Материал: Применение интегральных схем (1984)

12.5. Сенсорный переключатель

То, что сенсорный детектор должен выключаться вруч­ную, может в определенных случаях удовлетворять радио­любителя. Но вероятно, что ему может потребоваться сен­сорная схема, которая включается и выключается при ка­сании сенсорной пластины.

Таким образом работает схема, показанная на рис. 12.6. Выключенный светодиод в этой схеме может быть включен касанием сенсорной пластины, а последующее выключение светодиода получается при повторном касании пластины. С технической точки зрения подобная схема представляет собой сенсорный переключатель.

Схема не предъявляет больших требований к величине напряжения питания. Например, она может работать от 9-вольтной батареи или от любого источника питания, опи­санного в гл. 2. При этом следует лишь выбрать нужное сопротивление токоограничивающего резистора R₄, как ука­зано в примечании к рис. 12.6.

Для проведения предварительной проверки схемы впол­не годится светодиод Д₁. Однако вместо светодиода с его ограничительным резистором можно включить обмотку реле. При этом следует обеспечить соответствие между номиналь­ным рабочим напряжением реле и используемым напряже­нием питания. При помощи контактов реле можно включать и выключать различные бытовые электроприборы и другие электронные устройства.

Рис. 12.6. Принципиальная схема сенсорного переключателя.

Д₁ — светодиод с красным свечением; ИC₁ — 4-канальный операционный усилитель типа LM3900; ИС₂ — таймер типа 555; ИСз — двойной J — К-триггер типа 4027; R₁, R₃ — резистор 1 МОм, 0,25 Вт; R₂ — резистор 220 кОм, 0,25 Вт; R_t — см. примечание; R₅ — резистор 2,2 кОм, 0,25 Вт; С₁, С₂ — конденсатор 0,1 мкФ; С₃ — электролитический конденсатор I мкФ, 50 В; Т, — низкочастотный n-р-n—транзистор. Примечание. Сопротивление резистора R₄ составляет 150 Ом при напряжении 5 — 7 В и 330 Ом — при напряжении 7 — 9 В.

Обдумывая практическое применение этого устройства,. следует иметь в виду, что оно реагирует на любой мощный источник электромагнитной энергии. В том числе оно будет активно срабатывать при близко проходящей грозе.

12.6. Устройство управления скоростью и яркостью

Схема, описываемая в данном разделе, представляет со­бой упрощенный вариант некоего довольно сложного про­мышленного оборудования, созданного для регулирование электроэнергии, расходуемой какими-либо электрическим» приборами. В частности, схема на рис. 12.7 может исполь­зоваться для регулирования скорости вращения маломощных электродвигателей постоянного тока или яркости низко­вольтных лампочек.

Управляемым прибором, показанным на схеме в виде небольшого электродвигателя постоянного тока, может быть любое устройство постоянного тока, которое питается на­пряжением, выбранным радиолюбителем. Например, для управления скоростью 6-вольтного электродвигателя следует использовать источник напряжения 6 В, а для регулирования яркости свечения маломощной лампы от автомобильных фар нужен источник питания напряжением 12 В.

Диод, включенный на схеме параллельно электродвига­телю, можно не использовать при замене электродвигателя на лампу накаливания. Этот диод нужен для всех устройств с обмотками, в том числе для электродвигателей.

Регулятор мощности позволяет изменять скорость или яр­кость. При этом фактически схема регулирует напряжение. подаваемое на нагрузку, т. е. электродвигатель или лампу. Если параллельно нагрузке подключить вольтметр постоян­ного тока, то, поворачивая регулятор мощности, можно уви­деть изменения напряжения по отклонению стрелки вольт­метра.

Однако если параллельно нагрузке подключить осцилло­граф, то можно увидеть бесконечную последовательность пря­моугольных колебаний. Эти колебания имеют одинаковую амплитуду, а их скважность, т. е. отношение длительности положительных и отрицательных периодов, определяет мощ­ность, отдаваемую в нагрузку. Чем больше скважность, тем выше уровень отдаваемой мощности.

12.7. Сигнализатор и индикатор отказа электросети

В современной жизни все возрастает зависимость от на­дежной работы источников электроэнергии. Если говорить серьезно, то длительный от1каз главной системы электроснабжения может обернуться катастрофой. А в малых масшта­бах, например дома, даже кратковременный отказ электро­сети может причинить немало беспокойства.

Так, отказ электросети может привести к опозданию на работу из-за того, что будильник отстал на время выключения электросети, к оттаиванию холодильников, к потере или на­рушению рабочей программы в бытовой ЭВМ, к бесполезно­сти многих электронных устройств и т. д.

Рис. 12.7. Схема управления скоростью электродвигателя или яркостью лампочки.

Т₁ — n-p-n — транзистор; T₂ — мощный n-р-n — транзистор; ИС₁ — двойной таймер типа 556; R₁ — резистор 1 МОм, 0,25 Вт; К_г, R_& — резистор 10 кОм, 0,25 Вт; R₃ — потенциометр 1 МОм; R_t — резистор 100 кОм, 0,25 Вт; R₅ — резистор 270 кОм, 0,25 Вт; Ci — С₄ — конденсатор 0,01 мкФ 50 В; Д₁ - диод 1А, 50В.

Рис. 12.8. Принципиальная схема сигнализатора отказа электросети.

ИС, — таймер типа 555; Ri, Ri — резистор 470 кОм, 0,25 Вт; С, — электролитический конденсатор 1 мкФ; pi — одно- или двухполюсное реле на напряжение 120 В (Н. 3. — контакт нормально замкнутый, Н. Р. — контакт нормально разомкнутый).

В случае отказа электросети мало что можно сделать и максимум, что можно предпринять — это выработать способы определения момента возникновения отказов, для чего в дан­ном разделе предлагаются два устройства.

Схема на рис. 12.8 представляет собой сигнализатор отка­за электросети, который и дает громкий и назойливый зву­ковой сигнал на все время отказа в электросети или, по край­ней мере, пока не разрядится батарея питания.

Принцип работы этой схемы довольно прост. Как видно из рис. 12.8, реле на переменное напряжение 120 В подклю­чено непосредственно к сети напряжением 120 В (в любую розетку в квартире) через стандартную вилку. При нормаль­ной работе электросети реле находится под током. В этих условиях ток от 9-вольтной батареи не может пройти на звуновой сигнализатор, даже если переключатель Кл₁ находится в положении «Вкл».

Единственный способ заставить эту схему сработать и на-чать вырабатывать звуковой сигнал с частотой 2 Гц — это пе­ревести переключатель Кл1 в положение «Вкл» и выдернуть вилку из сетевой розетки. После таких действий должен сра­ботать звуковой сигнализатор.

После проверки следует вилку вставить в розетку элект­росети. При наличии в сети напряжения 120 В сигнализатор будет молчать. В нормальных условиях сигнализатор вклю­чается в сеть, а переключатель переводится в положение «Вкл». Он расходует от сети очень небольшой ток, так что практически не влияет на расход электроэнергии, оплачивае­мой по электросчетчику.

Рис. 12.9. Принципиальная схема индикатора отказа электросети.

Д₁ — светодиод с красным свечением; ИС₁ — генератор типа LM3909; R₁, R₂ — рези­стор 1 кОм, 0,25 Вт; Ci — электролитический конденсатор 100 мкФ, 35 В; Р, — двух­полюсное реле на напряжение 120 В (Н. 3. — контакт нормально замкнутый, Н. Р. — контакт нормально разомкнутый); Кл1 — нормально разомкнутый кнопочный пере­ключатель.

В случае отказа в электросети сигнализатор сработает, и если он находится там же, где будильник, то непременно раз­будит радиолюбителя. Выключение сигнализатора может быть произведено путем перевода переключателя Кл₁ в поло­жение «Выкл».

Если радиолюбитель отсутствует и поэтому не может вы­ключить сигнализатор, то он будет работать до тех пор, пока не восстановится напряжение в электросети или не разрядит­ся батарея питания.

Схема на рис. 12.9 тоже реагирует на отказы в электро­сети, но совершенно иным образом. В этой схеме при отказе светодиод начинает мигать, причем его мигания продолжают­ся и после восстановления напряжения сети и могут быть прекращены лишь при переводе схемы в исходное состояние.

Для проверки работы схемы следует переключатель Кл₂ поставить в положение «Вкл», вставить вилку в розетку электросети и кратковременно нажать на кнопку Кл1 «Уста­новка» При этом светодиод не должен включаться. Затем при выдергивании вилки из розетки светодиод должен на­чать мигать. Это мигание продолжается до момента, пока не будет вставлена обратно вилка и нажата кнопка Кл₁.

В данном случае эта схема производит «запоминание» то­го факта, что в электросети произошел отказ.

Светодиод может быть выключен при отсутствии напряже­ния в электросети или при отключении схемы от электросети путем перевода переключателя Кл₂ в положение «Выкл».

Глава 13 высокочастотные устройства

Интегральные схемы не особенно пригодны для примене­ния в различных высокочастотных устройствах. Конечно, во многих современных радио-и телевизионных приемниках име­ются микросхемы, однако, кроме нескольких специальных ва­риантов, большинство из них не используется в ответственных узлах.

Поскольку все еще существует ряд проблем, связанных с использованием многих интегральных схем в высокочастотных устройствах, начинающим радиолюбителям не предлагается конструирование таких устройств, ибо для новичков опыт в этой области может принести разочарование.

Однако нельзя сказать, что начинающий радиолюбитель не справится с некоторыми высокочастотными устройствами на основе интегральных схем. Для доказательства этого ниже описывается несколько устройств.

13.1. Простейший радиоприемник

Если для радиолюбителя не имеет большого значения, на какие радиостанции настраиваться, то можно менее чем за час изготовить описанный ниже радиоприемник. Такой ра­диоприемник работает весьма удовлетворительно, но прини­мает лишь наиболее мощную и близкую радиостанцию.

С помощью такого радиоприемника в основном прини-маются обычные широковещательные радиостанции с ампли­тудной модуляцией, но иногда можно поймать сигналы и мощных любительских радиостанций.

Схема радиоприемника (рис. 13.1) представляет собой современный аналог прежнего детекторного приемника пря­мого усиления. Это небольшое устройство с кристаллическим детектором и рупороподобным громкоговорителем, которое восхищало миллионы молодых людей на заре появления радио.

Как и для приемника прямого усиления, здесь должна использоваться проволочная антенна возможно большей дли­ны, которая растягивается во дворе, по стенам комнаты или между домами. Чем длиннее антенна, тем лучше будет ра­ботать радиоприемник. При этом следует исключить возмож­ное заземление антенны в какой-нибудь точке.

В то же время следует обеспечить надежное заземление проводов, подключенных к отрицательной клемме батареи, для чего годится, например, соединение через провод с во­допроводной трубой. Даже если установка длинной антенны и выполнение хорошего заземления представляют большие сложности, не стоит унывать, так как радиоприемник все же будет принимать некоторые местные радиостанции.

Рис. 13.1. Принципиальная схема простейшего радиоприемника.

ИС₁ — УНЧ типа LM386; С, — конденсатор 0,1 мкФ, 50 В; С_г — электролитический конденсатор 10 мкФ 35 В. Tp₁ — громкоговоритель на постоянном магните с сопро­тивлением 8 Ом.

113.2. Кварцевый высокочастотный генератор

Изготовление кварцевых генераторов на транзисторах всегда было достаточно сложным делом для начинающих радиолюбителей. Вариант такого генератора на интегральных Схемах (рис. 13.2) является гораздо более простым и деше­вым.

Рис. 13.2. Кварцевый высокочастотный генератор.

ИС₁-шесть инверторов типа 7404; К?! - кварцевый резонатор; Я,, R₂ -резистор 330 Ом, 0,25 Вт; d — конденсатор 0,1 мкФ.

Это устройство может служить в качестве прецизионного высокочастотного источника любой частоты до 10 МГц, зада­ваемой кварцевым резонатором. Практически оно может ра­ботать на частотах до 15 МГц, что, однако, не гарантируется.

После сборки, выбора и присоединения кварцевого резо­натора при включении питания схема должна заработать. Если потребуется ряд стабилизированных частот, то можно собрать генератор в компактном корпусе и смонтировать в нем несколько параллельных гнезд для включения кварцев. Это очень удобно для смены кварцевых резонаторов, а следо­вательно, и рабочей частоты генератора.