Энциклопедия радиолюбителя

17.1. Сигнализатор разряда батарейки в электронных часах

Для своевременной замены гальванического элемента в электронных часах служит звуковой сигнализатор разряда батарейки 1,5 В, схема которого изображена на рис. 17.1.

Рис. 17.1. Принципиальная схема звукового сигнализатора разряда батарейки 1,5 В в электронных часах

Звуковой сигнализатор собран по схеме несимметричного мультивибратора, в одно из плеч которого включен миниатюрный звуковой излучатель. Сигнализатор питается от той же батарейки, что и часы. Питание на него поступает через выключатель SA1 будильника часов. Ток потребления сигнализатора составляет 34 мА. При нормальном гальваническом элементе в капсюле раздается звук, напоминающий трели соловья. При снижении источника питания до 0,8 В из капсюля доносится прерывистые звуки, следующие с частотой 1 Гц. Дальнейшее снижение напряжения элемента до 0,7 В вызывает появление звука постоянного тона, говорящего о необходимости замены источника питания. Вместо указанного на схеме типа наушника можно использовать другой, подходящий, например, типа ДЭМШ-1А. В сигнализаторе можно использовать любые транзисторы из серий КТ201, КТ306, КТ312, КТ315, резисторы — МЛТ-0,125, конденсаторы С1 и С4 — К50-6, С2 и С3 — КМ. Все детали сигнализатора монтируют на печатной плате размерами 40x25 мм, к ней же привинчивают капсюль ДЭМШ-1А. Плата размещается непосредственно в корпусе часов.

Налаживание сигнализатора производят с блоком питания, имеющим плавную регулировку напряжения. Подав на сигнализатор напряжение 0,8 В, подбирают сопротивление резистора R4, добиваясь громкого прерывистого сигнала. Снизив подаваемое напряжение до 0,7 В, убеждаются в появлении однотонального звука. При подаче напряжения 1,6 В из капсюля должны слышаться соловьиные трели, свидетельствующие о том, что гальванический элемент нормальный. Окраску звука, издаваемого сигнализатором, подбирают резистором R2. Отметим, что аналогичное устройство для сигнализации о разряде гальванического источника питания можно построить и для батареек с другим напряжением, надо только подобрать RC-элементы мультивибратора.

17.2. Устройства, сигнализирующие о достижении жидкостью определенного уровня

При наполнении ванны бывает так, что забывают вовремя перекрыть кран и вода оказывается на полу. Небольшое звуковое устройство, извещающее о наполнении ванны до заданного уровня, можно собрать из широко распространенных деталей согласно схеме на рис. 17.2.

Рис. 17.2. Принципиальная схема звукового устройства, извещающего о наполнении ванны

Схема сигнализатора представляет собой несимметричный мультивибратор, собранный на транзисторах разной структуры. Мультивибратор соединен с датчиком. Конструктивно датчик представляет собой два металлических стержня, находящихся друг от друга на определенном расстоянии. Датчик опускают в ванну таким образом, чтобы его концы находились на заданном уровне заполнения ванны. Как только до концов датчика дойдет вода сработает сигнализатор и в громкоговорителе раздастся звуковой сигнал. В этом случае сопротивление между штырями достигает около 500 кОм. В режиме ожидания устройство потребляет ток менее 0,1 мкА, а во время срабатывания — около 2 мА. Схема не критична к типу радиодеталей, можно использовать любые маломощные кремниевые транзисторы с любой буквой, громкоговоритель сопротивлением 8…10 Ом от любого переносного приемника, например, 0,5ГДШ-1-8. В качестве выключателя можно использовать обычный тумблер. В принципе выключатель можно не устанавливать, так как ток, потребляемый в режиме ожидания, намного меньше тока саморазряда элемента питания.

Все детали устройства собираются на монтажной планке, которая вместе с громкоговорителем, гальваническим элементом и выключателем питания крепятся в пластмассовом корпусе. Размеры корпуса зависят в первую очередь от габаритов громкоговорителя и элемента питания. Так как сигнализатор очень экономичен, то можно использовать элемент 316, что позволит сделать устройство небольшим. Крепление штырей может быть различным. В первом варианте штыри крепятся на изолированном кронштейне, прикрепленном к ванне, и соединяются проводами с сигнализатором. Во втором — штыри крепятся к корпусу сигнализатора и все устройство крепится на кронштейне. Налаживание сигнализатора заключается в установке переменным резистором R2 чистых и громких отрывистых звуков в громкоговорителе при замыкании штырей датчика.

На базе сигнализатора по схеме рис. 17.2 можно сделать более чувствительный и универсальный прибор, который сможет сигнализировать, готов ли чай или суп, не даст убежать молоку и т. д. Для этого в схему необходимо добавить еще один транзистор и несколько резисторов (рис. 17.3).

Рис. 17.3. Принципиальная схема универсального сигнализатора для домашнего хозяйства

Датчик представляет собой металлическую трубочку диаметром 4…5 мм, в которую вставлен металлический стержень, изолированный от стен трубочки в верхней части и посредине ее длины. В верхней части такого датчика к стержню и трубочке припаиваются гибкие провода в пластмассовой изоляции, которые подключаются к устройству. Для удобства датчик крепят к зажиму типа «крокодил», чтобы можно было цеплять датчик за край кастрюли. Можно прикрепить в верхней части датчика в целях удобства и небольшой магнит, который позволит крепить сигнализатор в ванне на нужном уровне. Закипание молока контролируют следующим образом. Цепляют датчик за край кастрюли.

Как известно молоко закипает не сразу, а постепенно — на поверхности образуется пена, которая медленно поднимается. Как только она начнет подниматься, то перекроет контакты датчика, цепь базы замкнется и сигнализатор издаст хорошо слышимый во всей квартире сигнал. Если же датчик сигнализатора положить на пол погреба, то в случае появления воды также раздастся сигнал, сообщающий о бедствии. В сигнализаторе может быть использована такая же электродинамическая головка, что и в предыдущем подобном устройстве.

17.3. Сигнализатор горения газовой горелки плиты

Не секрет, что пользоваться газовыми плитам надо с осторожностью. Но такая натура человека, что мы иногда, сняв кастрюлю с огня, забываем выключить газовую горелку. Выйти из такой ситуации, подсказав вовремя об оплошности, может сигнализатор горения газа, схема которого изображена на рис. 17.4. В ее основе лежит все тот же мультивибратор на транзисторах различной структуры (VT3, VT4), дополненный усилительным каскадом (VT2 | VT3) с тепловым датчиком. Роль теплового датчика выполняет транзистор VT1, размещенный над газовой плитой.

Рис. 17.4. Принципиальная схема сигнализатора горения газовой горелки плиты

На транзистор VT1 тепло не действует пока на горелке стоит кастрюля или чайник. Стоит только их убрать, как тепло от горения газа устремится вверх и нагреет транзистор VT1. Это станет причиной изменения сопротивления участка коллектор-эмиттер транзистора и приведет к возрастанию напряжения на резисторе R1. Изменение сигнала на резисторе усилится двухкаскадным усилителем на транзисторах VT2 и VT3. На коллекторе транзистора VT3 произойдет значительный рост напряжения до такой величины, что включится звуковой генератор на транзисторах VT4 и VT5. В этот момент из электродинамической головки раздастся тревожный сигнал, извещающий о том, что газовая горелка включена и находится без присмотра. Тональность сигнала подбирается изменением емкости конденсатора C1. Сигнализатор в дежурном режиме потребляет ток 0,2…2 мА в зависимости от положения оси переменного резистора R1. При появлении сигнала потребление тока возрастает до 10 мА.

Для изготовления сигнализатора нужны такие детали: транзистор VT1 типа П416 с любой буквой или транзисторы типа П401…П403, VT3…VT5 — любого типа, лишь бы соответствовали структуре транзистора, указанной на схеме, и имели коэффициент усиления не менее 30; резисторы типа МЛT-0.125, переменный типа СП-1 или СПО; конденсатор типа МБМ; выключатель любого типа, динамическая головка 0,5 ГДШ-1-8. Питание сигнализатора производится от трех элементов типа 316. Для датчика с помощью омметра подбирается транзистор из серии МП39…МП42. Подключают минусовой щуп омметра к коллектору, плюсовой к эмиттеру и фиксируют значение сопротивления: если оно более 20 кОм, то транзистор можно использовать в качестве датчика. Детали сигнализатора, кроме датчика, распаивают на печатной плате, которую вместе с динамической головкой и элементами питания размещают в подходящих размеров корпусе. Для переменйого резистора нужно сделать шкалу, чтобы можно было устанавливать время подачи сигнала в зависимости от степени нагрева датчика. На одной из боковых сторон корпуса размещают гнезда для подключения проводов, идущих от датчика. Датчик-транзистор размещают выводами вниз на некоторой высоте над газовой горелкой, к которым припаивают провода для подключения к сигнализатору. Для удержания датчика над горелкой можно сделать специальный кронштейн или если имеется над печкой устройство вытяжки газов, то можно на нем укрепить датчик. Сигнализатор, собранный из заведомо исправных деталей, сразу готов к работе. Проверку работы датчика производят замыканием коллектора и эмиттера транзистора VT3. В этом случае должен раздаться звук, при размыкании — звук исчезнет. Далее производят градуировку шкалы переменного резистора. Устанавливают датчик над зажженной горелкой, переменный резистор ставят в среднее положение, включают сигнализатор и фиксируют на шкале время срабатывания сигнализатора. Эту операцию проделывают при разных положениях движка переменного резистора. После градуировки шкалы сигнализатор готов к практическому использованию.

17.4. Электронный предохранитель с высоким быстродействием

Во время налаживания или ремонта радиоэлектронной аппаратуры, питающейся непосредственно от электросети, из-за различного рода ошибок может возникнуть короткое замыкание. Для предотвращения повреждения аппаратуры этим явлением следует использовать электронный предохранитель. На рис. 17.5 представлена принципиальная схема электронного предохранителя с высоким быстродействием, который рассчитан на ток потребления до 10 А.

Рис. 17.5. Принципиальная схема электронного предохранителя с высоким быстродействием

При наличии тока в цепи более 10 А устройство автоматически срабатывает и нагрузка, подключенная к разъему Х2, обесточивается. При подключении электронного предохранителя к сети 220 В на его узел управления подается питающее напряжение — 12 В. Ток течет через резистор R6 и светоизлучатель оптрона U1, так как транзистор VT1 и тринистор VS2 закрыты. В этот момент открывается фотодинистор оптрона и ток начинает течь через него и резистор R3. Напряжение, выпрямленное мостом VD1…VD4, подается на управляющий электрод тринистора VS1. После открытия тринистор VS1 замыкает диагональ моста и открывает путь сетевому напряжению к нагрузке. В момент превышения тока нагрузки или коротком замыкании в ее цепях падение напряжения на резисторе R10 приводит к открытию транзистора VT1 и тринистора VS2. Тринистор своим малым сопротивлением шунтирует цепь питания светоизлучающего оптрона, что приводит к закрытию фотодинистора оптрона и тринистора VS2. В результате происходит обесточивание нагрузки, о чем свидетельствует загорание светодиода HL1. Для включения электронного предохранителя служит кнопка SB1. В момент нажатия кнопки SB1, когда ее контакты замыкаются тринистор VS2 закрывается, но электронный предохранитель еще остается невключенным, так как цепь питания светоизлучающего оптрона зашунтирована. И лишь при отпускании кнопки, когда ее контакты размыкаются, сетевое напряжение подается на нагрузку. Такое построение схемы позволяет не допустить выхода из строя устройства, а также в случае попытки его включения при коротком замыкании. Для необходимости ручного отключения нагрузки в электронном предохранителе имеется кнопка SB2. В устройстве могут быть использованы следующие радиодетали. Резистор R10 представляет отрезок провода ПЭВ-1 диаметром 0,6 мм длиной 2 м, который намотан на корпус мощного резистора. Все остальные резисторы типа МЛТ, рассчитанные на мощность, указанную на схеме. Конденсатор С1 типа К73-17, а С2 и С3 — К50-6. Диоды VD1…VD4, кроме указанных на схеме, могут быть серий Д232, Д233, Д247, КД203, КД206 и другие на U_{обр. мах} не менее 400 В. Вместо диодов КД209Б (VD5,VD6, VD8) подойдут диоды серии КД102, а стабилитрона Д814Д (VD7) можно применить — Д814Г, Д813, Д811, КС213 и другие с напряжением стабилизации 10…12 В. Тринистор КУ101 (VS2) использовать с любым буквенным индексом, КУ202 (VS1) — с индексами К…Н. Транзистор VT1 из серии КТ361, КТ209, КТ201, КТ502, КТ501, КТ3107 и подобные. Кнопки SB1 и SB2 типа П2К без фиксации. Тринисторы VS1 и диоды VD1…VD4 следует установить на плоских алюминиевых радиаторах размерами 50x80x5 мм. Основная часть деталей устройства монтируется на печатной плате размером 72x52 мм, вырезанной из одностороннего фольгированного стеклотекстолита. Плата размещается в корпусе, в котором на лицевой его стороне установлены кнопки SB1 и SB2, светодиод HL1 и розетка X1. Собранный правильно из исправных деталей электронный предохранитель в налаживании не нуждается. Для установки требуемого порога срабатывания устройства необходимо подобрать тринистор VS1 и резистор R10 исходя из того, что I_кз < I_{ср. мах}. При этом сопротивление резистора R10 определяют из формулы:

R10 (Ом) = 1,3 (В)/I_кз (А).

17.5. Устройство защиты радиоэлектронной аппаратуры от «перепадов» напряжения сети

Не секрет, что напряжение в некоторых районах нашей страны иногда достигает такой величины, при которой может выйти из строя радиоэлектронная аппаратура. В таких случаях для защиты аппаратуры следует между нагрузкой и питающей сетью включить специальное устройство, схема которого представлена на рис. 17.6.

Рис. 17.6. Принципиальная схема устройства защиты радиоэлектронной аппаратуры от «перепада» напряжения сети

Устройство отключает нагрузку от сети при «скачках» питающего напряжения, повторное его включение возможно только при нажатии кнопки SB1. Основой устройства защиты аппаратуры является мощное электромагнитное реле K1, которое включено в одну из диагоналей выпрямительного моста VD1…VD4. Выпрямительный мост подключен к сети через гасящие конденсаторы C1 и С2. Как было уже сказано, устройство включается кратковременным нажатием кнопки SB1. В этот момент срабатывает реле К1 и его замыкающие контакты K1.1 блокируют контакты пусковой кнопки. Необходимый при включении пусковой ток реле обеспечивается конденсатором C1. Реле К1 удерживается в рабочем режиме при падении напряжения сети до 160 В током, проходящим через конденсатор С2. В момент повышения напряжения сети до 240 В происходит открытие стабилитронов VD7 и VD8. Одновременно срабатывает оптрон U1 и открывается тринистор VS1, который блокирует цепь питания обмотки реле К1 и его контакты K1.1 отключают нагрузку от питающей сети переменного тока. Быстродействие устройства составляет доли секунды и зависит от типа применяемого реле. С целью улучшения быстродействия устройства в его схему введен диод VD5. онденсатор СЗ в цепи управления тринистором VS1 служит для предотвращения срабатывания защиты от импульсных помех. В устройстве использованы конденсаторы С1 и С2 типа К73 на номинальное напряжение не менее 350 В, резисторы типа МЛТ. Диодный оптрон АОД101А можно заменить на транзисторный серии АОТ110 или АОТ127, соединив резистор R4 с эмиттером фототранзистора, анод тринистора VS1 — с выводом его коллектора, а между базой и эмиттером установить резистор сопротивлением 1 МОм. В этом случае тринистор может быть с большим током управления, например, серии КУ201 или КУ202. Реле К1 типа РЭН33 с временем отпускания 4 мс. В принципе реле может быть любого типа на рабочее напряжение 12…60 В. Контакты реле должны быть рассчитаны на ток не менее 2…3 А при напряжении 20 В. Кнопка SB1 типа КМ2-1 или П2К без фиксации.

Детали устройства монтируются на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Конструктивно устройство удобно выполнить в виде переносного удлинителя. На его лицевой стороне устанавливается сетевая розетка Х2, кнопка SB1 и индикатор VL1.

Налаживание устройства заключается в подборе емкостей конденсаторов С1 и С2. Конденсатор С1 влияет на надежность включения устройства пусковой кнопкой SB1, а С2 — на отключение устройства при снижении напряжения сети до 160… 170 В. Для обеспечения надежного срабатывания системы защиты при напряжении сети превышающим 240…250 В иногда возникает необходимость в подборе сопротивления резистора R5. Длительная эксплуатация устройств защиты аппаратуры от «перепадов» напряжения сети показала его высокую надежность.

18.1. Карманный радиоприемник СВ и ДВ

Общая характеристика

Радиоприемник позволяет принимать радиовещательные станции в диапазонах средних 525…1605 кГц (571,4…186,9 м) и длинных 150…480 кГц (2000…735,3 м) волн. Прием радиоволн осуществляется на внутреннюю антенну. Громкоговорящее прослушивание радиостанций ведется на малогабаритный громкоговоритель. Для питания приемника используется два гальванических элемента типа 316, общим напряжением 3 В. Максимальная выходная мощность усилителя звуковой частоты около 80 мВт. Габаритные размеры корпуса приемника 115x75x35 мм.

Принципиальная схема

Приемник выполнен по схеме прямого усиления радиосигнала (рис. 18.1). Трехкаскадный усилитель радиочастоты (УРЧ) собран на высокочастотных транзисторах VT1…VT3. Первый каскад выполнен по схеме с общим эмиттером, а второй — по каскадной схеме, общий эмиттер — общая база с последовательным питанием. Особенностью УРЧ является включение дросселя высокой частоты небольшой индуктивности в цепь обратной отрицательной связи транзисторов VT1 и VT2.

Рис. 18.1. Принципиальная схема радиоприемника прямого усиления для приема СВ и ДВ

По сравнению с обычной схемой, когда в эмиттеры этих транзисторов включены резисторы и конденсаторы, удалось получить большее усиление, повысить избирательность и достичь почти равномерного усиления сигналов во всем диапазоне принимаемых частот. Детектирование сигнала выполнено по схеме детектора с удвоением. Нагрузкой детектора является потенциометр R8, который одновременно служит регулятором громкости усилителя звуковой частоты (УЗЧ). Для удобства пользования приемником использован переменный резистор, имеющий выключатель питания приемника. УЗЧ собран на микросхеме DA1 с предварительным каскадом усиления на транзисторах VT4, VT5. Первый каскад предварительного усилителя каскада выполнен по схеме с общим эмиттером, а второй, с целью лучшего согласования со входом микросхемы DA1, по схеме с общим коллектором. Такое схемное построение предварительного усилителя позволило повысить чувствительность усилителя на микросхеме и получить выходную мощность 80 мВт при напряжении 3 В. Микросхема DA1 включена по ее паспортной схеме. Плавная настройка на радиостанции производится изменением емкости переменного конденсатора С1. Переход с диапазона СВ на ДВ и наоборот осуществляют переключателем SA1. На СВ катушка ДВ закорачивается, а на ДВ — катушки соединяются последовательно.

Конструкция

Приемник смонтирован на самодельной печатной плате (рис. 18.2). На плате закреплены винтами переменный конденсатор С1, держатель ферритового стержня и распаяны конденсаторы постоянной емкости, резисторы, транзисторы, катушки индуктивности и провода для подключения колодки питания и громкоговорителя. Плата с монтажом всех радиокомпонентов приведена на рис. 18.3.а. Конструкция крепления ферритового стержня приведена на рис. 18.3.б. Плата помещена в самодельный пластмассовый корпус с внешними размерами 115x75x35 мм. Можно использовать корпус от приемника «Мальчиш». На передней стенке корпуса закреплена головка громкоговорителя, а на боковой — малогабаритный переключатель SA1. Все ручки управления выведены на одну из боковых сторон корпуса.

Рис. 18.2. Печатная плата двухдиапазонного радиоприемника

Рис. 18.3. Монтаж деталей на печатной плате двухдиапазонного радиоприемника (а) и крепление ферритового стержня (б)

Детали

Промышленные детали. Постоянные резисторы ОМЛТ-0,125, можно УЛМ, МЛТ-0,25, МЛТ-0,5, ВС-0,125, переменный резистор R8 типа СПЗ-3бМ-10 кОм. Конденсаторы постоянной емкости — керамические типа К10-7, электролитические конденсаторы типа К50-16. Конденсатор переменной емкости типа КПЕ-5 от приемника «Селга-404». Громкоговоритель типа 0,1ГД-6. Переключатель диапазонов малогабаритный типа ПД9-1 (подобные переключатели используются в импортных игрушках).

Ферритовый стержень марки 400НН или 600НН длиной 70 мм и диаметром 8 мм. Транзисторы VT1…VT5 типа КТ315 с любым буквенным индексом. Диоды VD1, VD2 типа Д9 с любой буквой. Микросхема DA1, указанная на схеме, может быть заменена на К174УН4А. Дроссель L5 индуктивностью 2,5…5 мкГн типа ДМ-0,1.

Самодельные детали. Печатная плата изготовлена из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Рисунок печатной платы приведен на рис. 18.2. Контактные дорожки на плате можно получить травлением в хлорном железе или вырезать резаком. Контурные катушки магнитной антенны L1…L4 намотаны на бумажных каркасах, которые легко перемещаются по ферритовому стержню. Катушка L1 имеет 7x30 витков (7 секций по 30 витков намотанных внавал) проводом ПЭЛШО 0,12, L4 — 80 витков ЛЭШО 7x0,07 виток к витку; L2 — 4 витка, a L3 — 3 витка ПЭЛШО 0,12. Дроссель L5 можно применить самодельный. Для этого проводом ПЭВ —1 диаметром 0,09 мм наматывают 13 витков на ферритовый стержень М600НН диаметром 2,8 мм х 12 мм.

Монтаж приемника

Монтаж приемника ведется в следующей последовательности. К плате крепится винтами переменный конденсатор и его выводы припаиваются к контактным дорожкам. Крепится держатель ферритового стержня. Впаиваются в плату переменный резистор и микросхема. После впаиваются электролитические конденсаторы (С3, С9…С16), далее все постоянные резисторы и оставшиеся конденсаторы. В последнюю очередь впаиваются транзисторы. Закрепив ферритовый стержень в держателе, одевают на него контурные катушки. Припаивают к плате выводы катушек L1…L4.

Далее в корпусе приемника крепится громкоговоритель и переключатель диапазонов. Отрезав нужной длины многожильные гибкие провода, производят их распайку к контактным дорожкам для подключения громкоговорителя, переключателя диапазонов и колодки питания. Перед закреплением платы в корпусе производят подпайку соответствующих проводников к громкоговорителю и переключателю диапазонов.

Налаживание

При заведомо исправных радиодеталях собранный правильно приемник при подключении питания начинает работать сразу. Если измеренный ток потребления в режиме минимальной громкости (покоя) лежит в пределах 2,5…3 мА, то никакой наладки можно не производить. В противном случае подбирают резисторы, отмеченные на схеме звездочкой, ориентируясь на изменение чувствительности приемника, громкость звучания и потребляемый ток. В остальном налаживание приемника прямого усиления не отличается от раннее описанных в радиолюбительской литературе.

18.2. Карманный СВ-УКВ приемник на микросхемах К174ХА10 и К174ХА34

Общая характеристика и принципиальная схема

В настоящее время выпускаются микросхемы, которые в одном корпусе содержат все составляющие части супергетеродинного приемника, от высокочастотной части до усилителя звуковой частоты. Для того, чтобы собрать приемник необходимо к микросхеме только припаять конденсаторы, резисторы и катушки индуктивности. Катушки индуктивности могут быть как готовыми, так и самодельными. Приемник с использованием такой многофункциональной микросхемы может собрать даже начинающий радиолюбитель. На рис. 18.4 представлена схема двухдиапазонного приемника (средние (525… 1605 кГц) и ультракороткие (87,5…108 МГц) волны), собранного на двух микросхемах, одной многофункциональной интегральной DA1 и одной, содержащей высокочастотную часть УКВ приемника с низкой промежуточной частотой, DA2.

Рис. 18.4. Принципиальная схема карманного СВ-УКВ приемника на микросхемах К174ХА10 и К174ХА34

Так как микросхема DA2 не содержит УЗЧ, то для воспроизведения звука в диапазоне УКВ, используется УЗЧ микросхемы DA1. Реальная чувствительность приемника в диапазоне средних волн не хуже 3 мВ/м, в ультракоротких — 15 мкВ/м. Номинальная выходная мощность 100 мВт. Напряжение питания 4,5 В. Работоспособность приемника сохраняется при снижении напряжения питания до 3 В. Ток, потребляемый приемником в режиме молчания, составляет 22 мА, а при максимальной громкости — более 100 мА.

В схему приемника входит многофункциональная микросхема К174ХА10, на основе которой собран AM тракт и УЗЧ общий для обоих трактов, на микросхеме К174ХА34 собран ЧМ тракт. Переключение с СВ на ЧМ диапазон производится малогабаритным двухсекционным переключателем SA1, имеющим небольшое количество контактов. Сигнал, принятый магнитной антенной WA1, поступает на вход смесителя микросхемы DA1. В данном случае преобразователь представляет собой двойной балластный смеситель, его входы 6 и 7. Входное сопротивление смесителя 3 кОм. На смеситель микросхемы (вывод 5) через катушку связи связи L4 поступает также напряжение с контура L3, С1.2. Преобразованный и выделенный резонансным контуром L4, С6 сигнал ПЧ (465 кГц) через пьезофильтр Z1, определяющий избирательность по соседнему каналу, поступает на вход УПЧ микросхемы (вывод 2). Усиленный сигнал с резистора R4 поступает на детектор микросхемы. С выхода детектора (вывод 8) напряжение звуковой частоты через разделительный конденсатор С11, регулятор громкости R5 подается на вход УЗЧ (вывод 9). Нагрузкой УЗЧ является громкоговоритель ВА1, подключенный через разделительный конденсатор С12. Микросхема K174XA10 работоспособна в диапазоне питающих напряжений 2,8…10 В, при токе покоя не более 16 мА.

Для приема станций FM диапазона, необходимо установить переключатель SA1 в соответствующее положение. При этом высокочастотная часть микросхемы DA1 отключается и остается работоспособным только ее УЗЧ. Питание поступает на вывод 4 микросхемы DA2. Сигнал УКВ станции, принятый антенной WA2, поступает на вход микросхемы DA2 через разделительный конденсатор С15. Элементы колебательного контура С22, L6, VD1 определяют частоту колебаний гетеродина, который работает на первой гармонике. Настройка на станции осуществляется при помощи варикапа VD1 и переменного резистора R7. Преобразованный сигнал поступает на вход УПЧ, имеющий низкую промежуточную частоту. Использование низкой промежуточной частоты позволило отказаться от контуров и использовать активные фильтры, имеющие высокую добротность. Фазоинвертор и ЧМ-детектор собраны с использованием операционных усилителей и RC-цепей. Продетектированный и усиленный сигнал звуковой частоты поступает через разделительный конденсатор С21 на регулятор громкости, а оттуда на вход УЗЧ, принадлежащий микросхеме DA1.

Детали

Постоянные резисторы и конденсаторы приемника малогабаритные. Переменный резистор R6 типа СПЗ-3вМ. Переменный конденсатор от радиоприемника «Селга 404». Самодельными деталями приемника являются плата, катушки индуктивности и корпус приемника.

Катушка L1 содержит 82 витка провода ПЭВТЛ-2 0,1, намотана виток к витку на каркасе, который располагают на феррритовом стержне М400НН8х63. Катушка связи L2 содержит 6…8 витков провода ПЭВ-1 0,2 и намотана возле катушки L1. Гетеродинные катушки: L3 имеет 116 витков провода ПЭВ-2 0,18, a L4 — 4 + 7 провода ПЭШО 0,1 и намотаны: L3 — внавал в четырех секциях, на каркасе с подстроечным сердечником М400НН2,8х12, a L4 — в верхних двух секциях. Каркас от приемника «Селга». Катушка L6 содержит 7 витков провода ПЭВ-2 0,35 и наматывается виток к витку на оправке диаметром 3 мм. L5 — 3x32 витка провода ЛЭ 5x0,06 намотана на трехсекционном каркасе, помещенном в ферритовые чашки марки 600НН и диаметром 8,6 мм с подстроечным сердечником М600НН2,8х12. Отвод в катушке L5 сделан от 32 витка. Приемник собирается на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм и помещается в самодельный пластмассовый корпус. Настройка приемника производится по методике неоднократно описанной в радиолюбительской литературе.

18.3. Переговорное устройство на микросхеме К174УН7

Общая характеристика и принципиальная схема

Переговорное устройство служит для связи между двумя абонентами. Оно может быть полезно на садовом участке или даче, для связи между домом и калиткой. В целях безопасности устройство также можно использовать для связи между квартирой в многоэтажном доме и лестничной площадкой, если имеется защитная дверь, отгораживающая площадку от квартир на этаже. Устройство собрано на интегральной микросхеме К174УН7. Цоколевка микросхемы и назначение ее выводов дано на рис. 18.5.

Рис. 18.5. Цоколевка и назначение выводов микросхемы К174УН7

Если к этой микросхеме добавить резисторы и конденсаторы соответствующих номиналов, то можно получить небольших размеров усилитель звуковой частоты мощностью до 4 Вт. Типовая схема УЗЧ на этой микросхеме приведена на рис. 18.6.

Рис. 18.6. Типовая схема УЗЧ на микросхемы К174УН7

С целью повышения чувствительности такого УЗЧ на его вход обычно включают предварительный усилитель на одном транзисторе, так сделано в предлагаемом переговорном устройстве, схема которого представлена на рис. 18.7.

Рис. 18.7. Принципиальная схема переговорного устройства на микросхеме К174УН7

Детали

В устройстве вместо транзистора VT1, указанного на схеме, можно использовать любой маломощный транзистор обратной проводимости, например, типа КТ315 или КТ503 с любой буквой. Резисторы типа MЛT-0,125, электролитические конденсаторы С1…С3, С5, С6, С9, С10 типа К50-6, остальные конденсаторы керамические малогабаритные. Кнопка S1 без фиксации типа П2К. Переменный резистор R5 — СПЗ-4аМ. В качестве громкоговорителей ВА1 и ВА1 можно применить электродинамические головки 2ГД-36 или аналогичные с мощностью 1…2 Вт и с сопротивлением звуковой катушки 4…8 Ом. Питание переговорного устройства осуществляют от гальванических элементов типа 316, соединенных последовательно, общим напряжением 9 В или от стабилизированного источника питания.

Устройство собирается на печатной плате размером 50x50 мм и помещается в корпус, в котором также размещаются переключатель S1, источник питания и один из динамиков. Второй динамик, например ВА2, размещают вне помещения. При использовании исправных деталей, собранное устройство начинает работать сразу и особой наладки не требует. Резистором R1 устанавливают чувствительность устройства, а резистором R5 — мощность выходного сигнала. Переговоры ведутся в таком режиме: вначале один абонент говорит в динамик, например ВА2, а другой слушает (динамик ВА1), потом находящийся в помещении производит переключение в режим передачи переключателем S1 и отвечает, говоря в свой динамик. В устройстве каждая динамическая головка используется одновременно как микрофон и как громкоговоритель.

Используя микросхему К174УН7 в ее типовом включении, можно построить громкоговорящую приставку к телефону (рис. 18.8). Приставка будет полезна для людей со слабым слухом или когда содержание разговора желательно услышать окружающим.

Рис. 18.8. Принципиальная схема громкоговорящей приставки к телефону

На входе УЗЧ включен повышающий трансформатор Т1, первичная обмотка (с меньшим количеством витков) которого включена в разрыв одного из проводов телефонной сети. При разговоре ток, протекающий в этом проводе, проходит через первичную обмотку I трансформатора Т1 и индуцирует во вторичной обмотке колебания звуковой частоты. Колебания через переменный резистор (регулятор громкости) R1 и конденсатор С1 поступают на вход микросхемы DA1, где усиливаются до необходимого уровня громкости.

Питание приставки производится от простейшего блока питания, состоящего из трансформатора Т2, двухполупериодного выпрямителя VD1 и сглаживающего пульсации выпрямленного напряжения, конденсатора С10. В качестве трансформатора Т1 используется выходной трансформатор от любого радиоприемника. Сетевой трансформатор Т2 — унифицированный ТПП224 или любой другой, вторичная обмотка которого дает 10…12 В. В приставке используются те же типы конденсаторов и резисторов, что и в предыдущей конструкции. Выключатель SA1 — малогабаритный типа ПТВ-18, держатель плавкого предохранителя FU1 — ДПВ.

Детали УЗЧ размещают на печатной плате и вместе с блоком питания размещают в корпусе подходящих размеров, например, в корпусе абонентского громкоговорителя. Первичную обмотку трансформатора Т1 включают в разрыв одного из телефонных проводов возле корпуса телефонного аппарата или соединительной розетки, а вторичную — экранированным проводом длиной 1,5…2 м с резистором R1 (входом усилителя). При включении приставки в сеть в динамике должен прослушиваться ровный шум, а при касании среднего вывода переменного резистора должен появиться громкий звук фона переменного тока. Все это свидетельствует о работоспособности приставки. Если теперь снять трубку с телефонного аппарата, в громкоговорителе послышится телефонный сигнал готовности к набору номера. При появлении акустической связи между микрофоном телефонной трубки и динамиком приставки следует повернуть ось переменного резистора R1 до ее срыва. Приставку следует включать при телефонном разговоре, так как она реагирует как на сигнал вызова, так и на работу номеронабирателя.

Общая характеристика ОУ

Операционный усилитель (ОУ) считается наиболее универсальной аналоговой интегральной микросхемой, которую можно использовать в самых разнообразных радиоэлектронных конструкциях, усилителях радиочастоты и звуковой частоты, различных генераторах и т. д. Операционный усилитель характеризуется такими основными параметрами: напряжением питания, потребляемой мощностью, чувствительностью, коэффициентом усиления, полосой пропускания и выходной мощностью.

Многоцелевой операционный усилитель обычно состоит из входного дифференциального каскада, усилителя напряжения, схемы сдвига постоянного уровня и усилителя мощности. Входной каскад выполняется по схеме дифференциального усилителя и имеет два входа: вход 1 — называемый инвертирующим (на схемах обозначается «0», ранее «—») и вход 2 — неинвертирующим (на схемах особого обозначения не имеет, ранее обозначался «+»). При одновременной подаче одинаковых сигналов на входы ОУ, выходной сигнал практически отсутствует. Операционные усилители, как правило, рассчитаны на питание от двухполярного источника питания, что позволяет упростить задачу компенсации смещения нуля на выходе усилителя и предотвратить появление нежелательной постоянной составляющей в нагрузке.

Описание схемы ОУ

Основная схема включения ОУ носит название масштабного усилителя и представлена на рис. 19.1 (цепи питания и коррекции не показаны).

Рис. 19.1. Принципиальная схема масштабного усилителя

Входное сопротивление усилителя равно R1. Коэффициент усиления ОУ регулируется изменением сопротивления резистора R2 или R1.

Для подавления паразитных ВЧ колебаний введена частотно-зависимая отрицательная обратная связь, ее создает конденсатор С1. Действие этой связи начинает проявляться на частотах приблизительно равных 1/2πR1·С1 и выше. При расчетах коэффициента усиления ОУ на этих частотах необходимо учитывать емкостное сопротивление конденсатора С1, который шунтирует резистор R2. Действие корректирующих цепей, состоящих из резисторов и конденсаторов, состоит в снижении коэффициента усиления ОУ или уменьшении фазового сдвига в нем. В настоящее время отечественная промышленность выпускает огромное множество самых разнообразных операционных усилителей. Операционные усилители выпускаются в двух вариантах: в цилиндрическом корпусе (например, К140УД1Б) и прямоугольном (например, КР140УД1Б). Ниже приведем конструкции радиоэлектронных устройств на самых распространенных ОУ.

19.1. Двухполярный нерегулируемый источник питания на дискретных элементах

Радиоэлектронные конструкции на ОУ можно питать как от однополярного, так и двухполярного источников питания. Лучшие результаты работы конструкции получаются при их питании от двухполярного источника. Поэтому рассмотрим практическую схему двухполярного источника питания. Источник питания собран на дискретных элементах и состоит из двух однотранзисторных стабилизаторов напряжения, подобных тем, которые были использованы в схеме блока питания, рассмотренной в разделе 9 (рис. 9.2).

Описание схемы

Схема двухполярного источника питания приведена на рис. 19.2.

Рис. 19.2. Принципиальная схема двухполярного нерегулируемого источника питания на дискретных элементах

Основу схемы составляют три обычных стабилизатора напряжения на одном транзисторе. Особенностью схемы является наличие стабилизатора напряжения на транзисторе VT3. Наличие этого каскада диктуется следующими соображениями. Из схемы видно, что стабилизаторы на транзисторах VT1 и VT2 не имеют защиты от короткого замыкания. В случае же короткого замыкания выхода верхнего по схеме плеча эмиттер VT1 замыкается с эмиттером VT2 и на нижнем плече относительно «общего» провода появляется напряжение минус 24 В. Такая ситуация может привести к выходу из строя питающей аппаратуры. Для предотвращения такой опасности и введен по минусу питания каскад на транзисторе VT3.

Для работы источника необходим силовой трансформатор, дающий на вторичной обмотке напряжение 27…30 В. Для этой цели подойдет унифицированный трансформатор ТП8-18-220-50 с магнитопроводом ШЛ16x25. Детали питающего устройства кроме трансформатора собраны на печатной плате из одностороннего фольгированного текстолита размером 95x35 мм (рис. 19.3).

Рис. 19.3. Печатная плата (а) и монтаж на ней деталей (б) двухполярного нерегулируемого источника питания на дискретных элементах

Для обеспечения нормального температурного режима работы транзисторов следует для них изготовить теплоотводы из дюралюминия. При исправных деталях и правильной сборки устройство начинает сразу работать. Устройство особой наладки не требует, желательно проконтролировать вольтметром величины выходного напряжения и если оно отличается от требуемого, то надо подобрать стабилитроны VD5, VD7 и резисторы R1 и R2.

19.2. Двухполярный регулируемый блок питания на микросхемах

В лаборатории радиолюбителя желательно иметь двухполярный регулируемый блок питания, что позволяет питать радиоэлектронные устройства с различным напряжением. Схема такого блока питания, собранного на двух микросхемах и одном транзисторе, представлена на рис. 19.4.

Рис. 19.4. Принципиальная схема двухполярного регулируемого блока питания на микросхемах

Блок содержит небольшое число деталей и позволяет регулировать выходное напряжение в пределах ±5…15 В при выходном токе до 1 мА. С выходной обмотки силового трансформатора Т1 снимается напряжение 13…15 В и поступает на выпрямитель с удвоением напряжения, диоды VD1 и VD2. Для сглаживания пульсаций напряжения выпрямителя используются конденсаторы С1…С4. Двухполярный стабилизатор напряжения собран на основе однополярной микросхемы DA1, у которой напряжение стабилизации составляет 5 В. Регулировка выходного напряжения блока питания осуществляется переменным резистором R2.

Детали

Детали в блоке в основном промышленного изготовления за исключением печатной платы. Трансформатор любой, главное, чтобы его первичная обмотка была рассчитана на 220 В, а вторичная давала напряжение 13…15 В. Диоды VD1 и VD2 любые другие выпрямительные нежели на схеме со значением среднего прямого тока от 3 А при напряжении не менее 25 В. Постоянные резисторы типа МЛТ-0,25, а переменный — СП4-1 или аналогичный. Конденсаторы С1 типа К50-35, С2 — К50-16, С5 — К50-6, С3 и С4 — танталовые емкостью не менее 1 мкФ. При использовании оксидных конденсаторов — их емкость должна быть более 25 мкФ. Транзистор VT1 серии КТ818 с любой буквой или любой другой с допустимым током коллектора не менее 3 А. Указанный на схеме операционный усилитель можно заменить на К(Р)140УД6А (или Б) или К153УД6.

Вместо микросхемы, указанной на схеме, можно использовать К142ЕН5А или К(Р)142ЕН5В. Детали блока питания кроме трансформатора монтируют на печатной плате из одностороннего фольгированного стеклотекстолита размером 50x65 мм (рис. 19.5). Транзистор VT1 и микросхему DA1 следует через слюдяные прокладки закрепить на теплоотводах. Блок, собранный из исправных деталей, в наладке не нуждается и готов к работе.

Используя данное схемное решение блока питания, можно изготовить блок и на большее напряжение, до 25 В, для этого нужно только подобрать соответствующий транзистор VT1, микросхему DA1 и значения сопротивлений резисторов R1…R3.

Рис. 19.5. Печатная плата (а) и монтаж на ней деталей (б) двухполярного регулируемого блока питания на микросхемах

19.3. Усилитель звуковой частоты на операционном усилителе К140УД1Б

Операционные усилители находят широкое применение в усилителях звуковой частоты, их применение ограничено, в основном, каскадами предварительного усиления. Это связано с тем, что ОУ среднего класса отдают в нагрузку не более 150 мВт и для увеличения выходной мощности приходится применять мощные выходные каскады на дискретных элементах. Схема простого усилителя звуковой частоты с использованием операционного усилителя приведена на рис. 19.6.

Рис. 19.6. Принципиальная схема усилителя звуковой частоты на операционном усилителе

Усилитель предназначен для совместной работы с УКВ — тюнером. Его выходная мощность 6 Вт на нагрузке сопротивлением 3 Ом. Неравномерность амплитудно-частотной характеристики в интервале частот 20 Гц… 20 кГц составляет 2 дБ. Входное сопротивление — 13 кОм. Резистором R11 устанавливается чувствительность усилителя в пределах 200 мВ…1 В. Транзисторы выходного каскада работают без начального смещения. Благодаря глубокой отрицательной связи с выхода усилителя на инвертирующий вход микросхемы искажения типа «ступенька» в усилителе отсутствуют. Налаживание усилителя заключается в установке резистором R2 на выходе микросхемы нулевого потенциала при отсутствии входного сигнала и подборе корректирующей цепочки R6, С2 таким образом, чтобы не было возбуждения по высокой частоте. Все детали усилителя монтируются на печатной плате размером 90x50 мм. Транзисторы VT3 и VT4 устанавливают на радиаторы из дюралюминия размером 40x20x3 мм. Для питания усилителя подойдет блок питания, собранный по схеме на рис. 19.2.

19.4. Электромузыкальный инструмент на операционном усилителе К140УД1Б

Описание схемы

Использование особенностей конструкции ОУ позволяет построить электромузыкальные инструменты (ЭМИ) различной сложности. Схема простейшего музыкального инструмента на ОУ приведена на рис. 19.7.

Рис. 19.7. Принципиальная схема электромузыкального инструмента на операционном усилителе К140УД1Б

Он состоит из импульсного низкочастотного генератора на микросхеме DA1 и усилителя звуковой частоты на транзисторе VT1, нагрузкой которого является электродинамическая головка ВА1. Генератор собран по мостовой схеме. Напряжение на выходе микросхемы DA1, благодаря положительной обратной связи, образованной резисторами R25, R26, скачком переключается между двумя уровнями. Переключение происходит в момент, когда напряжения на входах ОУ равны. Диапазон рабочих частот генератора задается конденсатором C1. При положительном выходном напряжении C1 заряжается через резистор R25. Как только напряжения на входах 9 и 10 сравниваются происходит переключение ОУ в противоположное состояние. Напряжение на выходе 5 становится отрицательным и конденсатор С1 разряжается через резистор R25. И так при каждом равенстве напряжений на входах ОУ происходит переключение генератора. Изменение частоты генератора происходит при подключении к входу 10 клавишами S1…S24 подстроечных резисторов с разным сопротивлением. Для устранения характерных щелчков в громкоговорителе во время пауз включен диод VD1. Выходной каскад музыкального инструмента выполнен по схеме транзисторного ключа, так как ОУ работает в импульсном режиме. Питание инструмента осуществляется от блока питания, собранного по схеме рис. 19.2.

Детали

Сердце музыкального инструмента — ОУ К140УД1Б может быть заменен на КР140УД1Б (рис. 19.8).

Рис. 19.8. Внешний вид ОУ К140УД1Б (а) и КР140УД1Б (б) и их принципиальная схема (в) (в скобках номера выводов КР140УД1Б)

Вместо транзистора КТ608Б могут быть использованы КТ601…КТ603, КТ801 с любым буквенным индексом. Диод VD1 серии Д9, Д18. Постоянные резисторы типа МЛТ-0,125, подстроечные — СПЗ-16. Конденсатор С1 неполярный типа КМК. Динамическая головка любая мощностью 0,1…0,5 Вт.

Детали ЭМИ собираются на небольшой печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5…2 мм. Подстроечные резисторы R1…R24 располагаются на отдельной печатной плате размером 195x20 мм. Электронный инструмент изготовляют в виде пианино или используют имеющееся игрушечное пианино. Устройство клавиатуры пианино представлено на рис. 19.9.

Рис. 19.9. Устройство клавиатуры электромузыкального инструмента на операционном усилителе:

_{1 — корпус ЭМИ; 2 — клавиша; 3 — ось крепления клавиши; 4 — соединительные провода; 5 — стойка; 6 — контактная пара}

В качестве контактных пар под клавишами используются контакторы от вышедших из строя электромагнитных реле. На задней панели пианино устанавливается динамическая головка и гнездо для подключения источника питания. Настраивают ЭМИ с помощью камертона, вращая подвижный контакт подстроечного резистора, добиваются звука необходимой тональности.

19.5. Операционные усилители в радиоприемных устройствах

Описание схемы на К140УД1А

Использование операционных усилителей в радиоприемниках позволяет создавать устройства с высокой чувствительностью, благодаря их сравнительно высокому коэффициенту усиления. На рис. 19.10 представлена схема миниатюрного радиоприемника на одном операционном усилителе типа К140УД1А.

Рис. 19.10. Принципиальная схема радиоприемника на одном операционном усилителе

Приемник рассчитан на прием мощных средневолновых радиостанций, расположенных от места приема на расстоянии до 100 км. Операционный усилитель в представленной схеме выполняет сразу несколько функций: усиливает колебания высокой частоты, детектирует их и усиливает сигнал звуковой частоты. Выделенный колебательным контуром L1, С1 радиочастотный сигнал через катушку связи L2 подается на вход операционного усилителя DA1. Режим работы операционного усилителя DA1 определяется резистором R1. С выхода операционного усилителя, вывод 5, сигнал звуковой частоты через конденсатор С3 подается на наушники BF1. Имеющийся в схеме конденсатор С2 служит для перевода одного из каскадов операционного усилителя в режим детектирования. Конденсатор С5 подключается в случае возбуждения радиоприемника.

Детали

В приемнике используются миниатюрные конденсаторы и резисторы. Конденсатор переменной емкости С1 можно взять от любого карманного приемника, с соответствующими пределами изменения емкости. В магнитной антенне используется ферритовый стержень прямоугольного сечения 15x3 мм и длиной 55 мм марки 400НН. Для СВ катушка L1 содержит 92 витка, a L2 — 5 витков провода ПЭЛ 0,15 намотанных виток к витку на бумажной гильзе, свободно перемещающейся по ферритовому стержню. Для прослушивания радиопередач используются стереонаушники подобные тем, что подключаются к плейерам. Вместо стереонаушников при необходимости можно подключить микротелефон типа ТМ-2М или капсюль ДЭМШ-1 А. В качестве источника питания радиоприемника используется батарея типа «Крона».

Детали приемника размещаются на небольшой печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм, которая вместе источником питания помещается в пластмассовую коробочку (рис. 19.11). Налаживание радиоприемника заключается в подборе сопротивления резистора R1 в пределах 1… 1,8 МОм, при котором приемник имеет максимальную громкость звучания.

Рис. 19.11. Печатная плата (а) и монтаж на ней деталей (б) радиоприемника на операционном усилителе

Описание схемы на К157УД2

Промышленность выпускает микросхемы, которые в одном корпусе содержат два операционных усилителя, в частности К157УД2. Хотя микросхема предназначена для низкочастотных устройств, она неплохо работает в радиоприемниках прямого усиления на СВ и ДВ и, что очень важно, при низком напряжении питания 2…3 В. Это позволяет построить миниатюрный радиоприемник, который не нуждается в предварительном макетировании. Схема такого приемника приведена на рис. 19.12.

Рис. 19.12. Принципиальная схема радиоприемника на микросхеме К157УД2

Для простоты приемник имеет фиксированную настройку на одну радиостанцию, наиболее лучше слышимую в данной местности. Можно конечно ввести и плавную настройку на радиостанцию, установить конденсатор переменной емкости, как в предыдущей конструкции приемника, но тогда габариты приемника возрастут. Ток, потребляемый приемником, составляет около 3 мА.

Приемник содержит: входные цепи, усилитель радиочастоты, диодный детектор, усилитель звуковой частоты. Входные цепи приемника состоят из магнитной антенны WA1 и катушки связи с усилителем радиочастоты на операционном усилителе DА1.1. Сигнал радиостанции, выделенный входным контуром L1, С1, через катушку связи и конденсатор С2 поступает на вход ОУ DA1.1 (УРЧ). После усиления сигнал с вывода 13 подается на детектор, собранный на диодах VD1, VD2, включенных по схеме удвоения выходного напряжения. Нагрузкой детектора по постоянному току служит обратное сопротивление его диодов. С выхода детектора сигнал звуковой частоты через разделительный конденсатор С6 поступает на вход усилителя звуковой частоты, собранного на ОУ DA1.2. С выхода УЗЧ сигнал через конденсатор С8 подается на наушники BF1.

Детали

Детали в приемнике используются малогабаритные. Резисторы МЛТ-0,125, конденсатор С8 К50-6, остальные КМ-5. Для магнитной антенны используется ферритовый стержень длиной 55 мм и 08 мм. Катушка L1 содержит 80 витков провода ЛЭШО 10x0,07, катушка связи L2 имеет 15 витков провода ПЭЛШО 0,12. Для питания приемника используется два последовательно соединенных аккумулятора типа Д-0,06. Выключатель питания может быть любого типа, малогабаритный.

Большая часть деталей, радиоприемника смонтирована на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Вид печатной платы и размещение на ней деталей показано на рис. 19.13.

Рис. 19.13. Печатная плата и размещение на ней деталей радиоприемника на микросхеме К157УД2

Правильно собранный приемник при использовании исправных радиокомпонентов наладки не требует и после включения питания начинает сразу работать. Необходимо только изменением емкости конденсатора С1 настроиться на требуемую радиостанцию.

Приемник не имеет регулятора громкости. Для изменения громкости звука необходимо вращать корпус приемника.

19.6. Проверка годности операционных усилителей

Для того чтобы быть уверенными в пригодности операционного усилителя для радиоэлектронного устройства и не мучиться с налаживанием, его следует проверить хотя бы с помощью пробника, схема которого представлена на рис. 19.14.

Рис. 19.14. Принципиальная схема пробника для проверки работоспособности операционных усилителей (ОУ)

С помощью пробника можно проверить практически все наиболее часто используемые в практике радиолюбителя ОУ, кроме тех, выходное сопротивление которых сравнимо или больше сопротивления резистора R7, например, микромощные ОУ К140УД12, К153УД4.

Описание работы пробника

Проверяемый операционный усилитель подключается к гнездам разъема XS1, например, как ОУ К140УД2 на схеме. В результате получаем релаксационный генератор, который вырабатывает прямоугольные импульсы (меандр) с частотой 1…2 Гц. Питание генератора осуществляется от параметрического стабилизатора R1, D1. Если ОУ годный, то заработает генератор и начнет вспыхивать в такт с частотой генерируемых импульсов светодиод HL1. В противном случае генератор работать не будет, а светодиод в зависимости от причины неисправности будет либо гореть непрерывно, либо вовсе не вспыхнет.

Детали

В пробнике можно применить такие детали, кроме указанных на схеме, транзисторы КТ312А…КТ312В, КТ315А, КТ315В…КТ315И, КТ503А…КТ503Е, диоды КД521А…КД521Г, КД103Б, стабилитрон Д814Г или ему подобный. В качестве разъема XS1 используется монтажная панель для микросхем, тип корпуса 2103.16.

Все детали устройства монтируются на печатной плате размером 60x40 мм, вырезанной из одностороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1…1,5 мм (рис. 19.15). Правильно собранный пробник особой наладки не требует.

Рис. 19.15. Печатная плата (а) и монтаж на ней деталей (б) пробника для проверки ОУ

20.1. Основные сведения

В радиолюбительских конструкциях широкое использование получили цифровые интегральные микросхемы, которые также называют логическими элементами. Конструкции, собранные на них, получаются простыми и, как правило, не требуют налаживания. Цифровые микросхемы предназначены для преобразования или обработки дискретных сигналов, появляющихся лишь в определенное время. Сигнал может быть выражен в двоичном (0 или 1) или цифровом коде. Цифровые микросхемы, работающие с двоичным кодом, называются логическими. На радиоэлектронных схемах цифровые интегральные микросхемы изображают в виде прямоугольников, имеющих внутри его отличительные знаки, указывающие тип логического элемента. Возле графического изображения цифровой микросхемы ставится буквенный символ DD с порядковым номером на схеме, а рядом — тип используемой микросхемы.

Типы логических схем

Существует три основных типа логических схем:

• Схема отрицания НЕ — инвертор. Схема является одновходовой, на выходе которой сигнал «Y» возникает при отсутствии сигнала «х» на входе. На принципиальных схемах элемент НЕ изображается в виде прямоугольников (рис. 20.1). Его условным символом служит цифра 1, расположенная внутри прямоугольника в левом верхнем углу, и кружок, обозначающий линию выхода. Расположенная возле изображения логического элемента таблица истинности позволяет сделать вывод, каким будет сигнал на выходе при определенной комбинации логических сигналов на входе.

Рис. 20.1. Условное графическое обозначение логического элемента НЕ (а) и таблица истинности (б)

• Схема совпадения И представляет собой многовходовую схему, на выходе которой сигнал «Y» возникает только при наличии сигналов «x₁, x₂… х_n» одновременно на всех выходах. На рис. 20.2 приведено графическое изображение логического элемента с двумя входами -2И и его таблица истинности. Характерным отличием этого элемента на схемах, является наличие внутри прямоугольника английского знака «&» (английский союз «и» — логическое умножение), в левом верхнем углу.

Рис. 20.2. Условное графическое обозначение логического элемента И (а) и таблица истинности (б)

• Схема сборки ИЛИ — многовходовая схема, сигнал «Y» на выходе которой, появляется при наличии сигнала хотя бы на одном из входов. На рис. 20.3 представлено графическое изображение схемы и ее таблица истинности.

Рис. 20.3. Условное графическое обозначение логического элемента ИЛИ (а) и таблица истинности (б)

Существуют и более сложные логические схемы, представляющие собой соединение нескольких простейших схем. Для запоминания результатов преобразований, которые выполняются логическими схемами применяют элемент памяти — триггер. Его схема имеет два выхода (единичный и нулевой) и несколько входов. Триггер может находиться в одном из возможных состояний: единичном или нулевом. Состояние триггера зависит от вида (1 или 0) дискретного сигнала, поступающего на его вход.

Микросхемы серии 155

Большой популярностью среди радиолюбителей пользуются микросхемы серии 155, которые построены на основе так называемой транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ). Эта серия включает многовходовые элементы И-НЕ, триггеры, счетчики, дешифраторы, запоминающие устройства и т. д. Напряжение питания микросхем серии 155 составляет 5±0,25 В, которое подается на выводы 14 (+5 В) и 7 (общий провод). При изображении логических элементов на принципиальных схемах подключение к ним источника питания, как правило, не показывают.

Рассмотрим практическое использование в радиоэлектронных конструкциях микросхем серии 155. Наиболее часто в конструкциях используется микросхема К155ЛАЗ. Условное графическое изображение К155ЛАЗ приведено на рис. 20.4.а. В состав микросхемы входит четыре элемента 2И-НЕ, каждый из которых выполняет операцию логического умножения сигналов по двум входам с последующей инверсией результата на выходе. Следует отметить, что логический элемент, входящий в микросхему, может работать отдельно независимо от других, в связи с этим на принципиальных схемах элементы, составляющие микросхему, изображаются отдельно один от другого.

На принципиальных схемах этот факт отмечают в буквенно-цифровом обозначении, например, DD1.1, DD1.2, DD1.3 и DD1.4 (рис. 20.4.б).

Рис. 20.4. Условное графическое изображение интегральной микросхемы К155ЛАЗ:

_{а — без деления на элементы, б — с выделением входящих элементов 2И-НЕ}

Принципиальная схема одного логического элемента дана на рис. 20.5.

Рис. 20.5. Принципиальная схема логического элементов 2И-НЕ, входящего в интегральную микросхему К155ЛАЗ

Как видно из представленной схемы, входящие в нее транзисторы имеют непосредственную связь. В схеме транзистор VT1 имеет два эмиттера и выполняет логическое умножение, VT2 — усиление, VT3 — усиление, a VT4 — инверсию сигнала. Необходимый режим работы транзисторов задается резисторами R1…R4. Диоды VD1…VD3 предназначены для защиты цепей от напряжения обратной полярности. В момент поступления напряжения на один или оба входа логического элемента (выводы 1 и 2), транзистор VT1 открыт. В то время, как транзистор VT2 закрыт, на базу транзистора VT4 поступает напряжение низкого логического уровня, которое закрывает этот транзистор. В то же время, транзистор VT3 открыт, так как напряжение на его базе, наоборот, соответствует уровню логической 1. В итоге на выходе (вывод 3) элемента оказывается напряжение высокого логического уровня и через нагрузку проходит ток. Если подать на оба входа элемента сигнал, соответствующий логической единицы, то транзистор VT1 закроется, a VT2 откроется. Транзисторы VT3 и VT4 переключатся в противоположные состояния, на выходе появится логический 0 и через нагрузку не будет идти ток. Основными параметрами логической микросхемы, состоящей из элементов И-НЕ, являются:

• Напряжение питания U_п.

• Потребляемая от источника питания номинальная мощность Р_ном.

• Пороговое напряжение U_пop переключения логического элемента из одного состояния в другое.

• Выходное напряжение U_выx логического 0 и единицы.

• Время включения t_вкл и выключения t_выкл.

• Коэффициент разветвления по выходу К_раз показывающий, какую из микросхем можно подключить к выходу данного элемента.

Рассмотрим примеры практического использования цифровых микросхем в радиолюбительских конструкциях.

20.2. Практические схемы на цифровых интегральных микросхемах

Описание схемы

Несложное охранное устройство, извещающее о намерении кого-нибудь своровать ваши вещи, можно собрать всего на одной логической микросхеме (рис. 20.6).

Рис. 20.6. Принципиальная схема сторожа вещей пассажира

В устройстве используется шлейфовый датчик, при обрыве которого начинает работать генератор прямоугольных импульсов, собранный на логических элементах DD1.1 и DD1.2 микросхемы K561ЛA7. Генератор выдает импульсы с частотой 2…3 Гц (f_k = 1/2R4·С2), которые коммутируют тональный генератор, выполненный на элементах DD1.3 и DD1.4. Частота импульсов тонального генератора составляет 1 кГц (f_t = 1/2R6·C3). Импульсы тонального генератора поступают на пьезокерамический излучатель HA1, который преобразует их в звук. В качестве источника питания GB1 можно использовать литиевую батарею 2БЛИК-1 или 4 элемента типа 316, что приведет к увеличению габаритов устройства. В устройстве нет выключателя, так как в дежурном режиме устройство потребляет ток всего 2 мкА. В режиме тревожной сигнализации, когда шлейф оборван и звукоизлучатель издает мощный сигнал, ток составляет 0,5… 1 мА. Для увеличения мощности звука, следует подобрать сопротивление резистора R6.

Детали

В охранном устройстве используются постоянные резисторы типа МЛТ-0,125, конденсаторы С1…С3 — КМ6, С4 — оксидный К50-35.

Шлейфный датчик представляет собой сложенный вдвое обмоточный провод ПЭВ-2 или ПЭВ-3 диаметром 0,07…0,1 мм длиной 0,5…1 м. Концы такого куска провода присоединяют к двухконтактному разъему, который необходим для подключения к гнездам устройства X1. Необходимо сделать несколько таких проводных датчиков, так как оборванные шлейфы не имеет смысла ремонтировать. Для хранения датчиков желательно использовать челнок-мотальце подобно тем, что используют рыбаки для хранения лески. Детали устройства монтируют на печатной плате из двухстороннего фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. На одной стороне платы фольга используется как общий минусовой провод источника питания. В связи с чем вокруг отверстий, через которые проходят выводы деталей, не связанные с общим проводом, необходимо снять фольгу, сделав выборки сверлом 01…2 мм.

Рисунок печатной платы и распайка деталей на ней показаны на рис. 20.7.

Рис. 20.7. Печатная плата и монтаж на ней деталей сторожа вещей пассажира

Места припайки деталей к общему проводу платы показаны квадратами. Примерный монтаж деталей на двухсторонней плате показан на рис. 20.8.

Рис. 20.8. Пример распайки на печатной плате деталей сторожа вещей пассажира

После распайки всех деталей на плате припаивают проводники к излучателю и батарее. Все детали устройства помещают в пластмассовый корпус размерами 48x32x17 мм. Собранный из исправных деталей и без ошибок «сторож» налаживания не требует и сразу может быть использован по назначению. Для этой цели вещи, которые требуют охраны, прошивают или обвязывают шлейфом. Шлейф подключают к гнездам X1 устройства и охрана вещей обеспечена.

Описание схемы

На микросхемах серии К155ЛА3 можно собирать низкочастотные и высокочастотные генераторы небольших размеров, которые могут быть полезны при проверке, ремонте и налаживании различной радиоэлектронной аппаратуры. Рассмотрим принцип действия ВЧ генератора, собранного на трех инверторах (рис. 20.9).

Рис. 20.9. Структурная схема генератора на логической микросхеме

Конденсатор С1 обеспечивает положительную обратную связь между выходом второго и входом первого инвертора необходимую для возбуждения генератора. Резистор R1 обеспечивает необходимое смещение по постоянному току, а также позволяет осуществлять небольшую отрицательную обратную связь на частоте генератора. В результате преобладания положительной обратной связи над отрицательной на выходе генератора получается напряжение прямоугольной формы. Изменение частоты генератора в широких пределах производится подбором емкости С1 и сопротивления резистора R1. Генерируемая частота равна f_ген = 1/(С1·R1). С понижением питания эта частота уменьшается. По аналогичной схеме собирается и НЧ генератор подбором соответствующим образом C1 и R1.

Исходя из вышеизложенного, на рис. 20.10 представлена принципиальная схема универсального генератора, собранная на двух микросхемах типа К155ЛАЗ.

Рис. 20.10. Принципиальная схема генератора на микросхемах К155ЛА3

Генератор позволяет получить три диапазона частот: 120…500 кГц (длинные волны), 400…1600 кГц (средние волны), 2,5…10 МГц (короткие волны) и фиксированную частоту 1000 Гц. На микросхеме DD2 собран генератор низкой частоты, частота генерации которого составляет примерно 1000 Гц. В качестве буферного каскада между генератором и внешней нагрузкой используется инвертор DD2.4. Низкочастотный генератор включается выключателем SA2, о чем свидетельствует красное свечение светодиода VD1. Плавное изменение выходного сигнала генератора НЧ производится переменным резистором R10. Частота генерируемых колебаний устанавливается грубо подбором емкости конденсатора С4, а точно — подбором сопротивления резистора R3.

Детали

Генератор ВЧ собран на элементах DD1.1…DD1.3. В зависимости от подключаемых конденсаторов С1…С3 генератор выдает колебания соответствующие КВ, СВ или ДВ. Переменным резистором R2 производится плавное изменение частоты высокочастотных колебаний в любом поддиапазоне выбранных частот. На входы инвертора 12 и 13 элемента DD1.4 подаются колебания ВЧ и НЧ. В результате чего на выходе 11 элемента DD1.4 получаются модулированные высокочастотные колебания. Плавное регулирование уровня промодулированных высокочастотных колебаний производится переменным резистором R6.

С помощью делителя R7…R9 выходной сигнал можно изменить скачкообразно в 10 раз и 100 раз. Питается генератор от стабилизированного источника напряжением 5 В, при подключении которого загорается светодиод VD2 зеленого свечения.

В универсальном генераторе используются постоянные резисторы типа МЛТ-0,125, переменные — СП-1. Конденсаторы С1…С3 — КСО, С4 и С6 — К53-1, С5 — МБМ. Вместо указанной серии микросхем на схеме можно использовать микросхемы серии КПЗ. Все детали генератора монтируют на печатной плате. Конструктивно генератор выполняется исходя из вкусов радиолюбителя.

Настройка

Настройку генератора при отсутствии ГСС производят по радиовещательному радиоприемнику, имеющему диапазоны волн: КВ, СВ и ДВ. С этой целью устанавливают приемник на обзорный КВ диапазон.

Установив переключатель SA1 генератора в положение КВ, подают на антенный вход приемника сигнал. Вращая ручку настройки приемника пытаются найти сигнал генератора. На шкале приемника будет прослушиваться несколько сигналов, выбирают наиболее громкий. Это будет первая гармоника. Подбирая конденсатор С1, добиваются приема сигнала генератора на волне 30 м, что соответствует частоте 10 МГц. Затем устанавливают переключатель SA1 генератора в положение СВ, а приемник переключают на средневолновый диапазон. Подбирая конденсатор С2, добиваются прослушивания сигнала генератора на метке шкалы приемника соответствующей волне 180 м. Аналогично производят настройку генератора в диапазоне ДВ. Изменяют емкость конденсатора С3 таким образом, чтобы сигнал генератора прослушивался на конце средневолнового диапазона приемника, отметка 600 м.

Аналогичным способом производится градуировка шкалы переменного резистора R2. Для градуировки генератора, а также его проверки, должны быть включены оба выключатели SA2 и SA3.

Микросхемы серий К130, К133, К155 хорошо работают на частотах до 10…15 МГц. Проведенные эксперименты показали, что они сохраняют свою работоспособность и на более высоких частотах — вплоть до 100 МГц. При этом, правда, снижается выходное напряжение. Невзирая на это, можно построить микромощный радиопередатчик, не имеющий катушек индуктивности, на диапазон 66…76 МГц. Дальность такого передатчика составляет до 50 м. Его сигнал можно услышать на обычном УКВ приемнике. Схема УКВ передатчика приведена на рис. 20.11.

Рис. 20.11. Принципиальная схема передатчика ЧМ на микросхеме К155ЛАЗ

Сигнал с микрофона ВМ1 подается на вход (выводы 1 и 2) генератора, собранного на элементах DD1.1…DD1.4. На выходе (вывод 11) генератора получаются модулированные высокочастотные колебания, которые излучаются антенной WA1 в пространство. Настройка передатчика на требуемую частоту производится резистором R1. Для стабильной работы передатчика, при изменении питающего напряжения, в его схеме имеется стабилизатор напряжения, собранный на транзисторах VT1 и VT2. Питание передатчика осуществляется от источника с напряжением 6…9 В. Можно использовать батарею типа «Крона» или 4 элемента типа 316. В качестве антенны WA1 передатчика можно использовать металлический штырь длиной около 1 метра или телескопическую антенну от радиоприемника.

Детали передатчика собираются на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Так как передатчик содержит немного деталей, то рисунок на плате можно не вытравливать, а сделать резаком. Вначале сверлят отверстия, а потом прорезают фольгу в нужных местах. Настройка передатчика начинается с установки резистором R2 тока 15…20 мА (место на схеме показано крестиком). Далее, включив УКВ приемник, устанавливают указатель его настройки в том месте шкалы, где не слышны радиовещательные станции. Включают передатчик и отходят с ним от приемника на некоторое расстояние, 5…8 метров. Произнося слова в микрофон ВМ1, вращают ось резистора R1, добиваясь слышимости сигнала в приемнике.

Эксперименты, проведенные с передатчиком, показали, что увеличить дальность его работы можно, если элементы DD1.2…DD1.1 включить параллельно. В этом случае правый конец резистора R1 подключается к выводу 3 элемента DD1.1.

Реальный срок эксплуатации аккумуляторных батарей, как известно, зависит от того, до какого значения напряжения она разряжается.

Схема сигнализатора, извещающего о падении напряжения ниже критического значения на аккумуляторной батарее типа 7Д-0,125, приведена на рис. 20.12.

Рис. 20.12. Принципиальная схема сигнализатора разрядки аккумуляторной батареи на логической микросхеме

Устройство собрано на двух логических микросхемах DD1, DD2 и одном кремниевом транзисторе VT1 типа КЛГ315. Сигнализатор срабатывает при уменьшении напряжения на аккумуляторе до 7,8 В, о чем извещает звуковым сигналом пьезоизлучатель BF1.

При использовании устройства с другими типами аккумуляторов напряжение срабатывания подбирают изменением сопротивления резисторов R2, R3 и типа стабилитрона VD1. Устройство, собранное по данной схеме, отличается высокой экономичностью в обоих режимах: ждущем и сигнализации.

В устройстве использованы такие микросхемы: DD1 типа К561ТЛ1, a DD2 типа К561ЛА7. Вместо микросхемы К561ТЛ1 возможно использование микросхемы К561ЛА7, включив ее по схеме рис. 20.13.

Рис. 20.13. Изменения в схеме сигнализатора разрядки аккумуляторной батареи при использовании в нем ИМС К561ЛА7

При такой замене микросхемы DD1 резко увеличивается ее ток потребления (25…30 мА), в момент приближения к порогу срабатывания сигнализатора. В качестве транзистора VT1, можно использовать любой кремниевый транзистор n-р-n типа. Резисторы типа МЛТ-0,125, а постоянные конденсаторы — малогабаритные любого типа. При отсутствии пьезоизлучателя можно использовать небольшую динамическую головку, включив ее по схеме рис. 20.14.

Рис. 20.14. Принципиальная схема включения динамика в сигнализатор разрядки аккумуляторной батареи

Все детали сигнализатора собираются на небольшой печатной плате из фольгированного гетинакса. Налаживание сигнализатора заключается в подборе типа стабилитрона VD1 и сопротивлений резисторов R2 и R3, при которых происходит его срабатывание, когда напряжение на зажимах аккумулятора достигнет критического значения. После наладки, сигнализатор помещают в корпус радиоэлектронной аппаратуры. Выводы сигнализатора ХР1 и ХР2 припаивают к соответствующим контактам питания аппаратуры.

Описание схемы

Некоторые серии логических микросхем, в частности, выполненные на комплементарных парах МОП транзисторов, могут быть использованы в радиоприемных устройствах. На рис. 20.15 приведена схема приемника прямого усиления на микросхеме типа K176ЛE5.

Рис. 20.15. Принципиальная схема радиоприемника прямого усиления на логической микросхеме К176ЛЕ5

Прием радиостанций ведется на магнитную антенну WA1. Колебательный контур приемника состоит из катушки индуктивности L1 и конденсатора переменной емкости С1, с помощью которого ведется настройка на радиостанции. Выделенный контуром сигнал подается на усилитель ВЧ, собранный на элементе DD1.1.

Между входом и выходом элемента включен резистор R1, осуществляющий отрицательную обратную связь по постоянному напряжению. Для устранения такой связи по переменному току используется конденсатор С2. С выхода элемента DD1.1 усиленный сигнал поступает на детектор, выполненный на диодах VD1 и VD2, включенных по схеме удвоения напряжения. Нагрузкой детектора является резистор R2, с которого звуковой сигнал подается на УЗЧ, выполненный на элементах DD1.2…DD1.4. В первом каскаде УЗЧ введена отрицательная обратная связь по постоянному напряжению через резисторы R3, R4. При этом на выходе элемента DD1.2 устанавливается стабильное напряжение, равное половине напряжения источника питания, что позволяет не ставить аналогичные цепочки в последующих каскадах УЗЧ. По переменному напряжению звуковой частоты обратная связь снимается подключением конденсатора С6. Нагрузкой УЗЧ являются стереофонические наушники, подключаемые к гнезду XS1. Для питания приемника используется источник питания 9 В, например, батарея типа «Крона» или аккумулятор 7Д-0,125. Радиоприемник сохраняет свою работоспособность при снижении напряжения питания до 3 В.

Детали

В приемнике, вместо микросхемы К176ЛЕ5, можно использовать микросхему К176ЛА7 без изменений схемы приемника. Резисторы типа МЛТ-0,125, электролитические конденсаторы С6, С7, С9 типа К50-6, остальные конденсаторы типа К10-7В. В схеме приемника будут использованы резисторы и конденсаторы, номинальные значения которых в 2…3 раза отличаются от указанных на схеме. Конденсатор переменной емкости КПТ-2 емкостью 5…270 пФ. Для приема средних волн, катушка L1 магнитной антенны содержит 80 витков провода ЛЭП-5х0.06, намотанных на картонном каркасе, размещенном на ферритовом сердечнике М400НН1 100x8 мм. Все детали приемника собраны на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита размером 45x40 мм.

Собранный из исправных деталей приемник особой наладки не требует и при подключении питания начинает сразу работать. При эксплуатации приемника вблизи мощных радиостанций появляется возможность прослушивания радиопередач на электродинамическую головку. В этом случае выходной каскад переделывают согласно схеме рис. 20.16. Выходной трансформатор Т1 берется от любого транзисторного радиоприемника, при этом используется одна половинка первичной обмотки. Динамическая головка ВА1 может быть любого типа. Мощность 0,05…0,5 Вт.

Рис. 20.16. Принципиальная схема включения динамика в радиоприемник прямого усиления на логической микросхеме К176ЛЕ5

Описание схемы

Используя микросхему K155ЛA3, можно собрать простой пробник со звуковой индикацией для прозвонки электрических цепей (рис. 20.17).

Рис. 20.17. Принципиальная схема звукового пробника на микросхеме К155ЛАЗ

Основу пробника составляет мультивибратор на элементах DD1.1…DD1.4. При подключении щупов пробника ХР1 и ХР2 к участку монтажа сопротивлением менее 10 Ом или их замыкании на входах 1 и 2 первого элемента DD1.1 окажется напряжение, которое несколько меньше уровня логической 1, что равносильно сигналу логического 0. На выходе 3 элемента DD1.1, появляется уровень логической 1 и начинает работать мультивибратор. Колебания мультивибратора через резисторы R5 и R6 подаются на вход усилителя мощности, собранного на транзисторе VT1. В эмиттерную цепь транзистора VT1 включена электродинамическая головка, по звучанию которой и судят о результатах прозвонки. С помощью резистора R5 можно в небольших пределах изменять громкость звука пробника.

Детали

В пробнике используются постоянные резисторы типа МЛТ-0,125, переменный резистор R5 любого типа. Конденсатор С1 типа К50-6.

Транзистор VT1 может быть любой серии КТ315. Динамическая головка — 0,1ГД-17 или другая малогабаритная с сопротивлением звуковой катушки не менее 8 Ом. Источником питания пробника являются три аккумулятора типа Д-0,06, соединенные последовательно. Детали пробника кроме динамика монтируют на небольшой печатной плате соответствующих размеров, которую помещают в пластмассовый корпус.

Налаживание пробника начинают с установки верхнего предела сопротивления, при котором происходит его срабатывание. С этой целью к щупам пробника подключают, например, резистор сопротивлением 10 Ом, т. е. верхний предел сопротивления. Подбирая сопротивление резистора R2 добиваются изменения уровня напряжения на выходе элемента DD1.1 с единичного на нулевой. Если после этого подключить к щупам резистор с меньшим сопротивлением, то в динамике должен появиться звук. На этом налаживание пробника заканчивается.

Пробник можно приспособить для измерения электрических цепей с различным сопротивлением, заменив постоянный резистор R2, переменным. Для переменного резистора делают шкалу, которую градуируют в зависимости от верхних пределов сопротивлений, приводящих к срабатыванию пробника.

В обычный дисковый телефонный аппарат можно вдохнуть новую жизнь, если в нем заменить электромагнитный звонок на электронный, собранный по схеме рис. 20.18.

Рис. 20.18. Принципиальная схема мелодичного звонка для дискового телефона

После такой замены звук телефона станет более приятным и мелодичным. Схема звонка собрана на одной микросхеме K176ЛA7 и двух транзисторах серии КТ315. На элементах DD1.3 и DD1.4 собран тональный генератор, работой которого управляет второй генератор на инверторах DD1.1 и DD1.2. Для устранения звуковых щелчков, возникающих при работе управляющего генератора, между ним и тональным генераторами включен каскад на транзисторе VT1 по схеме с общим коллектором. Включенный в эмиттер транзистора VT1 конденсатор С2 также служит для устранения щелчков. Колебания тонального генератора подаются на вход У3Ч, собранного на транзисторе VT2, в эмиттерную цепь которого включен излучатель звука BF1.

Питается электронный звонок от выпрямительного моста, собранного на диодах VD1…VD4, который подключают к зажимам, на которые подается напряжение питания электромагнитного звонка. Для стабилизации напряжения питания используется стабилитрон VD5.

В звонке, кроме указанных типов микросхем, можно использовать микросхемы типа K561ЛA7. VT1, VT2 любые кремниевые транзисторы проводимости n-р-n. Диоды VD1…VD4 могут быть типа КД105В, КД105Г, Д226, Д226А, Д226Г, КЦ405А…КЦ405И. В качестве звукового излучателя BF1 можно использовать один наушник ТОН-2 или небольшой наушник ТА56А. Резисторы и конденсаторы любого типа — малогабаритные. Детали устройства, кроме наушника, монтируются на печатной плате.

Рисунок печатной платы приведен на рис. 20.19, а монтаж деталей на ней — на рис. 20.20.

Наладка электронного звонка заключается лишь в установке подстроечными резисторами R2 и R5 желаемой тональности его звучания. Подбором сопротивления резистора R6 устанавливают необходимую громкость звучания звонка.

Рис. 20.19. Печатная плата мелодичного звонка для дискового телефона

Рис. 20.20. Распайка деталей на печатной плате мелодичного звонка для дискового телефона

20.3. Металлоискатель на микросхеме K176ЛE5

Описание схемы

Компактный металлоискатель можно собрать всего на одной логической микросхеме. Схема металлоискателя на микросхеме типа К175ЛЕ5 приведена на рис. 20.21.

Рис. 20.21. Принципиальная схема металлоискателя на логической микросхеме К176ЛЕ5

Металлоискатель содержит два генератора. Один генератор собран на элементах DD1.1, DD1.2, а второй — на элементах DD1.3, DD1.4. Частота перестраиваемого генератора на DD1.1 и DD1.2 зависит от емкости конденсатора C1 и общего сопротивления, подстроенного и переменного, резисторов R1 и R2. Переменным резистором R2 плавно изменяют частоту генератора в диапазоне частот, установленном подстроечным резистором R1. Частота генератора на DD1.3 и DD1.4 зависит от параметров колебательного контура L1, С2. Сигналы с обоих генераторов поступают через конденсаторы С3 и С4 на детектор, выполненный по схеме удвоения напряжения на диодах VD1 и VD2. Нагрузкой детектора являются наушники BF1, на которых выделяется разностный сигнал в виде низкочастотной составляющей, преобразуемый наушниками в звук. Параллельно наушникам включен конденсатор С5, который шунтирует их по высокой частоте.

При приближении поисковой катушки L1 к металлическому предмету происходит изменение частоты генератора на элементах DD1.3, DD1.4. В результате меняется тональность звука в наушниках, по этому признаку и определяют, находится ли предмет в зоне поиска.

Детали

В схеме металлоискателя микросхему K176ЛE5 можно заменить на микросхемы К176ЛА7, К176ПУ1, К176ПУ2, К561ЛА7, К564ЛА7, К561ЛН2.

Подстроечный резистор R1 типа СП5-2, переменный резистор R2 — СПО-0,5. Допустимо использовать в схеме и другие типы резисторов, желательно малогабаритные. Электролитический конденсатор С6 типа К50-12 на напряжение не менее 10 В. Остальные постоянные конденсаторы типа КМ-6. Катушка L1 размещается в кольце 0120 мм, согнутом из медной или алюминиевой трубки диаметром 8 мм. Между концами трубки должен быть небольшой зазор, чтобы не было короткозамкнутого витка.

Катушка наматывается проводом ПЭЛШО 0,5. Через трубку необходимо протянуть любым способом максимальное число витков. В качестве наушников BF1 можно использовать головные телефоны ТОН-1, ТОН-2 или ТА-1. Для питания металлоискателя используется батарея типа «Крона» или другие типы батарей напряжением 9 В.

Детали устройства кроме катушки индуктивности, источника питания и наушников размещаются на печатной плате, вырезанной из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм (рис. 20.22).

Рис. 20.22. Печатная плата и монтаж на ней деталей металлоискателя на логической микросхеме

Возможно использование и другого вида печатной платы. Г-образный вид платы выбран с тем, чтобы ее можно было разместить в разъеме типа ШР. К одному концу разъема крепится ручка из металлической трубки, а к другому его концу, с помощью переходника из изоляционного материала, крепится металлическое кольцо с катушкой L1. Концы катушки припаиваются к соответствующим точкам платы, размещенной в разъеме типа ШГ. В полости трубки размещается гальваническая батарея. Общий вид устройства приведен на рис. 20.23.

Рис. 20.23. Общий вид металлоискателя на логической микросхеме

Настройка

Перед наладкой металлоискателя подстроечный и переменный резисторы ставят в среднее положение и замыкают контакты SB1. Перемещая движок подстроечного резистора R1, добиваются наиболее низкого тона в наушниках. При отсутствии звука подбирают емкость конденсатора С2. При появлении сбоев в работе металлоискателя следует конденсатор емкостью 0,01…0,1 мкФ впаять между выводами 7 и 14 микросхемы DD1.

Металлоискатель может также быть использован при определении места прокладки арматуры и скрытой проводки при проведении строительных работ в доме.

21.1. Основные понятия

Контактное управление в последнее время стало широко использоваться в различных радиоэлектронных конструкциях. Такой тип управления имеет много преимуществ, одно из них — отсутствие подвижных элементов (кнопок, пружин, штоков, рычажков), все это обеспечивает длительную работу устройства. Сенсорные переключатели можно встретить в телевизорах, микроволновых печках, электромузыкальных инструментах. Различают два способа контактного воздействия: емкостное и резистивное. В первом случае срабатывание контактного устройства происходит за счет касания металлической пластины (сенсора) человеком, тело которого как известно обладает определенной довольно большой емкостью (рис. 21.1).

Рис. 21.1. Принципиальная схема емкостного сенсора

Во втором случае срабатывание сенсора, состоящего из двух металлических пластин, происходит в результате их замыкания пальцем, кожный покров которого имеет некоторое сопротивление (рис. 21.2).

Рис. 21.2. Принципиальная схема резистивного сенсора

Описание схемы

Рассмотрим более подробно работу резистивного сенсора. Простейшая схема с использованием такого управления, может быть построена на основе однотранзисторного каскада без термостабилизации, в котором резистор, отвечающий за напряжение смещения на базу транзистора, заменен сенсором (рис. 21.3).

Рис. 21.3. Принципиальная схема простейшего сенсора с усилителем

В данном случае сенсор состоит из двух пластин, одна — присоединена к базе транзистора, а вторая — к источнику питания. В состоянии покоя, когда не касаются сенсора, через транзистор ток практически не течет, а напряжение на коллекторе равно напряжению питания. Прикосновение пальца к двум пластинам равнозначно присоединению резистора между источником питания и базой, если вспомнить, что кожный покров имеет сопротивление. В этом случае на базу транзистора относительно эмиттера через кожный покров подается небольшое отрицательное напряжение. При этом транзистор открывается, в базовой цепи появляется небольшой ток, который вызывает в несколько раз больший ток коллектора транзистора. Напряжение на коллекторе немедленно меняется на величину, равную падению напряжения, образовавшегося на резисторе. Если теперь убрать палец с сенсора, то транзистор вернется в предыдущее состояние и напряжение на коллекторе тоже станет прежним по величине. Такой простой способ прикосновения пальца к сенсору вызывает импульсы на выходе транзисторного каскада. Этот пример в сущности и показывает, как надо строить управление исполнительным радиоэлектронным устройством с использованием сенсорной электронной схемы, которая преобразовывает прикосновение пальца в электрический сигнал.

21.2. Простые сенсорные устройства на транзисторах

Для включения различных механизмов может быть использован сенсорный датчик, схема которого приведена на рис. 21.4.

Рис. 21.4. Принципиальная схема сенсорного устройства для включения различных механизмов

При подключении питания в дежурном режиме датчик потребляет ток не более 0,2 мА. При касании пальцем сенсорного контакта Е1 переменное напряжение, наведенное в теле человека, поступает на базу транзистора VT1, выпрямляется и усиливается этим транзистором. Возникшее на резисторе R2 постоянное напряжение открывает транзисторы VT2 и VT3, в результате чего срабатывает электромагнитное реле К1, контакты которого включают исполнительный механизм. Для питания датчика следует использовать стабилизированный источник питания напряжением 12 В. Статический коэффициент передачи тока транзисторов должен быть 80… 100. Электромагнитное реле — РЭС-10 (паспорт РС4.524.303) или РЭС-9 (паспорт РС4.524.202). Резисторы типа МЛТ-0,125, конденсатор C1 — К10-7В, С2 — MB. Сенсорная пластинка Е1 имеет размер 10x13 мм. Если сенсор размещают от устройства более чем на 15 см, то его подключение осуществляют экранированным проводом, соединяя оплетку с минусом источника питания.

Схема простейшего сенсорного звонка приведена на рис. 21.5.

Рис. 21.5. Принципиальная схема простейшего сенсорного звонка

Устройство собрано на трех кремниевых транзисторах с непосредственной связью между каскадами и работает как усилитель наводок переменного напряжения, которое поступает на сенсор Е1. При касании контакта Е1 в динамике ВА1 раздается звук с частотой входного сигнала. Приемлемая громкость звука устанавливается резистором R1. В устройстве можно использовать выходной трансформатор и динамик от любого карманного или переносного приемников. Транзисторы могут быть любые кремниевые, диод — типа Д9 с любой буквой. Сенсорная пластинка имеет размеры 10x13 мм и крепится в удобном месте.

21.3. Сенсорные устройства с использованием микросхем

Современный сенсорный переключатель состоит из сенсорной пластины, запоминающего устройства (триггера, см. словарь) и генератора. Триггер, используемый в сенсорном устройстве, должен иметь высокое входное сопротивление (около I МОм), в противном случае между сенсорной пластиной и триггером устанавливают согласующий каскад. Заметим, что сенсором можно управлять не только путем замыкания его пластин, но и подачей на них небольшого напряжения от специального генератора.

Для сенсорных устройств могут быть использованы микросхемы, выполненные на полевых МОП-транзисторах, серий К172 и К176. При использовании этих микросхем, их не использующиеся входы нужно обязательно подключать к «плюсу» или «минусу» источника питания, согласуясь с характером входа и логикой работы схемы. В этом случае нет необходимости в дополнительных согласующих каскадах.

Схема с использованием микросхемы К1ТР721 в сенсорном устройстве, срабатывающем при замыкании пластин, представлена на рис. 21.6.

Рис. 21.6. Принципиальная схема сенсора на микросхеме К1ТР721

Часть напряжения питания с делителя R1 и R2 через палец подается с сенсорной пластины Е1 на счетный вход С триггера DD1. При каждом прикосновении к пластинам триггер изменяет свое состояние. Для защиты триггера от паразитных наводок введена цепочка R2, С2.

В стационарных сенсорных устройствах могут быть использованы широкораспространенные логические микросхемы серий К155 и К133 в частности K155ЛA3. При использовании микросхемы К155ЛАЗ в сенсорных устройствах для повышения ее входного сопротивления, следует перед ней включать каскад на полевом транзисторе (рис. 21.7).

Рис. 21.7. Принципиальная схема сенсора с предварительным каскадом усиления на полевом транзисторе

В схеме для четкого срабатывания триггера DD2 введен одновибратор (триггер Шмитта) на микросхеме DD1.1 и DD1.2. Величина сопротивления подстроечного резистора R4 обычно составляет 2,6 кОм. Расстояние от затвора транзистора VT1 до сенсорной пластины следует сделать минимальным, в противном случае для лучшей помехоустойчивости следует включить конденсатор С1 и экспериментально подобрать его емкость. С целью удобства в данном устройстве от сенсорной пластины можно вообще отказаться, если вместо нее использовать корпус транзистора. Для этого осторожно снимают с крышки транзистора краску, а корпус соединяют с выводом затвора. Теперь, чтобы включить сенсорное устройство нужно коснуться верхней части транзистора.

Практическая схема

Практическая схема сенсорной двухтональной сирены с использованием микросхемы K155ЛA3 приведена на рис. 21.8.

Рис. 21.8. Принципиальная практическая схема сенсорной двухтональной сирены

Сирену можно использовать в качестве квартирного звонка или звуковой игрушки. Стоит лишь дотронуться до сенсора Е1, как в наушнике раздастся зазывающий звук с периодически изменяющейся тональностью. Основным узлом сирены является «гибридный» мультивибратор (тональный генератор), выполненный на транзисторе VT3 и логическом элементе DD1.4. Сигнал мультивибратора усиливается каскадом на транзисторе VT4. При касании сенсорного контакта Е1 запускается одновибратор, состоящий из транзистора VT2 и элемента DD1.3, запускается, т. е. генерирует одиночный импульс продолжительностью 4…6 с. Импульс в виде уровня логической 1 подается на два генератора с разной тональностью: генератор (VT3, DD1.4) и генератор (VT1, DD1.1, его частота меньше частоты тонального генератора) и разрешает их работу, в результате из капсюля BF1 слышится звук.

Детали

Детали сирены таких типов: резисторы — МЛТ-0,125, конденсаторы С2, СЗ — К50-6, остальные КЛС или малогабаритные. Транзисторы VT1…VT3 из указанной серии с любой буквой, VT4 — типа МП40, МП41 и им подобные. Капсюль BF1 — ДЭМ-4М или ТА-56М. Все детали устройства смонтированы на печатной плате размером 55x45x0,8 мм (рис. 21.9), которая помещена в подходящий корпус. В корпусе размещается капсюль и три гальванических элемента типа 316.

Рис. 21.9. Печатная плата двухтональной сирены

Под телемеханикой (от греческих слов: «теле» — далеко и «механика» — сооружение) понимают отрасль науки и техники, предметом исследований которой является разработка методов и технических способов передачи сигналов с целью контроля и управления разными объектами на расстоянии. Отличие телемеханики от дистанционного управления заключается в том, что в ней для передачи различных команд большому числу объектов используется всего один канал связи. И при этом число управляемых объектов практически не ограничивается, только происходит усложнение кода передачи. С помощью телемеханики объектам передают команды типа «включить», «выключить», «назад», «вперед» и т. д. Телемеханическую информацию передают по проводам, радиоканалам, линиям электропередач и лучу лазера. В зависимости от назначения и вида передаваемой информации различают системы телемеханического управления (или короче телеуправления), измерения (или телеизмерения) и сигнализации (или телесигнализации). В авиации, ракетной технике, космонавтике управление и измерение с помощью средств телемеханики называют «радиоуправлением» и «радиотелеметрией». В этом разделе рассмотрим вопросы практического конструирования простых телеуправляемых моделей, доступных в изготовлении начинающим радиолюбителям.

22.1. Устройства, управляемые светом

Система телеуправления моделей с помощью светового луча наиболее простая, так как в качестве передатчика здесь можно использовать обычный карманный фонарик. Не так уж и сложен приемник такой модели. Такая телеаппаратура может быть установлена в различные электрофицированные игрушки, например, машинки с электродвигателем, питающимся от батарейки.

Рассмотрим вначале схему управления миниатюрного электрического моторчика с помощью транзистора. Простая схема такого управления представлена на рис. 22.1.

Рис. 22.1. Принципиальная электрическая схема управления электродвигателем

При вращении оси переменного резистора R1 происходит изменение усиления транзистора, а отсюда и изменяется скорость вращения двигателя. Управление с помощью транзистора достаточно удобно и к тому же позволяет удлинить соединяющие провода между резистором и остальной частью схемы. Можно весь механизм, приводящий в движение игрушку, поместить внутри ее, а в руках держать переменный резистор, соединенный с ней длинными проводами. Хотя такая схема управления часто применяется на практике, более эффективным и современным является использование беспроводного управления.

На рис. 22.2 приведена принципиальная схема беспроводного устройства, управляемого лучом света. С правой стороны от пунктирной линии находится обычная цепь моторчика с транзистором, а слева цепь с фотодиодом, которая заменила в предыдущей схеме управления переменный резистор R1. Если теперь осветить фотодиод лучом фонарика, то произойдет уменьшение его сопротивления. Это приведет к изменению сопротивления транзисторной цепи и вызовет быстрое вращение двигателя. Если теперь выключить свет, то двигатель остановится. Телеметрическое устройство собирается на небольшой монтажной планке, которая помещается внутри модели. Наверху модели, в удобном месте с точки зрения освещенности, крепится фотодиод. Модель с такой системой управления работает от луча света, направленного с расстояния до 1,3 м.

Рис. 22.2. Принципиальная схема устройства управления электродвигателя лучом света

На таком же принципе можно построить и автомат включения уличного освещения в деревне или загородном домике (рис. 22.3).

Рис. 22.3. Принципиальная схема устройства выключения уличного освещения

Его датчиком служит фоторезистор типа ФС-К1, который, как и в схеме рис. 22.2, включен в цепь базы транзистора VT1. Темновое сопротивление фоторезистора составляет около 500…800 кОм, а коллекторный ток транзистора VT2 не превышает 3…4 мА, что недостаточно для срабатывания реле К1. В это время контакты реле замкнуты и лампочка уличного освещения горит. С наступлением рассвета сопротивление фоторезистора постепенно уменьшается до 70…100 кОм, а ток в цепи базы транзистора VT1 увеличивается. Это приводит к повышению тока коллектора транзистора VT2 и срабатыванию реле К1, которое размыкает контакты К1.1 и лампа гаснет. Питание устройства построено по бестрансформаторной схеме с использованием гасящего конденсатора С2. В автомате использовано реле К1 типа РЭС-22 (паспорт РФ4.500.131). Конденсатор С2 типа МБГО на напряжение 600 В. Автомат смонтирован в корпусе из пластмассы размером 120x90x30 мм и настройки практически не требует. Для увеличения задержки времени выключения лампы следует уменьшить питающее напряжение до15…16 В. Для этого вместо указанных на схеме типов стабилитронов, следует использовать один стабилитрон Д813 или два типа КС 175 (или ранних выпусков Д808).

22.2. Радиоуправляемые модели

Для радиоуправления различными моделями и игрушками может быть использована аппаратура дискретного и пропорционального действия. Основное отличие аппаратуры пропорционального действия от дискретной состоит в том, что она позволяет по командам оператора отклонять рули модели на любой требуемый угол и плавно изменять скорость и направление ее движения «Вперед» или «Назад». Постройка и налаживание аппаратуры пропорционального действия достаточно сложны и не всегда под силу начинающему радиолюбителю. Хотя аппаратура дискретного действия и имеет ограниченные возможности, но, применяя специальные технические решения, можно их расширить. Поэтому далее рассмотрим однокомандную аппаратуру управления, пригодную для колесных, летающих и плавающих моделей.

Для управления моделями в радиусе 500 м, как показывает опыт, достаточно иметь передатчик с выходной мощностью около 100 мВт.

Передатчики радиоуправляемых моделей, как правило, работают в диапазоне 10 м. Однокомандное управление моделью осуществляется следующим образом. При подаче команды управления передатчик излучает высокочастотные электромагнитные колебания, другими словами, генерирует одну несущую частоту. Приемник, который находится на модели принимает сигнал, посланный передатчиком, в результате чего срабатывает исполнительный механизм. В итоге модель, подчиняясь команде, меняет направление движения или осуществляет одно какое-нибудь заранее заложенное в конструкцию модели указание.

Используя однокомандную модель управления, можно заставить модель осуществлять достаточно сложные движения. Схема однокомандного передатчика представлена на рис. 22.4.

Рис. 22.4. Принципиальная схема передатчика радиоуправляемой модели

Передатчик включает задающий генератор колебаний высокой частоты и модулятор. Задающий генератор собран на транзисторе VT1 по схеме емкостной трехточки. Контур L2, С2 передатчика настроен на частоту 27,12 МГц, которая отведена Госсвязьнадзором электросвязи для радиоуправления моделями. Режим работы генератора по постоянному току определяется подбором величины сопротивления резистора R1. Созданные генератором высокочастотные колебания излучаются в пространство антенной, подключенной к контуру через согласующую катушку индуктивности L1. Модулятор выполнен на двух транзисторах VT1, VT2 и представляет собой симметричный мультивибратор. Модулируемое напряжение снимается с коллекторной нагрузки R4 транзистора VT2 и подается в общую цепь питания транзистора VT1 высокочастотного генератора, что обеспечивает 100 % модуляцию. Управляется передатчик кнопкой SB1, включенной в общую цепь питания. Задающий генератор работает не непрерывно, а только при нажатой кнопке SB1, когда появляются импульсы тока, вырабатываемые мультивибратором. Посылка в антенну высокочастотных колебаний, созданных задающим генератором, происходит отдельными порциями, частота следования которых соответствует частоте импульсов модулятора.

В передатчике использованы транзисторы с коэффициентом передачи тока базы h_21э не менее 60. Резисторы типа МЛТ-0,125, конденсаторы — К10-7, КМ-6. Согласующая антенная катушка L1 имеет 12 витков ПЭВ-1 0,4 и намотана на унифицированном каркасе от карманного приемника с подстроечным ферритовым сердечником марки 100НН диаметром 2,8 мм. Катушка L2 бескаркасная и содержат 16 витков провода ПЭВ-1 0,8 намотанных на оправке диаметром 10 мм. В качестве кнопки управления можно использовать микропереключатель типа МП-7. Детали передатчика монтируют на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита. Антенна передатчика представляет собой отрезок стальной упругой проволоки диаметром 1…2 мм и длиной около 60 см, которая подключается прямо к гнезду X1, расположенному на печатной плате. Все детали передатчика должны быть заключены в алюминиевый корпус. На передней панели корпуса располагается кнопка управления. В месте прохождения антенны через стенку корпуса к гнезду X1 должен быть установлен пластмассовый изолятор, чтобы предотвратить касание антенны корпуса.

При заведомо исправных деталях и правильном монтаже передатчик не требует особой наладки. Необходимо только убедиться в его работоспособности и, изменяя индуктивность катушки L1, добиться максимальной мощности передатчика. Для проверки работы мультивибратора надо включить высокоомные наушники между коллектором VT2 и плюсом источника питания. При замыкании кнопки SB1 в наушниках должен прослушиваться звук низкого тона, соответствующий частоте мультивибратора. Для проверки работоспособности генератора ВЧ необходимо собрать волномер по схеме рис. 22.5.

Рис. 22.5. Принципиальная схема волномера для настройки передатчика

Схема представляет собой простой детекторный приемник, в котором катушка L1 намотана проводом ПЭВ-1 1…1,2 и содержит 10 витков с отводом от 3 витка. Катушка намотана с шагом 4 мм на пластмассовом каркасе диаметром 25 мм. В качестве индикатора используется вольтметр постоянного тока с относительным входным сопротивлением 10 кОм/В или микроамперметр на ток 50…100 мкА. Волномер собирают на небольшой пластине из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм. Включив передатчик, располагают от него волномер на расстоянии 50…60 см. При исправном генераторе ВЧ стрелка волномера отклоняется на некоторый угол от нулевой отметки. Настраивая генератор ВЧ на частоту 27,12 МГц, сдвигая и раздвигая витки катушки L2, добиваются максимального отклонения стрелки вольтметра.

Максимальную мощность высокочастотных колебаний, излучаемых антенной, получают вращением сердечника катушки L1. Настройка передатчика считается оконченной, если вольтметр волномера на расстоянии 1…1,2 м от передатчика показывает напряжение не менее 0,05 В.

Для управления моделью радиолюбители довольно часто используют приемники, построенные по схеме сверхрегенератора. Это связано с тем, что сверхрегенеративный приемник, имея простую конструкцию, обладает очень высокой чувствительностью, порядка 10…20 мкВ. Схема сверхрегенеративного приемника для модели приведена на рис. 22.6.

Рис. 22.6. Принципиальная схема сверхрегенеративного приемника радиоуправляемой модели

Приемник собран на трех транзисторах и питается от батареи типа «Крона» или другого источника напряжением 9 В. Первый каскад приемника представляет собой сверхрегенеративный детектор с самогашением, выполненный на транзисторе VT1. Если на антенну не поступает сигнал, то этот каскад генерирует импульсы высокочастотных колебаний, следующих с частотой 60…100 кГц. Это и есть частота гашения, которая задается конденсатором С6 и резистором R3. Усиление выделенного командного сигнала сверхрегенеративным детектором приемника происходит следующим образом. Транзистор VT1 включен по схеме с общей базой и его коллекторный ток пульсирует с частотой гашения. При отсутствии на входе приемника сигнала, эти импульсы детектируются и создают на резисторе R3 некоторое напряжение. В момент поступления сигнала на приемник продолжительность отдельных импульсов возрастает, что приводит к увеличению напряжения на резисторе R3. Приемник имеет один входной контур L1, С4, который с помощью сердечника катушки L1 настраивается на частоту передатчика.

Связь контура с антенной — емкостная. Принятый приемником сигнал управления выделяется на резисторе R4. Этот сигнал в 10…30 раз меньше напряжения частоты гашения. Для подавления мешающего напряжения с частотой гашения между сверхрегенеративным детектором и усилителем напряжения включен фильтр L3, С7. При этом на выходе фильтра напряжение частоты гашения в 5…10 раз меньше амплитуды полезного сигнала. Продетектированный сигнал через разделительный конденсатор С8 подается на базу транзистора VT2, представляющего собой каскад усиления низкой частоты, а далее на электронное реле, собранное на транзисторе VT3 и диодах VD1, VD2. Усиленный транзистором VT3 сигнал выпрямляется диодами VD1 и VD2. Выпрямленный ток (отрицательной полярности) поступает на базу транзистора VT3.

При появлении тока на входе электронного реле, коллекторный ток транзистора увеличивается и срабатывает реле К1. В качестве антенны приемника можно использовать штырь длиной 70…100 см. Максимальная чувствительность сверхрегенеративного приемника устанавливается подбором сопротивления резистора R1.

Монтаж приемника

Монтаж приемника выполняют печатным способом на плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1,5 мм и размерами 100x65 мм. В приемнике используются резисторы и конденсаторы тех же типов, что и в передатчике. Катушка контура сверхрегенератора L1 имеет 8 витков провода ПЭЛШО 0,35, намотанных виток к витку на полистироловом каркасе диаметром диаметром 6,5 мм, с подстроечным ферритовым сердечником марки 100НН диаметром 2,7 мм и длиной 8 мм. Дроссели имеют индуктивность: L2 — 8 мкГн, a L3 — 0,07…0,1 мкГн. Электромагнитное реле К1 типа РЭС-6 с обмоткой сопротивлением 200 Ом.

Настройку приемника начинают с сверхрегенеративного каскада. Подключают высокоомные наушники параллельно конденсатору С7 и включают питание. Появившийся в наушниках шум свидетельствует об исправной работе сверхрегенеративного детектора. Изменением сопротивления резистора R1 добиваются максимального шума в наушниках. Каскад усиления напряжения на транзисторе VT2 и электронное реле особой наладки не требуют. Подбором сопротивления резистора R7 добиваются чувствительности приемника порядка 20 мкВ. Окончательная настройка приемника производится совместно с передатчиком.

Если в приемнике параллельно обмотке реле K1 подключить наушники и включить передатчик, то в наушниках должен прослушиваться громкий шум. Настройка приемника на частоту передатчика приводит к пропаданию шума в наушниках и срабатыванию реле.

22.3. Выключатель, управляемый звуком

Приходя ночью домой, иногда приходится долго искать в темноте выключатель света, что естественно вызывает некоторые неудобства. От этих неудобств можно избавится, если изготовить устройство включения света в результате хлопка руками (рис. 22.7).

Рис. 22.7. Принципиальная схема выключателя управляемого звуком

Устройство выключит свет через 3 минуты после нажатия кнопки выключателя и включит его тоже на 3 минуты, если подать звуковой сигнал, например, хлопнуть в ладоши. Устройство реагирует на звуковой сигнал даже в том случае, если не погас свет после первого нажатия на кнопку выключателя.

Описание схемы

Устройство по существу представляет собой автоматический электронный выключатель света, включающийся звуковым сигналом. Устройство подключается параллельно контактам выключателя SA1 и поэтому напряжение на нем появляется лишь когда погас свет. В этом случае начинает заряжаться конденсатор С3 через резистор R7, диод VD3 и цепь управляющего тринистора VS2. Тринистор VS2 открывается и замыкает собой диагональ моста VD4…VD7. В результате другая диагональ моста, подключенная параллельно контактам выключателя SA1, оказывается замкнутой по переменному напряжению. В связи с этим лампа HL1 продолжает гореть, пока тринистор VS2 продолжает оставаться открытым. По мере заряда конденсатора С3 ток управляющего электрода тринистора VS2 уменьшится и по прошествии некоторого времени тринистор VS2 закрывается, а лампа HL1 гаснет. Если теперь хлопнуть в ладоши, то звуковая волна дойдет до микрофона ВМ1 и на его выходе появится серия электрических импульсов. Первый положительный импульс откроет маломощный тринистор VS1 и приведет к разряду конденсатора С3 через резистор R4 и открытый тринистор VS1. Разрядный ток конденсатора С3 удерживает тринистор VS1 некоторое время в открытом состоянии, в течении которого через резистор R7, диод VD2 и тринистор VS1 в цепь управляющего электрода тринистора VS2 поступает пульсирующий ток. В начале каждого импульса открывается тринистор VS2 и загорается лампа HL1. Когда ток разрядки конденсатора СЗ станет недостаточным для удержания тринистора VS1 в открытом состоянии тринистор закроется, лампа HL1 погаснет. После этого конденсатор С3 опять начнет разряжаться через резистор R7, диод VD3 и управляющую цепь тринистора VS2, повторяя описанный процесс.

Время задержки выключения лампы HL1 составляет 3 мин и определяется емкостью конденсатора С3 и указанной на схеме его емкости. Чувствительность устройства к звуковым сигналам устанавливается переменным резистором R3. Автомат-выключатель предназначен для подключения к осветительной лампе мощностью не более 100 Вт. При применении более мощных выпрямительных диодов VD4…VD7, например Д246, и установки их и тринистора VS2 на радиаторы, можно включать лампу мощностью до 1 кВт.

Детали

В автомате-выключателе используются следующие радиокомпоненты. Электролитические конденсаторы С1 и СЗ типа К50-7, а конденсатор С2 может быть любого типа малогабаритный. Постоянные резисторы типа MЛT. Стабилитрон VD1 может быть также более ранних серий Д808…Д813, Д814А…Д814Д. В этом случае номинальное напряжение конденсатора С1 должно быть больше напряжения стабилизации используемого стабилитрона. В конструкции используется угольный микрофон типа МК-59 или МК-10, но можно применить и другой тип, включив его в схему соответствующим образом.

Все детали устройства, кроме микрофона и конденсатора С3 монтируют на печатной плате размерами 100x60 мм. Перед налаживанием устройства из схемы выпаивают резистор R8 и определяют выдержку автомата-выключателя. Если она больше 2 минут, то резистор можно не ставить, а если меньше, то следует подобрать значение этого резистора. Чем меньше сопротивление резистора R8, тем больше будут чувствительность тринистора и выдержка времени устройства. Устанавливать выдержку более 3…4 мин не рекомендуется, так как начальный ток управляющего электрода может оказаться очень большим и нарушит стабильность работы тринистора VS2.

22.4. Замок, управляемый звуком

Закрытие и открытие дверного замка можно осуществлять не только обычным ключом, но и звуком определенной частоты. Блок-схема такой системы управления дверной задвижкой приведена на рис. 22.8.

Рис. 22.8. Блок схема системы управления дверной задвижкой звуковым сигналом

Ключ представляет собой звуковой генератор с излучателем звукового сигнала определенной частоты, который включается кнопкой. Только на эту частоту реагирует электронный замок, состоящий из усилителя звуковой частоты, на входе которого включен микрофон, а на выходе — электромагнитное реле, которое при срабатывании включает питание электромагнита ЭМ1. Электромагнит ЭМ1 втягивает сердечник и отпирает дверную задвижку или задвижку накладного замка.

Принципиальная схема звукового ключа приведена на рис. 22.9.

Рис. 22.9. Принципиальная схема звукового ключа

Звуковой ключ представляет собой RC-генератор на транзисторе VT1, который вырабатывает колебания частотой 3000 Гц. Эти колебания усиливаются усилителем звуковой частоты на транзисторе VT2, на выходе которого включен наушник, излучающий звуковые колебания в пространство. Для питания ключа используется 7…8 дисковых аккумуляторов типа Д-0,06, которые соединены последовательно.

Частоту генератора можно установить в пределах от 500 до 5000 Гц. Для этого надо изменить номинальные емкости конденсаторов С1…С3.

Если задаться определенной частотой генератора (F в Гц), то емкости названных конденсаторов (в пФ) определятся по формулам:

C1 = 140/F, С2 = С1/13, С3 = С1/20.

В небольших пределах частоту генератора изменить подбором сопротивления резистора R1 (4,3…5,6 кОм).

В звуковом ключе используются малогабаритные радиокомпоненты. Резисторы МЛТ-0,125. Электролитический конденсатор К53-14, остальные конденсаторы типа КЛС, БМ-2, МБМ. В качестве излучателя можно взять наушник ТМ-2, в крайнем случае, электромагнитный телефон ТОН-2 или ТОН-2, что приведет к увеличению размеров ключа. В ключе можно использовать и транзисторы серии КТ315, но в этом случае придется поменять полярность подключения полюсов батареи питания и выводов конденсатора С4 на обратную, в сравнении с той, что указана на схеме. Кнопка SB1 должна быть малогабаритная.

Детали ключа кроме батареи питания и наушника монтируют на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм. Печатная плата с батареей питания и наушником помещается в пластмассовый корпус размером 60x36x26 мм. Вид печатной платы и монтаж на ней радиодеталей показан на рис. 22.10.

Рис. 22.10. Печатная плата звукового ключа с монтажом на ней радиодеталей и ее размещение в корпусе

Налаживание ключа заключается в установке коллекторных токов транзисторов, значения которых указано на схеме. Смонтированный из исправных деталей ключ начинает сразу работать и особой наладки не требует.

Принципиальная схема звукового замка приведена на рис. 22.11.

Рис. 22.11. Принципиальная схема звукового замка

Приемником звукового сигнала ключа является микрофон BM1, в качестве которого используется наушник ТМ-2. Принятый микрофоном ВМ1 сигнал усиливается трехкаскадным усилителем на транзистоpax VT1…VT3 до 2,5…3 В. Усиленный сигнал поступает на избирательное реле, состоящим из транзистора VT4, электромагнитного реле К1 и колебательного контура L1, С5. Настройка колебательного контура L1, С5 должна соответствовать частоте генератора звукового ключа, в данном случае 3000 Гц. При совпадении частот звукового ключа и контура L1, С5 замка резонансное сопротивление контура становится большим. Создавшееся на контуре напряжение прикладывается к базе транзистора VT4, усиливается им, выпрямляется диодом VD1 и с отрицательной полярностью поступает на базу транзистора VT4. Коллекторный ток VT4 увеличивается и срабатывает реле К1. Контакты К1.1 замыкаются и включают питание электромагнита ЭМ1, который и открывает дверную задвижку. Для уменьшения обгорания контактов реле К1.1 они зашунтированы конденсатором С7.

В звуковом замке используются те же типы резисторов, конденсаторов и транзисторов, что и звуковом ключе. Конструкция электромагнита исполнительного устройства представлена на рис. 22.12.

Рис. 22.12. Устройство электромагнита (ЭМ1) звукового замка:

_{а — общий вид, б — якорь, в — каркас катушки}

Его катушка намотана на каркасе, изготовленном из текстолита или гетинакса, и имеет 2000…2500 витков провода ПЭВ 0,25. Якорь электромагнита вытачивается на токарном станке из мягкой стали. Реле К1 типа РЭС-6 (паспорт 145), РЭС-10 или подобное с сопротивлением обмоток 120…300 Ом. Силовой трансформатор Т1 может быть любой, главное чтобы его вторичная обмотка позволяла получить напряжение 8…10 В, а на выходе выпрямителя — около 9 В. Катушка индуктивности L1 имеет индуктивность 0,33 Гн и намотана на ферритовом кольце марки 1000 НМ с внешним диаметром 18 мм. Катушка L1 содержит 600 витков провода ПЭВ или ПЭЛ 0,1…0,12. Катушку можно намотать на каркасе с ферритовым стержнем марки 6000НН, имеющим диаметр 8 и длину 35 мм. В этом случае наматывается 2000 витков провода ПЭВ 0,18. При известной индуктивности катушки L1 емкость конденсатора С5 определится из формулы:

С5(пФ) = 2530·105/[F2(кГц)·L1(мкГн)].

В качестве микрофона замка используется наушник ТМ-1 илиТОН-1.

Большая часть деталей замка монтируется на печатной плате. Установка микрофона замка и процедура его открывания показаны на рис. 22.13.

Рис. 22.13. Установка микрофона (наушника) звукового замка и процедура открытия замка двери

Налаживание приемного устройства начинают с установки коллекторных токов транзисторов, значения которых показано на схеме. Далее, разместив включенный ключ на небольшом расстоянии от микрофона ВМ1 приемника, подбирают емкость конденсатора С5. При этом необходимо как можно точнее настроить контур L1, С5 на частоту генератора ключа. Чем точнее настроен контур, тем больше ток коллектора транзистора VT4. Ток должен быть 30…45 мА. В этом случае при прерывании звукового сигнала ключа реле К1 должно срабатывать четко, замыкая контактами К1.1 цепь исполнительного механизма. Отлаженный звуковой приемник вместе с блоком питания для защиты от пыли и механических повреждений следует поместить в корпус соответствующих размеров, сделанный из пластмассы или жести.

22.5. Акустически управляемая модель

Акустическое управление моделью возможно только в пределах небольшой площадки, но достаточной, чтобы управлять движением игрушечного автомобиля, танком и другими объектами. На рис. 22.14 представлено устройство акустического управления моделью автомобиля с двумя электромагнитными двигателями, которые позволяют модели двигаться прямо, направо или налево. Для питания устройства можно использовать две батарейки типа «Корунд» или аккумуляторы 7Д-0,1 или любые другие источники с напряжение 5… 10 В.

Рис. 22.14. Принципиальная схема устройства акустического управления модели

Акустический сигнал, попав в микрофон ВМ1, преобразуется им в электрический сигнал, который усиливается операционным усилителем DA1. Чувствительность усилителя устанавливается подстроечным резистором R1. С выхода ОУ сигнал через конденсатор С2 поступает на неинвертирующий вход ОУ DA2. На DA2 построен компаратор с гистерезисными свойствами, которые получены в результате введения положительной обратной связи. Благодаря обратной связи компаратор имеет два устойчивых состояния, которые соответствуют положительной и отрицательной полярности выходного напряжения ОУ. Условие переключения компаратора определяется равенством U_x = U_пор + U_ос, где U_пор — пороговое напряжение, a U_ос — напряжение обратной связи.

Пороговое напряжение U_пор подается на инвертирующий вход ОУ, то есть вывод 2 DA2. Величина этого напряжения определяется резисторами R7, R9 и его конкретное значение может быть установлено переменным резистором R9. Введение гистерезисных свойств позволяет избежать ложных срабатываний компаратора. Ширина гистерезиса определяется величиной сопротивления резистора R6. Выход компаратора подключен к ждущему мультивибратору на элементах DD1.2, DD1.4. Длительность его импульсов зависит от числа звуковых сигналов, а также емкости конденсатора С3 и сопротивления резистора R18.

Поданный на вход ждущего мультивибратора запускающий импульс переключает элемент DD1.2 в «единичное» состояние. Появляющийся в этот момент скачок положительного импульса на выходе DD1.2 передается через конденсатор С3 на вход элемента DD1.4, переводя его в «нулевое» состояние. Такое состояние элементов сохраняется и после окончания запускающего импульса. С появлением положительного импульса на выходе DD1.2 начинается зарядка конденсатора С3. В результате этого напряжение на входе DD1.4 уменьшается. При снижении его до порогового значения элемент DD1.4 переключается в «единичное» состояние, a DD1.2 — в «нулевое». В этот момент конденсатор разряжается через малое выходное сопротивление открытого элемента DD1.2 и устройство переходит в ждущий режим.

Счетчик импульсов построен на триггерах DD2.1 и DD2.2 и имеет коэффициент пересчета 4. Выходной сигнал с компаратора поступает также на вход С элемента DD2.1, а выходной сигнал ждущего мультивибратора поступает на входы R обоих триггеров. На триггерах DD3.1 и DD3.2 построен двухразрядный регистр нагрузок, выходы которого подключены к транзисторным ключам VT1 и VT2. При наличии логической 1 на выходе регистра включается соответствующая нагрузка, при логическом 0 — соответствующая нагрузка выключается.

В исходном состоянии, а также при отсутствии хлопков, звуковые и шумовые сигналы, поступающие на вход компаратора, не изменяют его состояния, так как амплитуда таких сигналов меньше порогового значения. В этом случае на выходе ОУ DA2 присутствует напряжение логической 1 и импульсов на выходе компаратора нет. Это говорит о том, что работа счетчика запрещена, на выходе R присутствует логическая 1, то есть триггеры принудительно обнулены.

При хлопке на вход ОУ DA2 поступает электрический сигнал, который превышает порог срабатывания компараторов. Компаратор вырабатывает импульс, поступающий на счетный вход триггера DD2.1. При этом с приходом первого импульса ждущий мультивибратор разрешает счетчику считать и запрещает запись в регистр. По окончании хлопков ждущий мультивибратор возвращается в начальное состояние, разрешая запись состояния счетчика в регистр нагрузок. После этого происходит включение или выключение соответствующего электродвигателя.

В устройстве можно использовать в качестве ОУ такие ИМС: К140УД12, К140УД6, К140УД7, К140УД8, вместо микросхем К176ЛА7, К176ТМ1 (К176ТМ2) допустимо применить ИМС серий К561, К564. Транзисторы — серии КТ312, КТ315, КТ325 со статическим коэффициентом передачи тока не менее 40. Диоды — Д9, Д2. Постоянные резисторы типа МЛТ-0,125 или МЛТ-0,25, подстроечные резисторы типа СПО, СПЗ-1а. Конденсаторы типа КМ-5. В качестве микрофона ВМ1 используется капсюль ДЭМШ-1, но можно использовать микрофон и другого типа, включив его соответствующим образом, например, как показано в разделе 3.3. Выключатель питания может быть любого типа, например, тумблер МТ-3. В устройстве используются микроэлектродвигатели, предназначенные для детских игрушек.

Все детали устройства акустически управляемой модели смонтированы на печатной плате размером 110x75 мм, изготовленной из листа фольгированного гетинакса или стеклотекстолита толщиной 1… 1,5 мм (рис. 22. 15).

Рис. 22.15. Печатная плата (а) и монтаж на ней деталей (б) устройства акустического управления модели

Налаживание устройства заключается в установке движков подстроечных резисторов R1, R9 в такое положение, при котором на каждый хлопок состояние выходов счетчика меняется, то есть на них последовательно возникают комбинации 00, 10, 11, 00. Для получения требуемой частоты вращения электродвигателей или тока срабатывания реле, установленных вместо двигателей, нужно подобрать величины резисторов R16 и R17.

Заметим, что данное устройство акустического управления моделью может быть использовано и для других целей. Если в схему установить вместо электродвигателей обычные реле, то появится возможность включения различных бытовых радиоэлектронных устройств, замков, света и др. При этом для подачи акустического сигнала можно использовать не хлопки ладошами или крик, а и обычный свисток. Подача сигнала свистком даже предпочтительнее, так как устройство можно настроить только на сигналы, подаваемые им и тем самым обезопасить объект от посягательства на него посторонними.