СИМИСТОРНЫЕ РЕГУЛЯТОРЫ МОЩНОСТИ

В радиолюбительской литературе можно найти немало описаний различных регуляторов мощности и автоматических устройств, использующих в качестве выходного мощного ключа тринистор. Тринистор в цепи переменного тока неудобен тем, что требует питания через выпрямительный мост, и при большой мощности диоды моста должны быть установлены на радиаторы. Более удобен симистор.

Симистор, как и тринистор, имеет три электрода. Его основное отличие - возможность коммутации переменного тока. Ток через симистор может протекать в любом направлении - как от анода к катоду (как в тринисторе), так и в противоположную сторону.

Симисторы серии КУ208 при положительном напряжении на аноде могут включаться импульсами любой полярности, подаваемыми на управляющий электрод относительно катода, а при отрицательном напряжении на аноде - импульсами только отрицательной полярности.

Использование симисторов в регуляторах мощности и различных автоматических коммутаторах затруднено из-за необходимости обеспечения сравнительно большого тока управляющего электрода - 150 мА для симисторов серии КУ208. Управление симистором постоянным током требует большой мощности, а при импульсном управлении необходим формирователь, обеспечивающий короткие импульсы в момент прохождения сетевого напряжения через "нуль" и имеющий общий вывод с одним из сетевых проводов.

В описываемом далее устройстве регулирование мощности в нагрузке осуществляется изменением числа полупериодов сетевого напряжения, подаваемого на нее в течение некоторого интервала времени, поэтому регулятор можно использовать для работы лишь с такими нагрузками, как, например, электроплитка, камин, паяльник и другими подобными электронагревательными приборами.

Включение симистора происходит вблизи момента перехода сетевого напряжения через "нуль", что снижает уровень помех по

сравнению с регуляторами, в которых использован фазоимпульсный метод регулирования.

Принципиальная схема регулятора приведена на рис. 41. Диоды VD1 - VD2, стабилитрон VD3, конденсаторы С1 - С3 и резистор R1 образуют источник питания устройства напряжением около 10 В (при максимальном выходном токе 18...20 мА). Оригинальным является формирователь импульсов частотой 100 Гц, выполненный на транзисторах VT1, VT2 и резисторах R2 - R4. При положительном полупериоде сетевого напряжения на верхнем (по схеме) сетевом проводе транзистор VT1, включенный по схеме с общим эмиттером, открыт и насыщен - напряжение на его коллекторе близко к эмиттерному (транзистор VT2 закрыт). При отрицательном полупериоде закрыт транзистор VT1, но открыт и насыщен транзистор VT2, включенный по схеме с общей базой, и напряжение на его коллекторе имеет тот же знак и амплитуду.

Лишь в моменты, когда сетевое напряжение по абсолютному значению меньше 40... 50 В, оба транзистора закрыты и напряжение на их коллекторе близко к напряжению на выводе 7 микросхемы DDL При этом разрешена работа генератора импульсов на элементax DD1.3, DD1.4. Импульсы частотой около 5 кГц с его выхода дифференцируются цепью C6R8, усиливаются транзистором VT3 и включают симистор VS.1.

Однако работой этого генератора управляет и генератор, собранный на элементах DD1.1 и DD1.2. Частота формируемых им импульсов - около 2 Гц, а скважность можно регулировать переменным резистором R5 от 1,01 до 100. В одном крайнем положении движка этого резистора на нагрузке выделяется почти полная мощность, в другом - нагрузка обесточена.

При напряжении низкого уровня на выходе элемента DD1.2 разрешена работа генератора на элементах DD1.3 и DD1.4, а при высоком запрещена. В результате при перемещении движка резистора R5 из одного крайнего положения в другое изменяется соотношение числа полупериодов напряжения сети, подаваемых и

не подаваемых на нагрузку, подключенную к разъему X1. А так как одному периоду работы управляющего генератора соответствует около 50 полупериодов сетевого напряжения, дискретность регулирования равна примерно 2 %.

Все элементы этого варианта регулятора, кроме симистора VS1, смонтированы на печатной плате размерами 62,5 х 50 мм (рис. 42). Плата рассчитана на установку резисторов МЛТ, конденсаторов К73-16 (С1), К50-6 (СЗ), КМ-6 (остальные), переменный резистор (R5) СПЗ-4аМ или СПЗ-26М. Диоды VD1, VD2, VD4 и VD5 -маломощные кремниевые, стабилитрон VD3 - на напряжение стабилизации 10...12 В. Микросхема К561ЛЕ5 заменима на:

К176ЛЕ5 или КР1561ЛЕ5. Транзисторы VT1 и VT2 могут быть любыми кремниевыми маломощными структуры р-n-р, транзистор VT3 - средней или большой мощности структуры n-р-n с допустимым коллекторным током 150 мА.

Конденсатор К73-16 (С1) можно заменить на любой металлопленочный емкостью 0,33...0,68 мкФ на номинальное напряжение не менее 250 В или на бумажный или металлобумажный такой же емкости на номинальное напряжение не менее 400 В. Корпус резистора R5 должен быть соединен с плюсовым проводником цепи питания микросхемы, что необходимо для его экранирования. Симистор КУ208Г (или КУ208В) установлен на штыревом теплоотводе размерами 80 х 60 х 20 мм.

Предварительно симистор целесообразно проверить на значение тока спрямления, включив его по схеме, приведенной на рис. 43.

Напряжение питания анодной цепи симистора должно соответствовать номинальному для лампы накаливания EL1, рассчитанной на рабочий ток не ,менее 150 мА. Плавно увеличивая ток управляющего электрода симистора (резистором R1), измеряют его значение непосредственно перед включением

лампы. Паспортное значение тока спрямления при комнатной температуре равно 150 мА. Для регулятора следует подобрать симистор с током спрямления не более 70 мА (из проверенных автором 15 симисторов лишь один не соответствовал этому требованию).

Налаживают регулятор следующим образом. Параллельно конденсатору С1 подсоединяют резистор сопротивлением 220...330 Ом и подключают устройство вместо сети к внешнему источнику постоянного тока напряжением 12...15 В. Его подбирают таким, чтобы потребляемый ток был около 20 мА. Установив движок резистора R5 в среднее положение, с помощью осциллографа или головных телефонов (что очень удобно) контролируют на резисторе R9 наличие пачек импульсов частотой около 5 кГц и периодом повторения пачек близким к 0,5 с. При перемещении движка переменного резистора длительность пачек должна изменяться практически от нуля до непрерывной последовательности импульсов.

Затем снимают дополнительный резистор, к разъему XI подключают настольную лампу (установка симистора на теплоотвод не обязательна) и на регулятор подают напряжение сети. При перемещений движка резистора R5 лампа должна вспыхивать с частотой около 2Гц, а длительность ее вспышек - изменяться от нуля до непрерывного свечения. Устройство можно упростить, если в нем использовать микросхему К5б1ТЛ1 - четыре триггера Шмитта, каждый из которых выполняет функцию элемента 2И-НЕ. Схема соответствующей части такого варианта устройства показана на рис. 44,а, а фрагмент рисунка монтажной платы, в остальном аналогичной предыдущей, - на рис. 44,6. Источник питания и формирователь импульсов на транзисторах VT1, VT2 остаются без изменений.

Последовательность прямоугольных импульсов низкого уровня, соответствующих моментам нулевого напряжения сети, поступает на нижний по схеме вход элемента DD1.4 через дифференцирующую цепь C5R6. Входные диоды элемента подавляют отрицательные продифференцированные импульсы, а положительные проходят на базу транзистора VT3 - усилителя тока - и далее на управляющий

электрод симистора VS1. Длительность управляющих импульсов -около 12 мкс.Они открывают симистор VS1 в начале полупериода.

Прохождение импульсов через элемент DD1.4 разрешает выходной сигнал генератора с регулируемой скважностью, собранный на элементе DD1.1.

На рис. 45 приведены схема варианта регулятора с фазоимпульсным управлением симистором и чертеж соответствующего ему участка монтажной платы. Такой регулятор хоть и создает помехи радиоприему, зато позволяет регулировать напряжение питания таких нагрузок, как, например, лампа накаливания, электродвигатель переменного тока.

При прохождении сетевого напряжения через "нуль" импульс отрицательной полярности с выхода формирователя на, транзисторах VT1 и VT2 (на схеме рис. 45,а не показаны) , инвертируется элементом DD1.1 и, через эмиттерньй повторитель на, транзисторе VT3 заряжает конденсатор С4 практически до напряжениея источника питания. Разряжается конденсатор через резисторы R5-R7. При снижении напряжения на нем до порогового элементы DD 1.2, и DD1.3 переключаются, спад импульса с выхода элемента DD1.3 дифференцируется цепью C5R8 и в виде импульса длительностью около 12 мкс через инвертор DD1.4 и транзистор VT4 включает симистор VS1.

Переменным резистором R6 можно регулировать длительность разрядки конденсатора С4, изменять момент включения симистора и эффективное напряжение на нагрузке. Резистор R5 исключает перегрузку транзистора VT3. Подбором резистора R7 можно добиться, чтобы максимальному сопротивлению резистора R6, работающего как реостат, соответствовало нулевое напряжение на нагрузке.

Конденсатор С4 должен быть бумажным или пленочным; автор использовал К73-17 на напряжение 250 В. Транзистор VT3 должен допускать обратное напряжение на эмиттерном переходе не менее напряжения стабилизации стабилитрона VD3. Пригодны транзисторы серии КТ201 с буквенными индексами А, Б, AM, БМ, а при использовании в источнике питания стабилитрона VD3 на напряжение стабилизации 10 В - с индексами В-Д, ВМ-ДМ. Можно также использовать любой кремниевый маломощный транзистор структуры n-р-n, включив последовательно с его эмиттерным переходом кремниевый маломощный диод.

Вместо переменного резистора R6 можно установить, например, биполярный или полевой транзистор, фотодиод или фоторезистор оптопары. В таком случае регулятор может быть использован в автоматических устройствах типа выключателя с плавным включением лампы накаливания или мощного коллекторного электродвигателя.

Во всех описанных здесь вариантах устройств отсутствуют резисторы, ограничивающие выходной ток элемента, управляющего выходным транзистором, и ток управляющего электрода симистора. Из-за малой длительности импульсов этого тока такое включение совершенно безопасно для радиоэлементов.

При налаживании любого варианта регулятора и его практическом использовании следует помнить, что все его элементы, включая вал переменного резистора, находятся под напряжением сети. Поэтому регулятор должен быть помещен в корпус из изоляционного материала, а переменный резистор - снабжен ручкой из изоляционного материала с закрытым стопорным винтом.

Описанные симисторные регуляторы мощности при работе с мощной нагрузкой вызывают мигание осветительных ламп, включенных .в ту же сеть. Это происходит из-за периодического включения и выключения нагрузки с частотой порядка одного герца. Особенна это заметно, если одновременно через такие регуляторы питается несколько мощных потребителей энергии. Минимальное мигание ламп может обеспечить описываемый далее регулятор.

Рассмотрим, что происходит, если два описанных выше устройства одновременно регулируют мощность в нагрузках, например по 1 кВт каждая. На диаграмме 1 рис.46 показана зависимость от времени для мощности, потребляемой одной нагрузкой, на диаграмме 2 - другой, на диаграмме 3 - суммарная мощность. Видно, что в различные моменты времени от сети может потребляться мощность 2 кВт, 1 кВт или не потребляться никакая. Соответственно, лампы накаливания, включенные в ту же сеть, будут мигать с тремя уровнями яркости. Если же оба регулятора будут работать синхронно и противофазно, уровней потребления мощности будет только два - или 1 кВт и 2 кВт (рис. 47,а), или 1 кВт и отсутствие потребления (рис.47,б). Соответственно, у ламп накаливания будет только два уровня яркости при мигании, что менее заметно.

Схема регулятора приведена: на рис. 48. На: схеме не показаны узел питания регулятора и цепи формирования импульсов в моменты перехода сетевого напряжения через нуль, полностью повторяющие предыдущие конструкции. Триггер Шмитта на элементах DD1.1 и DD1. Т и резисторе R5 формирует крутые фронты импульсов. Положительный перепад, соответствующий началу полупериода, дифференцируется цепочкой C5R19 и в виде короткого импульса положительной полярности подается на выводы 2 и 5 элементов DD1.3 и DD1.4.

Прохождением импульсов через них управляют генератор треугольного напряжения на элементах DD2.1 и DD2.2 и компараторы, роль которых выполняют DD2.3 и DD2.4. Первые два элемента микросхемы DD2 образуют традиционный функциональный генера-

тор, в котором элемент DD2.1 и резисторы R6 и R8 - триггер Шмитта, a DD2.2, резистор R7 и конденсатор С4 - интегратор. Напряжение треугольной формы с частотой около 1,5 Гц с выхода элемента DD2.2 поступает на два сумматора на резисторах R13 - R16 и с них - на компараторы DD2.3 и DD2.4. В среднем положении движков резисторов R 11 и R12 треугольное напряжение на входах компараторов остается симметричным относительно порога их переключения (рис. 49,а). На выходах компараторов формируются сигналы, по форме близкие к меандру. Поскольку вход 1 DD2.3 подключен к плюсовому выводу источника питания, этот элемент работает как компаратор с инверсным выходом, элемент DD2.4, у которого вход 5 соединен с общим проводом - с прямым. В результате их выходные сигналы противофазны.

Конденсаторы С6 и С7 служат для устранения генерации компараторов DD2.3 и DD2.4.

При перемещении движков резисторов R9 и R12 треугольное напряжение смещается относительно порога переключения компараторов (рис. 49,6) и скважность импульсов на их выходах меняется. При этом сигналы всегда остаются противофазными, как это показано на рис. 47. Компараторы, как уже указывалось выше, управляют прохождением коротких импульсов в начале каждого полупериода на управляющие электроды симисторов, чем и достигается регулирование средней мощности в нагрузках.

Все элементы регулятора, кроме симисторов VS1, VS2, выходных гнезд XI, Х2 и выключателя SA1, смонтированы на печатной плате

размерами 50 х 120 мм (рис. 50). Плата рассчитана на установку резисторов МЛТ, конденсаторов К73-16 (Cl), K50-6 (СЗ), КМ-5 (остальные). Переменные резисторы R 11 и R12 - СПЗ-4аМ или СПЗ-46М. Диоды. VD1, VD2 - любые кремниевые

импульсные или выпрямительные, стабилитрон VD3 - на напряжение;

стабилизации 10...12 В. Микросхема К561ЛА7 заменима на К176ЛА7;

или КР1561ЛА7, микросхему К561ЛП2 никакими другими заменять;

не следует, поскольку К176ЛП2 генерирует на высокой частоте при ее, включении в качестве интегратора; по-видимому, также должна вести себя и микросхема КР1561ЛП14. Транзисторы VT1 и VT2 могут быть любыми кремниевыми маломощными структуры р-n-р,. транзисторы VT3 и VT4 - средней или большой мощности той же структуры с допустимым коллекторным током 150 мА.

Светодиоды можно использовать любые видимого свечения с максимальной светоотдачей. Следует обратить внимание на их установку - светодиоды следует максимально вынести за пределы платы, и направлены они должны быть в ту же сторону, что и ось переменного резистора.

Корпуса резисторов R 11 и R12 соединены с минусовым проводником цепи питания микросхем, что необходимо для их экрани-

рования, Симисторы КУ208Г (или КУ208В) установлены на ребристых теплоотводах размерами 25 х 50 х 60 мм. Плата тепловроводы с симисторами, две пары гнезд и выключатель SА1 типа ТВ1-2 установлены в пластмассовую коробку размерами 70х95х150мм.При этом плата расположена максимально близко к нижней стенке коробки,теплоотводы .к верхней (это стенки среднего размера). В них просверлено по 42 отверстия диаметром б мм с шагом 10 мм. Светодиоды и оси переменных резисторов.выведены через отверстия в передней стенке коробки. Ось и крепежные винты пластмассовых ручек переменных резисторов не должны быть доступны для случайного прикосновения.

Налаживают и градуируют регулятор без симисторов. Выводы 2 и 5 микросхемы DD1 соединяют перемычкой с выводом 14. Параллельно конденсатору С1 подсоединяют резистор сопротивлением 220...330 Ом и подключают регулятор к источнику питания постоянного тока с напряжением 12...15 В, верхний по схеме провод к плюсу источника. Напряжение устанавливают такой величины, чтобы потребляемый ток составил 18...20 мА.

Вращая оси переменных резисторов R 11 и R 12, убеждаются, что светодиоды HL1 и HL2 мигают с частотой около 1,5 Гц с меняющейся скважностью. При малой длительности вспышек светодиодов должно быть видно, что они включаются неодновременно, в противофазе. Светодиод HL2 включается и выключается довольно плавно, это не является признаком какой-либо неисправности.

Заменяют конденсатор С4 на аналогичный емкостью 0,01 мкФ, при этом частота треугольных колебаний возрастет в 100 раз. Подключив к резистору R21 вольтметр постоянного напряжения (он будет измерять среднее напряжение импульсной последовательности регулируемой скважности), убеждаются,-что при вращении оси резистора R12 его показания меняются от нуля до 9 В (приблизительно). Подбирая резистор R10, добиваются, чтобы указанный диапазон регулировки осуществлялся при возможно большем угле вращения оси резистора R12. На шкале переменного резистора наносят метки, соответствующие границам регулирования напряжения, а также 20, 40, 60 и 80% от максимальной величины, индицируемой вольтметром. Метки можно поставить и чаще, например, через 5 или 10%. По ним при эксплуатации можно будет устанавливать необходимый уровень мощности в нагрузке.

Подключив вольтметр параллельно резистору R20, аналогично подбирают резистор R9 и градуируют шкалу переменного резистора R11.

Далее следует восстановить схему регулятора и собрать его полностью. В качестве нагрузок подключить две настольные лампы, включить регулятор в сеть. При вращении движков переменных резисторов лампы должны мигать с частотой около 1,5 Гц. Длительность вспышек ламп должна меняться от нуля до непрерывного свечения ламп. При малой длительности вспышек должно быть заметно, что лампы включаются противофазно.

Регулятор устанавливают в вертикальное положение так, чтобы вентиляционные отверстия ничем не закрывались, например, на стену комнаты.

Если не обязательна плавная регулировка мощности, можно за счет перехода к чисто цифровому управлению исключить операцию по налаживанию регулятора.

Схема регулятора с дискретной регулировкой мощности приведена на рис. 51. Отрицательный перепад, соответствующий началу полупериода, дифференцируется цепочкой C4R5, инвертируется элементом DD1.2 и в виде короткого импульса положительной полярности подается на выводы 2 и 5 элементов DD1.3 и DD1.4 и на вход СР счетчика с дешифратором DD2.

Выходные сигналы счетчика DD2 управляют двумя триггерами микросхемы DD3. Если подвижные контакты переключателей SA2 и SA3 не находятся в крайних положениях, при установке счетчика DD2 в состояние 0 фронтом импульса на выходе 0 счетчика (вывод 2) оба триггера устанавливаются в состояние 1, поскольку на их входах D высокий логический уровень. Момент перехода триггеров в

состояние 0 определяется положением подвижных контактов переключателей SA2 и SA3. Если, например, переключатель SA2 установленв положение "1/8", то в момент появления на выходе 1

счетчика DD2 (вывод 1) высокого логического уровня триггерDD3.1 установится в 0 (см соответствующую диаграмму на рис 52)

Выходной сигнал триггера DD3.1 управляет прохождением импульсов, соответствующих моменту начала полупериода, через элемент И-НЕ DD1.3. Поэтому через этот элемент пройдет только один

из каждых восьми импульсов (импульс 1 на верхней диаграмме рис 52). Эти импульсы включают первую из нагрузок, и, соответственно, к нагрузке будет подведен только один из каждых восьми полупериодов сетевого напряжения, на ней выделится 1/8 максимальной мощности. Переводя подвижный контакт переключателя в другие положения, можно добиться, чтобы на нагрузке выделялась указанная около переключателя в долях от максимальной мощность. На нижней диаграмме рис. 52 приведена форма сигнала на прямом выходе триггера DD3 1 при установке переключателя SA2 в положение "3/4". В этом случае через элемент DD1 3 на управляющий электрод симистора VS1 в каждом цикле работы счетчика DD2 пройдут шесть импульсов из восьми (импульсы 1 - 6) и на нагрузке выделится мощность, равная 3/4 от максимальной.

Если подвижный контакт переключателя SA2 установлен в верхнее по. схеме положение ("0"), на вход R триггера DD3.1 постоянно подан высокий логический уровень, триггер находится в состоянии 0, нагрузка отключена. При установке подвижного контакта в нижнее положение ("1") на входе R триггера низкий логический уровень и переход триггера в нулевое состояние не происходит - он постоянно находится в состоянии 1, на нагрузке выделяется максимальная мощность.

Поскольку цикл работы счетчика составляет восемь тактов, можно было получить восемь уровней мощности в нагрузке (включая полную и отключение) Для конкретного случая применения (регулирование нагрева электроплиток) достаточным оказалось шесть уровней, они указаны на схеме

Во второй нагрузке регулировка мощности происходит аналогично, но единичному состоянию триггера DD3.2 соответствует выключение нагрузки, нулевому - включение. Поэтому, если первая нагрузка включается в начале цикла работы микросхем DD2 и выключается где-то внутри цикла, то вторая нагрузка, включается внутри цикла и выключается в момент включения первой В результате работа нагрузок максимально возможно разнесена во времени, что несколько уменьшает потери в подводящих проводах. Уменьшено и так малозаметное из-за достаточно высокой частоты коммутации (12,5 Гц) мигание ламп, включаемых в ту же осветительную сеть.

Светодиоды HL1 и HL2 индицируют включение соответствующих нагрузок. По яркости их свечения можно приближенно судить о их мощности.

В регуляторе использованы переключатели ПГ2-9-6П2Н (SA1 и SA2), можно использовать любые другие подходящие по контактным группам и размерам Микросхему К561ТЛ1 можно заменить на КР1561ТЛ1, К561ТМ2 на К176ТМ2 или КР1561ТМ2 Микросхема К561ИЕ9 заменима на К561ИЕ8 или К176ИЕ8, но при такой замене выход 8 (вывод 9) микросхемы следует соединить с ее входом R (вывод 15), отключив его от вывода 8, для обеспечения коэффициента пересчета 8. Можно также уменьшить дискретность регулировки с 1/8 до 1/10, полностью использовав коэффициент пересчета этих микросхем.

Все элементы регулятора, кроме симисторов VS1, VS2, выходных гнезд XI, Х2 и выключателя SA1, смонтированы на печатной Плате размерами 50 х 120 мм (рис 53) Элементы использованы те же, что и в описанных выше регуляторах. '

Конструктивно регулятор оформлен также, как и предыдущий.

При использовании исправных радиоэлементов и отсутствии ошибок в монтаже регулятор налаживания не требует. Если же он не заработает сразу, можно рекомендовать следующий порядок поиска неисправности. Ничего не отключая от элемента DD1.1, превратить его в генератор импульсов частотой примерно 1 Гц, подпаяв между выводами 9 и 10 резистор сопротивлением 100кОм, а между 7 и 8 - оксидный конденсатор 10мкФ на напряжение не менее 10 В (плюсом к выводу 8) Подключить регулятор к источнику питания постоянного тока с напряжением 12 ..15 В, как это описано выше.

При помощи вольтметра или индикатора логических уровней проверить наличие импульсов на выходах счетчика DD2, правильность переключения триггеров микросхемы DD3, включение свето-

диодов HL1 и HL2, прохождение импульсов через элементы DD1.3, DD1.4 и эмиттерные повторители VT3 и VT4 на управляющие электроды симисторов. Следует иметь ввиду, что длительность импульсов на выходах DD1.3 и DD1.4 мала и по вольтметру их можно заметить лишь при его включении между плюсом С2 и

соответствующим выходом микросхемы и на самом чувствительном диапазоне.

При наличии осциллографа частоту генератора лучше установить примерно 1000 Гц, подпаяв к DD1.3 конденсатор емкостью не 10, а 0,01 мкФ.

Поскольку яркость свечения светодиодов при малых мощно

стях в нагрузках невелика, можно сделать так, чтобы светодиоды светились одинаково ярко при включении нагрузок на любую мощность и гасли при их выключении (рис. 54). Последовательное включение светодиодов позволяет почти вдвое увеличить ток через них (и, соответственно, яркость) при сохранении общего потребления тока от узла питания на прежнем уровне.

ТЕРМОСТАБИЛИЗАТОРЫ

Описываемые в разделе термостабилизаторы можно использовать для поддержания температуры в самых различных случаях - в дачном домике, погребе, балкононном хранилище,инкубаторе.

Стабилизация температуры осуществляется включением и выключением сетевого напряжения, подаваемого на нагреватель, в зависимости от температуры датчика терморезистора Включение симистора происходит вблизи момента перехода сетевого напряжения через "нуль", что снижает уровень помех.

Схема первого варианта термостабилизатора приведена на рис 55 Источник питания и формирователь импульсов в момент прохождения сетевого напряжения через нуль выполнены по описанной выше схеме рис 41. Положительный перепад, соответствующий началу полупериода, дифференцируется цепочкой C4R11 и в виде короткого импульса положительной полярности подается на вывод 12 элемента DD1.4

На второй вывод этого элемента поступает сигнал с выхода ОУ DA1, выполняющего роль компаратора Входы ОУ подключены к выходам термочувствительного моста из резисторов R5 - R8 и терморезистора RK1 Пока температура терморезистора выше установленной переменным резистором R5, напряжение на нем меньше напряжения в точке соединения резисторов R7 и R8 и на выходе компаратора низкий логический уровень Импульсы через элемент DD1 4 не проходят, светодиод HL1 не светится.

Когда температура терморезистора RK1 уменьшится и напряжение на нем станет больше, чем в точке соединения R7 и R8, выходной сигнал ОУ DA1 будет соответствовать логической 1, включится светодиод HL1, импульсы с дифференцирующей цепочки C4R11 начнут проходить через элемент DD1.4 на базу транзистора VT3 В начале, каждого полупериода транзистор начнет включать симистор VS1, нагреватель подключится к сети

Все элементы термостабилизатора, кроме симистора VS1 и выходных гнезд XI, смонтированы на печатной плате размерами 50 х 80 мм (рис. 56). Элементы использованы те же, что и в описанных выше регуляторах.

Операционный усилитель может быть использован практически любой, работающий при полном напряжении питания 10 В и потребляющий ток не более 5 мА, например, годятся КР140УД7, К140УД6, КР140УД6, КР140УД14.

Терморезистор автор использовал ММТ-4, можно установить любые типа ММТ или КМТ номиналом 22...33 кОм, лучше -герметичные ММТ-4 или КМТ-4. Для определения сопротивлений резисторов R5 и R6 необходимо задаться диапазоном температур, в котором должен работать термостабилизатор. Измеряют сопротивление терморезистора RK1 при максимальной рабочей температуре, резистор R6 устанавливают равным этой величине или несколько меньшей. Затем измеряют сопротивление RK1 при минимальной температуре и подбирают сопротивление R5 таким, чтобы оно в сумме с сопротивлением резистора R6 было не меньше измеренного. Если есть затруднения в измерении сопротивления терморезистора в диапазоне температур, можно считать, что для резисторов ММТ оно увеличивается на 19% при уменьшении температуры на 5°С, на 41% при уменьшении на 10°С и в два раза на 20°С. Аналогично при том же увеличении температуры уменьшение сопротивления составляет 16%, 29% и два раза соответственно. Для терморезисторов КМТ

изменение примерно в 1,5 раза больше. Указанные на .схеме сопротивления резисторов R5 и R6 и терморезистораRK1 соответствуют диапазону работы термостабилизатора 15...25°С.

Корпус резистора R5 соединен с минусовым проводником, цепи питания микросхемы, что необходимо для, его экранирования. Симистор КУ208Г (или КУ208В) установлен на ребристом теплоотводе размерами 25 х 50 х 60 мм. При таких размерах теплоотвода нагреватель может иметь мощность до 1 кВт.

Плата, теплоотвод с симистором, пара гнезд XI установлены в пластмассовую коробку размерами 70х95х150 мм так, чтобы терморезистор RK1 был расположен максимально близко к нижней стенке коробки, теплоотвод - к верхней (это стенки наименьшего размера). В них просверлено по 24 вентиляционных отверстия диаметром 6 мм с шагом 10 мм. Светодиод HL1 и ось переменного резистора R5 выведены через отверстия в передней стенке коробки. Ось и крепежный винт пластмассовой ручки переменного резистора не должны быть доступны для случайного прикосновения.

Налаживают и градуируют регулятор без симистора. Вывод 12 микросхемы DD1 соединяют перемычкой с выводом 14, к резистору R 12 подключают вольтметр. Параллельно конденсатору С1 подсоединяют резистор сопротивлением 220... 330 Ом и подключают термостабилизатор к источнику питания постоянного тока с напряжением 12... 15 В, верхний по схеме провод к плюсу источника. Напряжение устанавливают такой величины, чтобы потребляемый ток составил 18...20 мА.

Терморезистор помещают в воду с температурой, соответствующей середине рабочего диапазона. Его изолятор не должен быть в воде. Убеждаются в том, что при вращении оси резистора R5 по часовой стрелке светодиод HL1 загорается, вольтметр начинает показывать напряжение около 9 В, а при вращении в противоположном направлении - светодиод гаснет, вольтметр показывает нуль. Делают соответствующую отметку на шкале переменного резистора. Изменяя температуру воды, полностью градуируют термостабилизатор.

Для проведения этой операции вместо терморезистора можно использовать постоянные резисторы с сопротивлениями, соответствующими измеренным сопротивлениям терморезистора при заданных температурах.

Убрав дополнительный резистор и перемычку, полностью собирают стабилизатор и проверяют его работу с включенной в качестве нагрузки лампой накаливания.

Регулятор устанавливают в вертикальное положение так, чтобы вентиляционные отверстия ничем не закрывались, например, на стену

комнаты.Если термостабилизатор используется для поддержания температуры в погребе, инкубаторе или балконном хранилище, его лучше установить вне термостабилизируемого объема, а терморезистор вынести из корпуса стабилизатора. В этом случае для уменьшения влияние наводок вместо него на плату следует поставить полярный конденсатор емкостью не менее 50мкф на рабочее напряжение не менее 10 В. Терморезистор и подводящие провода должны быть тщательно заизолированы.

Термостабилизатор не имеет гистерезиса по температуре и его точность может быть весьма высокой - 0,1...0,2°С. Если же по каким-либо причинам необходим гистерезис, его можно получить, установив между выводами 3 и 6 ОУ DA1 резистор сопротивлением несколько мегаом, на печатной плате он показан штриховыми линиями.

Иногда требуется повышенная надежность работы термостабилизатора - он должен нормально работать как при обрыве, так и при замыкании терморезистора.

В описываемом далее термостабилизаторе применены три датчика - терморезистора, причем обрыв или замыкание любого из них не приводит к отказу в работе устройства. Более того, если датчики расположены в разных местах обогреваемого объема, термостабилизатор усредняет сигналы с них - нагреватель включается при охлаждении двух любых датчиков ниже необходимого порога, а выключается при превышении порога температуры также двух любых датчиков.

Схема термостабилизатора приведена на рис. 57. Выходные сигналы трех одинаковых делителей напряжения R1 - R6, RK1 -RK3, в каждый из которых входит терморезистор, поданы на три входа первого элемента микросхемы DD1 К561ЛП13, выполняющего функцию мажоритарного .клапана [З]. Выходной сигнал мажоритарного клапана соответствует входным сигналам на большинстве

входов, т.е., если входные сигналы превышают порог переключения на двух или трех входах, на выходе - лог.1, если порог переключения превышен лишь на одном входе или на всех входах сигналы ниже поpoгa переключения - на выходе лог.0.

Поэтому, если температура любых двух терморезисторов понизится ниже заданного порога, на двух входах элемента DD1.1 будет превышен порог переключения и на его выходе появится лог. 1. Этот сигнал пройдет через буферный элемент DD1.2 и включит транзистор VT1, который, в свою очередь, включит тиристор VS1. Тиристор включит нагреватель и температура стабилизируемого объекта начнет повышаться.

Когда температура двух терморезисторов превысит заданный уровень, на двух входах элемента DD1.1 напряжение будет ниже порога переключения и на выходе элемента DD1.1 появится лог.0, нагреватель выключится.

Резисторы R7 - R9 обеспечивают положительную обратную связь, небольшой гистерезис и четкое переключение элементов микросхемы DD1.

Сопротивление резистора R 12 обеспечивает ток питания элементов термостабилизатора около 16 мА, из них около 10 мА используется для включения тиристора. Если подобрать тиристор с током включения по управляющему электроду менее 5 мА, можно увеличить номиналы резисторов R 10 - R 12 вдвое, что позволит уменьшить мощность, бесполезно рассеиваемую резистором R12, с 4 до 2 Вт.

Еще более сократить потребляемую мощность и уменьшить уровень помех, создаваемых стабилизатором в момент включения нагрузки, можно, если ток в управляющий электрод, включающий тиристор, подавать лишь в моменты времени, соответствующие моментам перехода сетевого напряжения через нуль. Схема такого варианта термостабилизатора приведена на рис. 58.

Отличием стабилизатора по схеме рис. 58 является подключение терморезисторов к плюсовому проводу питания, что необходимо для того, чтобы сигналом включения нагревателя был лог.0 на выходе элемента DD1.1. Это, в свою очередь, необходимо для того, чтобы элемент DD1.2, выполняющий функцию ИЛИ для сигналов высокого логического уровня или функцию И для сигналов низкого уровня за счет подключения одного из его входов к плюсу питания, выдавал на своем выходе сигнал, включающий тиристор, лишь в те моменты, когда напряжение сети близко к нулю. Для этого же на вход элемента DD1.2 подано через делитель R15R10 напряжение с выхода выпрямительного моста VD2. Поскольку сигналом, включающим тиристор, теперь является лог.0 на выходе элемента DD1.2, усилитель тока на транзисторе VT1 выполнен по схеме инвертора.

В термостабилизаторах могут быть использованы терморезисторы типов ММТ или КМТ, оксидный конденсатор любого типа, любой стабилитрон на напряжение 8...10 В, практически любые маломощные кремниевые транзисторы соответствующей структуры. Микросхему К561ЛП13 можно заменить на К561ИК1 [З], подключив ее два управляющих входа к общему проводу. Резистор R 12 (рис. 57) составлен из двух резисторов 24 кОм 2 Вт, включенных параллельно.

На рис. 59 и 60 приведены чертежи печатных плат описываемых термостабилизаторов, на них размещены только слаботочные элементы устройств. Платы рассчитаны на применение подстроечных резисторов типа СПЗ-19а, размер плат - 30х50 мм. Подключение входов элемента DD1.3, показанное на схеме рис. 57, объясняется удобством разводки печатной платы; как известно, входы неиспользуемых элементов микросхем КМОП нельзя оставлять свободными.

Вариант силовых цепей, схема которого приведена на рис. 57 и 58, обеспечивает работу с нагревателем до 100 Вт, например, теплоизолированного ящика для хранения овощей на балконе, при этом установка тиристора VS1 на теплоотвод не требуется. При необходимости коммутации более мощного нагревателя следует использовать более мощные диоды и тиристор и установить их на соответствующие радиаторы.

Настройку термостабилизаторов для исключения поражения электрическим током следует производить с использованием маломощного понижающего трансформатора с напряжением на вторичной обмотке 26...28 В. Параллельно резистору R12 для устройства по схеме рис. 57 или R14 для стабилизатора по схеме рис. 58 подключить резистор с номиналом 750 Ом на мощность не менее 0,5 Вт. Вместо нагревателя подключить лампу накаливания на рабочее напряжение 27 В. Один из терморезисторов RK1 - RK3

отключить, выводы второго Замкнуть между собой, третий поместить в сосуд с водой с температурой, которую необходимо стабилизировать,

Вращая движок соответствующего подстроечного резистора, добиться, чтобы включение и выключение лампы происходило при небольшом повороте движка относительно найденного положения. Повторить подстройку терморегулятора с другими терморезисторами, после чего, восстановить полностью схему и проверить работу стабилизатора от сети.

Конечно, три датчика температуры можно применить и в симисторных термостабилизаторах.

Из-за нелинейности зависимости сопротивления терморезистора от температуры шкала переменного резистора, по которой устанавливают температуру, получается также весьма нелинейной Если от описываемых термостабилизаторов требуется работа в широком температурном диапазоне, желательно линеаризовать шкалу. Оказывается, решить такую задачу несложно

Зависимость сопротивления Rt терморезистора с отрицательным ТКС от абсолютной температуры Т выражается следующей формулой

где Rо - константа, имеющая размерность сопротивления;

В - константа,имеющая размерность температуры,

Т - абсолютная температура (T=t+273).

На рис. 61 приведена такая зависимость для терморезистора ММТ-4 с номинальным сопротивлением 15 кОм (Ro= 0,294 Ом, В =3176 К) Включим последовательно с терморезистором резистор Rдоп с сопротивлением, намного большим, чем он имеет в указанном на графике диапазоне, и подключим получившийся делитель к

источнику постоянного напряжения. Ток через делитель будет мало изменяться в диапазоне температур, поэтому напряжение на терморезисторе изменяется пропорционально его сопротивлению

Если же резистор Rдоп<< Rt, ток в цепи определяется терморезистором В этом случае температурная зависимость напряжения на терморези

сторе будет описываться также кривой, но с выпуклостью вверх. Естественно предположить, что при некотором промежуточном значении сопротивления резистора Rдоп эта зависимость может быть близка к линейной

Пусть терморезистор имеет сопротивления, равные Rl, R2, R3 при температурах Т1<Т2<ТЗ, причем Т2=(Т1+ТЗ)/2 В этом случае коэффициенты передачи Kl, K2 и КЗ делителя напряжения, состоящего из терморезистора и резистора Rдоп, равны

Kl = R1/(R1+Rдоп), (1)

Была разработана несложная программа для IBM PC, позволяющая по сопротивлению терморезистора для двух значений температуры рассчитать его константы Ro и В, определить для любого температурного диапазона значение Rдоп. и погрешность линеаризации (в градусах).

Для'примера на рис. 62 приведен .график (погрешности линеаризации в диапазоне 100 град. для терморезистора с зависимостью сопротивления от температуры, показанной на рис. 61.Как видно из графика, максимальная ошибка составляет примерно 3,7 град.

Ошибку линеаризации можно уменьшить более чем в полтора раза, если подобрать сопротивление Rдоп так, чтобы нулевую погрешность в точках Сопряжения получать не на концах диапазона, а при значениях температуры, смещенных внутрь диапазона на 0,07 от его ширины (рис. 63). Как видно из графика, для этого случая погрешность примерно одинакова на концах диапазона и на расстоянии 25 % от границ составляет не более 2,1 град. Но резкое ее увеличение на краях диапазона наводит на мысль, что небольшие неточности в расчете и настройке моста могут резко увеличить ошибку. Поэтому сопряжение лучше обеспечить на расстоянии

примерно 0,05 от границ диапазона (рис. 64), погрешность при этом составит около 2,5 град.

В табл.1 приведены результаты расчета погрешности для различных температурных диапазонов, заданных значениями температуры Т1 и ТЗ. Для них также построены графики зависимости ошибки от температуры. Все графики различаются лишь масштабом, их формы неотличимы от кривых на рис. 62 - 64. Погрешности рассчитаны для различного положения точек сопряжения: на краях диапазона (а=0) и на относительном смещении 0,05 и 0,07 от краев. В таблице также приведены значения сопротивления Rдоп для сопряжения на краях диапазона (а = 0).

Как видно из таблицы, для температурного диапазона не более 40 град. точность линеаризации достаточно высока для

любых применений даже при сопряжении на их концах. Для измерителя температуры воздуха за окном в диапазоне -20...+30°С результат линеаризации также вполне приемлем.

Особое место в таблице занимает последняя строка, в которой указан (с запасом) температурный диапазон медицинского термометра. Ошибка линеаризации для него ничтожна, что позволяет разработать простой и точный термометр с терморезисторным

датчиком.

Надо заметить, что для терморезисторов КМТ значение константы В значительно выше, поэтому температурные диапазоны с приемлемой ошибкой линеаризации существенно уже. Определить

Применение терморезисторного моста и терморегуляторе, как правило, не требует высокой точности. Поэтому расчет можно проводить для сопряжения на краях диапазона. В этом случае в верхнем по схеме положении движка R2 делитель R1R2R3 должен обеспечивать коэффициент передачи К 1, в нижнем - КЗ.

АВТОМАТ ПЛАВНОГО ПУСКА КОЛЛЕКТОРНЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Тот, кто имел дело с мощным коллекторным электродвигателем, замечал, как резко пригасали осветительные лампы накаливания в момент пуска двигателя. Однако большой пусковой ток вреден не столько миганием ламп, сколько возможным разрушением коллектора самого двигателя и редуктора электроинструмента из-за теплового и динамического удара. В разделе описано устройство, обеспечивающее плавное увеличение тока в двигателе. Оно, кроме того, "по совместительству" вьполняет функцию регулятора мощности нагрузки и электронного предохранителя, исключающего порчу инструмента при большой перегрузке или его заклинивании.

Схема предлагаемого автомата приведена на рис. 67. Основой устройства послужил симисторный регулятор с фазоимпульсный управлением, описанный выше.

Триггер Шмитта DD2.1 формирует крутые фронт и спад образующегося в момент перехода сетевого напряжения через нуль импульса и через эмиттерный повторитель VT3 заряжает конденсатор С10 практически до. напряжения на выводе 14 микросхем. Разряжается конденсатор через резисторы R 19 - R21 и открытый транзистор VT4. При снижении напряжения на конденсаторе С10 до порогового значения элемент DD2.4 переключается, фронт импульса с его выхода дифференцируется цепью C11R22 и в виде импульса

длительностью около 100 мкс через элементы DD2.2, DD2.3 и транзистор VT5 включает симистop VSl.

В исходном состоянии транзистор VT4 закрыт и разрядка конденсатора С10 происходит только через резистор R21. Его сопротивление подобрано так, что симистор включается в конце каждого полупериода, поэтому на выход устройства подается относительно небольшое "дежурное" сетевое напряжение.

При включении нагрузки через резистор R5 начинает протекать ток, создающий на нем падение напряжения (в виде импульсов изменяющейся полярности) амплитудой 10...30 мВ. Движок подстроечного резистора R7 устанавливают в такое положение, чтобы напряжение на прямом входе ОУ DA1.1 было несколько меньше, чем на инверсном, и на выходе ОУ был сигнал низкого уровня. Импульсы с полярностью, при которой на правом (по схеме) выводе резистора R5 - плюс, переключают ОУ DA1.1, в результате чегона его выходе формируются импульсы положительной полярности амплитудой, близкой к напряжению источника питания микросхем.

С выхода ОУ DA1.1 импульсы поступают на вход узла, состоящего из диода VD6, резистора R15, элементов DD1.1, DD1.2 и конденсатора С7, выполняющего функцию одновибратора с перезапуском. Пока

на его входе присутствуют импульсы положительной полярности, на выходе элемента DD1.2 - сигнал высокого уровня. Конденсатор С9 плавно заряжается через резистор R17, транзистор VT4 открывается и ток коллектора увеличивается. Это приводит к более быстрой разрядке конденсатора С10 и более раннему, в пределах полупериода сетевого напряжения, открыванию симистора VS1. В результате напряжение на нагрузке плавно повышается и примерно через 3 с достигает максимального. Его значение можно регулировать резистором R 19 в пределах 30 98% от напряжения сети

При выключении нагрузки с задержкой в пределах 40.....50 мс напряжение на выходе элемента DD1 2 становится низким, конденсатор С9 быстро разряжается через диод VD7, напряжение на выходе устройства снижается до своего "дежурного" значения. При следующих включениях симистора процесс плавного пуска повторяется.

Импульсы "дежурного" запуска симистора протекают и через резистор R5 Но они не вызывают включения ОУ DA1 1, так как их полярность не соответствует необходимой

Если при перегрузке электроинструмента или замыкании в его цепи амплитуда тока, протекающего через резистор R5, превысит 20 А, на выходе ОУ DA1 2 появятся импульсы низкого уровня Пройдя через помехоподавляющую цепь C6R14, первый же из этих импульсов переключит второй одновибратор, образованный резистором R 16, элементами DD1 3, DD1 4 и конденсатором С8 На выходе элемента DD1 4 появляется сигнал низкого уровня, который переключит в исходное состояние первый одновибратор и запретит прохождение импульсов через элементы DD2 2 и DD2 3 на базу транзистора VT5. Напряжение с нагрузки снимается.

Примерно через 5.7 с второй одновибратор переключается в исходное состояние - и вновь (если нагрузка не отключена) начинается процесс плавного пуска двигателя электроинструмента Если причина срабатывания защиты не устранена, она вновь сработает. Такой процесс будет повторяться каждые 5. 7 с.

Диоды VD4 и VD5 защищают входы ОУ DA1 в аварийных ситуациях

Электродвигатель инструмента, как нагрузка, имеет заметную индуктивную составляющую, в связи с чем ток через него прекращается не в момент перехода напряжения сети через "нуль", а несколько позже. Поэтому импульс, открывающий симистор при максимальной мощности, следует подавать позже, чем в случае чисто активной нагрузки. Для этого сопротивление резистора R2 уменьшено, что привело к расширению импульса низкого уровня на коллекторах транзисторов VT1, VT2 и увеличению задержки по

явления запускающего импульса относительно момента перехода сетевого напряжения через "нуль".

Чтобы за время импульса запуска ток через нагрузку с индуктивной составляющей достиг значения тока удержания симисора длительность запускающих импульсов увеличена примерно до 100 мкс за счет установки конденсатора С11 большей емкости, В связи с этим потребовалось защитить транзистор VT5 (резистором R24) от возможной перегрузки.

Все элементы устройства, кроме симистора VS1 с его ребристым теплоотводом размерами 60х50х40 мм и выходного разъема XI, смонтированы на печатной плате (рис 68), выполненной из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Плата рассчитана на установку резисторов МЛТ, конденсаторов К73-17 на номинальное напряжение 250 В (С1, С10), К50-16 (С2), К53-18 (С9), КМ-5 и КМ-6 (остальные). Конденсаторы С1 и С10 могут быть любыми другими, обозначение которых начинается с К73, например К73-16. Номинальное напряжение конденсатора С1 должно быть не менее 250 В, конденсатора С10 - любое

Переменный резистор R 19 - СПЗ-4аМ или СПЗ-46М, подстроечный R7 - СПЗ-19а. Диоды VD1, VD2, VD4 - VD7 - любые кремниевые импульсные, стабилитронVD3 - на напряжение стабилизации 10. 12 В Микросхема К561ЛА7 (DD1) заменима на К176ЛА7 или

КР1561ЛА7, а К561ТЛ1 (DD2) - на КР1561ТЛ1. Вместо ОУ К140УД20 (DA1) подойдут два ОУ КР140УД7 или КР140УД14.

Резисторы R6, R8, R9, Rl1-R13 - С2-29 с допуском 0,25%, однако их сопротивления могут быть в 1,5-2 раза больше указанных на схеме. Важно, чтобы сохранялись соотношения R6=R8, R9=R11, R12=R13, R6 = 2R12, причем последнее равенство - приблизительно. Сопротивление резистора R 10 должно составлять примерно 20% от номинала R 12. Здесь существенно не столько сопротивление резисторов, сколько их стабильность. Если не удастся подобрать стабильные резисторы, то, возможно, придется подстраивать резистор R7 в процессе эксплуатации.

Резистор R5 изготовлен из восьми отрезков нихромовой проволоки диаметром 0,8 мм, которые соединены параллельно и скручены в жгут. Длина отрезков (несколько сантиметров) подобрана с таким расчетом, чтобы сопротивление каждого из них было 0,40м±10%. Готовый резистор припаян к двум гнездовым контактам диаметром 1 мм от разъема 2РМ. К ним же подпаяны и провода силовой разводки, как это показано на рис. 68. Контакты насажены на штыри такого же диаметра, впаяные в плату в точках подключения внешних цепей.

Транзисторы VT1 и VT2 могут быть любыми кремниевыми маломощными структуры р-n-р. Транзистор VT3 должен допускать обратное напряжение на эмиттерном переходе не менее напряжения стабилизации стабилитрона VD3. Пригодны транзисторы серии КТ201 с буквенными индексами А, Б, AM, БМ, а при использовании в источнике питания стабилитрона VD3 на напряжение стабилизации 10 В - с индексами В-Д, ВМ-ДМ. Можно также использовать любой кремниевый маломощный транзистор структуры n-р-n, включив последовательно с его эмиттерным переходом кремниевый маломощный диод. Транзистор VT4 может быть серии КТ3102 или КТ342 с любым буквенным индексом, кроме А. Транзистор VT5 - любой средней или большой мощности структуры n-р-n.

Симистор VS1 может быть ТС112-10 или ТС112-16 с любым последующим цифровым индексом, но не менее 4. Этот индекс означает максимальное рабочее напряжение симистора, выраженное в сотнях вольт. В обозначении симистора может быть также еще один цифровой индекс, но его значение не играет роли. С использованием указанных симисторов максимальный ток нагрузки может составлять 10 и 16 А соответственно. С симистором КУ208В или КУ208Г ток нагрузки не превысит 5 А.

Корпус резистора R 19 соединен с минусовым проводником цепи питания микросхемы, что необходимо для его экранирования.

Монтажная плата,теплоотвод с симистором и гнезда разъема ХИ размещены в пластмассовой коробке размерами 150 х 95х 70мм так, чтобы плата была расположена ближе к нижней стенке коробки, а теплоотвод симистора - к верхней (стенки наименьших размеров). В этих стенках просверлено по 24 вентиляционных отверстия Диаметр ром 6 мм с шагом 10 мм. Вал переменного резистора R19 выведен через отверстие в передней стенке коробки и снабжен, пластмассовой ручкой. При этом вал резистора и крепежный винт его ручки недолжны быть доступны для случайного прикосновения.

Налаживают автомат и градуируют его органы управления вначале без симистора и нагрузки. Вместо R5 временно впаивают резистор сопротивлением 100 Ом и его левый (по схеме рис. 67) вывод соединяют с плюсовым проводником источника питания. Параллельно конденсатору С1 подключают резистор сопротивлением 150...200Ом, после чего на сетевой вход устройства подают от внешнего источника постоянное напряжение 12...15 В, плюс - к верхнему по схеме проводу. Его выходное напряжение устанавливают таким, чтобы ток, потребляемый устройством, был в пределах 30...35 мА.

Затем между плюсовым проводником источника питания и выходом (вывод 11) элемента DD1.1 включают светодиодный индикатор - последовательно соединенные резистор сопротивлением 5,1кОм и любой светодиод из серии АЛ302 или АЛ307. Перемещая движок подстроечного резистора R7 из одного крайнего положения в другое, убеждаются, что светодиод включается и гаснет. Если это не происходит, параллельно резистору R6 или R8 подключают дополнительный резистор сопротивлением до нескольких мегаом. Движок резистора устанавливают в крайнее положение (до упора), при котором светодиод не горит.

Тот же или аналогичный индикатор включают между плюсовым проводником питания и выходом (вывод 4) элемента DD 1.4: -При кратковременном замыкании выводов резистораRll светодиод должен включаться на 5...7 с. Точно порог срабатывания системы защиты можно проверить, подключив к резистору, заменяющему проволочныйR5, гальванический элемент (плюсовым выводом к его правому по рис. 67 выводу) последовательно с переменным резистором сопротивлением 220 Ом. При плавном уменьшении сопротивления этого резистора, когда напряжение на резисторе, заменяющем R5, приблизится к 1 В, светодиод индикатора должен включиться. Другой порог срабатывания защиты устанавливают соответствующим подбором резистора R10.

Затем движок переменного резистора R19 устанавливают в нижнее по схеме положение, а параллельно транзистору VT4

подключают вольтметр постоянного тока. Резистор R18 временно заменяют на переменный резистор сопротивлением 2 МОм и, пользуясь им как реостатом, выводят транзистор VT4 на границу насыщения, т. е. добиваются показания вольтметра 0,4...0,8 В. Измеряют сопротивление введенной части переменного резистора и впаивают резистор R18, номинал которого должен быть примерно вдвое меньшим.

Далее дополнительный переменный резистор убирают и окончательно собирают устройство (светодиодный индикатор оставляют подключенным к выходу 11 элемента DD1.1). Особое внимание уделяют прокладке сильноточных цепей - провода к плате и резистор R5 должны подключаться именно так, как показано на рис. 68. К выходному разъему XI подключают лампу накаливания мощностью не менее 60 Вт, устройство включают в сеть и подбором резистора R21 добиваются, чтобы нить накала лампы слабо светилась. При этом переменное напряжение на лампе должно составлять 12... 18 В. Движок резистора R7 устанавливают в такое положение, чтобы при выключенной лампе светодиод гас, при включении - загорался, а яркость свечения самой лампы плавно увеличивалась.

Теперь вместо лампы накаливания к разъему XI подключают электроинструмент, потребляющий минимальную мощность, например, электродрель. При его включении светодиод должен загораться, а ротор двигателя плавно разгоняться. Если светодиод светится постоянно или не включается вообще, следует уточнить положение движка резистора R7, после чего проверить работу устройства с наиболее мощным электроинструментом.

При любых проверках автомата и работе с ним следует иметь в виду, что сразу после его включения в сеть запускается цепь защиты и в течение 5...7 с нагрузка не включается. Проверить же работу системы защиты можно, предварительно заменив проволочный R5 на резистор сопротивлением 1 Ом. При включении электроинструмента любой мощности защита должна четко срабатывать.

В процессе эксплуатации автомата его подвешивают или устанавливают в вертикальном положении так, чтобы вентиляционные отверстия в его корпусе ничем не закрывались.

АВТОМАТ УПРАВЛЕНИЯ РАЗМОРАЖИВАНИЕМ ХОЛОДИЛЬНИКА

Описываемое устройство обеспечивает автоматический режим размораживания холодильнику "Ока-6", оснащенному полуавтоматической системой. Оно включает размораживание холодильника всегда в одно и то же время, например ночью.

Для возможно точного соблюдения рекомендуемой периодичности размораживания холодильника раз в двое суток, в описываемое устройство введены кварцованный генератор колебаний и делитель его частоты.

Схема электронного блока, дополняющего систему полуавтоматического режима размораживания, приведена на рис. 69. Смонтированный блок подключают четырьмя проводниками к соответствующим цепям и агрегатам электрооборудования холодильника. На упрощенной схеме этой системы электродвигатель компрессора обозначен буквой М, клапан размораживания - буквой К, выключатель терморегулятора - SK1, кнопка включения режима размораживания - SK.2.

Задающий генератор электронного блока собран на микросхеме DD1 с кварцевым резонатором ZQ1 на частоту 32768 Гц (от наручных электронных часов). С выхода М сигнал микросхемы, следующий с частотой 1 импульс в минуту (1/60 Гц), поступает на вход СР делителя частоты DD2.2 и уменьшает частоту импульсов до одного в 16 мин. Далее сигнал с таким периодом делится по частоте на три в счетчике DD2.1.

Резистор R6 и диод VD5 образуют элемент совпадения, обнуляющий счетчик DD1.1 своим выходным сигналом после достижения им состояния 3. Конденсатор С7 несколько удлиняет импульс обнуления и обеспечивает четкость в работе делителя.

Импульсы с периодом в 48 мин через инвертор DD3.1, функцию которого выполняет генераторный элемент микросхемы DD3, поступает на вход С делителя частоты на 60 той же микросхемы. Делитель DD3.2 принудительно устанавливается в нулевое состояние цепью C9R8 в момент включения источника питания устройства.

Период импульсов на выходе М делителя DD3.2 равен 48 ч. Их положительные перепады устанавливают триггер первого разряда счетчика DD5.1 в состояние 1, и на его выходном выводе 11 появляется сигнал высокого уровня (см. диаграммы на рис. 70). Если при этом электродвигатель компрессора холодильника выключен, то никаких других изменений в устройстве не происходит. При включении же компрессора переменное напряжение сети выпрямляется

диодом VD7, выключает элемент DD4.1 и в виде сигнала высокого уровня проходит на вход 5 элемента DD4.2. Этот элемент, включается сам и открывает транзистор VT1. Срабатывает реле К1 и своими контактами К 1.1 и К 1.2, соединенными параллельно, замыкает цепь питания электромагнита клапана, открывая тем самым путь горячему фреону в испаритель холодильника - начинается процесс размораживания.

Одновременно сигнал низкого

уровня с выхода элемента DD4.2 разрешает работу счетчика DD5.2, и он начинает считать импульсы с периодом в 4 мин, поступающие на его вход CN с выхода 2 счетчика DD2.2. После восьми импульсов на выходе 8 счетчика DD5.2 возникает сигнал высокого уровня, который устанавливает счетчик DD5.1 в исходное состояние, транзистор VT1 закрывается и реле К1 отпускает -процесс размораживания прекращается. Сигнал такого же уровня с выхода элемента DD4.2 устанавливает в нулевое состояние и счетчик DD5.2.

Поскольку работа делителя DD2.2 не синхронизирована с включением компрессора, время размораживания может быть от 28 до 32 мин.

Так происходит каждые 48 ч. Но если в момент положительного перепада на выходе делителя DD3.2 электродвигатель компрессора оказывается включенным, то процесс размораживания начнется сразу.

Срабатывание устройства происходит примерно через 31 ч после включения питания, поскольку первый положительный перепад на выходе делителя DD5.1 появляется после пуска спустя 39/60 периода выходных колебаний, составляющего в данном случае 48 ч. Это позволяет включить устройство вечером, например, в 20 ч, после чего размораживание будет происходить раз в двое суток в 3 ч ночи.

Электронный блок питается от сети через гасящий конденсатор С1 и выпрямитель на диодах VD1, VD2. Напряжение питания реле К1 стабилизировано стабилитроном VD3, а микросхем, кроме того, параметрическим стабилизатором R2VD4. В предлагаемом электронном блоке использованы резисторы МЛТ, конденсаторы - К73-16 (С1), ЭТО (С2), КМ-5 и КМ-6 (остальные). Реле К1 - РЭС-9 (паспорт

РС4.524.204). Стабилитрон VD4 должен быть на напряжение стабилизации 7...9 В, диоды VD1, VD2 и VD8 - на обратное напряжение не менее 100 В, диоды VD5, VD6 и VD7 - любые маломощные кремниевые. Транзистор КТ814Г (VT1) заменим на КТ816Г.

Любая замена микросхем, кроме К561ЛА7, на другую, содержащую по крайней мере два элемента И-НЕ, потребует переработки электронного блока.

Все детали устройства смонтированы на печатной плате (рис. 71) из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Часть соединений выполнена навесными проводниками на стороне платы, противоположной установке микросхем. Неиспользуемые входные выводы микросхем подключены к какому-либо проводнику цепи питания. Стабилитрон VD3 снабжен небольшим теплоотводом в виде "флажка" из мягкого алюминия толщиной 0,5 мм.

Правильно собранное из заведомо исправных элементов устройство в налаживании не нуждается, однако перед установкой в холодильник его целесообразно проверить. Для этого замкните между собой выводы конденсатора С1, резистора R2 и подайте на входные проводники 2 и 4 постоянное напряжение такого значения (9...10 В), чтобы ток, потребляемый блоком, был в пределах 10...15 мА. По частотомеру или осциллографу убедитесь в нормальной работе микросхемы DD1 - на ее выводах 14, 11, 1, 4 должны формироваться импульсы, следующие с частотой 32768, 1024, 128 и 1 Гц соответственно. Затем отключите вывод 10 счетчика DD2.2 от

вывода 10 микросхемы DD1 и подключите его к выводу 14 той же микросхемы. При этом на вход СР счетчика DD2.2 будут поданы импульсы частотой 32768 Гц. Проверьте наличие импульсов частотой 8192 Гц на его выводе 12, 2048 Гц - на выводе, 14 (того же делителя, 687 Гц - на выводе 13 и 11,4 Гц - на выводе 10 микросхемы DD3. На выходе элемента DD4.2 должен быть сигнал высокого уровня. Далее замкните выводы конденсатора С8 - на выходе элемента DD4.2 должны появиться импульсы низкого уровня.

Затем вход СР счетчика DD2.2 соедините с выводом 1 микросхемы DD1 (128 Гц), параллельно обмотке реле К1 подключите любой светодиод видимого излучения с ограничительным резистором сопротивлением 1,5 кОм. После включения питания первая вспышка этого светодиода должна произойти спустя примерно 15 с и повторяться каждые 22,5 с. Далее вход CN счетчика DD5.1, отключив его от выхода счетчика DD3.2, подключите к выходу М микросхемы DD1 - вспышки светодиода должны повторяться каждую минуту.

Двумя последними проверками можно начать контроль работоспособности устройства, а предшествующие им помогут найти

возможные неисправности.

После этого, не изменяя соединения между счетчиками, удалите перемычки с конденсаторов С1, С8 и резистора R2, отключите от реле К1 светодиод и резистор. Соедините между собой входы 4, 1, подключите входы 2, 3, 4 устройства к холодильнику и, соблюдая меры предосторожности, подключите электрооборудование холодильника к сети 220 В. При этом реле К1 может кратковременно сработать. Следующее же его срабатывание должно произойти спустя 15 с после подачи питания и повторяться через каждые 22,5 с. Разомкните входы 1 и 4. Теперь реле не должно срабатывать.

После такой проверки восстановите все соединения, устройства в соответствии с его принципиальной схемой.

Перед установкой платы в холодильник ее соединяют четырьмя отрезками провода, например МГШВ-0,5, с соответствующими цепями электрооборудования и покрывают несколькими слоями какого-либо лака, например УР-231. Холодильник тщательно размораживают и просушивают. В нем необходимо снять плафон и крышку, закрывающую снизу пульт .управления, удалить два винта:

средний винт декоративной передней панели пульта и правый винт, поджимающий через прокладку трубки терморегулятора и автомата

отключения режима оттаивания.

Плату крепят деталями вверх двумя шурупами, используя одну дистанционную втулку длиной 3 мм, ввертывая их в освободившиеся отверстия. После установки ранее снятых деталей холодильник можно включать в сеть.

Время размораживания холодильника можно изменять подключением входа CN счетчика DD5.2 к другим выходам делителя DD2.2. Период размораживания можно уменьшить в два раза, если вход СР счетчика DD2.1 переключить с выхода 8 делителя DD2.2 на его выход 4, или, наоборот, увеличить, подключая входы элемента совпадения R6VD5 к выходам счетчика DD2.1 с большими номерами.

Описанный электронный блок пригоден для любого другого холодильника, имеющего полуавтоматическую систему размораживания. Придется лишь переработать печатную плату с учетом свободного места. Впрочем, плата может находиться и снаружи холодильника.

ДОРАБОТКА ИМПОРТНЫХ ЭЛЕКТРОННЫХ ЧАСОВ

Во многих магазинах и киосках, торгующих бытовой техникой, можно приобрести импортные настольные электронные часы-радиоприемник. На упаковочной коробке - название какой-либо крупной фирмы, например, Philips и мелким шрифтом made in China - сделано в Китае. Часы-радиоприемник, как правило, хорошо оформлены и удобны в эксплуатации, но покупатель с большим огорчением вскоре обнаруживает, что они отстают на несколько минут в сутки. В чем причина? Что сделать, чтобы ход часов стал нормальным?

Часы-радиоприемник обычно выполнены на двух микросхемах. Нередко встречается такая комбинация - LM8560 - собственно часы и CXA1019S - радиоприемник на диапазоны СВ и УКВ. Схемы устройств в основном повторяют друг друга, могут встретиться и отличия, главным образом, в цепях питания.

Образцовой для часов служит частота электроосветительной сети - 50 Гц. В России и других странах СНГ она обычно несколько ниже номинала (хотя и в пределах допуска), что и приводит к отставанию часов. Для нормальной работы их надо дополнить генератором, обеспечивающим на входе часовой микросхемы стабильный сигнал частотой 50 Гц. При наличии резонатора на частоту 100 кГц (или кратную ей) нетрудно сделать генератор с цепочкой делителей, понижающих его частоту до необходимого значения. А вот с использованием в генераторе широко распространенного часового кварцевого резонатора на частоту 32768 Гц получить импульсы, следующие с частотой 50 Гц, не так-то просто.

Схема узла, в котором частота 50 Гц, необходимая для часов, формируется из частоты 32768 Гц, приведена на рис. 72. На микросхеме DD1 собраны генератор, частоту колебаний которого стабилизирует резонатор ZQ1, и делитель его частоты. На выходе К

микросхемы формируются импульсы с частотой следования 32768 Гц, а на выходах 9 и 14 соответственно 64 и 2 Гц. Элемент совпадения DD2.1 пропускает через себя лишь половину импульсов частотой 64 Гц, поэтому средняя частота на его выходе равна 32 Гц. Импульсы с выхода К микросхемыDD1 и выхода элемента DD2.1 дифференцируются ячейками C3R3 и C4R4, в результате чего на входы 9 и 8 элемента DD2.2 поступают совпадающие во времени последовательности импульсов частотой 32768 и 32 Гц. На выходе этого элемента формируются импульсы суммарной частоты 32800 Гц, которую микросхема DD3 совместно с элементами DD2.3 и DD2.4 делит на 328.

Диод VD1 и резистор R5 увеличивают число входов элемента И-НЕ (DD2.4) до трех, что необходимо для получения требуемого коэффициента деления. Импульсы с выхода 28 микросхемы DD3 поступают на вход С JK-триггера DD4 - для формирования импульсов частотой 50 Гц и скважностью 2, обеспечивающей нормальное функционирование цепей динамической индикации часов.

Источником питания этого устройства служит блок питания самих часов, фрагмент схемы которых приведен на рис. 73.

В часах использован светодиодный индикатор HG на четыре цифровых разряда, элементы цифровых знакомест которого в довольно про

извольном порядке разбиты на две группы. В каждой из групп катоды элементов светодиодов объединены и соединены с контактами 1 и 2 индикатора. Часовая микросхема DD1' подключена к источнику двуполярного напряжения ±6 В, собранному на диодах VD1', и конденсаторах С1' и С'2. Диоды этого источника

обеспечивают подачу полуволн отрицательной (относительно цепи +6 В) полярности на группы объединенных катодов индикатора HG1'. Синхронно с частотой сети микросхема DD1' выдает необходимые сигналы на аноды соответствующей группы элементов индикатора.

После дополнения часов генератором с делителем его частоты до 50 Гц работа микросхемы DD1' уже не связа

на непосредственно с частотой сети. Поэтому для функционирования цепей динамической индикации в дополняющее устройство введены транзисторы VT1 и VT2, включающие в соответствующие моменты времени нужную группу элементов индикатора HG1', и диоды VD2, VD3, которые вместе с диодами VD3' и VD4' часов образуют обычный мостовой выпрямитель для питания индикатора.

Для обеспечения нормального режима динамической индикации в микросхеме DD1' часов введена небольшая задержка момента смены информации для групп элементов относительно прихода фронтов импульсов частотой 50 Гц. Поэтому в работу ключевых транзисторов VT1 и VT2 введена пауза длительностью около 0,4 мс, во время которой и происходит смена информации. Длительность паузы определяется дифференцирующей цепью C6R6, а элементы DD5.1 и DD5.2 выполняют функцию И для сигналов низкого уровня (либо ИЛИ для высокого).

Все детали узла доработки часов смонтированы на печатной плате (рис. 74). Постоянные резисторы - КИМ-0,125 (R2) и МЛТ-0,125;

конденсатор С1 - КТ4-216, остальные КМ-5 и КМ-6. Транзисторы VT1 и VT2 могут быть любыми структуры р-n-р малой или средней мощности с допустимым коллекторным током не менее 150 мА, диоды VD1 - VD3 - любые кремниевые на рабочий ток такого же значения. Стабилитрон VD4 - любого типа на напряжение стабилизации 7...8 В.

Микросхемы К561ИЕ16 можно заменить на К561ИЕ10, собрав на ней делитель частоты на 164 и поделив ее на 2, используя для этого свободный JK-триггер микросхемы DD4. Микросхема К561ТВ1 заменима на К561ТМ2, а К561ЛП13 - на два элемента ИЛИ, собранные из элементов ИЛИ-НЕ одной микросхемы К561ЛЕ5.

Частоту кварцованного генератора целесообразно подстроить до установки платы в корпус часов. Точнее всего это можно сделать, контролируя цифровым частотомером период колебаний 1 с на выходе 15 (вывод 5) микросхемы DD1. Если такой возможности нет,

то настраивать генератор придется по сигналам поверки времени.

Монтажную плату устанавливают под основной платой часов, предварительно срезав одну из пластмассовых стоек корпуса. На плате же часов следует разрезать печатные проводники, идущие от сетевого трансформатора к индикатору (на рис. 73 обозначено крестами) и удалить перемычку между выводом обмотки III трансформатора Т1' и конденсатором С3'. Затем подключить гибкими проводниками контактные площадки дополнительной платы к соответствующим точкам основной и включить часы в сеть. Если элементы индикатора образуют хаотический рисунок, это укажет на необходимость поменять местами проводники, идущие от эмиттеров транзисторов VT1 и VT2 к индикатору часов.

В инструкции к часам нет указания, как в них устанавливать точно текущее время. Да это и не требовалось - при работе часов от сети точность их хода невысока. А вот после доработки появляется смысл в точном пуске часов. Выполнять его можно так. Установить на табло время, соответствующее показанию образцовых часов, и в момент, когда они увеличат свои показания на одну минуту, нажать и отпустить кнопку установки минут.

Сетевой трансформатор приобретенных часов может иметь одну вторичную обмотку с отводом от середины (рис. 75). Для таких часов

диоды VD2 и VD3 в узле доработки не нужны - точку соединения коллекторов транзисторов VT1 и VT2 следует соединить с объединенными анодами диодов VD3' и VD4' (точки а и в на рис. 75). Печатная плата в этом случае имеет Т-образную форму и ее также устанавливают под основной. Питание для узла доработки снимают с конденсатора С1' или непосредственно с выводов 15 и 20 микросхемы DD1'.

Доработанные таким образом часы вполне пригодны для установки в автомобиль, однако приемник в диапазоне СВ будет работать плохо.

Если в приобретенных часах есть переключатель частоты сети 50/60 Гц, целесообразно сделать более простой формирователь импульсов частотой 60 Гц (рис. 76). В таком случае на выходе элемента совпадения DD2.1 сигнал низкого уровня будет появляться после окончания каждого 15-го

импульса и присутствовать до окончания 16-го. В результате на выход элемента DD2.2 станут проходить 15 импульсов из поступивших на его вход 16-ти.

Импульсы частотой 128 Гц можно снять с выходов Т2 или Т4 микросхемы К176ИЕ12 с кварцевым резонатором на 32768 Гц (выходы Т1 и Т2 для этой цели непригодны). Для формирования частоты 120 Гц из 128 или 60 из 64 Гц, полученных с выхода микросхемы К176ИЕ5. надо вход 5 элемента DD2.2 подключить не к выходу 1 счетчика DD1.1 (как на рис. 76), а к его входу СР (вывод 2).

Как частоту импульсов 100 Гц, полученную таким способом, использовать в других электронных устройствах? Импульсы этой частоты следуют во времени неравномерно. Но эта неравномерность невелика, поэтому никак не скажется на работе секундомера, шахматных часов или какого-либо другого измерителя времени, от которого требуется точность в 0,01 с. Однако эти импульсы совершенно непригодны, например, для задания времени счета в цифровом частотомере, где необходимы точные интервалы в 0,01 с.

КОНТРОЛЬ ИСПРАВНОСТИ СИГНАЛЬНЫХ ЛАМП

Обеспечение безопасности движения автотранспорта прямо связано с исправностью сигнальных ламп - указателей поворотов, торможения и др. Сейчас с увеличением средней скорости на дорогах эта проблема становится более актуальной. Очевидно, поэтому на некоторые современные автомобили стали устанавливать электронные устройства, призванные "сообщать" водителю о перегорании ламп той или иной сигнальной системы.

Схема простейшего контролирующего устройства для автомобиля приведена на рис. 77. Оно позволяет водителю по работе контрольной лампы HL1 судить об исправности сигнальных ламп.

Эксплуатация этого устройства выявила некоторые его недостатки, о которых стоит сказать подробнее. В первую очередь следует отметить низкую температурную стабильность. При понижении температуры увеличивается напряжение, которое необходимо подать на эмиттерный

переход транзистора VT1 для включения контрольной лампы. К тому же увеличивается и необходимый для насыщения транзистора базовый ток, что также повышает порог срабатывания индикатора. В результате в холодную погоду контрольная лампа указателей поворота начинает включаться лишь после прогрева устройства, установленного в моторном отсеке.

Несколько снизить зависимость порога срабатывания от температуры можно уменьшением сопротивления резистораR1, однако это увеличивает риск порчи транзистора VT1 при возможных замыканиях в цепи контролируемых ламп.

Второй недостаток - необходимость тщательной подборки сопротивления токоизмерительного резистора R2, причем эту операцию можно выполнить только на автомобиле.

Серьезным недостатком является и то, что падение напряжения на резисторе R2 при двух исправных лампах равно почти 1 В (при одной перегоревшей - около 0,5 В), что заметно снижает их яркость.

Контролирующее устройство, схема которого показана на рис. 78, свободно от указанных недостатков. Пороговым элементом в нем служит операционный усилитель DA1, сравнивающий половину падения напряжения на токоизмерительном резисторе R3 с пороговым уровнем, устанавливаемым подстроечным резистором R5.

При отсутствии тока в цепи контролируемых ламп напряжение на неинвертирующем входе ОУ ниже, чем на инвертирующем. Напря-

жение на выходе ОУ близко к нулю, все транзисторы устройства закрыты, контрольная лампа не светит.

Если цепи ламп и сами лампы исправны, то при их включении на резисторе R3 возникает падение напряжения. В результате напряжение на инвертирующем входе ОУ становится меньше, чем на неинвертирующем, ОУ переключается, его выходное напряжение становится близким к напряжению питания. Транзистор VT1 открывается и входит в насыщение. Вслед за ним открывается и транзистор VT3, включая контрольную лампу, индицирующую исправность контролируемых ламп.

При неисправности одной из контролируемых ламп (или питающей ее цепи) падения напряжения на резисторе R3 недостаточно для переключения ОУ, контрольная лампа не включается. Это и служит водителю сигналом о необходимости проверить систему.

Резистор R7 обеспечивает небольшой гистерезис ОУ, способствующий более четкому его переключению. Транзистор VT2 защищает мощный транзистор VT3 от выхода из строя при возможных аварийных замыканиях в цепи контрольной лампы. Если ток в этой цепи превысит 300 мА, транзистор VT2 откроется и, шунтируя эмиттерный переход транзистора VT3, ограничит его коллекторный ток. Мощность, рассеиваемая при этом на транзисторе VT3, достигает примерно 3 Вт, поэтому такой режим не должен быть длительным.

Стабилитрон VD1 служит для защиты ОУ от кратковременных всплесков напряжения в бортовой сети. Если на автомобиле установлен электронный регулятор напряжения, например, описанный в [8], и электронный блок зажигания с оксидным конденсатором большой емкости, шунтирующим бортовую сеть [9], то стабилитрон VD1 не нужен.

Развязывающий диод VD2 необходим лишь в том случае, когда контрольная лампа использована еще в какой-либо цепи автомобиля (т. е. выполняет и другие функции).

Устройство можно существенно упростить, если вместо контрольной лампы использовать све-тодиод. При этом становятся излишними все транзисторы, диод VD2 и резисторы R10-R14, а контрольный светодиод подключают вместо резистора R10 (резистор R9 заменяют другим, сопротивлением около 1,5 кОм). К сожалению, яркость свечения светодиодов в ряде случаев их применения на автомобиле недостаточна, Повысить заметность индикатора можно применением группы последовательно включенных светодиодов вместо одиночного.

Все элементы размещены на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм, ее чертеж представлен на рис. 79.

В устройстве можно использовать практически любой ОУ широкого применения; корректирующий конденсатор Ск (на схеме не показан) устанавливают при необходимости на предусмотренное для него на печатной плате место. Транзисторы заменимы на любые кремниевые соответствующей структуры, VT1 и VT2 - маломощные, VT3 - средней или большой мощности.

Резистор R5 - СПЗ-19а. Резисторы R1 и R2, R4 и R6 следует подобрать попарно возможно более близкими по сопротивлению, различие не должно превышать 1%. Вообще же номиналы этих пар резисторов могут быть любыми в пределах 10...20 кОм. Лучше всего здесь использовать стабильные резисторы, например С2-29В.

Если резисторы с такой точностью подобрать не удастся, придется увеличить номинал подстроечного резистора R5 примерно до 2,2...3,3кОм, и включить его потенциометром - движок соединен с неинвертирующим входомОУ, а нижний по схеме вывод - с верхним выводом резистора R6. При этом плавность подстройки тока срабатывания ухудшится.

Резистор R3 - самодельный, он представляет собой жгут из четырех проводов диаметром 0,8 мм из высокоомного сплава, свитый в виде пружины. Длину жгута подбирают так, чтобы при токе 5 А падение напряжения на нем было в пределах 0,25...0,3 В. Резистор R3 удобно собрать из двух типа С5-14В (С5-16В, С5-17В) мощностью не менее 0,5 Вт и сопротивлением по 0,1Ом, соединенных параллельно.

Налаживание устройства заключается в установке резистором R5 необходимого порога срабатывания. Эту операцию следует выполнять после установки узла на автомобиль. Подают питание на контролируемые лампы, вращая движок, устанавливают его на границу включения контрольной лампы и отмечают положение шлица карандашом. Затем удаляют одну из контролируемых ламп, снова находят границу включения контрольной лампы и еще раз отмечают положение шлица. После этого устанавливают движок в среднее между отметками положение.

Изготовленный экземпляр устройства позволял подстраивать порог тока срабатывания от 0,5 до 5 А.

Контролирующее устройство можно сделать двухканальным -исправность ламп указателя поворотов и стоп-сигнала будет индицировать одна лампа. Для этого оно должно содержать два канала. включающие в себя все элементы, показанные на схеме рис. 78 левее базы транзистора VT1, и общий выходной узел на транзисторах VT1-VT3. Точку соединения резисторов R9 каждого канала подключают к общему резистору R10 и базе транзистора VT1. Элементы R8, С1, VD1 могут быть также общими для обоих каналов. В таком устройстве удобно использовать сдвоенный ОУ К140УД20.

Световой индикатор целесообразно дополнить звуковым сигнализатором, включающимся лишь при перегорании лампы. Схема одного из вариантов такого сигнализатора показана на рис. 80.

Сигнализатор представляет собой генератор пачек импульсов, собранный на элементах DD1.1-DD1.4, частота повторения пачек -около 4 Гц, частота заполнения - 1000 Гц. При подаче напряжения питания и высокого уровня с выхода ОУ DA1 (когда лампы исправны и включены), генератор заторможен. Если же одна из ламп перегорает, на выходе ОУ DA1 появляется низкий уровень и генератор начинает работать. На транзисторе VT4 собран усилитель тока, нагрузкой которого служит звукоизлучатель НА1. Таким образом, при перегорании лампы звучит прерывистый звуковой сигнал.

В сигнализаторе допустимо также использовать микросхемы КР1561ЛЕ5 или 564ЛЕ5. Звукоизлучателем может работать капсюль ДЭМ-4 или любой другой сопротивлением 50... 100 Ом.

АВТОМАТИЧЕСКАЯ ВОДОКАЧКА

В радиолюбительской литературе можно найти описания различных устройств для автоматизации работы насоса, откачивающего воду из подвала или накачивающего воду из колодца в резервуар. В них предусматривался контроль за уровнем воды лишь в одном месте - источнике или приемнике воды. Однако при ограниченном поступлении воды в колодец необходим автомат, контролирующий уровни сразу в двух местах. Он должен автоматизировать работу насоса для получения максимально возможного количества воды. Конечно, при этом необходимо следить за тем, чтобы приемный резервуар не переполнялся. Схема автомата, обеспечивающего необходимый алгоритм работы насоса, приведена на рис. 81.

К контактам XI - Х5 подключены датчики уровня, опущенные в воду. Датчик, подключаемый к контакту XI, установлен в приемном резервуаре на 10 мм ниже его верхнего края, к контакту Х2 - на 100 мм ниже. Аналогично, датчик, подключенный к контакту Х4, находится у дна колодца примерно на 50 мм выше уровня заборных отверстий вибрационного насоса или клапана центробежного, датчик от контакта ХЗ еще на 100 мм выше. Контакт Х5 подключен к корпусу приемного резервуара и к металлической трубе, по которой откачивается вода из колодца.

Если датчики сухие, на соответствующие входы микросхемы DD1 через резисторы R1 - R8 подается напряжение источника питания +9 В, если они находятся в воде, напряжение на входах микросхемы за счет проводимости воды близко к нулю.

Рассмотрим работу автомата с момента включения в сеть. Пусть в колодце достаточно воды, а приемный резервуар пуст. В этом случае на входах 1 и 2 элемента DD1.1 высокий логический уровень, на входах 3 и 4 DD1.2 - низкий. Эти элементы представляют собой мажоритарные клапаны [З], сигнал на выходе которых соответствует большинству сигналов на входах. Поэтому на выходе элемента DD1.1 будет высокий уровень, на выходе DD1.2 - низкий. На двух входах элемента DD2.2 - высокий уровень, поэтому на его выходе -низкий, на выходе DD2.3 - высокий, он открывает транзистор VT1. Включается тринисторный оптрон U1, он замыкает между собой анод и управляющий электрод симистора VS1 через резистор R 13. Симистор включается и подает напряжение на электродвигатель насоса Ml. Поскольку автор использовал трехфазный двигатель, напряжение на один из его выводов подается через фазосдвигающий конденсатор С8.

При включении автомата в сеть конденсатор С5 разряжен. Поскольку на выходе элемента DD2.2 низкий уровень, он через

конденсатор С5 передается на вход элемента DD2.4 и на его выходе появляется высокий уровень, открывающий транзистор VT2. Включается оптрон U2, симистор VS2 подключает параллельно С8 пусковой конденсатор С9, происходит быстрый запуск двигателя Ml.

Напряжение на нижней по схеме обкладке повышается за счет тока через резистор R10. Примерно через 3 с оно поднимется до порога переключения элемента DD2.4 и на его выходе появится низкий уровень, пусковой конденсатор С9 отключится. Время выбрано с большим запасом, гарантирующим пуск. В то же время оно недостаточно, чтобы двигатель перегрелся.

Далее возможны два варианта работы. Предположим, что воды в колодце много и ее достаточно для наполнения приемного резервуара. Поэтому через некоторое время после пуска вода подойдет к датчику, подключенному к контакту Х2, на входе 2 элемента DD1.1 появится низкий уровень. Выходной сигнал этого элемента, однако, не изменится, поскольку на его входах 13 и 1 - высокий уровень. Когда же резервуар наполнится, низкий уровень появится и на входе 1 DD1.1. Поскольку на двух входах этого элемента низкий уровень, такой же сигнал появится и на его выходе, двигатель Ml остановится.

При отборе воды из резервуара вначале высокий уровень появится на входе 1 элемента DD1.1. Это не изменит его состояния, поскольку на его входах 13 и 2 низкий уровень. Лишь когда уровень воды станет ниже датчика, подключенного к контакту Х2, на двух входах этого элемента будет высокий уровень, который включит двигатель насоса.

Таким образом, элемент DD1.1 образует триггер, устанавливаемый в единичное состояние подачей на два его входа высокого уровня и в нулевое состояние подачей на них низкого. Гистерезис по уровню воды позволяет избежать слишком частых включений двигателя.

Аналогично управляется насос в случае, когда воды в колодце недостаточно для наполнения резервуара. Он выключается, когда уровень станет ниже уровня, задаваемого датчиком, подключенным к контакту Х4, и включается, когда он станет выше датчика, подключенного к контакту ХЗ.

Резисторы R5 - R8 и конденсаторы С1 - С4 защищают входы микросхемы DD1 от статического электричества и помех, наводимых в проводах и датчиках. Резистор R9 ограничивает выходной ток элемента DD2.2 при перезарядке конденсатора С5. Резисторы R11 и R 12 определяют ток через светодиоды оптронов U1 и U2, резисторы R 13 и R 14 ограничивают ток через их динисторы и управляющие электроды симисторов VS1 и VS2 в момент включения. Резистор R 16 служит для разрядки конденсатора С9 после его отключения от С8, а

R 15 ограничивает ток через симистор VS2 в момент его повторного включения, если С9 не успел полностью разрядиться.

Источник питания устройства собран по простейшей схеме без стабилизации напряжения, поскольку микросхемы серии К561 допускают напряжение питания от 3 до 15 В.

Если в насосе установлен однофазный двигатель, не требующий на момент пуска подключения дополнительного конденсатора, или используется вибрационный насос, элементы, начиная с R9 и заканчивая R16, устанавливать не нужно. Необходимо лишь помнить, что входы неиспользуемого элемента DD2.4 следует соединить с общим проводом или выводом 14 этой микросхемы.

Устройство собрано в виде этажерки и накрыто колпаком, изготовленным из полиэтиленовой канистры от автомобильного масла. На нижней пластине из текстолита толщиной 6 мм установлены конденсаторы С8 и С9, к выводам С9 подпаян резистор R16. Верхняя плата - печатная 80 х 180 мм из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. На ней размещены все остальные детали автомата. Чертеж фрагмента платы приведен на рис. 82. Плата рассчитана на установку резисторов МЛТ соответствующей мощности, конденсаторов КМ-6 (С1 - С4, С6), К50-16 (С5) и К50-35 (С7). В качестве С7 можно также

установить К50-6 или К50-16, но расстояние между выводами у них 7,5 мм, это следует учесть при изготовлении печатной платы. Вместо транзисторов КТ315Г можно установить любые транзисторы структуры n-р-n малой или средней мощности, имеющие коэффициент передачи тока базы не менее 40 (при токе коллектора 30...50 мА). Микросхему К561ЛП13 можно заменить на К561ИК1 [З], соединив ее управляющие входы (выводы 7 и 9) с общим проводом.

Вместо диодных мостов можно использовать любые диоды на рабочий ток не менее 100 мА, для замены VD1 и VD2 годятся диоды с рабочим напряжением не менее 300 В. Тринисторные оптроны серии АОУ103 могут использоваться с буквенными индексами Б и В, симисторы КУ208 - В и Г.

Трансформатор питания Т1 использован типа ТПП220, все вторичные обмотки которого соединены последовательно. Можно установить любой трансформатор, обеспечивающий на вторичной обмотке напряжение 7...9 В при токе до 150 мА, например практически от любого адаптера. Кстати, от адаптера можно использовать конденсатор С7 и диоды для замены моста VD3.

Резистор R16 - проволочный остеклованный, его сопротивление может быть в пределах 20...33 Ом. Емкость конденсаторов С8 и С9 указана для двигателя АОЛ22-43Ф мощностью 400 Вт, обмотки которого включены треугольником. При другой мощности их

емкость должна быть пропорционально изменена. Конденсаторы С8 и С9 - металлобумажные МБГО, МБГТ, МБГП на напряжение не менее 400 В или МБГЧ, К42-19 на 250В.

Датчики представляют собой плоские спирали с наружным диаметром примерно 25 мм, плотно свитые из оголенных концов медного или алюминиевого осветительного провода в двойной изоляции сечением 2 х 1,5 или 2 х 2,5 мм2. На рис. 83 приведен возможный вариант их установки. Здесь 1 - труба, 2 -вибрационный насос или клапан центробежного, 3 - датчики-спирали, 4 - провод в изоляции. Для уменьшения шунтирования

датчиков по поверхности проводов 4 их длина в изоляции от места разделения должна быть не менее 200 мм. Если поступление воды в колодец достаточно большое, расстояние между датчиками можно существенно увеличить, что уменьшит частоту включения насоса.

АВТОМАТ УПРАВЛЕНИЯ ОСВЕЩЕНИЕМ

В подъезде жилого дома, на даче, в садоводческом товариществе полезно иметь устройство, автоматически включающее освещение при наступлении темноты. Схема такого автомата приведена на рис. 84. Питание он получает от сети через гасящий конденсатор С4 и диодный мост VD4. При закрытом транзисторе VT1 ток через обмотку реле К1 открывает транзистор VT2 и этот транзистор шунтирует собой обмотку. Напряжение на обмотке при этом составляет 2...4 В, реле отпущено. Лампы освещения, включенные через нормально разомкнутые контакты реле, погашены.

Ток, текущий через транзистор VT2 и диод VD2, проходит также через стабилитрон VD3 и создает на нем падение напряжения 12 В для работы управляющей части устройства.

Пока уровень естественного освещения достаточен, напряжение на инвертирующем входе ОУ DA1 меньше, чем на неинвертирующем. Напряжение на выходе ОУ близко к напряжению на плюсовом выводе конденсатора С3, транзистор VT1 закрыт и устройство находится в описанном выше состоянии.

По мере уменьшения освещенности сопротивление фоторезистора возрастает, напряжение на неинвертирующем входе ОУ увеличивается. При достижении уровня, заданного подстроечным резистором R4, ОУ переключается, напряжение на выходе ОУ становится близким к напряжению на минусовом выводе конденсатора СЗ. Транзистор VT1 открывается и входит в насыщение, напряжение на его эмиттере практически сравнивается с напряжением на коллекторе, что приводит к закрыванию транзистора VT2. Ток питания

полностью проходи! через обмотку реле К1, оно срабатывает и включает освещение.

Отметим, что почти весь ток обмотки реле продолжает питать управляющую часть устройства, лишь малая его часть, ответвляется в резистор R6 и выход ОУ.

Резистор R5 обеспечивает гистерезис, необходимый для того, чтобы малые изменения освещенности в районе порога срабатывания не приводили к многократным включениям и выключениям осветительных ламп. Конденсатор С1 устраняет сетевые наводки и замедляет срабатывание автомата, что уменьшает вероятность выключения ламп при кратковременном освещении фоторезистора, например, светом фар проходящих автомобилей. Стабилитрон VD1 обеспечивает четкое закрывание транзистора VT1, а диод VD2 -транзистора VT2. Резистор R3 не позволяет при подстройке уровня срабатывания перейти максимально допустимый уровень синфазного напряжения на входе ОУ, выше которого ОУ уже не работает.

В автомате было применено реле типа РПУ-2 с сопротивлением обмотки 4,5 кОм и рабочим напряжением 110 В. Оно имеет по две пары замыкающих и размыкающих контактов, ток через каждую пару может по оценке автора достигать 10 А. Емкость конденсатора С4 была подобрана для обеспечения номинального напряжения на обмотке при закрытом транзисторе VT2. Устройство сохраняет работоспособность при емкости С4 в пределах 0,22...0,47 мкф.

Автор использовал фоторезистор ФСД-Г1, чем объясняется высокое сопротивление резистора R1. Если применить фоторезистор ФСК-Г1 или СФ2-5, сопротивление резистора R1 нужно будет уменьшить примерно до 1МОм, а емкость конденсатора С1 -увеличить до 2,2мкф.

При такой же замене фоторезистора можно в качестве ОУ DA1 установить К140УД6 или К140УД7. Транзистор VT1 - любой кремниевый маломощный структуры р-n-р (например серий КТ361, КТ502 или КТ3107 с любым буквенным индексом). Хотя при работе автомата напряжение на транзисторе VT2 не превышает 110 В, в момент включения устройства в сеть к нему может быть приложено полное амплитудное напряжение сети - около 300 В, поэтому его допустимое напряжение коллектор-эмиттер должно быть не менее указанной величины. Подойдут КТ506А(Б), КТ604А(Б, AM, БМ), КТ605А(Б, AM, БМ), КТ850Б, КТ854А(Б), КТ859А.

Стабилитрон VD1 - любой малогабаритный на напряжение 4,7...7,5 В, VD3 - на напряжение стабилизации 11...15 В и ток не менее рабочего тока реле К1 с запасом 50% (для РПУ-2 - 25..,30 мА), например, Д814Г, КС512А, КС512Б, КС515Г. Диодный мост

КЦ407А может быть заменен на четыре любых диода на напряжение не менее 300 В. Конденсатор С3 - импортный аналог К50-35.

Все элементы устройства размещены на печатной плате размерами 60 х 60 мм (рис. 85). Плата рассчитана на установку двух конденсаторов К73-17 0,22 мкФ 630 В в качестве С4. Их рабочее напряжение должно быть не менее 400 В, можно также использовать К73-16. Резисторы - типа МЛТ (R1 - С1-4 0,25 Вт или КИМ-0,125), подстроечный резистор R4 - СП3-19.

Плата помещена внутрь защитного кожуха реле. Для этого крепежные отверстия в основании реле для его механизма расточены надфилем и механизм смещен в сторону насколько это возможно. К основанию подклеен брусок из органического стекла и к нему привинчена плата.

Выводы обмотки реле отсоединены от контактных ламелей и подпаяны к соответствующим штырькам платы, в качестве которых использованы контакты диаметром 1 мм от разъема 2РМ. К освободившимся ламелям подключены проводники питания 220 В платы, фоторезистор подключен двумя свитыми проводами непосредственно к контактам платы.

Регулировку устройства вначале проводят от источника питания с напряжением, несколько меньшим напряжения стабилизации VD3, подключив его параллельно указанному стабилитрону. Фоторезистор следует затенить так, чтобы его освещенность была близка к

той, при которой должно происходить включение уличного освещения. Подключив вольтметр к выходу ОУ и минусовому выводу СЗ и вращая движок подстроенного резистора R4, проверить, что напряжение на выходе изменяется скачком где-то в средней части диапазона регулировки. Если переключения не происходит, следует вольтметром с входным сопротивлением не менее 10 МОм проверить напряжение на фоторезисторе - оно должно быть близко к половине от напряжения на конденсаторе СЗ. Если это не так, подобрать резистор R1.

При затемненном или отключенном фоторезисторе подать сетевое напряжение, реле должно сработать. Соблюдая осторожность, проверить напряжение на его обмотке. Оно должно быть близко к номинальному для этого типа реле. Если это не так, подобрать емкость конденсатора С4.

Реле РПУ-2 имеет специальный виток, охватывающий часть сердечника и делающий реле нечувствительным к пульсациям напряжения питания. При применении других типов реле возможно придется поставить параллельно обмотке сглаживающий конденсатор емкостью порядка 1 мкФ.

Фоторезистор следует установить в защищенном от осадков месте так, чтобы на него не падал свет включаемых им ламп и солнечные лучи. Для выполнения последнего условия его можно сориентировать на север, прикрыв с запада и востока небольшими экранами.

Окончательную подстройку резистора R4 следует произвести на месте установки автомата, добиваясь включения реле при пороговой освещенности.

Если на месте R2 установить терморезистор и соответствующим образом подобрать R1, получится неплохой термостабилизатор.

МНОГОКАНАЛЬНАЯ СИСТЕМА ТРЕВОЖНОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ

Описываемая здесь система предназначается для подачи сигналов тревоги от 12 источников, например, охранных датчиков пожарной сигнализации в садоводческих коллективах, по двум проводам на пульт индикации. Особенность системы - постоянный самоконтроль ее исправности.

Система состоит из двенадцати идентичных блоков кодирования с датчиками тревожного сигнала на их входах и пульта декодирования и индикации, соединенных между собой двухпроводной линией связи. Работая поочередно, каждый блок кодирования может выдавать сигнал "Норма" или "Тревога". Отсутствие сигналов от какого-либо

из блоков индицируется как неисправность этого блока или его датчика.

Для идентификации блоков кодирования используется числоимпульсный код - первый из них выдает в линию пачки из трех импульсов, второй - из четырех, двенадцатый - из 14-ти. В состоянии "Норма" длительность импульсов в пачке равна длительности пауз между ними. Блок кодирования, на вход которого от датчика поступил сигнал тревоги, выдает импульсы втрое большей длительности при сохранении пауз.

Блоки кодирования построены так, что для выдачи сигнала "Норма" или "Тревога" они автоматически выстраиваются в очередь в порядке возрастания числа импульсов в сигнале. Выключение, отсутствие или неисправность какого-либо из них, из-за чего прекращается выдача импульсов, не приводят к нарушению работы других блоков кодирования. В предельном случае возможна работа даже одного блока.

Система построена на микросхемах серий К176 и К561. Для повышения помехоустойчивости амплитуда импульсов в линии выбрана равной 50 В.

Каждый из блоков кодирования (рис. 86) работает следующим образом. На его вход "Линия" от других блоков системы приходят пачки импульсов отрицательной (относительно источника напряжения +50 В) полярности амплитудой 50 В. Делитель R1R2 приводит их к нормальному для микросхем КМОП уровню. Цепь DD1.2, R5, С1 подавляет короткие импульсные помехи и обеспечивает импульсам пачки крутые фронты. Элемент DD1.3, диод VD1, резистор R6 и конденсатор С2 формируют импульс отрицательной полярности, фронт которого совпадает с фронтом первого импульса в пачке на выходе элемента DD1.2, а спад несколько задержан относительно спада последнего импульса пачки. Формирователь DD1.4, R7, СЗ по фронту и спаду импульса на выходе элемента DD1.3 вырабатывает короткий импульс положительной полярности, который, пройдя через элементы DD2.1 и DD2.2, устанавливает счетчики DD3 и DD5 в нулевое состояние. Счетчик DD5 во время паузы между пачками считает тактовые импульсы, следующие с частотой 256 Гц, измеряя таким образом длительность паузы между пачками.

Тактовые импульсы формируются кварцованным генератором на элементе DD1.1 с делителем их частоты на микросхеме DD3, что обеспечивает высокую стабильность работы системы и исключает необходимость дополнительной настройки генератора. Работа делителя DD3, входящего в генератор, синхронизирована с началом и концом пачки импульсом, поступающим на его вход R.

Если длительность паузы превышает 16 периодов тактовых импульсов, сигналом с выхода 16 счетчика DD5 D-триггер DD7.2 устанавливается в единичное состояние (это происходит одновременно во всех блоках кодирования), после чего продолжается измерение паузы (рис. 87) И если подвижный контакт переключателя

SA1 находится в положении 1 , то спустя три импульса после переключения этого триггера сигнал лог. 1 с выхода 3 дешифратора DD8 включает элемент DD10.1, лог. 0 с его выхода через элемент DD2.2 устанавливает счетчики DD3, DD5 в нулевое состояние, а D-триггер DD7.1 -в единичное. Сигнал лог. 1 с прямого выхода триггера DD7.1 разрешает прохождение тактовых импульсов через элементы DD10.3 и DD4.4 на базу транзистора VT1. При этом на коллекторе транзистора формируется пачка из трех импульсов отрицательной полярности.

Нагрузкой транзистора VT1 служит резистор, находящийся в

блоке декодирования и индикации (R46 на рис. 88). Счетчик DD5 считает импульсы пачки, приходящие на его вход С через элемент DD2.3. По окончании третьего импульса на выходе 3 дешифратора DD8 появляется лог. 1. Этот сигнал не включает элемент DD10.1, так как на выходе элемента DD1.3 лог. 0, но устанавливает триггер DD7.1 в нулевое состояние, что, в свою очередь, переводит триггер DD7.2 в такое же состояние. В результате блок кодирования прекращает выдачу импульсов до появления паузы в 16 импульсов, которая во всех блоках кодирования переключает триггеры DD7.2 и активизирует их работу.

В том случае, если во втором блоке кодирования переключатель SA1 установлен в положение "2", то после паузы в четыре импульса этот блок выдаст пачку в четыре импульса и также прекратит работу до появления паузы в 16 импульсов. Следующим сработает блок, в котором переключатель SA1 находится в положении "4", и выдаст пять импульсов, и т. д. Несоответствие порядка работы блоков положениям переключателей не принципиально и обусловлено лишь упрощением разводки печатных плат.

После срабатывания последнего блока триггеры DD7.1 всех блоков устройства запрещают выдачу импульсов. Возникает пауза в 16 импульсов, активизирующая работу всех блоков, и цикл работы устройства повторяется.

Длительность полного цикла работы всех блоков кодирования при частоте тактовых импульсов 256 Гц чуть меньше 1 с.

Диод VD2 включает формирователь на элементе DD1.3 в момент начала первого импульса собственной пачки блока. Без диода первый импульс пачки получается несколько большей длительности из-за задержки фронтов импульсов в формирователе на элементе DD1.2.

В зависимости от положения переключателя SA1 блок кодирования выдает от 3 до 14 импульсов в пачках. На случай нарушения контакта в переключателе введен резистор R 12, обеспечивающий выдачу пачки в 15 импульсов. Если такого резистора не будет, то при нарушении контакта в переключателе возможна непрерывная подача импульсов блоком в линию, что нарушит работу системы в целом.

Так работают блоки кодирования в состоянии "Норма". Если, однако, на входе "Тревога" какого-либо блока появляется сигнал лог. 0, то триггерDD6, ранее блокированный по входу S, переходит в режим деления частоты на 2. В этом случае длительность генерируемых импульсов в пачке увеличивается в три раза при сохранении интервалов между ними, а число импульсов сохраняется. Из-за отсутствия синхронизации работы триггера DD6 с моментом начала выдачи пачки первый ее импульс в режиме "Тревога" может быть как утроенной, так и нормальной длительности. Если сигнал лог. 0 приходит на вход "Неисправность", то выдача импульсов этим блоком прекращается.

Схема блока декодирования и индикации приведена на рис. 88 и 89. Элементы DD4.1, DD4.2, DD1.2, DD1.3, счетчики DD2 и DD3 работают так же, как подобные детали блоков кодирования. Обнуляющие их импульсы формируются цепью C5R7 в начале принимаемой блоком пачки импульсов (рис. 90). В конце пачки формируется последовательность из двух импульсов - первый на выходе элемента DD4.3 стробирует дешифраторы "DD9-DD 12, а следующий за ним второй устанавливает счетчики DD2, DD3, RS-триггер из элементов DD5.4, DD6.1 в нулевое состояние. После прихода пачки в счетчике DD3 будет записано число импульсов в ней, а в момент окончания пачки при стробировании дешифраторов на соответствующем выходе дешифратора DD9 или DD10 появляется положительный импульс, который устанавливает один из 12-ти RS-триггеров микросхем DD13-DD15 в единичное состояние..

После выдачи всеми блоками кодирования "своих" пачек импульсов разной длительности все 12 RS-триггеров микросхем DD13-DD15 установятся в единичное состояние. При паузе, соответствующей 16 тактам, на выходе 16 счетчика DD3 появится лог. 1, формирующая последовательность из двух импульсов. Первый из них, возникающий на выходе элемента DD7.2, переписывает состояния триггеров микросхем DD13-DD18 в триггеры микросхем DD19-DD24, в результате чего вспыхнут зеленые светодиоды HL1-HL2, инфицируя исправность блоков кодирования и их датчиков. Второй же из этих импульсов, появившийся на выходе элемента DD8.1, установит триггеры микросхем DD13-DD18 в нулевое состояние.

В случае появления пачки импульсов утроенной длительности -сигнал "Тревога" - по первому же ее импульсу срабатывает формирователь на элементе DD4.4 и диоде VD2, его выходной сигнал установит RS-триггер DD5.4DD6.1 в единичное состояние, что разрешит стробирование дешифраторов DD11, DD12. В результате после окончания пачки импульсов соответствующий триггер микросхем DD16 - DD18 установится в единичное состояние, RS-

триггер DD5.4DD6.1 - в исходное состояние, а после паузы в 16 тактов переключится в единичное состояние один из триггеров микросхем DD22 -DD24 и включит соответствующий ему красный светодиод HL13 - HL24, индицирующий тревогу.

Если в каком-либо из блоков кодирования или его датчике окажется неисправность, то соответствующий

ему зеленый светодиод не включится, а на резисторе R13 возникнет лог. 1. Этот сигнал переключит элемент DD26.1 в нулевое состояние, что, в свою очередь, разрешит прохождение импульсов частотой 512 Гц через элементы DD26.2, DD26.4 и транзистор VT3, к звукоизлучателю ВА1. Звуковой сигнал излучателя может быть отключен тумблером SA1.

Микросхема DD25 считает импульсы, следующие частотой 256 Гц, и устанавливается в нулевое состояние в начале каждой пачки импульсами, поступающими на ее вход R. Если пачки импульсов в линии отсутствуют в течение 4 с или импульсы идут непрерывно, импульсы обнуления счетчика DD25 не вырабатываются и на его выходе формируются импульсы длительностью 4 с с таким же интервалом между ними. Теперь мигает красный светодиод HL25 "Неисправность линии", звучит головка ВА1, сигнал которой также можно отключить тумблером SA1.

При нажатии на кнопку SB1 счетчик DD27 устанавливается в нулевое состояние и фиксируется в нем, так как в это время на обоих входах элемента DD8.3 присутствует лог. 0. При сигнале "Тревога" включается транзистор VT2, а сигнал лог. 0 с выхода элемента DD8.3 разрешает работу счетчика DD27. Импульсы частотой 1024 Гц проходят через элементы DD26.3 и DD26.4 на звукоизлучатель ВА1 - раздается звуковой сигнал, который можно отключить тумблером SA2. Если длительность сигнала "Тревога" не превышает 16 с, то после его окончания счетчик фиксируется в нулевом состоянии, что обеспечивает выключение звукового сигнала при случайном срабатывании системы. При длительности сигнала "Тревога" более 16 с лог. 1 с выхода 212 счетчика DD27 запрещает дальнейший счет и предотвращает обнуление его при снятии сигнала "Тревога". Кроме того, лог. 1 с того же выхода счетчика поступает на вход элемента DD8.1 и запрещает установку RS-триггеров микросхем DD13 - DD18 в нулевое состояние, что не позволяет погаснуть светодиодам, индицирующим номера сработавших датчиков, но позволяет включиться другим светодиодам. Такое состояние устройства поддерживается до нажатия на кнопку SB1.

Блоки кодирования собраны на двусторонних печатных платах размерами 55 х 95 мм, а блок декодирования и индикации - на плате размерами 130х 130 мм. Никакого налаживания блоки не требуют. Проверить же их работоспособность можно поочередным подключением блоков кодирования к блоку декодирования и сигнализации и установкой переключателей SA1 блоков кодирования в различные положения.

Ток, потребляемый одним блоком кодирования от источника стабилизированного напряжения 8...10 В, не превышает 1 мА, а потребляемый блоком декодирования и индикации от источника такого же напряжения определяется числом одновременно включенных светодиодов, а также сигналом "Тревога", и может быть 100...200 мА. От источника питания +50 В ток потребляет только резистор R46 (рис. 87), он составляет в среднем 20...25 мА.

Автором проверена работа системы при длине двухпроводной линии связи 200 м. Если для линии связи использовать экранированный провод, то можно обойтись без источника + 50 В, уменьшив сопротивление резистора R46 до 330 Ом (0,5 Вт) и подключив его верхний (по схеме на рис. 88) вывод к источнику +10 В. При этом делители R1R2 во всех блоках и резистор R3 (см. рис. 86) следует исключить. Более того, по тому же проводу можно питать блоки

кодирования, дополнив их элементами по схеме рис. 91,а, а блок декодирования и индикации - по схеме рис. 91,6.

Линия связи необязательно должна быть проводной. Можно, например, каждый блок кодирования дополнить радиопередатчиком, манипулируемым выходным сигналом с коллектора транзисто

ра VT1, и радиоприемником, выходной сигнал которого через резистор R5 поступает на вход 13 элемента DD1.2, а блок декодирования и индикации - радиоприемником. Все эти радиоаппараты настраивают на одну частоту.