Материал: Применение интегральных схем (1984)

Чтобы этого достичь, в светокоммутатор введен еще один триггер J — К-типа ИС2. Для такого светокоммутатора возможный диапазон напряжений питания постоянного тока составляет 4,5 — 6 В.

Светокоммутатор может подключаться к трем-четырем батареям напряжением 1,5 В, соединенным последовательно (что обеспечивает напряжение питания соответственно 4,5 и 6 В), к одной батарее карманного фонаря напряжением 6 В или к стабилизированному источнику постоянного тока на­пряжением 5 В.

При использовании компонентов с величинами, указан­ными в спецификации к рис. 3.2, частота переключения све-тодиодов может регулироваться в пределах примерно от 0,1 Гц до 12 Гц, а при снижении емкости конденсатора С₁ с 10 до 4,7 мкФ частота переключения повышается и составляет 0,35 — 25 Гц. Вполне понятно, что при увеличении ем­кости конденсатора C₁ частота переключения понижается.

Рис. 3.3. Светокоммутатор с несколькими напряжениями питания.

ИC₁ — таймер типа 555; ИС₂ — двойной J — К-триггер типа 4027; Т₁, Т₂ — любой низкочастотный р-n-р-транзистор с рабочим током 200 мА и более; Д₁, Д₂ — светодиод или лампочка нака­ливания; R₁ — потенциометр 500 кОм; R₂ — рези­стор 470 Ом, 0.25 Вт; R₃ — резистор 2,2 кОм, 0,25 Вт; R₄, R₅ — резистор 3,9 кОм, 0,25 Вт; R₆. R₇ — резистор 330 Ом, 0,25 Вт; R₃, R₉ — ре­зистор 10 кОм, 0,25 Вт; C₁ — электролитический конденсатор 10 мкФ, 35 В.

При различных конкретных применениях этого светоком­мутатора может оказаться, что питать его необходимо более высоким напряжением, скажем 9 или 12 В. В то же время схему, собранную по рис. 3.2, нельзя подключать к источни­кам питания напряжением выше 6 В. Для решения этой не­сложной проблемы необходимо сделать некоторые изменения в схеме и ввести еще несколько транзисторов, как показано на рис. 3.3. При этом следует иметь в виду, что здесь ИС₂ представляет собой уже совсем другую микросхему.

Светокоммутатор, собранный по схеме на рис. 3.3, мож­но подключать к источникам питания постоянного тока напряжением до 12 В, а также использовать в этой схеме вместо светодиодов лампочки накаливания, Для подобной замены необходимо сделать следующее:

1. Выпаять резисторы R₆ и R₇.

2. Убедиться, что номинальное напряжение лампочек на­каливания соответствует выбранному напряжению пи­тания.

3. Выбрать лампочки накаливания мощностью, равной или меньше 2,5 Вт.

Наконец, для переключения лампочек накаливания с напряжением питания переменного тока 120 В может быть соб­ран светокоммутатор по схеме на рис 3.4, в которой попере­менно замыкаются и размыкаются контакты реле, включен­ного последовательно (по схеме ключа) с лампочками нака­ливания.

Рис. 3.4. Светокоммутатор мощностью 100 Вт.

ИС₁ — таймер типа 555; ИС₂ — двойной J — К-триггер типа 4027; Т₁ — любой низко­частотный р-n-р-транзистор; Д₁ — любой маломощный выпрямительный диод; Р₁ — двухполюсное реле, 12 В; R₁ — потенциометр 500 кОм; R₂ — резистор 470 Ом, 0,25 btj Rз — резистор 2,2 кОм, 0,25 Вт; R₄ — 3,9 кОм, 0,25 Вт; С₁ — электролитический кон-, денсатор 10 мкФ, 35 В; Л₁, Л₂ — лампочка накаливания мощностью до 100 Вт,

3.3. Простейший низковольтный светосигнализатор

Если главным требованием радиолюбителя является про­стота, то едва ли можно найти более простой вариант, чем однокомпонентная схема, показанная на рис. 3.5. Светодиод, используемый здесь, имеет небольшую встроенную интег­ральную схему, благодаря которой при подключении к ис­точнику питания постоянного тока напряжением 3 — 5 В он начинает мигать. Частота его мигания зависит от величины напряжения (чем оно ниже, тем выше частота мигания) и находится в пределах 2 - 5 Гц.

Рис. 3.5. Простейший низковольт­ный светосигнализатор.

Рис. 3.6. Простой светосигнализатор.

Д₁ — светодиод типа FRL-4403 с красным свечением.

Существенным преимуществом такого светодиода являет­ся то, что в отличие от обычных светокоммутаторов для его работы не требуется времязадающих конденсатора и рези­стора. Что касается практического применения, то подобный мигающий светодиод можно подключать к выводам стаби­лизированного источника питания постоянного тока напря­жением 5 В (см., например, рис. 2.1). При этом светодиод будет служить сигнализатором включения данного источника.

В схеме на рис. 3.6 светодиод подключается через микро­переключатель к группе из трех последовательно соединен­ных батарей типа АА напряжением по 1,5 В. Такое устрой­ство с источником напряжения 4,5 В может уместиться в маленькой пластмассовой коробочке.

Практическое применение этого устройства целиком зави­сит от фантазии его создателя. Так, можно положить коро­бочку рядом с предметом, который необходимо найти в тем­ноте, что может пригодиться в походах. Устройство, пока­занное на рис. 3.6, может работать непрерывно в течение нескольких дней.

3.4. Маломощный светокоммутатор

Небольшой светокоммутатор, который может непрерывно работать без смены батарей в течение от 3 мес до 1 года, выполняется по схеме, приведенной на рис. 3.7.

В этом светокоммутаторе частота мигания светодиода со­ставляет примерно 2 Гц. При использовании батарей типа АА он может проработать непрерывно в течение до 3 мес, а при применении батарей типов С и D время непрерывной работы увеличивается соответственно до 6 мес и 1 года. Практически длительность непрерывной работы зависит от качества и степени разряженности батарей. Изменение емко­сти конденсатора Ci позволяет регулировать частоту мига­ния светодиода: чем выше емкость, тем ниже частота.

Рис. 3.7. Маломощный светокоммутатор.

ИC₁ — генератор-коммутатор типа LM3909; Д₁ — любой светодиод; С₁ — электролити­ческий конденсатор 100 мкФ, 35 В.

3.5. «Мигающие ящики»

«Мигающий ящик» представляет собой светокоммутатор с несколькими светодиодами, которые включаются в совер­шенно произвольной последовательности. «Мигающий ящик» может служить забавной игрушкой для малышей, а в кра­сивом пластмассовом или деревянном оформлении — для ук­рашения квартиры или клуба.

В данном разделе рассмотрены три конструкции подоб­ного светокоммутатора. Все они работают одинаково, и ра­диолюбитель должен сам решить, какой из них изготовить в окончательном виде.

В светокоммутаторе на рис. 3.8 можно использовать лю­бое количество светодиодов красного свечения, причем он является простейшим из трех. Его единственный недостаток состоит в том, что эти светодиоды выпускаются промышлен­ностью только с красным свечением.

Поскольку такой светокоммутатор управляет работой схе­мы, питание которой производится напряжением переменно­го тока 120 В, отпадает необходимость в использовании ба­тарей и может быть применен один из простых источников питания постоянного тока, описанный в гл. 2 (см., например, рис. 2.2). Такой светокоммутатор вместе с реле может пере­ключать 120-вольтные лампочки накаливания мощностью до 100 Вт.

Для радиолюбителей, не собиравших ранее схемы с на­пряжением питания 120 В, рекомендуется обратиться к бо­лее опытным товарищам с просьбой проверить сборку ре­лейной схемы, прежде чем включать лампочки в сеть.

Этот светокоммутатор работает от двух батарей напря­жением по 1,5 В, соединяемых последовательно (что даст суммарное напряжение 3 В), или от стабилизированного источника питания напряжением 5 В (например, см. рис. 2.1). Батарейный источник питания обеспечивает небольшие раз­меры светокоммутатора и более удобен в случае, если све­токоммутатор редко используется. Однако если радиолюбителю нужен «мигающий ящик», который будет работать круглые сутки, то лучше подойдет внешний источник пи­тания.

Рис. 3.8. Принципиальная схема «мигающего ящика».

Д₁, Д₂, Д₃,…, Д_n — светодиод типа FRL-4403.

Светокоммутатор, показанный на рис. 3.9, более сложен по сравнению с описанным выше, но обладает таким явным Преимуществом, как возможность выбора комбинаций из трех основных цветов свечения светодиодов — красного, зеленого и желтого. Как и предыдущий «мигающий ящик», этот све­токоммутатор можно изготовить любых размеров.

Рис. 3.9. «Мигающий ящик» на базе интегральной схемы типа LM3909.

ИС₁, ИС₂ — генератор-коммутатор типа LM3909; Д, - любой светодиод: R₁, R₂ -резистор 1 кОм, 0.25 Вт; С, - электролитический конденсатор 470 мкФ, 35 D.

Рис. 3.10. «Мигающий ящик» с 16 светодиодами.

Д₁—Д₁₆— любой светодиод со свечением красного, зеленого или желтого цвета; ИC₁ — таймер типа 555; ИСг — шесть инверторов типа 7404; ИСз — 4-разрядный двоичный счетчик типа 7493; ИС₄ — четыре D-триггера «защелка» типа 7475; ИСб — дешифратор из 4 в 16 типа 74154; R₁ — потенциометр 1 МОм; R₂ — резистор 100 кОм, 0,25 Вт; R₃ — резистор 10 кОм, 0,25 Вт; R₄ — резистор 150 Ом, 0,25 Вт; А - конденсатор 1 мкФ; Сз — конденсатор 100 дФ.

Однако при сборке светокоммутатора по схеме рис. 3.9 следует учесть ряд экономических соображений. Так, для получения каждого цвета свечения требуется использовать интегральную схему типа LM3909, светодиод, два резистора и один электролитический конденсатор, суммарная стоимость которых выше стоимости одного светодиода, требующегося в светокоммутаторе на рис. 3.8. Так что выбор остается за самим радиолюбителем: цвет или расходы?

Интегральная схема ИC₁ может работать от одной бата­реи напряжением 9 В. Длительность работы зависит от ко­личества подключенных интегральных схем со светодиодами (на рис. 3.9 показаны лишь две интегральные схемы, но их количество может быть неограниченным). При использова­нии нестабилизированного источника питания напряжением !12 В (например, см. рис. 2.2) такой светокоммутатор может работать неограниченное время.

Наконец, «мигающий ящик» с 16 светодиодами, показан­ный на рис. 3.10, является наиболее сложным, так как в нем применяются пять различных типов интегральных схем. Он позволяет использовать 16 светодиодов с любым цветом све­чения. Кроме того, такой светокоммутатор является наибо­лее экономичным.

Рабочие характеристики «мигающего ящика» с 16 свето­диодами отличаются от рабочих характеристик первых двух рассмотренных светокоммутаторов, так как он действует на совершенно иных принципах. Во-первых, в нем в каждый данный момент не могут включаться одновременно два све­тодиода Во-вторых, в различные моменты времени в свето­коммутаторе загораются определенные световые рисунки. Хотя они длятся недолго, но создают характерную для дан­ного светокоммутатора последовательность.

Ввиду использования в данном светокоммутаторе в ос­новном микросхем ТТЛ серии 7400 его питание должно производиться от стабилизированного источника напряже­нием 5 В Возможность изменять частоту мигания светодио­дов с помощью регулятора компенсирует некоторые недостат­ки светокоммутатора с 16 светодиодами,