1. думки читачів

Світлотехніка

Головна радіоаматорові Світлотехніка

Логіка роботи акустичного включателя подібна счетному триггеру. Звуковий сигнал включає лампи, якщо вони вимкнені, або вимикає, якщо вони включені. У паузах між сигналами стан ламп залишається незмінним.

Мал. 1

Схема вимикача зображена на рис. 1. EL1 - одна або кілька з'єднаних паралельно ламп (розжарювання або "енергозберігаючих") сумарною потужністю до 1000 Вт, якими управляє вимикач. Завдяки застосуванню економічних мікросхем К154УД1 [1] і HEF4013BP [2] активна складова струму, споживаного від мережі при вимкненому лампі, - всього 0,88 мА. Як показала практика, включення лампи в ланцюг постійного, випрямленої доданими мостом VD1, а не змінного струму, забезпечує кращу стійкість пристрою.
Випрямлена цим мостом напруга після гасіння його надлишку резистором R7, обмеження стабілітроном VD4 на рівні 10 В і згладжування конденсатором С1 використано і для живлення мікросхем. Конденсатор С6 в ланцюзі їх харчування пригнічує високочастотні перешкоди. Завдяки малому споживаному струму потужність, що розсіюється на резисторі R7, не перевищує 0,25 Вт. Конденсатор СЗ помітно знижує ймовірність помилкових спрацьовувань вимикача пристрою від перешкод, що проникають з електромережі. Це підтверджено експериментально.
ОУ DA1 підсилює надходять з мікрофона ВМ1 сигнали. Коефіцієнт посилення, від якого залежить поріг спрацьовування, регулюють під-строечним резистором R4. Оскільки з'єднання инвертирующего входу ОУ із загальним проводом по постійному струму розірвано конденсатором С4, постійна складова напруги на цьому вході і на виході ОУ завжди дорівнює такій же складової напруги на неінвертуючий вхід ОП. Підбіркою резистора R1 в ланцюзі харчування мікрофона ВМ1 її встановлюють приблизно дорівнює половині напруги живлення ОП. Це дає можливість отримати максимальний розмах змінної напруги на його виході. Конденсатори С2 і С5 формують АЧХ підсилювача, пригнічуючи високочастотні складові сигналу.
На діодах VD2 і VD3 зібрано амплітудний детектор змінної складової сигналу. Резистор R5 уповільнює наростання напруги на конденсаторі С8, запобігаючи спрацьовування вимикача від занадто коротких акустичних сигналів. Через резистор R6 конденсатор С8 розряджається після закінчення сигналу.
Як тільки напруга на конденсаторі С8 перевищить граничне для входу С тригера DD1.1 значення (близько 5 В), тригер наводить свої виходи в стан, відповідне логічному рівню на вході D. Ланцюг R11С9 створює затримку приблизно в 1 з між зміною логічного рівня напруги на інверсному виході тригера і на його вході D. Тому стан тригера змінює тільки перший із серії імпульсів, що надійшли на вхід С за час затримки. Цим усувається непередбачуваність стану вимикача після прийому невідомого заздалегідь числа наступних один за іншим звукових імпульсів, що виникають, наприклад, в результаті багаторазового відбиття звуку від стін приміщення і знаходяться в ньому предметів.
Слід зазначити, що тактові входи тригерів мікросхеми HEF4013BP, на відміну від аналогів (КР1561ТМ2, CD4013BCN), мають характеристики перемикання з гістерезисом, як у тригера Шмітта З цієї причини замінювати зазначену мікросхему аналогами небажано.
При включенні харчування ланцюг R8C10 формує імпульс, який встановлює тригер DD1.1 в стан з низьким рівнем на виході 1. Це необхідно, щоб після включення пристрою в мережу лампа EL1 залишалася вимкненою до отримання включає її сигналу. Чи не включиться вона самостійно і при відновленні напруги в мережі після перебою в електропостачанні.
Коли на виході тригера DD1.1 встановлений низький рівень, такий же він і на вході S тригера DD1.2, так як діод VD5 відкритий. У цій ситуації рівень на виході 13 тригера DD1.2 залишається низьким незалежно від рівня на входах С і D, оскільки на вхід R подано напругу високого рівня.
При високому рівні на виході 1 тригера DD1.1 діод VD5 закритий. Що поступає через резистор R10 на вхід S тригера DD1.2 пульсує напруга (мережеве, випрямлена мостом VD1) на початку кожного напівперіоду переводить тригер у стан з високим рівнем на виході 13. Сигнал з цього виходу служить для тринистора VS1 відкриває. Зверніть увагу, що між керуючим електродом і катодом тринистора відсутня резистор, рекомендований посібниками по застосуванню тринисторов серій КУ201 і КУ202. У ньому немає необхідності, оскільки вихідний опір тригера DD1.2 досить мало в обох його станах.
Як тільки тринистор відкривається, напруга між його анодом і катодом різко зменшується, рівень напруги на вході S і виході 13 тригера DD1.2 стає низьким і відкрив тринистор імпульс припиняється. Таким чином, його тривалість завжди залишається мінімально достатньою для відкривання тріністора. У наступному напівперіоді процес повторюється.
Необхідно відзначити, що прл занадто швидкому після відключення повторному включенні приладу в мережу описане пристрій може "зависнути". В цьому випадку слід відключити його від мережі і знову включити, почекавши неменш 10 с, необхідних для розрядки конденсаторів.
Якщо в якості EL1 використовуються одна або кілька "енергозберігаючих" ламп без коректорів коефіцієнта потужності, робота вимикача відбувається дещо інакше, ніж з лампами розжарювання. В електронному пускорегулюючі апарати "енергозберігаючих" ламп є діодний випрямляч напруги зі сглаживающим конденсатором. Тому струм через лампу не протікає, поки миттєве значення напруги в мережі не перевищить напруги, до якого заряджений конденсатор, а воно лише трохи менше амплітуди мережевого До цього моменту опір лампи дуже велике, тому рівні на вході S і виході тригера DD1.2 залишаються низькими і відкриває напругу на керуючий електрод Тріні-стору не надходить Тринистор відкриється після того, як напруга в мережі приблизно на 15 в перевищить напругу на конденсаторі лампи.
Основна проблема, яка виникає при управлінні "енергозберігаючими" лампами за допомогою тріністо-ра, пов'язана з тим, що струм витоку цього приладу (в закритому стані) може досягати декількох міліампер. Хоча цього недостатньо для безперервного горіння лампи, іноді вона періодично спалахує, так як згладжує конденсатор поступово заряджається струмом витоку, а потім розряджається струмом спалахнула лампи. Це не тільки неприємно візуально, але і скорочує термін служби лампи.
Щоб позбутися від спалахів, можна або підібрати інший примірник тринистора, або підключити паралельно "енергозберігаючої" звичайну лампу розжарювання. Другий варіант кращий. Шунтировать, як іноді рекомендують, "енергозберігаючу" лампу резистором в даному випадку неприйнятно.
Інша проблема пов'язана зі значним імпульсним струмом, що протікає через лампу (особливо "енергозберігаючу") в момент її включення. Цей імпульс здатний пошкодити тринистор або діоди випрямляча. Хоча багато "енергозберігаючі" лампи оснащені токоогранічительний елементами, але якщо кілька таких ламп з'єднані паралельно, послідовно з ними бажано включити резистор опором близько 10 Ом. Потужність цього резистора повинна бути не менше обчисленої за формулою

де Р - потужність резистора, Вт; R - його опір, Ом; Рсум - сумарна потужність ламп, Вт; U - напруга в мережі, В; лямбда - коефіцієнт потужності (зазвичай 0,3 ... 0,5).

Мал. 2

Схема іншого варіанту вузла комутації лампи EL1 зображена на рис. 2. Нумерація елементів тут продовжує розпочату на рис. 1. Цей вузол не схильний до "зависання", менш критичний до току відкривання тринистора, а головне - включає лампу при меншому миттєвому значенні напруги в мережі. На тригері DD1.2 зібраний одно-вібратор. Запускає його при наявності дозволяючого високого рівня на вході D-тригера сигнал, що надходить на вхід С через дільник напруги R9R10. Це відбувається в моменти часу, коли напруга на аноді тріністора зростає і досягає приблизно 15 В
Поки на вході D напруга низького логічного рівня, тригер зберігає стан з низьким рівнем на виході 13, транзистор VT1 і тріністор VS1 закриті, а лампа знеструмлена. При високому рівні на вході D надходять на вхід С імпульси на початку кожного напівперіод мережевої напруги переводять тригер в стан з високим рівнем на виході. Транзистор VT1 і тріністор VS1 відкриваються, на лампу подається напруга. Конденсатор С11 заряджається через резистор R13. Приблизно через 10 мкс напруга на вході R тригера досягає порогового значення і тригер повертається в початковий стан. Тринистор залишається відкритим до кінця напівперіоду, а в наступному процес повторюється.

З особливостями вузлів управління тріністорамі і їх застосування можна ознокоміться в [3, 4].
У вимикачі можуть бути встановлені тріністори КУ202К - КУ202Р, КУ202К1-КУ202Р1. Якщо потужність ламп не перевищує 400 Вт, підійдуть і тріністори КУ201К-КУ201Н. При комутованої потужності більше 200 Вт тринистор слід встановити на тепловідвід. Для тринисторов серії КУ202 гарантований відкриває струм керуючого електрода не більше 100 мА, хоча фактично у більшості з них він в кілька разів менше. У всіх випробуваних автором примірників (близько десятка) цей струм не перевищував 10 мА. Якщо мікросхема DD1 в пристрої, зібраному за схемою, зображеної на рис. 1, все-таки не зможе віддати потрібний струм, може знадобитися добірка тринистора. Для вузла, зібраного за схемою, показаної на рис. 2, підбирати тринистор не потрібно.
Транзистор КТ940А можна замінити на КТ940Б, а також на КТ604 і КТ605 з будь-якими літерними індексами. Всі ці транзистори працюють досить надійно, хоча прикладена до них напруга формально перевищує максимально допустиме значення.
Аналог діодного моста KBU6G - RS604. Підійдуть і інші діодні мости або окремі діоди, розраховані на зворотне напруга не менше 400 В і на струм, споживаний керованими вимикачем лампами. Діоди КД521А замінять будь-які малопотужні кремнієві діоди.
Як ОУ DA1 підійде не тільки К154УД1, але і К154УД1Б, а також 174УД1А, 174УД1Б, КР154УД1А, КР154УД1Б. У мікросхем серій 174 і К174 з висновком 5 з'єднаний металевий корпус. Оскільки мікросхеми серії КР174 виконані в пластмасовому корпусі, цей висновок у них залишений вільним і приєднувати його нікуди не потрібно.
Мікрофон CZN-15Е замінюється будь-яким іншим малогабаритним елект-ної з вбудованим підсилювачем на польовому транзисторі. Підійде, наприклад, вітчизняний мікрофон МСЕ-332. При його підключенні необхідно дотримуватись полярності. Резистор R1 підбирають таким, щоб напруга між висновками мікрофона було близько 5 В.

література:
1. Мікропотужний операційний підсилювач 154УД1. - http://www.rdalfa.lv/data/oper_usil/1541 .pdf.
2. HEF4013B Dual D-type flip-flop. -http: //www.nxp.com/acrobat_download/datasheets/HEF4013B_5.pdf.
3. Кублановський Я. Тиристорні пристрою. - М .: Радио и связь, 1987 (Масова радіобібліотека, вип. 1104).
4. Управління тріністорамі і симисторами. - http://www.platan.ru/shem/pdf/ 12_р21 -25.pdf.

Автор: К. Гаврилов, Новосибірськ

Дата публікації: 12.10.2010

думки читачів

• Іван /
  Олексій, даєш розведення пп, конче потрібно ....
• Олексій /
  Сам розведи ПП, я теж на диплом взяв її. Плату розвів. Ось тільки чи буде працювати ??))
• Форест /
  здраствуйте, народ, у мене ця тема язвляется дипломним проектом) допоможіть будь ласка з ПП (друкованою платою)
• tika /
  Так хто збирав цей девайс, хотілося-б п / п.
• Саня /
  схема гуд ось тільки проблема, ігде не можу знайти 154уд1а
• Дмитро /
  Схемка хороша) знайшов її ще в журналі прикладної електроніки) теж хотів запитати на рахунок п / п) дуже б знадобилася!)
• Володимир /
  Дуже схема сподобалася. Питання: а друкованої плати малюночки бракуватиме? Із задоволенням спробував би повторити. Самому розводити - багато часу займе. Заздалегідь вдячний. Володимир.

Ви можете залишити свій коментар, думка або питання по наведеним вишематеріалу: