Коммутатор нагрузки

---

 

На практике довольно часто встречаются случаи, когда некоторые виды электрической нагрузки (например, лампы накаливания в устройствах световой сигнализации) необходимо эксплуатировать в импульсном режиме, поскольку он не только экономичнее, но часто и эффективнее (мигающая лампа в большей степени привлекает внимание).

Сейчас многие автомобилисты хотят установить на машину дополнительные стоп-сигнальные фонари, работающие в импульсном режиме. Как показывает практика, такие фонари повышают безопасность движения. Промышленность и производственные кооперативы быстро откликнулись на удовлетворение спроса в соответствующих фонарях, а вопрос о коммутаторах для них пока остался нерешенным. И тут уж в дело идет все - от термоэлектрических прерывателей до светодинамических установок.

Рис 1. Принцип действия коммутатора.

В журнале "Радио" неоднократно были опубликованы описания электронных коммутаторов различной степени сложности и назначения. Но у них всех есть одна общая черта, скорее - недостаток. Он заключается в том, что коммутатор с нагрузкой подключены к источнику питания параллельно, из-за чего общее число проводников в цепях питания коммутатора и нагрузки - не менее трех. Сказанное поясняет функциональная схема на рис.1а. Здесь SF1 - выключатель питания (для случая стоп-сигнальных фонарей механически связанный с педалью тормоза); Rн - нагрузка (лампы накаливания); Iк - ток коммутатора; Iн - ток нагрузки. Недостаток такого устройства очевиден.

Намного более удобна последовательная схема соединения нагрузки и коммутатора, показанная на рис.1б. Во-первых, она обеспечивает минимум соединительных проводов. Во-вторых, если условиться, что коммутирующими элементами в обоих случаях служат ключи с одинаковыми параметрами, то при прочих равных условиях (Uпит, Rн) ток, потребляемый устройством по схеме рис. 1б, меньше, чем по схеме рис. 1а, на Iк. Именно такой коммутатор и описан ниже.

Представьте себе, что вы приобрели дополнительные фонари стоп-сигналов, соединили их параллельно и установили, как обычно, у заднего стекла в салоне автомобиля. Один из выводов фонарей соединили с корпусом непосредственно в салоне, чтобы не тянуть длинный провод, а другой - провели в багажник и подключили параллельно одной из ламп основного стоп-сигнала. При нажатии на педаль тормоза вместе с основными включаются дополнительные фонари.

Следующий этап совершенствования вновь установленной системы - перевод ее работы в режим мигания с низкой частотой при нажатии на педаль тормоза. В случае реализации этого режима по схеме на рис. 1б достаточно описываемый коммутатор включить в разрыв провода от дополнительных фонарей к корпусу.

Принципиальная схема коммутатора показана на рис. 2. Он состоит из мультивибратора на двух логических элементах DD1.1, DD1.2, буферного формирователя на элементах DD1.3, DD1.4 и электронного ключа на сложном составном транзисторе VT1VT2VT3. Отличительная особенность коммутатора от ближайших прототипов - в способе подачи на микросхему питающего напряжения. Принцип работы коммутатора основан на использовании свойств микросхем структуры КМОП - чрезвычайно высокого входного (до нескольких тысяч мегаом) и относительно большого выходного (до одного килоома) сопротивления, ничтожного потребления тока (от 0,1 до 100 мкА) в статическом режиме при значительном (до 10 мА) выходном токе и, наконец, работоспособности в широком интервале питающего напряжения-2,4...30 В.

Рис 2. Принципиальная схема коммутатора.

В общем случае, когда плюсовой вывод питания микросхемы подключен непосредственно к источнику постоянного напряжения, работа генератора несколько различна в случаях применения микросхем серий К164, К176 и К561. Длительность выходных импульсов и период колебаний находятся в зависимости не только от произведения номиналов времязадающей цепи (R1C1), но и от числа ограничительных (защитных) диодов во входных цепях элементов микросхем. Так, если в генераторе использованы элементы с одним диодом, время зарядки конденсатора С1 через резистор R1 до порогового напряжения равно 0,7 R1C1, а разрядки - 1,1 R1C1. Период колебаний будет равен t=1,8R1C1 с. Если же в элементах по два диода, значения времени зарядки и разрядки равны, период равен t=1,4R1C1 с.

На рис. 3 представлены временные диаграммы, иллюстрирующие работу описываемого коммутатора. Видно, что диаграмма напряжения на левой по схеме обкладке конденсатора С1 (по сравнению с аналогичной диаграммой в [2] на рис. 10, б) имеет характерную особенность: переключение элемента DD1.1 по выходу в состояние 1 происходит при пороговом напряжении U_пор2, значительно меньшем, чем U_пор1. Объясняется это тем, что в течение времени t₂=t₃ - t₂ напряжение питания микросхемы равно падению напряжения на открытом транзисторе VT3 (см. рис 2). А поскольку оно значительно меньше U_пит то и переключение элементов в этот промежуток времени происходит при значительно меньшем пороговом напряжении.

В таблице представлены основные параметры коммутатора, снятые при постоянном напряжении источника питания U_пит=12 В. Для удобства снятия параметров значение R1C1 было взято в пятьсот раз меньше указанного на принципиальной схеме (т. е. измерения проводили на более высокой частоте, чем рабочая частота коммутатора). Из полученных результатов следует, что при U_пит=const параметры устройства зависят в основном от сопротивления коммутируемой нагрузки (при прочих равных условиях они будут несколько отличаться от указанных в таблице в случае использования других типов мощных транзисторов и микросхем). Кроме того, нижний предел напряжения питания (2,4 В), при котором еще сохраняется переключающая способность элементов структуры КМОП, делает заметным превышение напряжения на открытом транзисторе VT3 от напряжения насыщения этого транзистора. Однако это вряд ли можно считать препятствием для использования коммутатора с такими нагрузками, как устройства световой сигнализации - дополнительных стоп-сигнальных фонарей, указателя поворотов и т. п. Скорее наоборот, поскольку напряжение бортовой сети автомобиля при работающем двигателе, как правило, равно 14 В, т. е. больше номинального.

 

Rн, Ом	D Uкэз. В	Unop1. В	Unop2. B	t1, мс	t2, мс	F, Гц
1	4,2	4,2	1,74	1,4	0,95	425
1,6	3,9	4,2	1,5	1,4	0,96	423
5	3	4,2	1,2	1,4	1,24	378
10	2,7	4,2	1,1	1,4	1,4	357
50	2,44	4,2	0,9	1,4	5	156
100	2,43	4,2	0,6	1,4	9,2	94
500	2,42	4,2	0,3	1,4	22,5	42

Примечание: R1=200кОм, С1=0,01мкФ

Вполне достаточная яркость свечения ламп выгодно сочетается с более мягким режимом накала из-за падения напряжения на коммутаторе. Зависимость времени зарядки конденсатора С1 от напряжения источника питания менее заметна, чем от сопротивления нагрузки. Так, при Rн=1,6 Ом и изменении Uпит от 14 до 5 В время коммутации нагрузки увеличивается менее чем на 10 %. Примерно на столько же уменьшается частота коммутации.

Основные технические характеристики:

Напряжение питания, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5...30 В
Максимальный коммутируемый ток нагрузки при температуре
корпуса коммутатора tкорп=50°С, . . . . . . . . . . . . . 10 А
Частота коммутации при мощности нагрузки 2Х5 Вт . . . . . 1 Гц
Скважность импульсов коммутации при мощности
нагрузки 2Х5 Вт . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1,9

Резистор коммутатора - ВС, МЛТ, ОМЛТ или УЛМ. Конденсатор лучше использовать КМ-6, однако подойдут и К53-1, К50-3, К50-12 и др. Номиналы резистора и конденсатора могут отличаться от указанных на схеме. Важно лишь, чтобы параметры времязадающей цепи удовлетворяли необходимому ритму коммутации. Транзисторы КТ315 могут быть любыми из этой серии; возможна их замена на один транзистор КТ3142А (в этом случае выходы буферного формирователя необходимо объединить). Транзистор КТ818Б - также любой из этой серии. Вместо К561ЛА7 можно использовать микросхемы К561ЛЕ5, К564ЛА7 или К564ЛЕ5. Возможность использования аналогичных микросхем серии К176 или 164 должна быть экспериментально проверена, поскольку в устройстве безусловно, применимы лишь микросхемы с элементами, оснащенными двумя защитными диодами (так как только они работают в указанных пределах питающего напряжения).

Конструктивно коммутатор выполнен в виде герметичного блока (рис.4). Из листового металла с хорошей теплопроводностью (медь, алюминиевый сплав, латунь) вырезают прямоугольную пластину-основание размерами 50х20х4 мм. Толщину пластины выбирают из соображений обеспечения необходимой жесткости конструкции. К пластине винтом или заклепкой крепят мощный транзистор VT3, после чего к его выводам припаивают остальные детали. Микросхему на пластину кладут выводами вверх (рис. 5).

Затем из плотной бумаги склеивают прямоугольную форму, которую отогнутыми краями приклеивают к пластине так, чтобы детали оказались внутри формы. Высота стенок формы должна быть на 1,5...2 мм больше высоты смонтированного узла. К эмиттеру мощного транзистора припаивают гибкий вывод длиной 15...20 см из многожильного провода сечением 1мм². Вывод пропускают через отверстие, предварительно проткнутое шилом в стенке формы в соответствующем месте. Вторым выводом служит пластина-основание. В форму заливают эпоксидный клей и, слегка наклоняя пластину, дают возможность всплыть пузырькам воздуха. После затвердевания смолы блок обтачивают напильником с трех сторон.

А. Кожуров г. Гродно

Литература:

1. Алексеев С. Применение микросхем серии К176.-Радио, 1984, № 4, с. 25-28.

2. Алексеев С. Формирователи и генераторы на микросхемах структуры КМОП.-Радио, 1985, № 8, с. 31-35.

 

---

 

    TDA 1558Q (изготовитель - Philips).

---

    Микросхема TDA1558Q представляет собой оконечный УМЗЧ для автомагнитол. Микросхема может включаться как УМЗЧ с четырьмя независимыми каналами с максимальной мощностью по 11 Вт в каждом канале при сопротивлении нагрузки 2 Ом, так и по мостовой схеме: два канала по 22 Вт, сопротивление нагрузки -  4 Ом.
    Во время испытаний усилитель был подключен к стабилизированному источнику питания с напряжением 15 В. В качестве нагрузки использовались акустические системы "Амфитон" 25АС-027.

Что понравилось

Для сборки схемы нужен минимум деталей. Можно даже не утруждать себя созданием печатной платы и использовать навесной монтаж.

Даже на полной мощности микросхема слабо греется, поэтому можно обойтись небольшим теплоотводом (мы использовали теплоотвод для 486-го процессора).

Не требуется никакой настройки.

Во время включения схемы с нестабилизированным источником питания (фильтр питания был исключен из схемы усилителя) нами не было отмечено изменения качества звука.

Что не понравилось

При весьма хорошем, в общем, звучании, все-таки ощущается некоторая нехватка нижних частот.

 

Общая оценка 8 из 10

Мы рекомендуем этот усилитель тем, кто не доволен звучанием звуковой карты компьютера, но, в то же время, не хочет (или уже не имеет возможности) подключить линейный выход с карты к стереосистеме. Разница в качестве звука, даже с использованием не столь качественных акустических систем (например "Радиотехника" S-30), просто потрясающая.

 

Мостовое включение микросхемы TDA1558Q (2х22Вт)	Типовое включение микросхемы TDA1558Q (4х11Вт)

 

Аналог мощного стабилитрона.

---

 

Для стабилизации напряжения питания нагрузки нередко пользуются простейшим стабилизатором - параметрическим (рис. 1), в котором питание от выпрямителя поступает через балластный резистор, а параллельно нагрузке включают стабилитрон.         Подобный стабилизатор работоспособен при токах нагрузки, не превышающих максимального тока стабилизации для данного стабилитрона. А если ток нагрузки значительно больше, пользуются более мощным стабилитроном, например, серии Д815, допускающим ток стабилизации 1...1,4 А.         При отсутствии такого стабилитрона подойдет маломощный, но использовать его нужно в паре с мощным транзистором, как показано на рис. 2. В итоге получается аналог мощного стабилитрона, обеспечивающий на нагрузке достаточно стабильное напряжение даже при токе 2 А, хотя максимальный ток стабилизации указанного на схеме стабилизатора КС147А составляет 58 мА.         Работает аналог так. Пока питающее напряжение, поступающее от выпрямителя, меньше напряжения пробоя стабилитрона, транзистор закрыт, ток через аналог незначительный (прямая горизонтальная ветвь вольт- амперной характеристики аналога, приведенной на рис. 4). При увеличении питающего напряжения стабилитрон пробивается, через него начинает протекать ток и транзистор приоткрывается (изогнутая часть характеристики) Дальнейшее увеличение питающего напряжения приводит к резкому росту тока через стабилитрон и транзистор, а значит, к стабилизации выходного напряжения на определенном значении (вертикальная ветвь характеристики), как и в обычном параметрическом стабилизаторе.         Эффект стабилизации достигается благодаря тому, что в режиме пробоя стабилитрон обладает малым дифференциальным сопротивлением и с коллектора транзистора на его базу осуществляется глубокая отрицательная обратная связь. Поэтому при уменьшении выходного напряжения будет уменьшаться ток через стабилитрон и базу транзистора, что приведет к значительно большему (в h21Э раз) уменьшению коллекторного тока, а значит, к увеличению выходного напряжения. При увеличении же выходного напряжения будет наблюдаться обратный процесс.         Значение стабилизированного выходного напряжения определяют суммированием напряжения стабилизации стабилитрона с напряжением эмиттерного перехода открытого транзистора (» 0,7 В для кремниевого транзистора и » 0,3 В для германиевого). Максимальный же ток стабилизации аналога будет практически в h21Э раз превышать такой же параметр используемого стабилитрона. Соответственно во столько же раз будет больше и мощность рассеивания на транзисторе по сравнению с мощностью на стабилитроне.         Из приведенных соотношений нетрудно сделать вывод, что статический коэффициент передачи мощного транзистора должен быть не менее частного от деления максимального тока потребления нагрузки к максимальному току стабилизации стабилитрона. Максимально допустимый ток коллектора транзистора и напряжение между коллектором и эмиттером должны превышать соответственно заданный ток стабилизации аналога и выходное напряжение.         При использовании транзистора структуры р-п-р его следует подключать в соответствии с приведенной на рис. 3 схемой. В этом варианте транзистор можно укрепить непосредственно на шасси питаемой конструкции, а остальные детали аналога смонтировать на выводах транзистора.         Для снижения пульсаций выходного напряжения и уменьшения дифференциального сопротивления аналога параллельно выводам стабилитрона можно включить оксидный конденсатор емкостью 100...500 мкФ.         В заключение немного о температурном коэффициенте напряжения (ТКН) аналога. При использовании прецизионных стабилитронов серий Д818, КС191, ТКН аналога будет значительно хуже ТКН стабилитрона. Если применен стабилитрон с напряжением стабилизации более 16 В, ТКН аналога будет примерно равен ТКН стабилитрона, а со стабилитронами Д808 - Д814 ТКН аналога улучшится.

 

И. КУРСКИЙ

Применение микросхемы К548УН1.

---

Применение микросхемы К548УН1.

Интегральный сдвоенный предварительный усилитель К548УН1 является, как известно, микросхемой многоцелевого назначения. По сравнению с операционными усилителями общего применения, усилитель К548УН1 имеет существенно меньший уровень шумов, внутреннюю коррекцию, обеспечивающую устойчивую работу устройств на его основе при глубокой ООС, некритичен к нестабильности и пульсациям питающего напряжения, которое, кстати, может быть в пределах от 9 до ЗО В. Идентичность параметров полностью независимых каналов микросхемы позволяет использовать ее в высококачественных стереофонических трактах. Ниже рассмотрены примеры построения некоторых распространенных устройств на основе этой микросхемы.

Неинвертирующий линейный усилитель получается при включении микросхемы, как показано на рис. 1 (в скобках указаны номера аналогичных по назначению выводов второго канала). Максимальное входное напряжение устройства составляет примерно 0,3 В. Коэффициент усиления по постоянному току K=1+R3/R1.



Рис. 1

Максимальное сопротивление резистора R1 определяется при таком включении током базы I_б транзистора V2 (0,5 мкА) дифференциального каскада микросхемы: протекающий, через резистор ток должен быть, по крайней мере. в 10 раз больше базового тока. Учитывая, что напряженке на базе транзистора V2 должно быть таким же, как и на базе транзистора V4 этого каскада (а там оно составляет 1.3 В), максимальное сопротивление резистора R1 рассчитывают по формуле R1= 1,3/10I_б, откуда следует, что оно должно быть не более 260 кОм.

Сопротивление резистора R3, зависящие от напряжения питания, определяют из соотношения R3=(U_пит/2,6-1)R1. Поскольку наименьшее напряжение питания микросхемы равно 9 В, то минимальный коэффициент усиления постоянного тока составляет примерно 3,5. Максимальное его значение (при напряжении питания 30 В) - около 12.

Коэффициент усиления неинвертирующего усилителя на переменном токе К_u=1+R3/R2. При напряжении питания 25 В его в диапазоне частот 20...20 000 Гц можно сделать любым в пределах 10...1000.

Емкость конденсатора С4 (его включают параллельно корректирующему конденсатору микросхемы) зависит от требуемых усиления и полосы рабочих частот и для режима единичного усиления составляет 39...47 пФ. Конденсатор С1, развязывающий микросхему от предшествующих цепей по постоянному току, может иметь емкость от 0,2 мкФ и более, конденсатор С2, устраняющий паразитную связь по цепи питания, - 0,1...0,2 мкФ.

При необходимости шумы неинвертирующего усилительного каскада можно снизить (примерно в 1,4 раза), используя не оба, а только один из транзисторов дифференциального каскада. В этом случае вывод 2(13) микросхемы соединяют с общим проводом, а делитель RIC3R2R3 подключают к выводу 3(12), Максимальное сопротивление резистора R1 определяют из условия, чтобы текущий через него ток не менее чем в 5 раз превышал ток эмиттера I_э транзистора V4 (100 мкА): R1=0,65/5I_э (0,65- напряжение - в вольтах - на эмиттерах транзисторов V2, V4). При указанном соотнощенин токов сопротивление этого резистора должно быть не более 1,3 кОм. Что касается резистора R3, то его сопротивление при использовании одного транзистора на входе рассчитывают по формуле
R3=(U_пит/1,3-1)R1.

Инвертирующий линейный усилитель (рис. 2) позволяет избежать ограничения входного сигнала и устойчив без дополнительной коррекции, если усиление по постоянному току равно или больше 10. Скорость нарастания выходного сигнала усилителя в таком включении составляет не менее 4В/мкс (при отсутствии внешнего коррек- тирующего конденсатора). Коэффициент усиления по постоянному току определяется отношением сопротивлений резисторов цепи ООС R3 и R2 (K=R3/R2), по переменному - резисторов R3 и RI (K_u=R3/R1).



Рис. 2

Сказанное выше в отношении выбора сопротивлении резисторов R1 - R3, емкости конденсатора С4, а также конденсаторов на входе усилителя (С1) и в цепи питания С2 полностью относится и к случаю использования микросхемы в качестве инвертирующего усилителя.

Необходимо отметить, что при таком включении микросхемы использовать для. уменьшения шумов только один транзистор дифференциального каскада нельзя.

Усилитель воспроизведения катушечного магнитофона можно собрать по схеме, приведенной на рис. 3. При использовании универсальной магнитной головки 6Д24Н.1.У (от "Маяка-203") и скорости ленты 19,05 см/с усилитель имеет следущие технические характеристики:

 Рабочий диапазон частот, Гц . . . . . . . . 40...18000 Номинальное напряжение, мВ, на частоте 1 кГц; входное . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 выходное . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 Коэффициент гирмоническнх искажений на частоте 1 кГц, %, не более . . . . . . . 0,2 Относительный уровень шумов в канале воспроизведения, дБ, не более. . . . -53 

Рис. 3

Как видно из рис. 3, микросхема К548УН1 включена в данном случае по схеме неинвертирующего усилителя с использованием обоих транзисторов дифференциального каскада. Требуемая коррекция АЧХ обеспечивается частотнозависимой цепью R4R5C5. Постоянная времени коррекции - 75 мкс - задана параметрами резистора R4 и конденсатора С5. Для коррекции АЧХ в области высших частот рабочего днапаэона частот служит конденсатрр С1, образующий вместе c индуктивностью магнитной головки колебательный контур, настроенный на частоту 18...20 кГц.

Микрофонный усилитель - еще одна область применения микросхемы, где важен малый уровень собственных шумов. Такой усилитель должен иметь, как правило, линейную АЧХ в номинальном диапазоне частот и обладать достаточно высокой перегрузочкий способностью. Устройство, собранное по схеме на рис.4, имеет следующие технические характеристики:

 Номинальный диапазон частот, Гц, при неравномерностн АЧХ не более 1 дБ. . . . . . 20...20000 Hoминальное напряжение, мВ: входное . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 выходное . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 Максимальное входное напряжение, мВ . . . . . . . 30 Входное сопротивление, кОм . . . . . . . . . . . 4,7 Отношение сигнал/шум в номинальном диапазоне частот, дБ, не менее. . . . . . . . . . 60 Коэффициент гармоник, %, при выходном напряжении 5 В . . . . . . . . . . . . . 0.2 

Рис. 4

Микросхема в данном случае включена по схеме неинвертирующего усилителя с использованием одного транзистора дифференциального каскада, что, как уже говорилось, уменьшает уровень шумов.

Темброблоки высококачественных стереофонических усилителей НЧ можно выполнить но схемам, показанным на рис. 5 и 6. В первом из них (рис. 5) для изменения АЧХ применен пассивный мостовой регулятор. а микросхема служит для компенсации вносимых им потерь на средних частотах, во втором (рис. 6) мостовой регулятор включен в цепь ООС, охватывающей микросхему (активный регулятор).

Рис. 5

Рис. 6

Диапазон регулирования тембра на частотах 40 и 16 000 Гц первого из устройств +/-15 дБ, второго - не менее +/- 12 дБ. Коэффициент передачи обоих устройств при установке движков резисторов в среднее положение равен 1, неравномерность АЧХ в этом положении движков зависит от отклонения параметров элементов от указанных на схеме и, если это отклонение не превышает +/-5%, составляет примерно +/-1 дБ в диапазоне частот 20...20 000 Гц. Достоинство активого регулятора тембра - возможность использования переменных резисторов группы А (в регуляторе по схеме на рис. 5 они должны быть группы В). Для нормальной работы обоих устройств выходное сопротивление предшествующего каскада должно быть небольшим (не более 2 кОм).

Рассмотренными примерами, естественно, не исчерпываются возможности применения микросхемы К548УН1 в аппаратуре записи и воспроизведения звука. С неменьшим успехом ее можно использовать в микшерских пультах, активных фильтрах, многополосных регуляторах тембра и т. д.

Ю. Бурмистров, А. Шатров, г. Москва

Фотореле на симисторе

---

 

        Описания конструкций для автоматического включения и выключения освещения в зависимости от естественной освещенности неоднократно публиковались в различных изданиях, например [1, 2]. В качестве коммутирующего элемента в устройствах использовались либо электромагнитные реле, либо тиристор. В предлагаемой конструкции эту функцию выполняет симистор. Благодаря тому, что его работа не зависит от полярности приложенного напряжения, отпадает необходимость в мощном двуполупериодном выпрямителе. Это позволяет упростить конструкцию автомата и уменьшить его габариты. Предлагаемое устройство рассчитано на управление источниками света общей мощностью до 400 Вт.

        Фотореле (рис.1) состоит из датчика освещенности (R1), порогового устройства, выполненного по схеме триггера Шмитта (VT1, VT2), и коммутирующего элемента (VS1). Фоторезистор R1 вместе с резисторами R2 и R3 образуют делитель напряжения, который определяет ток базы транзистора VT1. В дневное время суток, когда фоторезистор освещен, его сопротивление сравнительно невелико, поэтому транзистор VT1 открыт и насыщен, а VT2 закрыт. Коллекторный ток транзистора VT2, а следовательно, и ток управляющего электрода симистора практически равны нулю. Симистор, таким образом, закрыт, и ток через нагрузку не протекает.

        С уменьшением освещенности сопротивление фоторезистора возрастает, и ток базы транзистора VT1 начинает уменьшаться. При достижении определенного значения транзистор VT1 выходит из насыщения и начинает закрываться. Увеличивающееся падение напряжения на резисторе R7 ускоряет закрывание транзистора VT1 и открывание VT2. Ток управляющего электрода симистора, протекающий через открытый транзистор VT2 и резисторы R6, R7, поддерживает симистор открытым на протяжении обоих полупериодов сетевого напряжения. Следовательно, лампы сразу начинают светить в полный накал. Процесс выключения фотореле происходит в обратном порядке. Порог срабатывания фотореле устанавливают переменным резистором R2, а резистор R3 служит для ограничения тока делителя при попадании на фотоприемник прямых солнечных лучей. Резистор R6 определяет ток управляющего электрода симистора, который при открытом транзисторе VT2 должен быть больше тока включения симистора, но меньше допустимого коллекторного тока транзистора VT2. Резистор R5 уравнивает напряжение на управляющем электроде и катоде симистора, когда транзистор VT2 закрыт. Это обеспечивает надежное выключение симистора и помехоустойчивость фотореле в целом.

        В устройстве использованы постоянные резисторы МЛТ, подстроечный — СП2-3. Конденсатор С1 — любой малогабаритный, С2—МБГО-2. Транзисторы VT1 и VТ2—КТ315Г или КТ315Е с коэффициентом передачи тока не менее 60.

        Устройство собрано в круглой пластмассовой разветвительной коробке, предназначенной для наружной проводки. Все элементы смонтированы на круглой печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Чертеж платы и расположение деталей на ней изображены на рис. 2. Резистор R5 распаян непосредственно на выводах симистора, а резистор R6 — между выводом управляющего электрода и платой. Катоды стабилитрона VD1 и симистора соединены между собой и с платой навесным проводником. Резьбовые выводы анода этих деталей необходимо укоротить так, чтобы они не выступали за пределы крепежных гаек. Фоторезистор своими выводами вставляют во впаянные в плату трубчатые стойки высотой 25 мм так, что под ним освобождается место для монтажа других деталей. В качестве стоек использованы гнезда соответствующего диаметра от штыревого разъема.

        Провода сети и цепи нагрузки крепят в винтовых зажимах, подобных тем, что используют в телефонных аппаратах. Зажимы впаивают в плату в четырех точках каждый. Распределительную коробку следует выбрать со светлой полупрозрачной крышкой, чтобы не вырезать специального окна для фоторезистора.

        Устройство, собранное безошибочно и из элементов с указанными на схеме типономиналами, в налаживании не нуждается, необходимо только установить порог срабатывания. Монтируют фотореле в таком месте, чтобы свет от ламп, которыми оно управляет, не попадал на фотоприемник. Во избежание попадания в коробку воды и посторонних предметов входной патрубок ее должен быть направлен вниз, а крышку после установки герметизируют водостойким лаком или клеем.

        Необходимо помнить, что все элементы устройства находятся под напряжением сети, поэтому при ремонте и регулировке следует строго соблюдать правила техники безопасности.

А. ИВАЩЕНКО, Н. КОТЕЛЕНЕЦ г. Чернигов

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Македон В. Автомат включения освещения. - Радио, 1974, № 9, с. 53.

2. Боровский В. П„ Костенко В. И., Михайленко В. М., Партала О. Н. Справочник по схемотехнике для радиолюбителя.— К.: Техника, 1987, с. 113

Антенный усилитель ДМВ

---

 

        В последнее время большое распространение получило вещание телевидения на ДМВ. Однако из-за малых мощностей ретрансляторов, специфики распространения ДМВ и низкой чувствительности телевизоров зоны уверенного приема телесигналов небольшие. Приходится применять сложные антенны с большим усилением и малошумящие антенные усилители. Предлагаемый антенный усилитель несложен по конструкции, прост в наладке и имеет следующие параметры:

 Полоса усиливаемых частот, . . . . 470...790 МГц Неравномерность АЧХ, . . . . . . . 3 Дб Коэффициент усиления,. . . . . . . 12 Дб Входное сопротивление. . . . . . . 75 Ом Выходное сопротивление . . . . . . 75 Ом Напряжение питания,. . . . . . . . 12 B Потребляемый ток, . . . . . . . . 12 mA 

        Входная цепь (рис. 1), выполненная в виде Т-образного фильтра верхних частот и состоящая из элементов Cl, C2, L1 и L2, обеспечивает согласование усилителя с антенной. Два каскада усиления собраны по схеме с общим эмиттером. Стабилизация режимов транзисторов по постоянному току осуществляется с помощью отрицательных обратных связей через резисторы R1 и R4. Такая схема стабилизации позволяет непосредственно заземлить эмиттерные выводы транзисторов, что обеспечивает высокий устойчивый коэффициент усиления каскадов. Малые сопротивления резисторов нагрузок каскадов исключают возможность возбуждения усилителя на низких частотах. Питание усилителя осуществляется по сигнальному кабелю напряжением +12В от СКД телевизора, согласно рис. 2. Дроссель L3 и конденсатор С7 предназначены для разделения постоянного напряжения и высокочастотного сигнала. В усилителе постоянное напряжение через резистор R6 питает его каскады, а высокочастотный сигнал через конденсатор С6 подается в кабель снижения.

        Усилитель смонтирован на плате размерами 60x37мм, изготовленной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5...2 мм. Транзисторы вставлены в отверстия диаметром 6мм, просверленные в плате, а монтаж выполнен на опорных точках, вырезанных резаком в фольге (рис. 3). Катушка L1, конденсаторы С1, С6 и резистор R6 подпаиваются одним концом непосредственно к центральной жиле кабеля. Экранирующий корпус изготавливают из меди толщиной 0,2...0,4 мм. Плата подпаивается в нескольких точках к стенкам корпуса. Экранирующие оплетки кабелей припаиваются непосредственно к корпусу. Вход и выход кабелей из корпуса дополнительно герметизируется клеем “суперцемент” или аналогичным, водостойким.

        Фильтр разделения напряжения питания и высокочастотного сигнала конструктивно следует собрать в отдельном медном корпусе (рис. 4). С одной стороны на корпусе укреплено гнездо для подключения кабеля снижения антенны, а с другой — штекер для подключения непосредственно к гнезду антенного входа телевизора. Опорную точку для подведения напряжения питания можно изготовить из стеклянного изолятора выводов бумажного конденсатора МБГЧ-1 или аналогичного.

        В усилителе могут быть применены резисторы МЛТ-0,125, МЛТ-0,25, конденсаторы КМ, КД, КПК-МН, транзисторы ГТ329, ГТ341, ГТ361, КТ372, дроссель L3 - ДМ 0,1-10 или же двадцать витков провода ПЭЛШО-0,1 намотанных на стержне Ф600 2,74Х12,7 мм. Катушки L1 и L2 бескаркасные, L1 имеет 10 витков провода ПЭЛ-0,5, а L2 — 2 витка провода ПЭЛ-0,8, намотка рядовая, на оправке диаметром 5 мм.

        Настройка антенного усилителя не вызывает затруднений. Подбором резисторов R1 и R4 устанавливают токи транзисторов VT1 и VT2 соответственно 3 и 5 мА. Конденсатор С2 подстраивают по наилучшему качеству изображения. После настройки усилителя на корпус надевается крышка из меди и пропаивается по всему периметру. Усилитель необходимо установить в непосредственной близости от антенны.

А. Шевченко

Литература:
Жутяев С. Г. Любительская УКВ радиостанция.— М.: Радио и связь, 1981.

Реле времени

---

 

        При эксплуатации различных электрических устройств, питающихся от сети переменного тока, весьма полезно предусмотреть их автоматическое выключение с помощью реле времени. Это исключает лишний расход электроэнергии и уменьшает вероятность возникновения пожара, если включенное устройство осталось без присмотра.

        Описываемое реле времени отличается от известных наличием в нем положительной обратной связи во времязадающем узле, способствующей быстрому выключению устройства даже при больших выдержках времени, что особенно необходимо для трансформаторных блоков питания аппаратуры. Рассчитано на подключение к нему потребителей электроэнергии мощностью не более 1000 Вт. В исходном состоянии потребляет мощность около 1 Вт и позволяет устанавливать выдержку времени на выключение в пределах 0...30 мин. Бесконтактное выключение повышает надежность и долговечность конструкции, а отсутствие блока питания снижает ее массу и размеры.

        Схема реле времени показана на рис. 1. Оно содержит выпрямительный мост на диодах VD1 - VD4, тринистор VS1, электронный ключ VT1 и времязадающий узел на транзисторах VT2 - VT4. В исходном состоянии, пока кнопка SB1 не нажата, конденсатор С1 разряжен, транзисторы VT2 - VT4 открыты, транзистор VT1 и тринистор VS1 закрыты. В это время через нагрузочное устройство R_н, подключенное к разъему ХР1, ток не протекает. При нажатии на кнопку SB1 через резистор R5 и р-п переходы транзисторов VT2, VT3 заряжается конденсатор С1 до напряжения стабилизации стабилитрона VD6. При этом транзисторы VT1 - VT4 и тринистор VS1 находятся в исходном состоянии. После отпускания кнопки вывод положительной обкладки конденсатора вновь соединяется с общим проводом реле времени и на затворе полевого транзистора VT2 возникает отрицательное напряжение. Транзистор VT2 при этом закрывается и закрывает транзисторы VT3 и VT4. Одновременно током, протекающим через резистор R3, открывается транзистор VT1, который коллекторным током открывает тринистор VS1. При открытом транзисторе VT1 тринистор открывается в начале каждого полупериода сетевого напряжения, пропуская номинальный ток через подключенное устройство. После разрядки конденсатора С1 (через резистор R8) до напряжения 5В, соответствующего напряжению отсечки транзистора VT2, этот транзистор приоткрывается, что приводит к открыванию транзисторов VT3 и VT4, образующих для транзистора VT2 положительную обратную связь. Теперь конденсатор С1 быстро разряжается через малое сопротивление открытого транзистора VT4 и резистор R7, в результате транзистор VT2 полностью открывается. При этом транзистор VT1 и тринистор закрываются, а нагрузочное устройство R_н обесточивается - реле времени устанавливается в исходное состояние.

        Диод VD5 улучшает режим закрывания транзистора VT1 и, кроме того, позволяет использовать полевой транзистор VT2 с меньшим током стока, например КП307.

        С конденсатором С1 емкостью 1000мкФ выдержку времени на выключение можно увеличить до 60 мин.

        В описываемом устройстве пригодны тиристоры, рассчитанные на прямое максимальное напряжение не менее 400В и прямой ток не менее 5А. Если реле времени рассчитывают на подключение нагрузки более 200Вт, то для тринистора и диодов выпрямительного моста следует предусмотреть радиаторы, позволяющие рассеивать выделяемую мощность этими полупроводниковыми приборами без их перегрева. Статический коэффициент передачи тока биполярных транзисторов должен быть не менее 50. Транзистор VT1 может быть КТ940А, а полевой транзистор VT2 - КП302Б. Конденсатор времязадающего узла желательно применить с малым током утечки, например К52-2, К52-1, ЭТО-2.

        При правильном монтаже (рис.2) и использовании заведомо исправных деталей реле времени налаживания не требует.

 

Н. Дробница

Расчет трансформатора

---

 

Зная необходимое напряжение на вторичной обмотке (U₂) и максимальный ток нагрузки (I_н), трансформатор рассчитывают в такой последовательности.

1. Определяют значение тока, текущего через вторичную обмотку трансформатора:

I₂ = 1,5 I_н,

где: I₂ - ток через обмотку II трансформатора, А;
I_н - максимальный ток нагрузки, А.

2. Определяют мощность, потребляемую выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора:

P₂ = U₂ I₂,

где: P₂ - максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки, Вт;
U₂ - напряжение на вторичной обмотке, В;
I₂ - максимальный ток через вторичную обмотку трансформатора, А.

3. Подсчитывают мощность трансформатора:

P_тр = 1,25 P₂,

где: P_тр - мощность трансформатора, Вт;
P₂ - максимальная мощность, потребляемая от вторичной обмотки трансформатора, Вт.

Если трансформатор должен иметь несколько вторичных обмоток, то сначала подсчитывают их суммарную мощность, а затем мощность самого трансформатора.

4. Определяют значение тока, текущего в первичной обмотке:

I₁ = P_тр / U₁,

где: I₁ - ток через обмотку I, А;
Р_тр - подсчитанная мощность трансформатора, Вт;
U₁ - напряжение на первичной обмотке трансформатора (сетевое напряжение).

5. Рассчитывают необходимую площадь сечения сердечника магнитопровода:

S = 1,3 P_тр,

где: S - сечение сердечника магнитопровода, см2;
Р_тр - мощность трансформатора, Вт.

6. Определяют число витков первичной (сетевой) обмотки:

w₁ = 50 U₁ / S,

где: w₁ - число витков обмотки;
U₁ - напряжение на первичной обмотке, В;
S - сечение сердечника магнитопровода, см2.

7. Подсчитывают число витков вторичной обмотки:

w₂ = 55 U₂ / S,

где: w₂ - число витков вторичной обмотки;
U₂ - напряжение на вторичной обмотке, В;
S-сечение сердечника магнитопровода, см2.

8. Определяют диаметры проводов обмоток трансформатора:

d = 0,02 I,

где: d-диаметр провода, мм;
I-ток через обмотку, мА.

Диаметр провода обмотки можно также определить по табл. 2.

Iобм, ma	£ 25	25 … 60	60 … 100	100 … 160	160 … 250	250 … 400	400 … 700	700 … 1000
d, мм	0,1	0,15	0,2	0,25	0,3	0,4	0,5	0,6

 

        После этого можно приступить к подбору подходящего трансформаторного железа и провода, изготовлению каркаса и, наконец, выполнению обмоток. Но Ш-образные трансформаторные пластины имеют неодинаковую площадь окна, поэтому нужно проверить, подойдут ли выбранные пластины для трансформатора, т. е. разместится ли провод на каркасе трансформатора. Для этого достаточно подсчитанную ранее мощность трансформатора умножить на 50 - получится необходимая площадь окна, выраженная в мм². Если в подобранных пластинах она больше или равна вычисленной, железо можно использовать для трансформатора.

        При выборе сердечника магнитопровода нужно также учитывать и то обстоятельство, что отношение ширины сердечника к толщине набора (отношение сторон сердечника) должно быть в пределах 1...2.

        В качестве трансформаторов питания радиолюбители часто используют унифицированные выходные трансформаторы кадровой развертки телевизоров (трансформаторы ТВК). Промышленность выпускает несколько видов таких трансформаторов, и каждый из них при работе с выпрямителем, выполненным по мостовой схеме, позволяет получить на нагрузке вполне определенные напряжения в зависимости от потребляемого ею тока. Эти параметры сведены в табл. 3, которая поможет в выборе трансформатора ТВК для того или иного блока питания.

 

Трансформатор	Выпрямленное напряжение при токе нагрузки, А
	0	0,3	0,5	0,8	1,0
ТВК-70Л2	14	11,5	10,5	9	8
ТВК-110Л1	28	26	25	24	23
ТВК-110Л2, ТВК 110ЛМ	17	15	14	13,5	12,5

 

Расчет выпрямителя

---

 

        Поскольку в преобладающем большинстве конструкций блоков питания используется двухполупериодный выпрямитель, диоды которого включены по мостовой схеме (рис. 1), о выборе его элементов здесь и пойдет разговор. Рассчитать выпрямитель - значит правильно выбрать выпрямительные диоды и конденсатор фильтра, а также определить необходимое переменное напряжение, снимаемое для выпрямления с вторичной обмотки сетевого трансформатора. Исходными данными для расчета выпрямителя служат: требуемое напряжение на нагрузке (U_н) и потребляемый ею максимальный ток (I_н).

Расчет ведут в таком порядке:

1. Определяют переменное напряжение, которое должно быть на вторичной обмотке сетевого трансформатора:

U₂ = B U_н,

где: U_н - постоянное напряжение на нагрузке, В;
В - коэффициент, зависящий от тока нагрузки, который определяют по табл. 1.

Коэффициент	Ток нагрузки,А
	0,1	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
В	0,8	1,0	1,9	1,4	1,5	1,7
С	2,4	2,2	2,0	1,9	1,8	1,8

2. По току нагрузки определяют максимальный ток, текущий через каждый диод выпрямительного моста:

I_д = 0,5 С I_н,

где: I_д - ток через диод, А;
I_н - максимальный ток нагрузки, А;
С - коэффициент, зависящий от тока нагрузки (определяют по табл. 1).

3. Подсчитывают обратное напряжение, которое будет приложено к каждому диоду выпрямителя:

U_обр = 1,5 U_н,

где: U_обр - обратное напряжение, В;
U_н - напряжение на нагрузке, В.

4. Выбирают диоды, у которых значения выпрямленного тока и допустимого обратного напряжения равны или превышают расчетные.

5. Определяют емкость конденсатора фильтра:

С_ф = 3200 I_н / U_н K_п,

где: С_ф - емкость конденсатора фильтра, мкФ;
I_н - максимальный ток нагрузки. A;
U_н - напряжение на нагрузке, В;
K_п - коэффициент пульсации выпрямленного напряжения (отношение амплитудного значения переменной составляющей частотой 100 Гц на выходе выпрямителя к среднему значению выпрямленного напряжения).

        Для различных нагрузок коэффициент пульсаций не должен превышать определенного значения, иначе в динамической головке или громкоговорителе будет прослушиваться фон переменного тока. Для питания портативных приемников и магнитофонов, например, допустим коэффициент пульсации выпрямленного напряжения в пределах 10^-3...10^-2, усилителей ВЧ и ПЧ - 10^-4...10^-3, предварительных каскадов усилителей НЧ и микрофонных усилителей - 10^-5...10^-4. Если выходное напряжение выпрямителя будет дополнительно стабилизироваться транзисторным стабилизатором напряжения, то расчетная емкость конденсатора фильтра может быть уменьшена в 5...10 раз.

 

Расчет стабилизатора

---

 

        Для получения более постоянного напряжения на нагрузке при изменении потребляемого тока к выходу выпрямителя подключают стабилизатор, который может быть выполнен по схеме, приведенной на рис. 1. В таком устройстве работают стабилитрон V5 и регулирующий транзистор V6. Расчет позволит выбрать все элементы стабилизатора, исходя из заданного выходного напряжения U_н и максимального тока нагрузки I_н. Однако оба эти параметра не должны превышать параметры уже рассчитанного выпрямителя. А если это условие нарушается, тогда сначала рассчитывают стабилизатор, а затем - выпрямитель и трансформатор питания. Расчет стабилизатора ведут в следующем порядке.

 

1. Определяют необходимое для работы стабилизатора входное напряжение (U_вып) при заданном выходном (U_н):

U_вып = U_н + 3,

Здесь цифра 3, характеризующая минимальное напряжение между коллектором и эмиттером транзистора, взята в расчете на использование как кремниевых, так и германиевых транзисторов. Если стабилизатор будет подключаться к готовому или уже рассчитанному выпрямителю, в дальнейших расчетах необходимо использовать реальное значение выпрямленного напряжения U_вып.

2. Рассчитывают максимально рассеиваемую транзистором мощность:

Р_mах = 1,3 (U_вып - U_н) I_н,

3. Выбирают регулирующий транзистор. Его предельно допустимая рассеиваемая мощность должна быть больше значения Р_max, предельно допустимое напряжение между эмиттером и коллектором - больше U_вып, а максимально допустимый ток коллектора - больше I_н.

4. Определяют максимальный ток базы регулирующего транзистора:

I_б.макс = I_н / h_{21Э min},

где: h_21Эmin - минимальный коэффициент передачи тока выбранного (по справочнику) транзистора..

5. Подбирают подходящий стабилитрон. Его напряжение стабилизации должно быть равно выходному напряжению стабилизатора, а значение максимального тока стабилизации превышать максимальный ток базы I_{б max}.

6. Подсчитывают сопротивление резистора R1:

R1 = (U_вып - U_ст) / (I_{б max} + I_{ст min}),

Здесь R1 - сопротивление резистора R1, Ом;
U_ст - напряжение стабилизации стабилитрона, В;
I_б.max - вычисленное значение максимального тока базы транзистора, мА;
I_ст.min - минимальный ток стабилизации для данного стабилитрона, указанный в справочнике (обычно 3...5 мА). .

7. Определяют мощность рассеяния резистора R1:

P_R1 = (U_вып - U_ст)² / R1,

        Может случиться, что маломощный стабилитрон не подойдет по максимальному току стабилизации и придется выбирать стабилитрон значительно большей мощности - такое случается при больших токах потребления и использовании транзистора с малым коэффициентом h_21Э. В таком случае целесообразно ввести в стабилизатор дополнительный транзистор V7 малой мощности (рис. 2), который позволит снизить максимальный ток нагрузки для стабилитрона (а значит, и ток стабилизации) примерно в h_21Э раз и применить, соответственно, маломощный стабилитрон.

        В приведенных здесь расчетах отсутствует поправка на изменение сетевого напряжения, а также опущены некоторые другие уточнения, усложняющие расчеты. Проще испытать собранный стабилизатор в действии, изменяя его входное напряжение (или сетевое) на ± 10 % и точнее подобрать резистор R1 по наибольшей стабильности выходного напряжения при максимальном токе нагрузки.

 

Бездроссельное питание люминесцентных ламп

---

 

        Как известно, люминесцентные лампы дневного света значительно экономичнее ламп накаливания. Широкое их внедрение для освещения в быту и на производстве могло бы обеспечить значительную экономию электроэнергии. Кроме того, люминесцентные лампы обладают значительно большим сроком службы по сравнению с лампами накаливания. Однако их повсеместному внедрению препятствует необходимость наличия дорогостоящего дросселя, а срок службы ламп ограничен преждевременным перегоранием нитей накала.

        В изданиях для радиолюбителей неоднократно были опубликованы схемы бездроссельного питания люминесцентных ламп удвоенным и выпрямленным напряжением сети. Предлагаемая схема такого питания отличается использованием в качестве балластного сопротивления небольшой лампы накаливания типа “миньон”. Принципиальная схема питания люминесцентной лампы приведена на рис. 1. Лампа накаливания включена последовательно с выпрямителем, собранным по схеме удвоения напряжения. Использование лампы накаливания вместо балластных конденсатора или остеклованного резистора имеет большое преимущество. Конденсатор, используемый в таком случае, имеет большие емкость и габариты, сравнительно дорог, так как должен быть рассчитан на амплитудное значение напряжения сети. Резистор сильно нагревается, а в случае пробоя одного из конденсаторов С1 или С2 сгорает. Лампа накаливания в нормальном режиме горит вполнакала, а при пробое одного из конденсаторов загорается полным накалом, что сигнализирует о неисправности. Нити накала люминесцентной лампы не подогреваются, что резко увеличивает срок ее службы, а также позволяет использовать лампы с перегоревшей нитью накала, которые при обычной схеме питания приходится выбрасывать. Для облегчения поджига лампы на один конец ее баллона наклеивают кольцевой ободок из фольги, соединенный проводником с выводами противоположного конца. Частота пульсации выпрямленного напряжения составляет 100 Гц, что значительно ослабляет неприятное ощущение от мерцания светового по тока.

        Налаживания схема не требует. Однако необходимо, чтобы лампа накаливания была включена в фазовый провод сети, а не в нулевой. Поэтому в тех случаях когда зажигание люминесцентной лампы происходит неуверенно, следует перевернуть вилку в сетевой розетке.

        Конструктивное исполнение светильника не вызывает затруднений. Диоды и конденсаторы выпрямителя имеют малые габариты и легко размещаются в том месте, где обычно находится дроссель. Патрон для лампы накаливания можно установить в отверстие, предназначенное для установки стартера. Ободок поджига выполняется из фольги шириной 50 мм и приклеивается к баллону лампы клеем БФ-2.

        По той же схеме, без изменения номиналов деталей, можно питать также и лампы ЛДЦ-30 и ЛДЦ-20 при этом лишь изменится степень накала лампы накаливания.

 

В.Данилов

Питание лампы дневного света постоянным током

---

 

Наиболее часто применяемые устройства импульсного (стартерного) зажигания люминесцентных ламп обладают некоторыми существенными недостатками: неопределенным временем зажигания, перегрузкой электродов лампы при ее включении, повышенным уровнем радиопомех.

Как показывает практика, в стартерных устройствах (упрощенная схема одного из них приведена на рис. 1) наибольшему нагреву подвергаются участки нитей накала, к которым подводится сетевое напряжение. Здесь зачастую нить перегорает.

Более перспективны - безстартерные устройства зажигания, где нити накала по своему прямому назначению не используются, а выполняют роль электродов газоразрядной лампы - на них подается напряжение, необходимое для поджига газа в лампе.

Вот, к примеру, устройство, рассчитанное на питание лампы мощностью до 40 Вт (рис. 2). Работает оно так. Сетевое напряжение подается через дроссель L1 на мостовой выпрямитель VD3. В один из полупериодов сетевого напряжения конденсатор С2 заряжается через стабилитрон VD1, а конденсатор СЗ - через стабилитрон VD2. В течение следующего полупериода напряжение сети суммируется с напряжением на этих конденсаторах, в результате чего лампа ЕL1 зажигается. После этого указанные конденсаторы быстро разряжаются через стабилитроны и диоды моста и в дальнейшем не оказывают влияния на работу устройства, поскольку не в состоянии заряжаться - ведь амплитудное напряжение сети меньше суммарного напряжения стабилизации стабилитронов и падения напряжения на лампе.

Резистор R1 снимает остаточное напряжение на электродах лампы после выключения устройства, что необходимо для безопасной замены лампы. Конденсатор C1 компенсирует реактивную мощность.

В этом и последующих устройствах пары контактов разъема каждой нити накала можно соединить вместе и подключить к "своей" цепи - тогда в светильнике будет работать даже лампа с перегоревшими нитями.

Схема другого варианта устройства, рассчитанного на питание люминесцентной лампы мощностью более 40 Вт, приведена на рис. 3. Здесь мостовой выпрямитель выполнен на диодах VD1-VD4. А "пусковые" конденсаторы C2, C3 заряжаются через терморезисторы R1, R2 с положительным температурным коэффициентом сопротивления. Причем в один полупериод заряжается конденсатор С2 (через терморезистор R1 и диод VDЗ), а в другой - СЗ (через терморезистор R2 и диод VD4). Терморезисторы ограничивают ток зарядки конденсаторов. Поскольку конденсаторы включены последовательно, напряжение на лампе EL1 достаточно для ее зажигания.

Если терморезисторы будут в тепловом контакте с диодами моста, их сопротивление при нагревании диодов возрастет, что понизит ток зарядки.

Дроссель, служащий балластным сопротивлением, не обязателен в рассматриваемых устройствах питания и может быть заменен лампой накаливания, как это показано на рис. 4. При включении устройства в сеть происходит разогрев лампы EL1 и терморезистора R1. Переменное напряжение на входе диодного моста VD3 возрастает. Конденсаторы С1 и С2 заряжаются через резисторы R2, R3. Когда суммарное напряжение на них достигнет напряжения зажигания лампы EL2, произойдет быстрая разрядка конденсаторов - этому способствуют диоды VD1,VD2.

Дополнив обычный светильник с лампой накаливания данным устройством с люминесцентной лампой, можно улучшить общее или местное освещение. Для лампы EL2 мощностью 20 Вт EL1 должна быть мощностью 75 или 100 Вт, если же EL2 применена мощностью 80 Вт, EL1 следует взять мощностью 200 или 250 Вт. В последнем варианте допустимо изъять из устройства зарядно-разрядные цепи из резисторов R2, R3 и диодов VD1, VD2.

Несколько лучший вариант питания мощной люминесцентной лампы - использовать устройство с учетверением выпрямленного напряжения, схема которого приведена на рис. 5. Некоторым усовершенствованием устройства, повышающим надежность его работы, можно считать добавление терморезистора, подключенного параллельно входу диодного моста (между точками 1, 2 узла У1). Он обеспечит более плавное увеличение напряжения на деталях выпрямителя-умножителя, а также демпфирование колебательного процесса в системе, содержащей реактивные элементы (дроссель и конденсаторы), а значит, снижение помех, проникающих в сеть.

В рассмотренных устройствах используются диодные мосты КЦ405А или КЦ402А, а также выпрямительные диоды КД243Г-КД243Ж или другие, рассчитанные на ток до 1 А и обратное напряжение 400 В. Каждый стабилитрон может быть заменен несколькими последовательно соединенными с меньшим напряжением стабилизации. Конденсатор, шунтирующий сеть, желательно применить неполярный типа МБГЧ, остальные конденсаторы - МБМ, К42У-2, К73-16. Конденсаторы рекомендуется зашунтировать резисторами сопротивлением 1 МОм мощностью 0,5 Вт. Дроссель должен соответствовать мощности используемой люминесцентной лампы (1УБИ20 - для лампы мощностью 20 Вт, 1УБИ40 - 40 Вт, 1УБИ80-80ВТ). Вместо одной лампы мощностью 40 Вт допустимо включить последовательно две по 20 Вт.

Часть деталей узла монтируют на плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита, на которой оставлены площадки для подпайки выводов деталей и соединительных лепестков для подключения узла к цепям светильника. После установки узла в корпус подходящих габаритов его заливают эпоксидным компаундом.

 

А. КАВЫЕВ, г. Уфа

Дистанционный выключатель электроприборов

---

 

        Иногда возникает необходимость в дистанционном выключателе различных электроприборов, причем сам выключатель должен иметь надежную гальваническую развязку от сети, т.е. быть безопасным. Подобные требования справедливы, скажем, при управлении осветительными лампами в помещениях с повышенной влажностью. Применение в этих условиях электромагнитных реле нежелательно из-за их низкой надежности.

        Выход из положения - предлагаемый электронный выключатель (см. схему). В нем использован симметричный тиристор - симистор, что позволило коммутировать переменное напряжение, не применяя выпрямительные диоды, необходимые для тиристорных устройств. Управляют работой симистора выключателем SA1 через маломощный трансформатор T1. При этом используется свойство симистора открываться при подаче на его управляющий электрод напряжения той же полярности, что и на аноде. Вот почему обмотка I трансформатора включена между анодом и управляющим электродом.

        Если контакты выключателя разомкнуты, через обмотку I протекает небольшой ток холостого хода. Напряжения на резисторе R1 недостаточно для открывания симистора, нагрузка - осветительная лампа EL1 - обесточена.

        Когда контакты выключателя замыкают, обмотка II оказывается в режиме короткого замыкания. При этом ток в обмотке I резко возрастает, а значит, увеличивается падение напряжения на резисторе. Симистор будет открываться в начале каждого полупериода сетевого напряжения, нагрузка окажется под током.

        Трансформатор в таком режиме перегружаться не будет, поскольку после открывания симистора напряжение на нем уменьшается до 2 В и в обмотке II протекает незначительный ток.

        В устройстве желательно применить трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 8...10 В при протекании через первичную тока 0,2...0,4 А. Ток холостого хода не должен превышать 10 мА. Подобный трансформатор можно позаимствовать из сетевого адаптера, применяемого для питания плейеров, микрокалькуляторов, транзисторных радиоприемников. Предпочтительнее использовать трансформатор с обмотками, намотанными в разных секциях каркаса, - это повысит электробезопасность устройства.

        Симистор может быть, кроме указанного на схеме, КУ208В. Если мощность нагрузки не превышает 250 Вт, теплоотвод не понадобится, при большей мощности симистор придется установить на теплоотвод. Максимальная мощность нагрузки не должна превышать 1,1 кВт. Подстроечный резистор - СПО, СП4 или другой. Им устанавливают режим надежного открывания симистора.

        Симистор, трансформатор и резистор допустимо располагать на удалении нескольких метров от помещения, в котором установлены выключатель и нагрузка (например, осветительные лампы). Для удобства управления нагрузкой можно подключить параллельно вторичной обмотке трансформатора несколько выключателей.

 

И. НЕЧАЕВ, г. Курск

Методика проверки трансформаторов

---

 

Способ 1

Частотный диапазон "прогонки":

Трансформаторов питания НЧ: 40 — 60 Гц.
Трансформаторов питания импульсного блока питания: 8 — 40 кГц.
Трансформаторов разделительных, ТДКС: 13 — 17 кГц.
Трансформаторов разделительных, ТДКС мониторов (для ПЭВМ):
CGA: 13— 17 кГц.
EGA: 13—25 кГц.
VGA: 25 — 50 кГц.

Если взять импульсный трансформатор питания, например разделительный трансформатор строчной развертки, подключить его согласно рис. 1, подать на I обмотку U=5…10В f=l0…100 кГц синусоиду через С=0,1…1,0 мкф, то на II обмотке с помощью осциллографа наблюдаем форму выходного напряжения.

Рис. 1. Схема подключения для способа 1

"Прогнав" на частотах от 10 кГц до 100 кГц генератор ЗЧ, нужно, чтобы на каком-то участке Вы получили чистую синусоиду (рис. 2. слева) без выбросов и "горбов" (рис. 2. в центре). Наличие эпюр во всем диапазоне (рис. 2. справа) говорит о межвитковых замыканиях в обмотках и т.д. и т.п. Данная методика с определенной степенью вероятности позволяет отбраковывать трансформаторы питания, различные разделительные трансформаторы, частично строчные трансформаторы. Важно лишь подобрать частотный диапазон.

Рис. 2. Формы наблюдаемых сигналов

Способ 2

Необходимое оборудование:

Генератор НЧ.
Осциллограф.

Принцип работы:

Принцип работы основан на явлении резонанса. Увеличение (от 2-х раз и выше) амплитуды колебаний с генератора НЧ указывает, что частота внешнего генератора соответствует частоте внутренних колебаний LC-контура.

Для проверки закоротите обмотку II трансформатора. Колебания в контуре LC исчезнут. Из этого следует, что короткозамкнутые витки срывают резонансные явления в LC контуре, чего мы и добивались. Наличие короткозамкнутых витков в катушке также приведет к невозможности наблюдать резонансные явления в LC контуре.

Рис. 3. Схема подключения для способа 2

Добавим, что для проверки импульсных трансформаторов блоков питания конденсатор С имел номинал 0,01 мкф — 1 мкФ, Частота генерации подбирается опытным путем.

Способ 3.

Необходимое оборудование:

Генератор НЧ.
Осциллограф.

Принцип работы:

Принцип работы тот же, что и во втором случае, только используется вариант последовательного колебательного контура.

Рис. 4. Схема подключения для способа 3

Отсутствие (срыв) колебаний (достаточно резкий) при изменении частоты генератора НЧ указывает на резонанс контура LC. Все остальное, как и во втором способе, не приводит к резкому срыву колебаний на контрольном устройстве (осциллограф, милливольтметр переменного тока).