Составитель: Никитин Вильямс Адольфович «В помощь радиолюбителю» Выпуск 2 (Электроника своими руками)
Глава 1 ЕЛОЧНЫЕ ГИРЛЯНДЫ
1.1. Простой переключатель гирлянд
Мельниченко В. [1]
Схема этого переключателя (рис. 1) представляет собой симметричный мультивибратор, собранный на двух тиристорах, в анодные цепи которых включено по одной гирлянде. Каждая гирлянда может содержать параллельное, последовательное или смешанное соединение ламп, но оно должно быть рассчитано на напряжение 24 В и номинальный ток 5 А. Питание устройства производится переменным напряжением 24 В через диодный мост.
Рис. 1. Принципиальная схема простого переключателя гирлянд
1.2. Источник пульсирующего напряжения для елочных гирлянд
Любимцев Б. [2]
Схема, приведенная на рис. 2, рассчитана на питание трех гирлянд, каждая из которых состоит из 10 ламп накаливания типа МН30-0,1, соединенных параллельно. Питание гирлянд производится отрицательной полуволной напряжения 28 В с вторичной обмотки III сетевого трансформатора Т1 через диод V11 и промежутки коллектор-эмиттер коммутирующих транзисторов V8, V9, V10. Эти транзисторы отпираются поочередно по базам от трехфазного мультивибратора, собранного на транзисторах V2, V4, V6. Управляющие напряжения с мультивибраторов поступают на базы коммутирующих транзисторов через буферные транзисторы V1, V3, V5. Частота мультивибратора устанавливается переменным резистором R10 и должна немного отличаться от частоты питающей сети 50 Гц. Благодаря этому загорание и погасание ламп в гирляндах осуществляется с разностной частотой между частотой сети и частотой мультивибратора.
Питание на трехфазный мультивибратор подается с обмотки II сетевого трансформатора через мостовой выпрямитель на диодах V2-V5 и параметрический стабилизатор Rll, V7 напряжением 8 В. Конденсатор С4 — сглаживающий. Кнопка S1 «Пуск» служит для запуска мультивибратора.
В устройстве используется унифицированный трансформатор ТА163 — 127/22-50. Его вторичные обмотки с выводами 11–12, 13–14, 15–16 и 17–18 соединены параллельно, образуя обмотку III, а обмотки с выводами 19–20 и 21–22 соединены последовательно, образуя обмотку II.
Вместо устаревших транзисторов МП111 можно использовать КТ315А, а вместо П210Б — КТ814Г. При этом резистор R17 можно изъять, а сопротивления резисторов R15, R16 и R18 увеличить до 130 Ом.
Рис 2. Принципиальная схема пульсирующих гирлянд
1.3. Гирлянды с плавным переключением
Дмитриев В. [3]
Схема переключателя гирлянд, приведенная на рис. 3, содержит два одинаковых блока управления А1 и А2. В каждом блоке имеется релаксационный генератор, собранный на зарядно-разрядном конденсаторе С2 и динисторе V1. Заряд конденсатора происходит очень медленно через резистор R1, а разряд после отпирания динистора — быстро через резистор R2. При включенном тумблере S1 частота колебания генератора уменьшается примерно вдвое. С регулятора уровня R4 колебания поступают на базу транзистора V2. Пока мгновенное значение напряжения на базе мало, транзистор заперт и быстро заряжается конденсатор С4. При достижении напряжения пробоя отпирается динистор V3 и открывается тиристор V4.
При этом ярко загорается гирлянда Н1-Н10. Когда напряжение на базе транзистора окажется достаточным, он начинает открываться, частично разряжая конденсатор С4. В результате моменты открывания тиристора сдвигаются относительно мгновенного значения полупериодов сетевого напряжения, что приводит к снижению яркости ламп гирлянды. Когда транзистор войдет в насыщение, С4 полностью разрядится, тиристор запрется, и гирлянда погаснет.
Процесс во втором блоке управления протекает аналогично, но не синхронно с процессом в первом блоке. Поэтому гирлянды Н1-Н10 и Н21-Н30 иногда горят одновременно, иногда поочередно, иногда не горит ни одна. В последнем случае зажигается вспомогательная гирлянда Н11-Н20. Переменным резистором R2 устанавливается частота генератора, а резистором R4 — интенсивность свечения. Гирлянды содержат по 10 ламп накаливания, рассчитанных на напряжение 26 В и ток 0,12 А.
Рис. 3. Принципиальная схема гирлянд с плавным переключением
1.4. Переключатель светодиодных гирлянд
Иванов А. [4]
Схема этого простого переключателя содержит всего одну микросхему и два транзистора. Каждая из двух гирлянд собрана из четырех параллельно соединенных светодиодов. У одной гирлянды светодиоды красного свечения, а у другой — зеленого.
На элементах DD1.1 и DD1.2 (рис. 4) собран импульсный генератор. Элемент DD1.3 служит буфером, a DD1.4 — инвертором. Поэтому гирлянды загораются поочередно. Транзисторы служат усилителями тока и образуют эмиттерные повторители.
Для питания можно использовать батарею из сухих элементов или малогабаритных аккумуляторов, а также любой сетевой адаптер, обеспечивающий выходное напряжение 5 В. Вместо транзисторов МП26Б можно установить КТ361 с любым буквенным индексом.
Рис. 4. Принципиальная схема переключателя светодиодных гирлянд
Глава 2 МЕТАЛЛОИСКАТЕЛИ
2.1. Искатель арматуры
Качурин К. [5]
Это устройство предназначено для поиска строителями арматуры в бетонных блоках. Искатель арматуры работает по принципу металлоискателя.
Принципиальная схема прибора показана на рис. 5 и содержит генератор высокой частоты, детектор и стрелочный измеритель. Генератор собран на транзисторе Т1 по схеме с общим эмиттером и индуктивной обратной связью и генерирует колебания частотой 15–20 кГц. С помощью катушки связи L3 колебания генератора поступают на эмиттер детектора — транзистора Т2, включенного по схеме с общей базой. Колебательный контур, состоящий из катушки L5 и конденсатора С4, настроен в резонанс с частотой генератора, располагается в выносной поисковой головке и индуктивно связан со второй катушкой связи L4. При обнаружении металла колебательный контур в поисковой головке выходит из резонанса, и ток в цепи обратной связи увеличивается, что приводит к увеличению коллекторного тока детекторного транзистора. В результате происходит разбаланс моста, образованного резистором R4, транзистором Т2 и резисторами R6-R8. Если при балансе моста стрелка микроамперметра была установлена на нуль переменным резистором R7, то при разбалансе произойдет ее отклонение. Переключатель П1-П2 позволяет использовать стрелочный прибор в качестве вольтметра для контроля напряжения питающей батареи.
Вместо транзисторов П13 можно использовать КТ361 с любым буквенным индексом. Можно также применить n-р-n транзисторы КТ315, изменив полярность батареи питания.
Рис. 5. Принципиальная схема искателя арматуры
2.2. Простой металлоискатель
Заливадный Б. [6]
Принципиальная схема металлоискателя (рис. 6) собрана по классической схеме с использованием биений между частотами двух генераторов. Первый генератор собран на транзисторе Т2 с колебательным контуром L1, СЗ, а второй — на транзисторе ТЗ с контуром L2, С6, С7. Колебания обоих генераторов через конденсаторы С1 и С2 подаются на базу транзистора Т1, выполняющего функции смесителя и усилителя биений, которые воспроизводятся головными телефонами.
Конденсатором переменной емкости С6 устанавливают частоту второго генератора такой, чтобы получить биения возможно более низкой частоты. Тогда при приближении поисковой катушки L2 к металлическому предмету частота биений будет увеличиваться. Если же она уменьшается, нужно перестроить второй контур, пройдя через нулевые биения на зеркальную частоту.
В первом генераторе используют контур промежуточной частоты на 465 кГц с отводом от любого радиоприемника. Катушка L2 содержит 31 виток провода ПЭЛ диаметром 0,38 мм и наматывается на диэлектрическом кольце диаметром 250 мм. Экранировать ее не нужно. Вместо транзисторов П13 можно установить КТ361 с любым буквенным индексом, желательно Т2 и ТЗ одинаковые.
Металлоискатель позволяет обнаружить монету в земле на глубине около 2 см, а массивные изделия — на значительно большей глубине.
Рис. 6. Принципиальная схема простого металлоискателя
2.3. Металлоискатель
Багдасарян Г. [7]
Схема металлоискателя приведена на рис. 7. Она содержит два генератора: генератор поисковой частоты собран на транзисторах V1 и V2, генератор эталонной частоты — на транзисторах V3 и V4. Частоту эталонного генератора можно подстраивать сердечником катушки L3. С помощью катушек связи L1 и L4 колебания с поискового и эталонного контуров подаются на одну диагональ моста, образованного диодами V5-V8, а в другую диагональ включен стрелочный измерительный прибор РА1 с нулем посередине шкалы. Питание схемы поступает с батареи напряжением 12 В со стабилизатором V9, V10.
Рис. 7. Принципиальная схема металлоискателя
Катушки поискового генератора L1 и L2 намотаны виток к витку на текстолитовом каркасе (рис. 8) проводом ПЭВ-2.
Катушка L1 содержит 20, a L2 — 60 витков. Катушки эталонного генератора в электростатическом экране намотаны внавал проводом ПЭЛШО 0,12 на каркасе диаметром 7,5 и длиной 12 мм с ферритовым сердечником. Катушка L3 имеет 160, a L4 — 50 витков. Стрелочный прибор — микроамперметр М24 со шкалой — 50 — 0 — 50 мкА.
В процессе эксплуатации металлоискатель обнаруживает металлические предметы размерами 24 см на глубине до 35 см. При этом черные и цветные металлы приводят к отклонениям стрелки прибора в разные стороны.
Рис. 8. Каркас катушек
Глава 3 ЭЛЕКТРОННЫЕ ТЕРМОМЕТРЫ
3.1. Транзисторный электротермометр
Красунцев Е. [8]
В качестве термочувствительного элемента в этом термометре применен германиевый транзистор, у которого увеличение температуры эмиттерного перехода приводит к уменьшению на нем падения напряжения. В результате изменяется ток базы, что сопровождается усиленным изменением коллекторного тока и падением напряжения на коллекторной нагрузке.
Принципиальная схема термометра приведена на рис. 9.
Рис. 9. Принципиальная схема транзисторного электротермометра
Температурный датчик выполнен из поливинилхлоридной трубки длиной около 2 м, на конце которой укреплен транзистор Т1, соединенный с прибором тремя проводами. Пределы измерения термометра устанавливаются переключателями П1 и П2, причем величина каждой позиции П1 составляет 1 °C, а П2 — 10 °C. Так, в нижнем по схеме положении обоих переключателей предел измерения равен 1 °C, а в верхнем — 50 °C.
С нагрузки коллектора Т1 напряжение поступает на один из входов дифференциального усилителя — на базу транзистора Т2. На второй вход — на базу транзистора T3 подается напряжение 0,75 В с делителя R18, R19. Разность между потенциалами коллекторов Т2 и T3 поступает через переключатель ПЗ (в левом положении по схеме) на вольтметр — микроамперметр с добавочным резистором. Питание подается на устройство с четырех последовательно соединенных батарей 3336 через двухступенчатый параметрический стабилизатор на стабилитронах Д1 и Д2. Напряжение батарей контролируется вольтметром при правом по схеме положении переключателя ПЗ.
При налаживании термометра с помощью переменного резистора R36 устанавливают ток стабилитронов в пределах 5–6 мА и измеряют напряжение батарей. В процессе эксплуатации по мере разряда батарей резистором R36 восстанавливают указанное напряжение. Балансировка дифференциального усилителя при налаживании (установка прибора на нуль шкалы) производится переменным резистором R22 при отключенной базе Т2 от коллектора Т1 и переменным резистором R32 при соединенных накоротко базах Т2 и ТЗ. Эти операции выполняют несколько раз подряд. Затем переменными резисторами R14 и R15 устанавливают границы диапазонов измеряемых температур.
Вместо транзистора П5Б можно использовать ГТ108А, а вместо П403-КТ361 Б.
3.2. Медицинский транзисторный термометр
Манзюк А. [9]
В схеме этого термометра (рис. 10) датчик температуры — термистор R1 включен в одно из плеч моста постоянного тока, в одну диагональ которого включен источник питания, а с другой диагонали напряжение разбаланса подается на входы дифференциального усилителя, собранного на транзисторах Т1 и Т2. Выходное напряжение между коллекторами этих транзисторов измеряется микроамперметром М24 с током полного отклонения 200 мкА.
Рис. 10. Схема и внешний вид термометра
При налаживании для получения пределов измерения температуры от 34 до 42 °C используется подбор сопротивления резистора R2 для сдвига всего диапазона и сопротивлений резисторов R5, R6 для расширения или сужения границ диапазона. Питание термометра осуществляется двумя сухими элементами 332, включение которых производится одним двухполюсным тумблером ВК1. Установка стрелки прибора на начальное деление шкалы производится переменным резистором R9 при разомкнутом выключателе ВК2. Точность измерения температуры не превышает ±0,05 °C, время, достаточное для измерения, — не более 5 с. Вместо транзисторов П16 можно использовать КТ361 с любым буквенным индексом.
Глава 4 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЛАМП ДНЕВНОГО СВЕТА
4.1. Питание лампы дневного света постоянным током
Коломейцев К. [10]
Используемые способы питания ламп дневного света постоянным током имеют некоторые недостатки. Так, для бесстартерного холодного зажигания требуется высокое напряжение порядка 700 В, а последовательное включение лампы накаливания, рассчитанной на 220 В, приводит к снижению экономичности.
Предлагается схема (рис. 11) с использованием мостового выпрямителя VD1 и лампы накаливания EL1, рассчитанной на номинальное напряжение 127 В, которая включена последовательно с лампой дневного света.
Рис. 11. Принципиальная схема светильника
В этой схеме диодный мост с конденсаторами С1 и С2 образуют схему удвоения напряжения. При включении выключателя SA1 первыми двумя полупериодами сетевого напряжения заряжаются конденсаторы, и к лампе EL2 прикладывается полное удвоенное напряжение, так как сопротивление холодной лампы накаливания достаточно мало. В результате лампа дневного света зажигается, а схема удвоения напряжения начинает работать как двухполупериодный выпрямитель с активной нагрузкой. Лампа накаливания гасит избыток напряжения и горит вполнакала.
4.2. ЛДС питается от батареи
Дмитриев А. [11]
Наличие унифицированного выходного строчного трансформатора ТВС — 110ЛА от телевизионного приемника черно-белого изображения позволяет собрать несложный преобразователь напряжения для питания лампы дневного света от батареи, состоящей из 4–6 элементов 373 (рис. 12).
Рис. 12. Схема питания ЛДС от батареи
Схема однотактного преобразователя содержит автогенератор с индуктивной связью. Напряжение положительной обратной связи поступает на базу транзистора с обмотки 2–3 трансформатора. В устройстве используется всего один транзистор, один резистор, один электролитический конденсатор и строчный трансформатор, который подвергается несложной переделке. Она состоит в удалении высоковольтной обмотки и панельки высоковольтного кенотрона.
4.3. Лампы дневного света горят долго
Банников В. [12]
Традиционная схема питания ламп дневного света (ЛДС) от сети содержит балластный дроссель, который ограничивает переменный ток через лампу во время ее горения, и стартер — неоновую лампу с размыкающимися от нагрева контактами. Эти контакты выполняют две функции: разрывают цепь нитей накала ламп, который служит для облегчения ионизации газа, и создают ЭДС самоиндукции дросселя, которой и поджигается лампа. В авторской статье приводятся технические характеристики существующих ЛДС и соответствующих им балластных дросселей, а также несколько схем включения ламп, свободных от некоторых недостатков традиционной схемы. Одна из таких схем показана на рис. 13.
Рис 13. Схема светильника с умножением напряжения
Схема представляет собой выпрямитель с умножением напряжения, состоящий из двух удвоителей: C1, VD1, VD3, СЗ и С2. VD2, VD4, С4. Суммарное выпрямленное напряжение на конденсаторах С3, С4 достигает 1100 В, и этого достаточно для ионизации паров ртути и зажигания лампы, после чего напряжение на этих конденсаторах падает примерно до 120 В, а конденсаторы С1 и С2 выполняют функцию балластных. Резистор R1 служит для ограничения тока лампы, падение напряжения на нем составляет примерно 25 В. Вместо него целесообразно использовать лампу накаливания, рассчитанную на напряжение 127 В, которая будет еле светиться и никогда не перегорит. Параметры элементов схемы для ЛДС разного типа приведены в табл. 1.
Здесь в качестве конденсаторов С1 и С2 должны быть взяты бумажные или металлобумажные типа МБГЧ с рабочим напряжением не менее 600 В, а С3 и С4 — слюдяные на 750 В. Лампы накаливания на напряжение 127 В, показанные в таблице в виде суммы, соединяются между собой параллельно.
Предлагаемое устройство не имеет недостатков традиционной схемы: гудение дросселя во время работы; наличие часто выходящих из строя стартеров; мелькания, связанные с прерывистым характером вспышек. Главное же — перегорание нитей накала. Устройство дает возможность использования ЛДС с перегоревшими нитями накала.
Глава 5 СВЕТОАВТОМАТЫ
5.1. Универсальный автомат «Бегущий огонь»
Новиков А. [13]
Принципиальная схема универсального автомата приведена на рис. 14. Тактовая частота автомата, которой определяется скорость перемещения «огня», вырабатывается мультивибратором, собранным на элементах DD1.1 и DD1.2 с буферным эмиттерным повторителем на транзисторе VT1. Частоту можно изменять подбором сопротивлений резисторов R2, R3 или конденсаторов C1, С2. С эмиттерного повторителя сигнал поступает на вход шестиразрядного двоичного счетчика DD2.
Рис. 14. Схема основной части автомата
Переключателем SA1 выбирается коэффициент деления тактовой частоты, после которого импульсы подаются на вход регистра DD3.1, а с его выхода Q3 — на вход регистра DD3.2. Благодаря этому — каждый положительный перепад импульсов с выхода 1 счетчика сдвигает высокий уровень на выходах регистров, начиная с выхода Q0 до Q3 DD3.1 и далее с выхода Q0 до Q3 DD3.2. Так образуется зажигание светодиодов по 8 каналам, в каждом из которых используется ключ в виде составного транзистора.
В тактовом мультивибраторе вместо K133ЛA3 можно использовать микросхемы ТТЛ: К155ЛАЗ, К1533ЛАЗ, К1554ЛАЗ или КМОП: К176ЛА7, К561ЛА7, К564ЛА7. Назначение выводов у микросхем ТТЛ такое же, как у К133ЛАЗ. У микросхем КМОП входы элементов 1–2, 5–6, 8–9, 12–13. Соответствующие выходы — 3, 4, 10, 11. Питание основной части автомата производится от внешнего источника питания напряжением 9-12 В через электронный стабилизатор, собранный на интегральной микросхеме DA1. При использовании микросхем КМОП благодаря их малому потреблению можно вместо электронного стабилизатора напряжения КР142ЕН5А использовать параметрический стабилизатор на стабилитроне.
С помощью соединителя XI основная часть автомата подключается к соединителю Х2 гирлянды, фрагмент схемы которой показан на рис. 15.
Рис. 15. Принципиальная схема гирлянды
Питание транзисторных ключей и подключенных к ним светодиодов осуществляется от отдельного источника напряжением U1. Универсальность автомата заключается в том, что «бегущий огонь» может создаваться не только светодиодами, но и другими источниками света, например маломощными лампами накаливания, рассчитанными на напряжения 6,3, 13,5 или 26 В, а также последовательным соединением двух или нескольких светодиодов или ламп накаливания. Исходя из этого и выбирается напряжение U1.
5.2. Автомат световых эффектов «Фейерверк»
Карась А. [14]
Автомат управляет очередностью зажигания 16 пар лампочек накаливания, расположенных на панно, форма которого может выбираться конструктором. Принципиальная схема автомата приведена на рис. 16.
Рис. 16. Принципиальная схема автомата «Фейерверк»
На трех элементах интегральной микросхемы DD1 собран генератор тактовых импульсов, частота повторения которых управляется переменным резистором R2. Тактовые импульсы подаются на счетный вход четырехразрядного двоично-десятичного счетчика DD2, с выходов которого двоичный код поступает на дешифратор DD3. К выходам дешифратора через транзисторные ключи подключены 16 пар ламп. После каждого тактового импульса на очередном выходе дешифратора образуется напряжение низкого уровня (логический «0»), отпирающее ключ. В результате загорается соответствующая пара ламп.
Автомат световых эффектов питается от электросети с напряжением 220 В с помощью блока питания, принципиальная схема которого приведена на рис. 17. Блок питания представляет собой трансформаторный выпрямитель, состоящий из двух диодных мостов. Первый из них, VD1-VD4, оснащен электронным стабилизатором напряжения 5 В и предназначен для питания микросхем автомата. Второй диодный мост, VD5-VD8, служит источником питания ламп напряжением 12 В.
Рис. 17. Принципиальная схема блока питания автомата
5.3. Автоматический выключатель освещения в подсобных помещениях
Куприянов К. [15]
Принцип работы этого автоматического выключателя отличается от аналогичных тем, что при закрытой двери подсобного помещения и выключенном в нем освещении он не потребляет энергии, так как обесточен.
Принципиальная схема автомата изображена на рис. 18.
Рис. 18. Принципиальная схема автоматического выключателя
Органами коммутации освещения в помещении являются кнопочный переключатель SB1, установленный на дверной коробке, и контакты электромагнитного реле К1. Органом управления служит сенсор — металлическая ручка двери с ее внутренней стороны, соединенная проводником с левым по схеме выводом резистора R1. Положение контактов SB1, показанное на схеме, соответствует открытому состоянию двери. При этом на лампу освещения поступает питание через нормально замкнутую верхнюю пару контактов SB 1.1.
Если закрывать дверь с наружной стороны подсобного помещения, контактами SB1.1 цепь питания лампы обрывается раньше, чем замкнутся контакты. Поэтому осветительная лампа будет погашена, а вся цепь обесточена.
Если же закрывать дверь с внутренней стороны, прикосновение к ручке двери приведет к отпиранию транзистора, его коллекторный ток создаст падение напряжения на резисторе, которым откроется транзистор VT2. В результате сработает реле и контактами К1.1 заблокирует контакты дверного переключателя SB 1.1. Осветительная лампа будет продолжать гореть. Когда дверь закроется, контакты SB 1.1 разомкнутся, a SB1.2 замкнутся, благодаря чему окажется накоротко замкнут транзистор VT1. Через резистор R2 все еще будет протекать ток, отпирающий транзистор VT2, и реле останется сработавшим, контактами К1.1 поддерживая горение осветительной лампы после того, как ручка двери будет отпущена.
Печатная плата с размещенными на ней элементами схемы показана на рис. 19.
Рис. 19. Печатная плата выключателя с размещением деталей
При налаживании автоматического выключателя следует соблюдать осторожность, поскольку элементы его схемы непосредственно подключены к сети электроснабжения.
Глава 6 УПРАВЛЕНИЕ ТРЕХФАЗНЫМИ ДВИГАТЕЛЯМИ
6.1. Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети
Шаталов Н. [16]
Статорные обмотки трехфазного асинхронного двигателя могут быть соединены либо треугольником, либо звездой. При соединении треугольником конец первой обмотки подключается к начал)' второй, конец второй — к началу третьей, конец третьей — к началу первой. При соединении звездой начала всех трех обмоток (или концы) соединяются вместе, образуя нуль, а концы (или начала) образуют выводы трех фаз.
Основная трудность возникает в тех случаях, когда выводы всех трех обмоток присоединены к шести клеммам на колодке без обозначения их начал и концов. Сначала с помощью омметра нужно найти выводы всех обмоток и произвольно присвоить обмоткам номера I, II и III. Затем собирают простую схему, приведенную на рис. 20, соединив обмотки I и II последовательно, подав на них переменное напряжение, а к обмотке III подключают вольтметр переменного тока. Если вольтметр покажет наличие напряжения, примерно равное половине приложенного, значит обмотки I и II соединены согласно и можно считать их началами выводы, помеченные на схеме точками. Если же вольтметр покажет отсутствие напряжения, значит эти обмотки включены встречно, и выводы одной обмотки нужно поменять местами. Для определения начала и конца обмотки III меняют ее местами с обмоткой II и тем же методом определяют ее выводы.
Рис. 20. Определение начала и конца обмоток
Для питания трехфазного асинхронного двигателя от однофазной сети используют конденсатор, сдвигающий фазу напряжения питания одной из обмоток. Подключение фазосдвигающего конденсатора к обмоткам двигателя, соединенным звездой, показано на рис. 21. Подключение фазосдвигающего конденсатора к обмоткам двигателя, соединенным треугольником, показано на рис. 22.
Рис. 21. Подключение конденсатора к обмоткам, соединенным звездой
Рис. 22. Подключение конденсатора к обмоткам, соединенным треугольником
Емкость конденсатора в микрофарадах определяется по формуле
где Iф — ток фазы электродвигателя, A; Uсети — напряжение однофазной сети, В; k — 2800 при соединении обмоток звездой, k = 4800 при соединении обмоток треугольником. Конденсатор должен быть рассчитан на рабочее напряжение не менее 300 В, и быть бумажным или типа МБГЧ или К42-19. Мощность двигателя при использовании фазосдвигающего конденсатора составляет 50–60 % от номинальной.
6.2. Трехфазный двигатель в однофазной сети
Кухаренко А. [17]
Невозможность получения номинальной мощности двигателя при использовании фазосдвигающего конденсатора объясняется тем, что такая схема не обеспечивает сдвига фаз в обмотках статора, равного 120°, так как две обмотки включены противофазно и лишь в третьей создается сдвиг фазы, не равный 180°. Поэтому для достижения номинальной мощности двигателя необходим сдвиг фаз каждой обмотки относительно любой другой на 120°. Принципиальная схема, обеспечивающая такой режим, приведена на рис. 23.
Рис. 23. Схема преобразователя однофазного напряжения в трехфазное
Устройство представляет собой резистивно-индуктивно-емкостной преобразователь однофазного напряжения сети в трехфазное и пригоден для питания двигателей мощностью до 2,5 кВт. Он содержит дроссель с воздушным зазором и RC-цепи, создающие сдвиг фаз обмоток двигателя, равный 120°. Конденсаторы С1 и С2 — частотные, типа МБГЧ или К42-19. При значениях элементов, указанных на схеме, выходная мощность преобразователя Р = 1 кВт. Для этого дроссель содержит 600 витков (Wl = W2 = 150 витков, W3 = 300 витков) провода ПЭВ диаметром 1,4 мм и Ш-образный сердечник с сечением среднего керна 16 см2. Воздушный зазор подбирается таким, чтобы индуктивное сопротивление дросселя (всей обмотки) на частоте 50 Гц равнялось 110 Ом.
Для других значений мощности можно пересчитать элементы схемы по формулам:
C1 = 80P; C2 = 40P; R1 = 140/P; W = 600/P; XL = 110/P; S = 16P; d = 1,4P,
где мощность P выражена в кВт, емкости указаны в мкФ, R1 и XL — в омах, S (сечение магнитопровода дросселя) — в см2, d (диаметр провода обмотки дросселя) — в мм.
Глава 7 ЭЛЕКТРОННЫЕ ИГРЫ
7.1. Кто сильнее? [18]
С помощью простого прибора можно соревноваться в силе сжатия ладоней. Принципиальная схема прибора приведена на рис. 24. К входным клеммам ХТ1 и ХТ2 присоединяются датчики — металлические трубки, при сжатии которых изменяется сопротивление между клеммами: чем больше сила сжатия, тем меньше это сопротивление. В результате нарастает напряжение на базе транзистора и увеличивается его коллекторный ток, измеряемый стрелочным прибором РА1.
Рис. 24. Схема и внешний вид измерителя силы
Вместо МП39 можно использовать транзистор КТ361 с любым буквенным индексом, при этом понадобится лишь подобрать сопротивление резистора R1. Стрелочный прибор может быть любого типа с пределом измерения 100–200 мкА. Питание прибора производится от батареи для карманного фонаря 3336.
7.2. «Красный или зеленый»
Верхало Ю. [19]
В этой игре очередной играющий должен угадать, лампа какого цвета загорится после нажатия им кнопки, — красная или зеленая. В случае угадывания играющему начисляются очки.
Принципиальная схема устройства приведена на рис. 25.
Рис. 25. Принципиальная схема игры «Красный или зеленый»
В исходном состоянии на аноды тиристоров VS1 и VS2 подано положительное напряжение относительно катодов с мостового выпрямителя на диодах VD1-VD4, подключенного к вторичной обмотке III сетевого трансформатора Т1. Выпрямленное напряжение сглаживается конденсатором С1.
Конденсатор С2 подключен к обмотке II трансформатора и перезаряжается с каждым полупериодом сетевого напряжения. Поэтому в момент нажатия кнопки SB1 полярность напряжения на С2 может быть любой. Если на правом по схеме выводе конденсатора положительный потенциал, отопрется тиристор VS1 и загорится лампа HL1. Если же отрицательный — загорится лампа HL2 открывшимся тиристором VS2. Для приведения схемы в исходное состояние достаточно нажать на кнопку SB2.
В качестве сетевого трансформатора можно использовать телевизионный унифицированный выходной трансформатор кадров ТВК-70 или ТВК-110Л2, применив обмотку с выводами 3–4 как вторичную. Лампы 26 В, 0,12 А.
7.3. Электронная «кость»
Банников В. [20]
Предлагаемое устройство предназначено для замены игральной кости электронной схемой с цифровой индикацией выпавших очков. Принципиальная схема устройства показана на рис. 26.
Рис. 26. Принципиальная схема игральной «кости»
Задающий импульсный генератор собран на элементах DD1.1, DD1.2. Частота повторения его импульсов определяется напряжением на конденсаторе C1. При нажатии на кнопку SB1 происходит быстрый заряд конденсатора С1 через резистор R2 и запускается генератор, формируя импульсы с частотой повторения около 10 Гц. С вывода 4 DD1.2 импульсы подаются на вход микросхемы DD2 К176ИЕЗ, которая представляет собой счетчик-делитель по модулю 6 с дешифратором для вывода информации на семисегментный индикатор. На выходе дешифратора появляются быстро сменяемые коды, соответствующие числам от 0 до 5, отображаемые цифровым индикатором HG1. Для получения чисел от 1 до 6 установлен дополнительный дешифратор на элементах DD1.3, DD1.4 и транзисторах VT2, VT9. После отпускания кнопки SB1 конденсатор С1 медленно разряжается, частота генератора плавно уменьшается и смена цифр на индикаторе становится все реже и реже, пока колебания не прекратятся. Тогда индикатор отобразит одну из цифр от 1 до 6, которая будет высвечиваться постоянно, пока вновь не будет нажата кнопка SB1.
В качестве HG1 в устройстве использован вакуумный катодолюминесцентный одноразрядный индикатор ИВ-6. Кроме пронумерованных на схеме выводов анодов-сегментов, выводы катода — 7 и 8, вывод сетки — 9. Сигналы с выходов дешифратора подаются на аноды-сегменты через ключи-инверторы на транзисторах VT1-VT9.
Устройство питается от сети с помощью мостового выпрямителя VD4 с гасящим конденсатором С6, рассчитанным на рабочее напряжение не менее 600 В, и параметрическим стабилизатором па стабилитронах VD2, VD3 с выходным напряжением около 24 В. В цепь накала индикатора HG1 включены резисторы R4, R10, образующие делитель напряжения.
Падение напряжения на резисторе R10 используется для питания микросхем и транзисторов устройства. Все элементы устройства находятся под напряжением сети. Поэтому их нужно тщательно изолировать от металлического корпуса.
Глава 8 ОХРАННЫЕ СИСТЕМЫ
8.1. Устройство охранной сигнализации
Рубцов В. [21]
Устройство представляет собой емкостное реле и вырабатывает звуковой и световой тревожный сигнал при приближении человека к двери на расстояние ближе 1 м. Этим оно отличается от широкораспространенных охранных устройств, поднимающих тревогу при разрыве шлейфа или срабатывании механического переключателя.
Принципиальная схема устройства приведена на рис. 27.
Рис. 27. Принципиальная схема устройства охранной сигнализации
Чувствительным датчиком является антенная проволочная сетка размерами 0,5x0,5 м, входящая в состав колебательного контура L1, С5, С6, C1, С2. Резонансная частота этого контура, около 90 кГц, определяет частоту колебаний генератора, собранного на транзисторе VT1. Колебательный контур L2, С8 настроен в резонанс с частотой генератора. Приближение к датчику изменяет емкость контура генератора, что влияет на частоту генерации. Контур L2, С7 расстраивается, и ранее открытый транзистор VT2 запирается. На его коллекторе появляется близкое к питанию напряжение, которое, превысив порог стабилизации VD3, открывает транзистор VT3. От коллекторного тока VT3 срабатывает реле Р1 и своими контактами замыкает исполнительную цепь, включая звонок и лампочку.
Катушки L1 и L2 намотаны проводом ПЭЛ 0,15 на унифицированных каркасах от переносных радиоприемников и содержат по 200 витков, равномерно распределенных по трем секциям каркаса. Индуктивность катушек равна 30 мГн.
Трансформатор Т1 — любой с выходным напряжением 12 В.
8.2. Дачная охранная сигнализация
Ануфриев А. [22]
Предлагаемая быстродействующая система охранной сигнализации, схема которой показана на рис. 28, позволяет дистанционно следить за дверьми и окнами построек на дачных участках.
При вскрытии злоумышленником двери или окна, охраняемых верхней ячейкой, замыкаются контакты S1 и сигнал проходит по двухпроводной линии. Никакой настройки не требуется: достаточно подключить к пульту линию охраняемого объекта. Датчики же всех его дверей и окон S могут быть подключены к одной линии, а количество линий не ограничено. Тревога подается и при замыкании, и при обрыве линии. В дежурном режиме система потребляет от источника питания не более 150 мВт на каждый охраняемый объект.
Сигнализацию включают тумблером SA1 и нажимают кнопку SB 1. Если линия исправна и контакты S1 разомкнуты, ячейка переходит в дежурный режим, при котором через линию и резистор R1 охраняемого объекта на базу транзистора VT1 подается небольшое положительное напряжение.
Падение напряжения на эмиттерном резисторе R9 открывает и поддерживает в приоткрытом состоянии транзистор VT2. Но падения напряжения на резисторе R11 недостаточно для пробоя стабилитрона VD3 и отпирания тиристора VS1.
При вскрытии охраняемого помещения контакты S1 замыкаются, транзистор VT1 открывается до насыщения, падение напряжения на резисторе R9 увеличивается настолько, что через диод VD1 стабилитрон VD3 и тринистор VS1
открываются. Загорается сигнальная лампа HL1, соответствующая этой ячейке, и срабатывает реле К1, которое самоблокируется контактами К1.1, а контактами К1.2 включает звонок. Аналогичный процесс происходит при замыкании проводов линии в любом месте. При обрыве линии транзисторы VT1 и VT2 запираются, а стабилитрон VD3 и тринистор VS1 открываются через диод VD2. В результате также включаются сигнальная лампа и звонок.
Рис. 28. Принципиальная схема системы охранной сигнализации
Для выключения сигнализации устанавливают тумблер SA1 в положение «Выкл.» и нажимают кнопку SB1 «Сброс».
Детали всех трех ячеек смонтированы на одной общей печатной плате (рис. 29). Сигнальные лампы СМ37, реле К1-РЭС9, паспорт РС4.524.200. Источник питания устройства — выпрямитель с выходным напряжением 24 В при токе до 2,5 А, не имеющий гальванической связи с электросетью.
Рис. 29. Рисунок печатной платы и расположение деталей устройства
8.3. Простое охранное устройство
Лысый С. [23]
Принципиальная схема этого устройства показана на рис. 30.
Резистор R1 вмонтирован в корпус концевого выключателя S1, который устанавливается на двери охраняемого помещения. Когда дверь закрыта, контакты выключателя замкнуты, транзистор VT1 открыт, и срабатывает реле К1. Контакты этого реле прерывают цепь питания реле К2. При попытке открыть дверь или при обрыве линии транзистор VT1 запирается, реле К1 отпускает, контакты К1.1 замыкаются, включая реле К2, которое своими контактами К2.1 становится на самопитание, а контактами К2.2 включает звонок.
Реле К1-РЭС10, паспорт РС4.529.031-02, К2-РЭС6, паспорт РФ0.452.113 или РФ0.452.114.
Рис. 30. Принципиальная схема простого охранного устройства
8.4. Пьезосирена в охранной сигнализации
Виноградов Ю. [24]
Хотя в продаже имеется множество сирен фабричного производства, высокая цена препятствует их широкому применению.
Предлагается самодельная конструкция сирены на основе пьезоэлемента СП-1, который при напряжении возбуждения 40 В способен развивать звуковое давление до 110 дБ. Управление этим пьезоэлементом с помощью специального преобразователя позволяет создать несложную и эффективную охранную систему. Принципиальная схема такого электронного преобразователя, который обеспечивает необходимый режим пьезоэлемента СП-1, показана на рис. 31.
Рис. 31. Принципиальная схема пьезосирены
Генератор низкой частоты образован транзистором VT1 с трансформатором Т1 благодаря положительной индуктивной обратной связи. Частота генерируемых колебаний определяется колебательным контуром, состоящим из емкостного сопротивления пьезоэлемента и индуктивного сопротивления обмотки I трансформатора.
Для получения звукового сигнала тревоги электрические колебания генератора модулируются манипулятором, который содержит транзистор VT2 и микросхему DDL На элементах DDL1 и DD1.2 собран генератор релаксационных колебаний, частота повторения которых составляет 5–6 Гц и определяется сопротивлением резистора R4 и емкостью конденсатора С1. Элементы DD1.3 и DD1.4 образуют буферный каскад.
Питание сирены производится от батареи «Крона» или «Корунд» напряжением 9 В. Несмотря на высокий уровень громкости, создаваемый пьезоэлементом, потребление энергии от батареи невелико. В табл. 2 приводятся значения потребляемого устройством тока Iпотр и эффективного значения напряжения Uэфф на излучателе от напряжения питания.
Микросхему К561ЛА7 можно заменить микросхемой К561ЛЕ5 или аналогичными из серий К176 или K164. В качестве трансформатора Т1 можно взять выходной трансформатор от транзисторного радиоприемника с коэффициентом трансформации 5.
Глава 9 УПРАВЛЕНИЕ ОСВЕЩЕНИЕМ
9.1. Управление люстрой по двум проводам
Гранкин Ю. [25]
Для управления яркостью горения люстры иногда рекомендуется использовать включенный последовательно с люстрой диод, который для получения полной яркости необходимо замыкать вторым выключателем. При использовании этого способа пониженная яркость достигается питанием ламп прерывистыми полупериодами сетевого напряжения частотой 50 Гц, что вызывает неприятное мерцание. Предлагаемая схема лишена этого недостатка и раздельно включает одну или обе группы ламп люстры с управлением по традиционной паре проводов между обычным однополюсным выключателем и люстрой. Принципиальная схема устройства приведена на рис. 32.
Рис. 32. Схема управления люстрой
Замыкание сетевого выключателя SA1 приводит к зажиганию лампы (или группы ламп) Н1. Кроме того, при этом подается напряжение на понижающий трансформатор WT1, нагруженный на выпрямитель из диодов VD1-VD4. Через нормально замкнутые контакты К2.1 выпрямленное напряжение подается на обмотку электромагнитного реле К1, приводя к его срабатыванию и переключению контактов К1.1. Через них и диод VD5 происходит заряд конденсатора С1 от выпрямителя.
Для дополнительного включения лампы (или группы ламп) Н2 необходимо кратковременно выключить и снова включить выключатель SA1. При отключении питания реле К1 отпустит и контактами К1.1 подключит заряженный конденсатор к обмотке реле К2, которое сработает. При очередном включении SA1 снова включится лампа Н1, через замкнувшиеся контакты К2.2 включится лампа Н2, а перебросившимися контактами К2.1 отключится реле К1 и встанет на самопитание реле К2.
Трансформатор выполнен на магнитопроводе Ш12x12. Обмотка I намотана проводом ПЭВ-1 диаметром 0,08 мм и содержит 6600 витков, обмотка II — проводом ПЭВ-1 диаметром 0,15 мм и содержит 450 витков. Реле — РЭС9, паспорт РС4.529.029-00 (старое обозначение — РС4.524.200). Все элементы устройства смонтированы на монтажной плате размерами 70x90 мм, установленной у потолка под колпаком люстры.
В процессе эксплуатации устройства выяснилось, что при первом включении питания возникает вибрация якоря реле К1. Причин этого может быть насколько:
при указанных намоточных данных сетевого трансформатора эффективное напряжение вторичной обмотки составляет 15 В; максимально возможное выпрямленное напряжение без учета падения напряжения на диодах моста — 21,2 В, а рабочее напряжение указанного реле РЭС9 — 27,5 В; поэтому число витков вторичной обмотки трансформатора должно составлять 600 витков;
в начале заряда конденсатора он потребляет от выпрямителя слишком большой ток, и выпрямленное напряжение падает ниже порога отпускания реле, поэтому рекомендуется последовательно с диодом VD5 включить резистор МЛТ 0,5 сопротивлением 470 Ом.
9.2. Лампа накаливания служит дальше
Коломейцев К. [26]
Причины перегорания осветительных ламп известны. Чтобы продлить срок службы ламп, воспользуйтесь схемой устройства (рис. 33), которое помещается внутри выключателя сети, имеющего две клавиши — SA1 и SА2. Для включения лампы сначала нажимают на клавишу SA1.
Через диод VD1 замкнутые контакты SA1 и лампу протекает ток только одного полупериода напряжения сети, и лампа горит вполнакала. Этим она предохраняется от перегорания, так как сопротивление холодной нити значительно меньше горячей, отчего пусковой ток значительно больше номинального. Далее замыкают выключатель SA2, и все напряжение сети поступает на лампу. Теперь она горит полным накалом.
Чтобы легко находить в темноте клавишу SA1, ее подсвечивают неоновой лампой HL1.
Рис. 33. Схема двухступенчатого включения лампы
Необходимость соблюдения очередности нажатия клавиш выключателя является недостатком рассмотренного устройства. Для его устранения нужен еще один диод, как показано на рис. 34, и тогда очередность включения перестает влиять на работу светильника.
Выключение света в обеих схемах производят, одновременно размыкая контакты выключателей SA1, SA2.
Рис. 34. Улучшенная схема двухступенчатого включения лампы
9.3. Экономичный сенсорный выключатель освещения
Ерофеев Б. [27]
Помимо комфорта, который характерен для сенсорных выключателей, предлагаемое устройство обеспечивает плавный разогрев лампы накаливания, что заметно увеличивает срок ее службы. Вместе с тем в дежурном режиме схема потребляет минимальную энергию. Принципиальная схема сенсорного выключателя приведена на рис. 35. Он рассчитан на коммутацию лампы накаливания мощностью до 100 Вт.
Рис. 35. Принципиальная схема сенсорного выключателя
При включении питания пусковая цепочка, состоящая из элементов R10, С7 устанавливает триггер DD1.2 в состояние, при котором на выходе 13 образуется уровень лог. 0, а на выходе 12 — лог. 1. Конденсатор С3 пока разряжен, составной транзистор VT1, VT2 закрыт, и генератор импульсов, собранный на однопереходном транзисторе VT3, не работает. Поэтому тиристор VS1 закрыт, горизонтальная по схеме диагональ выпрямительного моста VD7-VD10 разомкнута, осветительная лампа EL1 погашена и горит неоновая лампа HL1, сигнализируя о наличии напряжения в сети, исправности лампы EL1 и облегчая поиск выключателя в темном помещении. Напряжение сети, выпрямленное диодным мостом, подается через резисторы R13, R11 и диод VD5 на стабилитрон VD1. Стабилизированное им напряжение служит для питания микросхемы DD1, конденсатор С2 — сглаживающий. Сопротивления резисторов R12 и R14 выбраны так, чтобы транзистор VT4 был заперт (потенциал базы ниже потенциала эмиттера). Таким является состояние схемы в режиме «Выключено». Ток, потребляемый устройством в этом режиме, немногим более 1 мА.
Для включения освещения необходимо коснуться сенсора Е1. Наведенное напряжение будет подано на вход S триггера DD1.1, который формирует прямоугольные импульсы. Первый же импульс через диод VD6 зарядит конденсатор С6 практически до напряжения питания. Положительный перепад напряжения с С6 поступает на вход С триггера DD1.2, изменяя его состояние. Когда на выводе 12 триггера DD1.2 образуется уровень лог. 0, начинается заряд конденсатора С3 через резисторы R3 и R4, при котором нарастает минус на базе составного транзистора VT1, VT2 относительно его эмиттера. Это вызывает плавное нарастание коллекторного тока составного транзистора, в результате чего генератор на однопереходном транзисторе VT3 формирует импульсы, отпирающие тиристор VS1 с уменьшающейся задержкой относительно момента перехода сетевого напряжения через нуль. Замыкание горизонтальной диагонали диодного моста тиристором приводит к зажиганию осветительной лампы EL1, включенной в вертикальную диагональ, а уменьшение указанной задержки — к нарастанию яркости свечения лампы EL1 и постепенному погасанию неоновой лампы HL1.
Повторное касание сенсора Е1 вновь изменяет состояние триггера DD1.2, устройство возвращается в исходный режим — и лампа EL1 гаснет.
Глава 10 ЭЛЕКТРОНИКА В МУЗЫКЕ
10.1. Простой метроном
Коновалов Е. [28]
Всем, кто учится музыке, необходим метроном. Изготовить простой электронный метроном под силу любому начинающему радиолюбителю.
Метроном питается от сети напряжением 220 В и представляет собой релаксационный генератор на динисторе VS1 (рис. 36). Положительные полуволны напряжения сети проходят через диод VD1 и заряжают конденсатор С1 через резисторы R1, R2 и диод VD2. Когда напряжение на С1 достигнет определенного значения, откроется динистор. Конденсатор разрядится через динистор и головной телефон BF1, который воспроизведет щелчок с громкостью, зависящей от положения движка переменного резистора R3.
После разряда конденсатора динистор закроется и процесс начнет повторяться. Частота щелчков метронома устанавливается переменным резистором R2.
Рис. 36. Принципиальная схема простого метронома
10.2. «Карманный» метроном
Иванов А. [29]
Этот метроном можно использовать не только для контроля темпа исполняемой мелодии. К примеру, с помощью метронома можно наблюдать за ритмом движений и дыханием человека, выздоравливающего после тяжелой болезни.
Динамическая головка метронома воспроизводит 11 фиксированных частот: 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150 и 160 звуковых импульсов в минуту. Схема питается от батареи напряжением 5 В и потребляет около 100 мА во время звукового сигнала и 7 мА во время паузы. При изменении температуры в пределах 20 ± 15 °C частота повторения изменяется не более, чем на 1 %. Метроном снабжен световым индикатором, вспыхивающим в такт с звуковыми сигналами.
Устройство (рис. 37) собрано на микросхеме КР512ПС10 с усилительным каскадом на транзисторе VT1, нагруженным на светодиод HL1 с ограничительным резистором R13, параллельно которым подключается динамическая головка ВА1 с помощью соединителя X1. Этот же соединитель служит для подачи напряжения питания.
Рис. 37. Принципиальная схема метронома
Частота генератора устанавливается переключателем SA1. Резисторы R1-R11 должны быть высокоточными с допуском ± 0,5 %. Печатная плата с установленными элементами схемы показана на рис. 38.
Рис. 38. Рисунок печатной платы метронома
10.3. Простой ЭМИ
Завьялов В. [30]
ЭМИ содержит RC-генератор, в частотозадающей цепи которого использован переменный резистор R1 сопротивлением 5 Ом из нихромовой струны, расположенной над грифом — пластиной из фольгированного стеклотекстолита.
Принципиальная схема ЭМИ приведена на рис. 39. Резистор R1 включен в частотозадающую цепь генератора через каскад на транзисторе VT2 с общей базой. Малое входное и большое выходное сопротивления такого каскада обеспечивают стабильную работу генератора.
Транзистор VT1 управляет несимметричным мультивибратором, собранным на транзисторах VT2 и VT3. От сопротивления резистора R1 зависит ток через транзистор VT1. А поскольку через этот транзистор протекает ток заряда и разряда конденсатора С1, также изменяется частота мультивибратора.
Рис. 39. Принципиальная схема простого ЭМИ
Печатная плата и соединение деталей показаны рис. 40.
Рис. 40. Печатная плата и расположение деталей простого ЭМИ
Конструкция ЭМИ показана на рис. 41. Ширина пластины грифа 15–20 мм, длина — около 200 мм. Ее приклеивают к верхней части корпуса, внутри которого размещают плату; телефон BF1 и батарею питания из трех элементов 316 с выключателем. Струну из голой нихромовой проволоки диаметром 0,15-0,2 мм припаивают к концам грифа на высоте 2–3 мм над фольгой. Площадки фольги на концах пластины, к которым припаяна струна, изолируют от остальной части грифа прорезями.
Транзисторы могут быть маломощными германиевыми или кремниевыми соответствующих структур, например КТ361 и КТ315.
Рис. 41. Конструкция ЭМИ
10.4. Камертон музыканта и певца
Банников В. [31]
Электронный камертон частотой 440 Гц можно сделать таким же портативным, как и его механический предшественник. А точность его частоты и громкость звучания значительно выше.
Для стабилизации частоты необходим кварцевый резонатор. Наиболее доступен резонатор от часов на 32768 Гц. Если ее удвоить и разделить на 149, полу чим 439,84 Гц. Погрешность составит всего 0,036 %, что вполне достаточно.
Принципиальная схема камертона показана на рис. 42. На генераторной части микросхемы DD1 и кварцевом резонаторе ZQ1 выполнен задающий генератор. На его выводах 11 и 12 формируются взаимно противофазные импульсы частотой 32768 Гц и подаются на диодный мост VD1-VD4, на выходе которого их частота увеличивается до 65536 Гц.
Рис. 42. Принципиальная схема камертона
Импульсы частотой 65536 Гц подаются на вход CN двоичного счетчика DD2.1, который совместно с счетчиком DD2.2 и элементами DD3.1-DD3.3 образуют делитель частоты на 149. В результате на выходе DD3.2 появляются импульсы частотой 440 Гц длительностью 8 мкс, а на выходе DD3.4–0,6 мс, что равно примерно четверти периода повторения импульсов частотой 440 Гц. Этот сигнал усиливается транзистором VT1 и воспроизводится пьезокерамическим излучателем НА1.
От источника питания напряжением 9 В камертон потребляет менее 2 мА, поэтому питать его можно от батареи «Крона», включая питание обычной кнопкой с самовозвратом.
Печатная плата и расположение элементов показаны на рис. 43.
Рис. 43. Печатная плата и расположение элементов камертона
10.5. Цветомузыкальная приставка
Бобровский В. [32]
В цветомузыкальной приставке сигнал звуковой частоты, поступающий с динамической головки звуковоспроизводящего устройства, подвергается частотному разделению, электрические лампы различной окраски освещают небольшой экран. При нижних частотах зажигается лампа красного цвета, при средних — зеленого, при верхних — синего или голубого.
Через конденсатор С1 (рис. 44) проходят сигналы верхних частот на усилитель, выполненный на транзисторе VT1, а сигналы средних и нижних частот ослабляются. В цепь коллектора VT1 включена лампа EL1, баллон которой окрашен в синий цвет. Режим каскада устанавливают переменным резистором R2.
Фильтр L1, С2 пропускает сигналы средних частот. Баллон лампы EL2 окрашен в зеленый цвет. Режим каскада устанавливают переменным резистором R4. Сигналы нижних частот пропускает дроссель L2, который оказывает большое сопротивление сигналам средних и верхних частот. Режим устанавливают резистором R6, а лампа EL3 окрашена в красный цвет.
Все лампы маломощные — СМН-6,3-20, потребляющие при напряжении 6,3 В ток 20 мА. Трансформатор Т1-ТВК-110 (выходной трансформатор кадров черно-белых телевизоров. Дроссели — самодельные, намотанные на кольцах К10х6х3 из феррита 600НН проводом ПЭВ-1 0,25. Каждый дроссель содержит 200 витков, для L1 используют одно кольцо, а для L2 — два, сложенных вместе.
Рис. 44. Принципиальная схема цветомузыкальной приставки
Приложение
Перевод некоторых мер в метрическую систему
Иногда встречается необходимость пересчета старых русских, а также англо-американских мер в метрическую систему. Ниже приводятся необходимые сведения.
Русские дометрические меры длины
1 точка = 0,254 мм
1 линия = 10 точкам = 2,54 мм
1 дюйм = 10 линиям = 25,4 мм
1 вершок = 17,5 линиям = 44,45 мм
1 пядь = 4 вершкам = 177,8 мм
1 фут = 12 дюймам = 30,48 см
1 аршин = 4 пядям = 16 вершкам = 71,12 см
1 сажень = 3 аршинам = 7 футам = 48 вершкам = 2,1336 м
1 верста = 500 саженям = 1,0668 км
1 миля = 7 верстам = 7,468 км
Русские дометрические меры площади
1 квадратная сажень = 4,55225 м2
1 десятина = 2400 квадратным саженям = 10925,4 м2 = 1,09254 гектара
Русские дометрические меры объема
1 чарка = 122,99 мл
1 штоф =10 чаркам = 1,2299 л
1 четверть = 2,5 штофам = 3,075 л
1 ведро = 4 четвертям = 10 штофам = 12,299 л
1 бочка = 40 ведрам = 491,96 л
Русские дометрические меры массы (веса)
1 доля = 44,434937 мг
1 золотник = 96 долям = 4,265754 г
1 лот = 3 золотникам = 12,797262 г
1 фунт = 32 лотам = 96 золотникам = 409,512384 г
1 пуд = 40 фунтам = 1280 лотам = 16,380496 кг
Англо-американские меры длины
1 линия (line) = 2,11667 мм
1 дюйм (inch) = 12 линиям = 25,4 мм
1 мил (mil) = 1/1000 дюйма = 0,0254 мм
1 фут (foot, ft) = 12 дюймам = 30,48 см
1 ярд (yard, yd) = 3 футам = 36 дюймам = 91,44 см
1 миля морская (mile) = 1,852 км
1 миля морская (в Великобритании) = 1,853 км
1 миля сухопутная = 1,609 км
Англо-американские меры площади
1 квадратный дюйм (square inch) = 6,4516 см2
1 квадратный фут (square foot) = 0,092903 м2
1 квадратный ярд (square yard) = 0,836127 м2
1 акр (acre) = 4840 квадратным ярдам = 4046,86 м2
Английские меры объема
1 унция (ounce, oz) = 35,516328 мл
1 пинта (pint) — 16 унциям = 0,568261 л
1 кварта (quart) = 2 пинтам = 1,136523 л
1 галлон (gallon) = 8 пинтам = 4,54609 л
1 бушель (bushel) = 8 галлонам = 36,36872 л
1 фрахтовая тонна (freight ton) = 1,12 м3
1 регистровая тонна (register ton) = 2,83 м3
Меры объема жидкостей США
1 унция (ounce, oz) — 29,573671 мл
1 пиита (pint) = 16 унциям = 0,473179 л
1 галлон (gallon) = 8 пинтам = 3,78543 л
1 баррель нефтяной (barrel) = 42 галлонам = 158,988 л
Англо-американские меры массы (веса)
1 драхма (drachm) = 1,771844 г
1 унцим (ounce, oz) = 16 драхмам = 28,3495 г
1 тройская унция = 31,1035 г
1 фунт (pound, lb) = 16 унциям = 453,592 г
1 центал (cental) = 100 фунтам = 45,359 кг
1 короткая тонна (short ton) = 907,2 кг
1 длинная тонна (long ton) = 1016 кг
Температурные шкалы
Температура тела, жидкости или воздуха не может быть определена путем непосредственного измерения. О ней судят, измеряя состояние физических тел — объема ртути в капилляре термометра, электрического сопротивления проводника, изменяющегося под воздействием температуры, или какого — либо другого свойства, связанного с температурой определенной закономерностью. При любом методе измерения температуры необходима температурная шкала, которая является системой сопоставления температуры определенным численным значениям. Наиболее известны 4 системы температурных шкал, предложенные в 1724 г. Фаренгейтом Г. Д., в 1730 г. Реомюром Р. А., в 1742 г. Цельсием А. и в 1848 г. Томсоном У.
Рассмотрим принципы построения этих четырех температурных шкал, их различия и особенности.
Шкала Фаренгейта — температурная шкала, в которой разность температур кипения воды и таяния льда разбита на 180°, а точке таяния льда присвоена температура +32°. Тогда точке кипения воды соответствует температура +212°.
Шкала Реомюра — температурная шкала, в которой опорными точками также являются точка таяния льда (0°) и кипения воды (80°), а величина одного градуса определяется как 1 /80 часть интервала между опорными точками.
Шкала Цельсия — температурная шкала, в которой интервал между теми же опорными точками разбит на 100°.
Абсолютная шкала — температурная шкала, предложенная Томсоном У., в которой за начало отсчета принят абсолютный нуль (-273,15 °C). Поэтому абсолютная температура всегда положительна.
Температура по шкале Фаренгейта обозначается t °F, по шкале Реомюра -1 °R, по шкале Цельсия -1 °C. По этим трем шкалам температура измеряется в соответствующих градусах. Абсолютная температура обозначается Т и измеряется в Кельвинах (К). Величины градуса шкал Кельвина и Цельсия одинаковы.
Разница между опорными точками температурной шкалы называется основным температурным интервалом данной шкалы, а размер единичного интервала (единицы температуры) устанавливают как определенную долю основного интервала. Хотя опорные точки шкал Фаренгейта, Реомюра и Цельсия одинаковы, из- за деления основного интервала на разное количество долей размеры единичных интервалов (цена одного градуса) оказываются разными. Разница температур, равная одному градусу шкалы Цельсия, соответствует 0,8° по шкале Реомюра или 1,8° по шкале Фаренгейта.
Если известно значение температуры в одной температурной шкале, его всегда можно легко пересчитать на любую другую шкалу по одной из следующих формул:
t °F = 2,25·t °R + 32
t °F = 1,8·t °C + 32
t° F = 1,8(T — 273,15) + 32
t °R = (t °F — 32): 2,25
t °R = 0,8·t °C
t °R = 0,8·(T — 273,15)
t °C = (t °F — 32): 1,8
t °C = 1,25·t °R
t °C = T — 273,15
T = (t °F — 32):1,8 + 273,15
T = 1,25·t°R +273,15
T = t°C +273,15
Пример: наиболее комфортная комнатная температура составляет +20 °C. Определим эту же температуру по шкале Фаренгейта:
t°F= 1,8·t°C + 32 = 1,8·20 + 32 = +68 °F.
Литература
1. Мельниченко В. Простой переключатель гирлянд // Радио. — 1977. - № 12. — С. 55.
2. Любимцев Б. Источник пульсирующего напряжения для елочных гирлянд // Радио. — 1980. - № 11. — С. 50–51.
3. Дмитриев В. Гирлянды с плавным переключением // Радио. — 1981. - № 11. — С. 34–35.
4. Иванов А. Переключатель светодиодных гирлянд // Радио. — 1983.-№ 11. — С. 52.
5. Качурин К. Искатель арматуры // Радио. -1964. - № 1. — С. 34–35.
6. Заливадный Б. Простой металлоискатель // Радио. — 1968. - № 2.-С. 44.
7. Багдасарян Г. Металлоискатель // Радио. — 1982. - № 7. — С. 51–52.
8. Красунцев Е. Транзисторный электротермометр // Радио. — 1965. - № 4. — С. 47–48.
9. Манзюк А. Медицинский транзисторный термометр // Радио. — 1968.-№ 1.-С. 51.
10. Коломойцев К. Питание лампы дневного света постоянным током // Радио. — 1998. - № 12. — С. 45.
11. Дмитриев А. ЛДС питается от батареи // Радио. — 2000. - № 3. — С. 54.
12. Банников В. Лампы дневного света горят долго // Радиолюбитель. — 2000. - № 5. — С. 16–18.
13. Новиков А. Универсальный автомат «Бегущий огонь» // Радиолюбитель. — 1997. - № 10. — С. 22–23.
14. Карась А. Автомат световых эффектов «Фейерверк» // Радиолюбитель. — 1999. - № 12. — С. 8–9.
15. Куприянов К. Автоматический выключатель освещения в подсобных помещениях // Радио. — 2000. - № 8. — С. 32.
16. Шаталов Н. Подключение трехфазного асинхронного двигателя к однофазной сети // Радио. — 2000. - № 7. — С. 39.
17. Кухаренко А. Трехфазный двигатель в однофазной сети // Радиолюбитель. — 1996. - № 3. — С. 27–28.
18. Кто сильнее? // Радио. — 1998. - № 7. — С. 30.
19. Верхало Ю. Красный или зеленый // Радио. — 1993. - № 11.-С. 29–30.
20. Банников В. Электронная «кость» // Радио. — 1998. - № 1.-С. 34.
21. Рубцов В. Устройство охранной сигнализации // Радиолюбитель. — 1992. - № 8. — С. 26.
22. Ануфриев А. Дачная охранная сигнализация // Радио. — 1993. - № 4. — С. 34–35.
23. Лысый С. Простое охранное устройство // Радиолюбитель. — 1994. - № 2. — С. 33.
24. Виноградов Ю. Пьезосирена в охранной сигнализации // Радио. — 1998. - № 5. — С. 44.
25. Гранкин Ю. Управление люстрой по двум проводам // Радио. — 1984. - № 1. — С. 53; Радио. — 1987. - № 8. — С. 52.
26. Коломойцев К. Лампа накаливания слу жит дольше // Радио. — 1993. - № 9. — С. 32.
27. Ерофеев Б. Экономичный сенсорный выключатель освещения // Радио. — 2001. - № 10. — С. 29–30.
28. Коновалов Е. Простой метроном // Радио. — 1999. - № 10. — С. 54.
29. Иванов А. «Карманный» метроном.// Радио. — 1993. - № 3. — С. 36–37.
30. Завьялов В. Простой ЭМИ // Радио. — 1995. - № 3. — С. 57.
31. Банников В. Камертон музыканта и певца // Радио. — 1998. -№ Ю.-С. 62; Радио.- 1999.-№ 10.-С. 42.
32. Бобровский В. Цветомузыкальная приставка // Радио. — 2001. - № 2. — С. 57.
Комментарии к книге «В помощь радиолюбителю. Выпуск 2», Вильямс Адольфович Никитин
Всего 0 комментариев