис. 7.12. Вариант конструкции антенны

Эта антенна является достаточно широкополосной, чтобы принимать сразу несколько каналов, но в зависимости от номеров принимаемых каналов размеры у нее должны быть разные. Это связано с тем, что телевизионные частоты между 1...5 и 6...12 каналами имеют окно и получается большая разница по частоте между поддиапазонами (49... 100 МГц и 175...227 МГц), что затрудняет ее согласование.

Антенна выполняется из медной ленты, трубки или другого металлического профиля. При этом надо учитывать, что высокочастотные токи распространяются в тонком слое поверхности металла. Поэтому не имеет значения, взята трубка или брусок для изготовления антенны, — важен только наружный диаметр. Так, если для антенны используется металлическая полоса, ее ширина берется примерно в 1,5 раза больше рекомендуемого диаметра, а уголок — того же размера, что и диаметр.

Телевизионная антенна может выполняться из любого металла: меди, латуни, бронзы, стали, алюминия и др., а поверхность ее должна быть ровной и гладкой. Стальная антенна получится тяжелой, а также будет ржаветь, что ухудшит ее параметры. Наиболее часто промышленностью изготавливаются антенны из алюминиевых сплавов, но у них на поверхности образуется окисная плохопроводящая пленка и по своим электрическим параметрам они уступают медным и латунным.

Места подключения коаксиального кабеля к элементам антенны нужно герметизировать для защиты от влаги. Лучше для этих целей подойдут пластифицированные эпоксидные смолы.

Во избежание коррозии антенну после сборки и подключения кабеля окрашивают в несколько слоев, предварительно обезжирив поверхность. При этом могут использоваться краски с хорошими диэлектрическими свойствами и способностью противостоять климатическим воздействиям, например автомобильную эмаль, нитроэмали, а в крайнем случае подойдут и масляные краски.

Для согласования 292-Омного волнового сопротивления самой антенны с 75-Омным кабелем служит шлейф. Волновое сопротивление и обычное не следует путать — его можно замерить только специальными высокочастотными приборами. Использовать вместо 75-Омного кабеля 50-Омный недопустимо, так v.ay. это может привести к появлению ряби и повторов на экране, что значительно ухудшит качество изображения.

Определить, какое волновое сопротивление имеет ваш кабель, можно по его размерам, воспользовавшись рекомендациями, приведенными в предыдущей статье.

Возникшие на экране повторы могут быть вызваны не только отражением сигнала в кабеле из-за плохого согласования, но и из-за того, что он отражается от высоких зданий или сооружений и приходит на вход антенны с небольшой задержкой относительно основного сигнала. В этом случае направление антенны можно изменить так, чтобы при очень незначительном ухудшении основного изображения пропал отраженный сигнал, — антенна ориентируется не на максимум сигнала, а на минимум отраженной помехи.

Рис. 7.13. Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости

Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости приведена на рис. 7.13, и на ее форму могут оказывать влияние близко расположенные токопроводящие предметы. Поэтому вблизи антенны (1,5 м) их присутствие нежелательно.

Для тех, кто хочет получить более глубокие знания по видам, типам и особенностям наиболее известных телевизионных антенн, можно порекомендовать познакомиться с книгой Никитина В. А. "Как сделать телевизионную антенну" (М.; МП Символ, 1994).

КАК ПРАВИЛЬНО ВЫБРАТЬ ПРОВОДА ДЛЯ ЭЛЕКТРОПРОВОДКИ И ИЗГОТОВИТЬ ПЛАВКИЙ ПРЕДОХРАНИТЕЛЬ

Если вам необходимо выполнить электрическую проводку в квартире на даче или в гараже, а это имущество не застраховано от пожара, то приводимые в данной статье сведения помогут уберечься от всяких неожиданностей, связанных с электрической сетью.

Для правильного выбора сечения провода необходимо учитывать величину максимально потребляемого нагрузкой тока. Значения токов легко определить, зная паспортную мощность потребителей по формулам 1=Р/220 (например, для электрообогревателя мощностью 2000 Вт ток составит 9 А, для 60 Вт лампочки — 0,3 А). Зная суммарный ток всех потребителей и учитывая соотношения допустимой для провода токовой нагрузки (открытой проводки) на сечение провода:

- для медного провода 10 ампер на миллиметр квадратный,

- для алюминиевого 8 ампер на миллиметр квадратный, можно определить, подойдет ли имеющийся у вас провод или же необходимо покупать другой. При выборе типа провода нужно также учитывать допустимое напряжение пробоя изоляции (нельзя для электрической проводки на сетевое напряжение 220 В использовать провода от телефонной линии).

При выполнении скрытой проводки (в трубке или же в стене) приведенные значения уменьшаются умножением на поправочный коэффициент 0,8.

Следует отметить, что открытая проводка обычно выполняется проводом с сечением не менее 4 кв. мм из расчета достаточной механической прочности.

Приведенные выше соотношения легко запоминаются и обеспечивают достаточную точность для бытового использования проводов. Если требуется с большей точностью знать длительно допустимую токовую нагрузку для медных проводов и кабелей, то можно воспользоваться таблицей 7.3.

Таблица 7.3

При разведении цепей на вводе обязательно устанавливается общий выключатель и предохранители (плавкие вставки или электромеханические автоматы). Наиболее широко распространены в бытовых сетях плавкие предохранители, но при перегорании (в случае перегрузки цепи) возникают проблемы с их приобретением.

Некоторые смелые люди выходят из затруднения временной заменой предохранителя на гвоздь или же выполняя из любого попавшего под руку провода перемычку. Со временем это забывается, а, как известно из народного опыта — нет ничего более постоянного, чем временное. В этом случае, при перегрузке, может загореться проводка.

Чтобы этого не случилось, удобно воспользоваться упрощенной формулой, которая позволит правильно изготовить плавкий предохранитель на любой ток с достаточной точностью.

Для одножильного медного провода ток защиты предохранителя определяется по упрощенной формуле:

,где d — диаметр провода в миллиметрах.

В таблице 7.4 приведены результаты расчетов для некоторых часто используемых проводов.

Таблица 7.4

Для изготовления предохранителя провод нужного диаметра можно взять из многожильных монтажных проводов, аккуратно сняв изоляцию.

ВИДИМЫЙ НОЧЬЮ ВКЛЮЧАТЕЛЬ

Простая доработка широко применяемых бытовых включателей света позволит быстро находить их в полной темноте по светящемуся сектору клавиши (рис. 7.14). Днем же подсветка видна не будет и не привлечет внимания.

Рис. 7.14

Рис. 7.15

Для выполнения подсветки используется неоновая лампочка типа ТЛ, включенная последовательно с резистором 150...200 кОм в разрыв контактов включателя (рис. 7.15). Неоновый индикатор будет светиться, только когда освещение не включено.

Для монтажа применяем толстый (диаметром 1...1,5 мм) одножильный медный провод, что позволит использовать его и как элемент крепления узла подсветки к контактным зажимам соответствующей группы контактов включателя.

Чтобы подсветка была однородной и красивой, часть клавиши нужно с внутренней стороны поверхности заклеить светонепроницаемым материалом (например металлической фольгой).

Неоновые лампочки подойдут и другие, при этом подсветка может иметь разные цвета, что зависит от типа примененного неонового индикатора HL1. Так, если взять ТЛЗ-1-1, то будет зеленоватая подсветка, ТЛО-1-1 — оранжевая, ТЛГ-1-1 — голубая.

Существует и второй путь, позволяющий сделать видимым ночью место расположения включателя. На рис. 7.16 приведена схема для включения индикаторного светодиода. Но при этом потребуется выполнить отверстие в корпусе включателя для закрепления светодиода. Да и элементов она содержит больше.

Рис. 7.16

Применяемые детали подойдут любого типа, малогабаритные.

Обе схемы работают только при выключенном положении включателя SA1 и наличии исправной осветительной лампы. Осветительная лампа может быть любой мощности.

Мощность, потребляемая индикаторами, при работе подсветки, не более 0,37 Вт (у схемы с "неонкой" она еще меньше), что будет незаметно при месячной оплате электроэнергии.

МЕТОДИКА РАСЧЕТА СЕТЕВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Целью расчета является получение заданных выходных параметров трансформатора (для сети с частотой 50 Гц) при его минимальных габаритах и массе.

Расчет трансформатора целесообразно начать с выбора магнитопровода, т. е. определения его конфигурации и геометрических размеров.

Наиболее широко распространены три вида конструкции магнитопроводов, приведенные на рис. 7.17.

Рис. 7.17. Конструкции магнитопроводов трансформаторов: а) броневого пластинчатого; б) броневого ленточного; в) кольцевого ленточного

Для малых мощностей, от единиц до десятков Вт, наиболее удобны броневые трансформаторы. Они имеют один каркас с обмотками и просты в изготовлении.

Трансформатор с кольцевым сердечником (торроидальный) может использоваться при мощностях от 30 до 1000 Вт, когда требуется минимальное рассеяние магнитного потока или когда требование минимального объема является первостепенным. Имея некоторые преимущества в объеме и массе перед другими типами конструкций трансформаторов, торроидальные являются вместе с тем и наименее технологичными (удобными) в изготовлении.

Исходными начальными данными для упрощенного расчета являются:

— напряжение первичной обмотки Ui;

— напряжение вторичной обмотки Uz;

— ток вторичной обмотки l2;

— мощность вторичной обмотки Р2 =I2 * U2 = Рвых

Если обмоток много, то мощность, отдаваемая трансформатором, определяется суммой всех мощностей вторичных обмоток (Рвых).

РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА

Размеры магнитопровода выбранной конструкции, необходимые для получения от трансформаторов заданной мощности, могут быть найдены на основании выражения:

,где:

Sст— сечение стали магнитопровода в месте расположения катушки;

Sок — площадь окна в магнитопроводе;

Вмах— магнитная индукция, см. табл. 7.5;

J — плотность тока, см. табл. 7.6;

Кок — коэффициент заполнения окна, см. табл. 7.7;

Кст — коэффициент заполнения магнитопровода сталью, см. табл. 7.8;

Величины электромагнитных нагрузок Вмах и J зависят от мощности, снимаемой со вторичной обмотки цепи трансформатора, и берутся для расчетов из таблиц 7.5 и 7.6.

Таблица 7.5

Таблица 7.6

Коэффициент заполнения окна Кок приведен в таблице 7.7 для обмоток, выполненных проводом круглого сечения с эмалевой изоляцией.

Коэффициент заполнения сечения магнитопровода сталью Кст зависит от толщины стали, конструкции магнитопровода (пластинчатая, ленточная) и способа изоляции пластин или лент друг от друга. Величина коэффициента Кст для наиболее часто используемой толщины пластин может быть найдена из таблицы 7.8

Таблица 7.7

Таблица 7.8

ПРИМЕЧАНИЕ:

1. Коэффициенты заполнения для пластинчатых сердечников указаны в скобках при изоляции пластин лаком или фосфатной пленкой.

2. Коэффициент заполнения для ленточных магнитопроводов указаны при изготовлении их методом штамповки и гибки ленты.

Определив величину Sст*Sок, можно выбрать необходимый линейный размер магнитопровода, имеющий соотношение площадей не менее, чем получено в результате расчета.

Величину номинального тока первичной обмотки находим по формуле:

,где величина h и COS j трансформатора, входящие в выражение, зависят от мощности трансформатора и могут быть ориентировочно определены по таблице 7.9.

Таблица 7.9

Токи вторичных обмоток обычно заданы. Теперь можно определить диаметр проводов в каждой обмотке без учета толщины изоляции. Сечение провода в обмотке: Snp = I/J, диаметр

Определяем число витков в обмотках трансформатора:

,где n — номер обмотки,

аU — падение напряжения в обмотках, выраженное в процентах от номинального значения, см. таблицы 7.10 и 7.11. Следует отметить, что данные для —U, приведенные в таблице 7.10, для многообмоточных трансформаторов требуют уточнения. Рекомендуется принимать значения аU для обмоток, расположенных непосредственно на первичной обмотке на 10...20% меньше, а для наружных обмоток на 10...20% больше указанных в таблице.

В торроидальных трансформаторах относительная величина полного падения напряжения в обмотках значительно меньше по сравнению с броневыми трансформаторами. Это следует учитывать при определении числа витков обмоток — значения аU берутся из таблицы 7.11.

Таблица 7.10

Таблица 7.11

ПРИМЕР РАСЧЕТА СЕТЕВОГО ТОРРОИДАЛЬНОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Исходные данные:

Входное напряжение U1 = 220 В

Выходное напряжение U2 = 22 В

Максимальный ток нагрузки I2 = 10 А

Мощность вторичной цепи определяем из формулы:

P2 = U2 * l2 =220 Вт

Имеется кольцевой ленточный магнитопровод с размерами: в = 4 см, с = 7,5 см, а = 2 см (рис. 7.17в).

Sок =pЧR2 =3,14Ч3,752 =44,1 кв. см ; Sст =аЧв=2Ч4 =8 кв. см

Воспользовавшись формулой мощности и таблицами, определяем, какую максимальную мощность можно снять сданного магнитопровода:

Расчетная величина превышает необходимую по исходным данным (Р2 = 220 Вт), что позволяет применить данный магнитопровод для намотки нужного трансформатора, но если требуются минимальные габариты трансформатора, то железо магнитопровода можно взять меньших размеров (или снять часть ленты), в соответствии с расчетом.

Номинальный ток первичной обмотки:

Сечение провода в обмотках:

Диаметр провода в обмотках:

Выбираем ближайшие диаметры провода из ряда стандартных размеров, выпускаемых промышленностью, — 0,64 и 2 мм, типа ПЭВ или ПЭЛ.

Число витков в обмотках трансформатора:

ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ ВЫПОЛНЕНИИ РАБОТ

Основы безопасности при работе с напряжением более 36 В должен знать каждый. Жизнь слишком ценный подарок природы, чтобы ее терять из-за невнимательности или неаккуратности.

Электрический ток более 50 мА, проходящий через человека, представляет опасность для здоровья и жизни. Поэтому для безопасного выполнения работ необходимо помнить и выполнять основные правила:

1. Руки должны быть чистыми и сухими, так как величина тока, проходящего через человека, зависит от состояния кожи, а также площади соприкосновения с токоведущими частями (грязь и влага ее увеличивают).

2. Нельзя лезть в блок сразу двумя руками или одной рукой при этом касаться токопроводящей поверхности (металлического корпуса устройства), так как степень поражения электрическим током зависит от пути его прохождения. Наиболее опасным является путь тока от руки к руке — через область сердца и легких.

3. Ремонт с заменой деталей необходимо выполнять при отключении питания устройства от сети 220 В. Для полной уверенности в этом лучше вытащить сетевую вилку из розетки (выключатель может сломаться в самый неожиданный момент).

4. После выключения питания конденсаторы в устройстве могут еще некоторое время сохранять заряд, который вы получите при случайном касании цепей. Для исключения такой возможности выводы высоковольтных конденсаторов закорачиваются через резистор примерно 100 Ом (закорачивание выводов короткозамыкающей перемычкой может их повредить).

Это правило особенно хорошо запоминается, после того как разряд высоковольтного конденсатора почувствуешь на себе.

5. При первоначальном включении устройства следует соблюдать осторожность, так как диоды и электролитические конденсаторы при неправильном включении полярности или превышении режимов могут взорваться. При этом конденсаторы взрываются не сразу, а сначала некоторое время греются.

6. Не рекомендуется оставлять без присмотра включенные и еще не настроенные устройства — это может вызвать пожар.

7. Безопасным для человека в обычных условиях является источник тока с напряжением до 36 В, поэтому для монтажа элементов лучше использовать паяльник с рабочим напряжением, не превышающим это значение.

8. При работе с паяльником нельзя стряхивать с жала остатки расплавленного припоя: его брызги могут попасть в глаза или на тело и вызвать травму. Осторожность необходима и при вытаскивании выводов элементов при отпайке.

Паяльник должен иметь подставку, которая исключает случайное касание горячих частей руками, а также скатывание его на стол.

9. При длительной работе с паяльником воздух в комнате насыщается вредными для организма парами свинца и олова. Поэтому помещение следует регулярно проветривать.

Если же вы все же по неосторожности попали под напряжение или стали свидетелем такого случая, то надо как можно скорее освободиться от контакта с токоведущим проводником, любым способом разомкнув цепь. Последствия поражения зависят от времени нахождения человека под напряжением.

Особо внимательным надо быть при настройке схем, не имеющих электрической развязки от сети 220 В (не имеющих понижающих напряжение трансформаторов). В этом случае подключение измерительных приборов лучше выполнять при отключенной схеме.

Обо всех опасностях невозможно рассказать в пределах данной статьи, поэтому будьте внимательны и осторожны при работах с электричеством.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Небольшой путеводитель в мире книг поможет выбрать для.чтения наиболее удачные, по моему мнению, издания радиотехнической литературы по интересующим вас разделам радиоэлектроники. Список не претендует на полноту, но по крайней мере, эта техническая литература содержит много информации для практического использования. Кроме того, изложена она в легко доступном для понимания виде.

1. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 3-х томах. Пер. с англ. —4-е изд. перераб. и доп. — М.: Мир, 1993.

Работа известных американских специалистов посвящена быстро развивающимся областям электроники. В ней приведены наиболее интересные технические решения, а также анализируются ошибки разработчиков аппаратуры. Внимание читателей сосредотачивается на особенностях проектирования и применения электронных схем.

Том 1 содержит сведения об элементах схем, транзисторах, операционных усилителях, активных фильтрах, источниках питания, полевых транзисторах.

Том 2 содержит сведения о прецизионных схемах и малошумящей аппаратуре, о цифровых схемах, о преобразователях информации, мини- и микроЭВМ и микропроцессорах.

Том 3 содержит сведения о микропроцессорах, радиотехнических схемах, методах измерения и обработки сигналов, принципах конструирования аппаратуры и проектирования маломощных устройств.

2. Алексенко А. Г., Коломбет Е. А., Стародуб Г. И. Применение прецизионных аналоговых ИС. — М.: Сов. радио, 1980.

Книга посвящена теоретическим и практическим особенностям применения прецизионных аналоговых ИС: операционных усилителей, компараторов и перемножителей напряжения, составляющих основу аналоговой элементной базы современной микроэлектронной аппаратуры. Подробно изложены методы улучшения основных параметров и характеристик этих элементов при решении нетрадиционных задач.

3. Фолкенберри Л. Применение операционных усилителей и линейных ИС. Пер. с англ. — М.: Мир, 1985.

В книге известного американского специалиста рассмотрены методы построения и расчета электронных устройств с применением интегральных микросхем операционных усилителей, линейных и импульсных стабилизаторов напряжения, преобразователей данных, а также токоразностных и измерительных усилителей. Содержит много практических примеров.

4. Кизлюк А. И. Справочник по устройству и ремонту телефонных аппаратов зарубежного и отечественного производства. — М.:

БИБЛИОН, 1995.

В книге подробно описан принцип работы всех узлов современных телефонных аппаратов. Приведены практические схемы и полезные рекомендации для ремонта. Содержится также справочная информация по импортным и отечественным элементам.

5. Никитин В. А. Как сделать телевизионную антенну. — М.: МП

"Символ-Р", 1994.

Автор брошюры накопил большой опыт по устройствам и использованию различных телевизионных антенн метрового и дециметрового диапазонов в условиях ближнего, дальнего и сверхдальнего приема, которым делится с читателем.

Рассмотрены условия приема, конструкции различных антенн, их преимущества и недостатки, целесообразность применения в конкретных условиях.

6. Ланцов А. Л., Зворыкин Л. Н., Осипов И. Н. Цифровые устройства на комплементарных МДП интегральных микросхемах. — М.: Радио и связь, 1983.

В книге рассматриваются особенности применения микросхем, изготовленных по МОП технологии, серий: К176, К561, 564. Содержится справочная информация по работе этих микросхем.

7. Бирюков С. А. Цифровые устройства на МОП интегральных микросхемах. — М.: Радио и связь, 1990.

Описаны принципы использования интегральных микросхем серий К176 и К561, приведены описания формирователей и генераторов импульсов, квазисенсорных переключателей, измерительных схем, а также различных других устройств с использованием МОП интегральных микросхем.

8. Белопольский И. И. и др. Расчет трансформаторов и дросселей малой мощности. Изд. 2-е, перераб и доп. — М.: Энергия, 1973.

В книге рассмотрены основы теории, конструкции и методы расчета трансформаторов и дросселей малой мощности, применяемых в устройствах электропитания радиоаппаратуры.