Андрей Кашкаров - Занимательная электроника. Нешаблонная энциклопедия полезных схем
Реле может коммутировать низковольтную нагрузку.
Однако если вместо РЭС15 применить другое реле, рассчитанное на коммутацию нагрузки в электрической сети 220 В переменного тока, к примеру Pasi или Omron на 12 В, то можно управлять лампами люстры или дистанционным включением/отключением других бытовых приборов с током потребления до 3 А.
Напряжение питания устройства, собранного по приведенной схеме, при котором оно работает устойчиво, – 11–15 В.
Схема явилась основой для разработки схемы дистанционного управления по двум проводам (рис. 2.13).
На микросхеме КР1006ВИ1 реализован генератор прямоугольных импульсов (по форме, напоминающей меандр). На выходе популярная микросхема-таймер (вывод 3 D1) выдает импульсы высокой стабильности с частотой 0,8 Гц.
Резистор R1 обеспечивает обратную связь выхода таймера с входом запуска, превращая схему в стабильный мультивибратор. Для термостабилизации частоты желательно в качестве С1 применять конденсатор с малым током утечки, к примеру К53-20 или TESLA.
Переключатель S1 показан на схеме символично. Он позволяет наглядно пояснить возможность управления мультивибратором, воздействуя на вход сброса (вывод 4 D1). Если схема используется в качестве неуправляемого генератора, то вывод 4 D1 соединяется с положительным полюсом источника питания. Тогда схема начинает работать сразу после подачи питания.
Если необходимо предусмотреть управление работой схемы, то вывод 4 оставляется свободным (находится в высокоимпедансном состоянии) – генератор выдает импульсы, когда на вывод 4 (вход сброса) подать низкий логический уровень – генератор затыкается (на выводе 3 окажется низкий логический уровень).
Отличительная особенность схемы (например, от аналогичных генераторов на МОП-микросхемах К561 серии) – в линейной зависимости частоты от U и возможности адаптировать относительно мощный выход КР1006ВИ1 к многовходовым микросхемам ТТЛ, ЭСЛ или КМОП-уровней.
Рис. 1.13. Электрическая схема базового блока
Изменением значений элементов времязадающей цепочки R1C1 можно добиться коррекции выходной частоты и при повышенном (относительно рекомендуемой на рис. 2.13) напряжении питания. Практикой установлено, что при повышении напряжения питания схемы от 4,5 до 15 В (диапазон стабильной работоспособности КР1006ВИ1) частота выходных импульсов будет незначительно изменяться в сторону увеличения.
2.3. Как конструировать устройства на микросхеме КР1006ВИ1
В радиолюбительской литературе много написано о задающих генераторах, их модернизации и улучшении характеристик. Таймеры серии 555 (отечественный аналог КР1006ВИ1) известны многим радиолюбителям. Учитывая их популярность, позже были выпущены 2-канальный (NE556/SA556/SE556) и 4-канальный (NE558/ SA558/SE558) варианты. Выпускаемые в корпусах DIP-14 и SO-14 микросхемы серии 556 представляют собой два идентичных таймера типа 555. Работоспособность микросхем 556 сохраняется при напряжении питания в диапазоне 4,5-18 В, максимальный выходной ток – 200 мА на канал.
Микросхемы серии 558 выпускаются в корпусах DIP-16. Работоспособность микросхем 556 сохраняется в диапазоне напряжения питания 4,5-18 В, максимальный выходной ток каждого канала – 100 мА.
Используя микросхему таймера, можно построить множество схем различных устройств. Например, устройство регулировки скважности импульсов. Изменяя разницу потенциалов между объединенными выводами 2,6 и 7 таймера DA1, можно получить практически линейную зависимость изменения частоты следования импульсов от изменения напряжения на входах этой микросхемы.
На основе этой идеи предлагаю вниманию читателей простой задающий генератор с возможностью регулирования параметров выходных импульсов в широких пределах, то есть генератор универсального назначения, который при небольшой доработке выходного каскада (об этом рассказано ниже) может эффективно использоваться как высокочастотный преобразователь напряжения.
Задающий генератор для различных электронных устройств удобно реализовать на широко распространенной микросхеме-таймере КР1006ВИ1 (зарубежный аналог LM555) или на других ИМС в соответствии с информацией в начале главы.
На рисунке 2.14 приведена электрическая схема такого генератора.
Рис. 2.14. Электрическая схема генератора на КР1006ВИ1
Рассмотрим ее подробнее. Микросхема DA1 включена по классической схеме. Времязадающие резисторы R2 и R3 своими сопротивлениями определяют параметры импульсов генератора и его частоту в широких пределах. Причем сопротивление резистора R2 определяет частоту, а R3 – соответственно ширину импульсов генератора. радиолюбительских конструкций вполне достаточно. Однако для управления более мощной нагрузкой необходим усилитель тока выходного каскада, электрическая схема которого представлена на рисунке 2.15.
Рис. 2.15. Электрическая схема усилителя тока
Кроме удобства регулировки параметров выходных импульсов генератора такое устройство можно применять универсально, в любых электронных узлах и «самоделках», где требуется задающий генератор с периодом длительности выходных импульсов 10-100 мкс, а следования – в диапазоне 50-100 мкс. Эти параметры также зависят и от емкости конденсатора С1.
Оксидный конденсатор С3 сглаживает пульсации напряжения от источника питания. Если вместо источника питания применяют батареи или аккумулятор, этот конденсатор можно исключить из схемы.
В налаживании устройство не нуждается и начинает работать сразу после подачи питания.
Устройство испытывалось с напряжением источника питания в диапазоне 6-15 В. В этой части следует учитывать, что амплитуда выходных импульсов задающего генератора пропорциональна напряжению источника питания.
Переменные резисторы – R2, R3 с линейной характеристикой изменения сопротивления, многооборотные – СП5-1ВБ.
Выходной ток генератора на микросхеме КР1006ВИ1 (вывод 3 DA1) не превышает 200 мА, этого для многих
Здесь наиболее оптимальным решением является применение мощного полевого транзистора, не имеющего тока утечки и требующего малого управляющего напряжения (в отличие от биполярных транзисторов).
Полевой транзистор в данном электронном узле может быть заменен на КП743 с любым буквенным индексом, IRF510, BUZ21L, SPP21N10 и их аналоги.
Резистор R5 в данной схеме представляет эквивалент нагрузки, которой могут быть спираль нагревательного прибора, лампа накаливания и тому подобные устройства. В другом возможном варианте выходное напряжение снимают с резистора R5 и подают на последующие каскады.
Для преобразователей и умножителей напряжения лучше подходит выходной каскад на полевом транзисторе, электрическая схема которого представлена на рисунке 2.16.
В цепи нагрузки полевого транзистора включена обмотка повышающего трансформатора Т1. Выходное напряжение преобразователя снимается с вторичной обмотки Т1 и может быть использовано для управления высоковольтными устройствами нагрузки. Для дополнительной защиты выходного каскада в схеме с трансформатором применен сапрессор (так называют защитный стабилитрон), например, из серии КС515 с любым буквенным индексом.
Рис. 2.16. Электрическая схема с преобразованием напряжения
Рис. 2.17. Электрическая схема законченного устройства управления частотой вращения электродвигателя
Применение сапрессора связано с источником питания так, что защитный стабилитрон должен иметь напряжение стабилизации не менее s Un.
Практическое применение генератор (собранный по схеме с дополнительным каскадом, представленным на рис. 2.16) находит в устройствах ЭПРА (электронных пускорегулирующих аппаратов), управляющих лампами дневного света, преобразователей напряжения, в охранных и других устройствах бытового предназначения.
На рисунке 2.17 представлена электрическая схема законченного устройства управления частотой вращения электродвигателя, построенная по тому же принципу, что и рассмотренная выше «классическая» схема, изображенная на рисунке 2.15.
Задающий генератор работает на частоте 500 Гц. Длительность импульсов, а значит, и частоту вращения двигателя М1 можно регулировать в широких пределах. Выход генератора через усилитель тока на транзисторе VT1 управляет коллекторным электродвигателем М1 типа ДВ-902 с помощью широтномодулированных импульсов.
Частота вращения двигателя M1 регулируется изменением сопротивления переменного резистора R2. Когда его сопротивление (в точке контакта движка переменного резистора) максимально, разряд конденсатора С1 через резистор R3 и вывод 7 микросхемы DA1 происходит быстрее, чем его заряд. Поэтому на выходе 3 DA1 большую часть времени высокий уровень (частота переключения около 50 Гц), транзистор VT1 закрыт, и напряжение питания на нагрузку не подается.
