Подключение светодиода к разъему USB

Для тех кто не знает, USB является интерфейсом передачи данных для периферийных устройств, однако помимо данных в разъеме USB передает и напряжение для питания разных устройств. Если быть точным, то в USB-разъеме расположены четыре контакта: два контакта отвечают за передачу данных и еще два - за питание. В разъеме USB доступен источник напряжения 5 В с силой тока до 500 мА. USB-разъемы редко встречаются в продаже отдельно, так что проще всего будет купить USB-кабель или взять ненужный вам кабель от какого-то устройства. Полноразмерные USB-разъемы бывают двух видов, которые отличаются размерами:
USB тип А - 4 x 12 мм
USB тип B - 7 x 8 мм
Все отличия заключаются только в форме, с точки зрения доступных контактов они одинаковы. В моем случае я воспользовался USB-удлинителем с разъемами USB тип A .

clip_image001

clip_image002

К разъему USB я буду подключать 10 мм светодиод синего цвета, который работает от 3.4 вольт и потребляет 20 мА к источнику 5 вольт, в соответствии с моей предыдущей статьей о светодиодах рассчитываем параметры резистора, который нам понадобится для подключения светодиода - понадобится нам резистор с сопротивлением в 82 Ом.
Перед подключением светодиода к разъему USB желательно проверить мультиметром соответствие выбранных контактов, а так же определить где у вашего светодиода положительный (плюс) и отрицательный (минус) контакты. Теперь необходимо зачистить провода с питанием, которые идут от разъема USB и припаять к положительному контакту резистор, закрыв соединение термоусадочной трубкой. К оставшемуся контакту резистора необходимо припаять положительный контакт светодиода и тоже закрыть место пайки термоусадкой. В свою очередь, отрицательный контакт светодиода припаивается к контакту "земля" у разъема USB, место пайки закрывается все той же термоусадочной трубкой. Все готово, можно подключать USB-разъем в компьюетр для проверки работоспособности светодиода. Проверяем - в очередной раз все работает.

clip_image003

clip_image004

clip_image005

clip_image006

clip_image007

clip_image008

clip_image009

clip_image010

Подключение светодиода к разъему 4-pin molex

4-pin molex является одним из самых распространенных разъемов питания в компьютере. Именно при помощи molex-разъемов подключалось раньше (да и сейчас в старых моделях) питание к жестким дискам и оптическим приводам. Также при помощи molex-разъемов подключается часть вентиляторов и большинство компьютерных аксессуаров, например панелей управления, ламп подсветки и тому подобных устройств. Как видно из его названия, 4-pin molex содержит в себе четыре контакта: +12 В (обычно это желтый провод), +5 В (обычно это красный провод), а так же два контакт земли (черные провода). Соответственно, при подключении светодиода к 4-pin molex у вас есть возможность выбрать куда именно подключать светодиоды, а именно к 12 или 5 вольтам.

clip_image001

В нашем случае я буду подключать четырехкристальный 10мм светодиод зеленого цвета, который работает от 3.2 вольт и потребляет 80 мА к источнику 12 вольт. В соответствии с моей предыдущей статьей о светодиодах рассчитываем параметры резистора, который нам понадобится для подключения светодиода - понадобится нам резистор с сопротивлением в 120 Ом. Сам разъем 4-pin molex можно либо купить отдельно, либо использовать разъем взятый из чего-то старого/ненужного устройства, например удлинителя, разветвителя или переходника.

clip_image002

Перед подключением светодиода желательно предварительно проверить мультиметром соответствие выбранных контактов, а так же определить где у светодиода положительный (плюс) и отрицательный (минус) контакты. После этого необходимо зачистить провода, которые идут от molex-разъема и припаять к положительному контакту резистор, не забыв закрыть спаянное соединение термоусадочной трубкой. После этого к другому контакту резистора необходимо припаять положительный контакт светодиода также закрыв место пайки термоусадкой. Отрицательный контакт светодиода припаивается к контакту "земля" у molex-разъема, место пайки в очередной раз закрывается термоусадочной трубкой. Вот теперь все готово и можно смело подключать светодиод к питанию для проверки его работоспособности. Проверяем - все работает!

clip_image003

clip_image004

clip_image005

clip_image006

clip_image007

clip_image008

clip_image009

clip_image010

clip_image011

clip_image012

Правила подключения и расчет светодиодов

Светодиод пропускает электрический ток только в одном направлении, а это значит что для того чтобы светодиод излучал свет, он должен быть правильно подключен. У светодиода два контакта: анод(плюс) и катод (минус). Обычно, длинный контакт у светодиода - это анод, но бывают и исключения так что лучше уточнить данный факи в технических характеристиках конкретного светодиода.
Светодиоды относятся к таком типу электронных компонентов которому, для долгой и стабильной работы, важно не только правильное напряжение, но и оптимальная сила тока - так что всегда, при подключении светодиода, нужно их подключать через соответствующий резистор. Иногда этим правилом пренебрегают, но результат чаще всего один - светодиод или сразу сгорает, или его ресурс очень значительно сокращается. В некоторые светодиоды резистор встроен "с завода" и их сразу можно подключать к источнику 12 или 5 вольт, но такие светодиоды в продаже встречаются довольно-таки редко и чаще всего к светодиоду необходимо подключать внешний резистор.
Стоит помнить, что резисторы так же отличаются своими характеристиками и, для подключения их к светодиодам, вам необходимо выбрать резистор правильного номинала. Для того чтобы рассчитать необходимый номинал резистора следует воспользоваться законом Ома - это один из самых важных физических законов, связанных с электричеством. Данный закон все учили в школе, но практически никто его не помнит =).
Закон Ома - это физический закон с помощью которого вы можете определить взаимозависимость напряжения (U), силы тока (I) и сопротивления (R). Суть эго проста: сила тока в проводнике прямо пропорциональна напряжению между концами проводника, если при прохождении тока свойства проводника не меняются.
Этот закон визуально отображается при помощи формулы: U= I*R
Когда вы знаете напряжение и сопротивления, с помощью этого закона можна найти силу тока по формуле: I = U/R
Когда вам известно напряжение и сила тока, можно найти сопротивление: R = U/I
Когда вам известна сила тока и сопротивление, можно вычислить напряжение: U = I*R
Теперь рассмотрим на примере. У вас есть светодиод с рабочим напряжением в 3 В и силой тока в 20 мА, вы его хотите подключить к источнику напряжения 5В из USB-разъема или БП, чтобы при этом он не сгорел. Значит у нас есть напряжение 5 В, но светодиоду нужно только 3 В, значит от 2 В нам необходимо избавиться (5В - 3В=2В). Чтобы избавится от лишних 2 В нам необходимо подобрать резистор с правильным сопротивлением, которое рассчитывается следующим образом: мы знаем напряжение от которого необходимо избавиться и знаем силу тока нужную светодиоду - воспользуемся формулой изложенной выше R = U/I. Соответственно 2В/0.02 А= 100 Ом. Значит вам необходим резистор на 100 Ом.
Иногда, в зависимости от характеристик светодиода, необходимый резистор получается с не стандартным номиналом, который нельзя найти в продаже, например 129 или 111.7 Ом =). В таком случае необходимо просто взять резистор немного большего сопротивления, чем рассчитанный - светодиод будет работать не на 100 процентов своей мощности, а примерно на 90-95 %. В таком режиме светодиод будет работать более надежно, а снижение яркости визуально не будет заметно.
Также можно рассчитать насколько мощный резистор вам нужен - для этого умножаем напряжение, которое будет задерживаться на резисторе, на силу тока, которая будет в цепи. В нашем случае это 2В х 0.02 А = 0.04 Вт. Значит вам подойдет резистор такой мощности или большей.
Светодиоды иногда подключают по несколько штук параллельно или последовательно, используя один резистор. Для правильного подключения следует помнить что при параллельном подключении суммируется сила тока, а при последовательном суммируется требуемое напряжение. Параллельно и последовательно можно подключать только одинаковые светодиоды с использование одного резистора, а если вы используете разные светодиоды с разными характеристиками, то лучше рассчитать каждому светодиоду свой резистор - так будет надежней. Светодиоды даже одной модели имеют небольшое расхождение в параметрах и, при подключении большого количества светодиодов параллельно или последовательно, это небольшое расхождение в параметрах может выдать результатом много сгоревших светодиодов =). Еще одним подводным камнем может стать тот факт, что продавец или производитель (намного реже) может дать немного не верные данные по светодиодам, а сами светодиоды могут иметь не четкое рабочее напряжение, а набор из параметров минимального/оптимального и максимального напряжения. Данный фактор не будет особо влиять при подключении небольшого количества светодиодов, а в случае подключения большого количества - результатом могут быть все те же сгоревшие светодиоды. Так что с параллельным и последовательным подключением не стоит чересчур увлекаться, надежней будет чтобы к каждому светодиоду или небольшой группе светодиодов (3-5 штук) подключался отдельный резистор. Рассмотрим несколько примеров подключения.

clip_image001

clip_image002

Пример 1. Вы хотите подключить последовательно три светодиода, каждый из которых рассчитан на 3 В и 20 мА, к источнику тока с напряжением 12 В (например из molex-разъема). Три светодиода по 3 вольта каждый будут вместе потреблять 9 вольт (3 В x 3=9 В). Наш источник тока обладает напряжением в 12 вольт, соответственно от 3 вольт надо будет избавиться (12 В - 9 В = 3 В). Так как подключение последовательное, то сила тока составит 20мА, соответственно 3 вольта (напряжение, от которого необходимо избавится) делим на 0.02 А (сила тока, необходимая каждому светодиоду) и получаем значение необходимого сопротивления - 150 Ом. Значит нужен резистор на 150 Ом.
Пример 2. У вас в наличии четыре светодиода, каждый из которых рассчитан на 3 вольта, и источник питания на 12 В. В такой ситуации можно подумать что резистор не нужен, однако это не так - светодиоды очень чувствительны к силе тока и лучше добавить в цепь резистор на 1 Ом. Резистор данного номинала не повлияет на яркость свечения, а будет чем-то на подобии "предохранителя" - светодиоды будут работать намного надежней. Без применения резистора, в данному случае, светодиоды могут попросту сгореть, быстро или не очень.
Пример 3. Вы хотите параллельно подключить три светодиода, каждый из которых рассчитан на 3 В и 20 мА, к источнику тока с напряжением 12 В. Поскольку при параллельном подключении суммируется сила тока, а не напряжение, трем светодиодам потребуется сила тока в 60 мА (20 мА x 3 = 60 мА). Наш источник тока обладает напряжением в 12 вольт, а светодиодам необходимо напряжение в 3 вольта, соответственно от 9 вольт необходимо избавиться (12 В - 3 В = 9 В). Так как подключение параллельное, то сила тока составит 60мА, соответственно 9 вольт (напряжение, от которого необходимо избавится) делим на 0.06 А (сила тока, необходимая всем светодиодам) и получаем значение необходимого сопротивления - 150 Ом. Значит нужен резистор на 150 Ом.
Так же в интернете существует большое количество разнообразных "калькуляторов для светодиодов", которыми вы можете воспользоваться. Достаточно зайти на соответствующий сайт, указать характеристики светодиодом и источника тока и вы получите все необходимые данные по резистору, а так же его цветовую маркировку. Пример такого калькулятора вы можете увидеть на сайте

Типичные характеристики светодиодов

Две главных характеристики светодиодов это напряжение и сила тока. Обычно светодиоды рассчитаны на силу тока в 20 мА, но бывают и исключения, например четырехъкристальные светодиоды обычно рассчитаны на 80 мА , так как в одном корпусе светодиода содержаться четыре полупроводниковых кристалла, каждый из которых потребляет 20 мА, в свою очередь одноватные светодиоды обычно потребляют 300-400 мА. Рабочее напряжение светодиода зависит от полупроводникового материала, из которого он сделан, соответственно есть зависимость между цветом свечения светодиода и его рабочим напряжением.
При использовании светодиодов, лучше уточнить сколько светодиоду необходимо вольт у продавца или изготовителя, но когда эта информация не доступна, можно воспользоваться следующей таблицей.
Таблица примерных напряжений светодиодов в зависимости от цвета

Цветовая характеристика

Длинная волны

Напряжение

Инфракрасные

от 760 нм

до 1.9 В

Красные

610 - 760 нм

от 1.6 до 2.03 В

Оранжевые

590 - 610 нм

от 2.03 до 2.1 В

Желтые

570 - 590 нм

от 2.1 до 2.2 В

Зеленые

500 - 570 нм

от 2.2 до 3.5 В

Синие

450 - 500 нм

от 2.5 до 3.7 В

Фиолетовые

400 - 450 нм

2.8 до 4 В

Ультрафиолетовые

до 400 нм

от 3.1 до 4.4 В

Белые

Широкий спектр

от 3 до 3.7 В

Разновидности светодиодов

Светодиоды разделяются на разные разновидности в зависимости от размеров, количества кристаллов в одном корпусе, яркости, мощности, по цвету излучения, а так же другим параметрам.

clip_image001

clip_image002

clip_image003

Геометрические форма и размеры. Самыми популярными являются светодиоды в цилиндрическом корпусе стандартизированных размеров: 3/5/10 мм в диаметре, реже 8 мм, хотя иногда встречаются и до 20 мм в диаметре. Также существуют SMD-светодиоды, которые отличаются очень компактным размером - до 2 х 2 мм, предназначены они для припаивания прямо на плату и обычно используются для подсветки экранов. Существуют также светодиоды выполненные в корпусах квадратной или прямоугольной формы.
Количество кристаллов. В большинстве случаев, в корпусе одного светодиода находится один полупроводниковый кристалл, однако бывают случаи в которых в корпус одного светодиода устанавливают больше одного кристалла, например:

  • Многоцветные светодиоды

В случае необходимости сделать многоцветных светодиод, в корпусе одного светодиода устанавливается более одного полупроводникового кристалла, причем сами кристаллы сделаны из разных материалов и соответственно излучают разные цвета: синий, зеленый, красный, желтый и так далее. Двухцветные светодиоды чаще всего используют как индикаторы (обычно красный/зеленый цвет), трехцветные светодиоды чаще всего используют для подсветки дисплеев и постройки светодиодных экранов так как данные светодиоды могут отображать три базовых цвета (синий/зеленый/красный), при смешивании которых можно получить всю палитру цветов, необходимых для отображения фото и видеоматериалов с достаточным качеством. Четырехцветные светодиоды достаточно редкие и содержат кристаллы для отображения, как видно из названия, четырех цветов (синий/зеленый/красный/желтый) и применяются в основном для создания белого света с высокими качественными характеристиками CRI (Color rendering index).

  • Светодиоды повышенной мощности

Для повышения яркости (количества света) светодиода иногда в корпус одного светодиода устанавливают несколько светоизлучающих кристаллов одного цвета (обычно ставят четыре кристалла), чем кратно увеличивают яркость светодиода. Это можно сравнить с четырёх-ядерными процессорами =).
Яркость. Из-за большого спектра применения светодиодов, производители выпускают светодиоды с различной яркостью: от не очень ярких для индикаторных целей до суперярких, в основном для подсветки чего-то. На показатель яркости также влияет диаграмма направленности светодиода, например светодиод одной мощности с углом излучения в 20 градусов кажется более ярким, чем светодиод такой же мощности но с более широким углом излучения, например 140 градусов.
Мощность. Для разных целей производятся светодиоды различных мощностей: от сотых долей ватта до серьезных 5 и более ватт на одном кристалле. Типичные моддерские, так называемые "ультраяркие", светодиоды имеют мощность примерно в 60 мВт (примерно 1/16 Вт), и если их использовать в подсветке корпуса среднего размера то их может понадобиться примерно от 15 до 25 штук. Среднестатистический четырёхкристальный суперяркий светодиод имеет мощность примерно в 240 мВт (1/4 Вт) и таких светодиодов для подсветки корпуса среднего размера нужно примерно от 4 до 8 штук, в зависимости от прочих особенностей. К классу супермощных светодиодов относятся светодиоды с мощностью от одного ватта, что на первый взгляд вроде бы и не много, однако это только на первый взгляд - такие светодиоды в среднем в 15-20 раз ярче, чем самые распространенные светодиоды! Одним или двумя такими светодиодами можно подсветить весь корпус!
Цвет. В зависимости от полупроводника, на основе которого выполнен светодиод, так же отличается цвет, излучаемый светодиодом . В продаже чаще всего можно встретить светодиоды таких цветов: красный, оранжевый, желтый, зеленый, синий, фиолетовый, ультрафиолетовый. Светодиоды всех цветов находят свое применение в моддинге, причем как для индикаторных целей, так и для подсветки. Существуют также светодиоды, работающие в инфракрасном диапазоне, но поскольку их излучение не видно невооруженному глазу - их применение ограничено пультами ДУ и видеокамерами ночного видения.
Особого внимания заслуживают синие, фиолетовые и ультрафиолетовые светодиоды - все они вызывают люминесценцию (флюоресценцию) некоторых красителей, но в разной степени. Синие светодиоды вызывают не очень яркую люминесценцию, а также немного искажают ее цвет задевая своим синим излучением. Фиолетовые светодиоды напротив - выглядят тусклыми, но вызывают сильную люминесценцию, обычно их продают под видом ультрафиолетовых светодиодов, но это не так. Ультрафиолетовые светодиоды довольно-таки редко встречаются в продаже, а те что встречаются обычно являются ультрафиолетовыми светодиодами длинноволнового диапазона ультрафиолета, так называемого УФ-А (UV-A) - самого безопасного, внешне эти светодиоды выглядят очень тусклыми из-за низкой чувствительности человеческого глаза к диапазону мение 400 нм, но эти светодиоды вызывают еще более сильную люминесценцию, чем фиолетовые - это связано с большей энергией этого диапазона излучения.

clip_image004

Все что вы хотели знать о светодиодах

Вступление

Последнее время, в интернете на различных компьютерных форумах я замечаю людей, которые хотят применить светодиоды для моддинга, однако не обладают достаточными знаниями для этого. Вместо полезных советов, такие люди зачастую выслушивают на тех же форумах рассуждения различных дилетантов, которые не разбираются в теме, а даже самый просто вопрос порождает эпические споры с философскими рассуждениями. Большинство информация из таких тем не только не принесет никакой пользы, а зачастую может и навредит. Для того что бы снять все самые популярные вопросы и заблуждения, которые касаются применения светодиодов в моддинге, я и решил написать сей небольшой опус.

Что такое светодиоды

В последнее время ведется много разговоров о светодиодах, постоянно появляются новости о все более мощных светодиодах, новых разработках и новых товарах на основе светодиодов (стоит вспомнить хотя бы новые жк-мониторы со светодиодной подсветкой от компании Apple). Так что же такое светодиод? Светодиод - это прибор на основе полупроводника, который излучает свет при пропускании через него электрического тока. Существует большое количество различных полупроводниковых материалов из которых делают светодиоды, причем характеристики светодиодов (цвет свечения, яркость свечения и т.д.) зависят от химического состава данных материалов.

clip_image001

Применение светодиодов в моддинге

Светодиоды это одни из первых вещей, которые начали применять в моддинге, ведь еще в конце 1999 - начале 2000 года первые моддеры меняли в своих корпусах стоковые светодиоды наскучивших цветов на более яркие светодиоды интересных и необычных цветов. Кроме того, некоторые моддеры самостоятельно изготавливали вентиляторы со светодиодной подсветкой, светодиодные лампы подсветки для корпуса и прочие моддинг-аксессуары. С появлением оптических мышек, моддеры начали заменять в них стандартные светодиоды, а так же устанавливать дополнительные. Однако нельзя сказать что, с появлением серийных вентиляторов с подсветкой, применение светодиодов в моддинге ушло в историю, скорее оно перешло в разряд классики, как и раундинг проводов(который, как всем известно, вошел в метаболизм каждого моддера и прорезка блоухолов. Действительно, в современных корпусах уже с завода стоят яркие светодиоды синего, белого и других цветов, но ведь мы же хотим сделать вещи уникальными и персонализированными, ведь для этого мы и занимаемся моддингом, а учитывая теперешнее распространение дешевых и мощных светодиодов, не использовать их в моддинге - грех =), посему их используют по полной программе: ими подсвечивают корпуса, клавиатуры, вентиляторы, гравировки, люминесцентные краски и так далее. Светодиоды отлично применимы там, где нужна локальная или компактная подсветка, яркая или наоборот тусклая, ими отлично подсвечивать систему водяного охлаждения и т.п.

clip_image002

clip_image003

Светодиоды, в случае применения их в моддинге, обладают следующими преимуществами и недостатками.
Преимущества

  • Яркие и насыщенные цвета
  • Надежность (длительный срок службы)
  • Высокая эффективность
  • Практически не греются
  • Компактный размер

Недостатки

  • Легко перегорают при неправильном подключении
  • Далеко не plug-and-play, с точки зрения подключения

Восемь схем на одном транзисторе

Познакомиться с работой различных электронных устройств лучше всего на примере простых транзи­сторных схем. В этой статье приво­дится описание восьми самоделок, выполненных всего на одном тран­зисторе.

С помощью пробника-индикатора (рис. 1) проверяют надежность со-, единений и целостность проводников в различных электрических цепях. Как работает такой прибор? Когда электрический контакт между щу­пами XI отсутствует, транзистор VT1 закрыт и тока в цепи лампочки HL1 нет. Но стоит только замкнуть контакт, как на базу транзистора по­ступит отрицательное напряжение, . он откроется и лампочка загорится, сигнализируя о том, что проверяемая электрическая цепь не нарушена. А для чего нужен резистор R1 в це­пи базы VT1? Представим себе на время, что резистор R1 отсутствует и база транзистора непосредственно соединена с одним из щупов XI. То­гда при замыкании щупов на базе окажется полное напряжение источ­ника питания. Большая часть тока в этом случае потечет через переход «база-эмиттер», так как его сопротив­ление намного меньше, чем сопротив­ление перехода «коллектор-эмиттер», в цепь которого включена лампочка HL1, поэтому она не загорится. При включении резистора R1 на 33 Ом ток между базой и эмиттером умень­шается, транзистор открывается и лампа загорается. Таким пробником можно «прозванивать» электрические цепи с сопротивлением до 150 Ом.

Очередной прибор — сторожевое устройство, его схема приведена на рисунке 2. Проводник, включенный между клеммами ХТ1, протягивают вокруг охраняемого объекта, а к кон­тактным пластинам КЫ реле К1 подключают сигнализирующее уст­ройство. При включении источника питания GB1 транзистор VT1 за­крыт положительным напряжением на базе. При обрыве проводника, подключенного к клеммам ХТ1, на базу VT1 с резистора R1 поступает отрицательное напряжение, которое открывает транзистор. В цепи «кол­лектор-эмиттер» возникает электри­ческий ток, приводящий к срабатыва­нию реле К1 и замыканию контакта К1.1, включающего сигнальное уст­ройство.

Переменным резистором R1 устанавливают ток срабатывания реле К1. Для этого проводник отсоединяют от клемм ХТ1 и, вращая движок R1, добиваются четкого срабатывания реле.

Простейший усилитель низкой ча­стоты (его можно использовать для прослушивания грамзаписей или при­менить в переговорном устройстве) представлен на следующей схеме (рис. 3). Разъем ХР1 служит для подключения усилителя к выходным гнездам проигрывателя или микрофо­на. В исходном состоянии на базу транзистора VT1 через резистор R1 подано начальное напряжение сме­щения, в результате чего сопротивле­ние перехода «коллектор-эмиттер» в этом случае несколько меньше, чем в закрытом состоянии транзистора. Когда с источника электрических сигналов отрицательное напряжение поступает на конденсатор С1, а с не^ • го на базу VT1, транзистор полно­стью открывается и через головные телефоны BF1 течет ток. При изме­нении полярности входного сигнала положительное напряжение также по­ступает на базу VT1, но теперь тран­зистор закрывается и ток в телефо­нах BF1 отсутствует. Таким образом, чередование отрицательного и поло­жительного напряжений (а именно так ведет себя электрический сигнал, поступающий с проигрывателя или микрофона) на входе усилителя при­водит к изменению напряжения на телефонах, которое приводит к ко­лебанию мембраны, а следовательно, к преобразованию электрических сиг­налов в звуковые. Оксидный конден­сатор С1 предотвращает попадание прямого тока на вход усилителя че­рез электрические цепи источника сигналов.

Проверить работоспособность лю­бого усилителя звуковой частоты, в том числе и описанного выше, мож­но с помощью генератора-пробника (рис. 4). При включении источника питания GB1 напряжение на коллек­торе транзистора VT1 скачкообразно изменится от 0 до некоторого значе­ния, определяемого сопротивлениями резисторов R3 и R4, создающих на­чальное напряжение смещения на ба­зе транзистора. При этом импульс тока, возникший в цепи коллектора VT1, поступает не только на выход генератора, но и на цепочку C1R1, C2R2, C3R4. В результате происхо­дит процесс последовательной зарядки конденсаторов, длительность его зависит от значений «мкостей и со­противлений элементов цепочки. Пос­ле того как зарядится конденсатор СЗ, на базе транзистора окажется положительное напряжение, посту­пившее с обкладки СЗ. Это лриво-а.ит к увеличению напряжения на коллекторе.

clip_image002 clip_image004

Теперь происходит обрат­ный процесс разрядки конденсаторов через резисторы, а следовательно, и уменьшение положительного напря­жения на коллекторе. Поскольку кон­денсатор С1 соединен с коллектором VT1, то за счет существующей об­ратной связи (то есть связи, при ко­торой напряжение на коллекторе VT1 влияет на заряд конденсаторов, а заряд конденсаторов, в свою оче­редь, оказывает влияние на напряже­ние коллектора VT1) процесс заряд­ки и разрядки конденсаторов стано­вится бесконечным во времени, и происходит самовозбуждение генера­тора. Таким образом, с конденсато­ра С4 на вход проверяемого устрой­ства будет поступать сигнал звуко­вой частоты.

Низкочастотный генератор можно собрать, используя частотозадающую цепочку RC, состоящую всего из од­ного резистора и одного конденсато­ра. Схема такого генератора для квартирного звонка представлена на рисунке 5. В устройстве применен выходной трансформатор Т1 с отво­дом от середины первичной обмотки. Он подключен к отрицательному по­люсу источника питания GB1. При замыкании кнопки SB1 начинает за­ряжаться конденсатор С1, и через верхнюю по схеме половину первич­ной обмотки Т1 течет ток. Когда конденсатор зарядится полностью, транзистор VT1 откроется и начнет­ся обратный процесс — С1 разря­жается через первичную обмотку трансформатора и коллекторно-эмит-терный переход VT1. Затем транзи­стор закроется положительным на­пряжением, поступающим с резисто­ра R1 на базу, и конденсатор вновь начнет заряжаться. Таким образом, ток в первичной обмотке все время будет менять свое направление с ча­стотой, определяемой емкостью С1 и сопротивлением R1. Звуковой сиг­нал поступает со вторичной обмотки Т1 на динамическую головку ВА1, тональность ее звучания изменяют переменным резистором R1. В случае необходимости звонок можно отклю­чить тумблером SA1, тогда даже при нажатой кнопке SB1 генератор рабо­тать не будет.

Следующая схема (рис. 6) во мно­гом схожа с предыдущей. Она пред­ставляет собой электронный метро­ном — прибор для развития чувства ритма у музыкантов. В этом уст­ройстве конденсатор С1 имеет зна­чительно большую емкость, чем у предыдущего. Причем процесс за­рядки конденсатора длится достаточ­но долго, а разряжается он почти мгновенно. В результате в динами­ческой головке ВА1 раздаются ха­рактерные щелчки, период следова­ния которых зависит от сопротивле­ния резистора R1.

Низкочастотные генераторы состав­ляют основу всех клавишных элек­тромузыкальных инструментов. Про­стейший одноголосый ЭМИ можно собрать по схеме, показанной на ри­сунке 7. Устройстве представляет со­бой низкочастотный генератор с на­бором частотозадающих резисторов R1 — RN и клавиатурой SI — SN. Число резисторов и клавиш выби­рается произвольно, в зависимости от того, в каком диапазоне частот будет работать ЭМИ. Тембр звучания инструмента можно изменить подбо­ром емкости конденсатора С2. Отли­чие этого устройства от двух пре­дыдущих в том, что на базу транзи­стора VT1 подается отрицательное напряжение смещения.

И наконец, последняя схема — ра­диоприемник с однокаскадным усили­телем звуковой частоты (рис. 8). В основе его уже хорошо знакомый низкочастотный усилитель; к его вхо­ду через диод VD1 подключена ка­тушка связи L2 колебательного кон­тура L1C1. Обе катушки намотаны на отрезке ферритового стержня. На­стройка на различные радиостанции производится вращением движка кон­денсатора переменной емкости С1. Диод VD1 служит для детектирова­ния высокочастотных колебаний. Для улучшения радиоприема к колеба­тельному контуру подключают вынос­ную антенну WA1 и заземление. С помощью конденсатора СЗ подби­рают тембр звучания приемника.

Во всех устройствах можно приме­нить постоянные резисторы ВС, МЛТ или ОМЛТ мощностью 0,125 Вт, пе­ременные резисторы и конденсато­ры — любых типов, важно только, чтобы оксидные конденсаторы были рассчитаны на напряжения не ниже указанных на схемах. Вместо реле РЭС47 можно применить любое дру­гое, рассчитанное на постоянное на­пряжение '5...Э В и ток срабатывания не более 30 мА. Телефоны ТА-56м допустимо заменить на ТОН-1 или ТА-4, транзисторы МП26 — на МП13 — МП16, МП20, МП21, МП25, МП39 — МП42 с любым бук­венным индексом. Диод VD1 — се­рий Д2, Д9 или Д18. Динамическая головка ВА1 — любого типа мощно­стью 0,1...0,5 Вт; лампа HL1 — МН6.3 на ток 0,1...0,3 А; Т1 — лю­бой малогабаритный выходной транс­форматор с отводом от середины пер­вичной обмотки — от транзисторного радиоприемника. Катушки L1 и L2 размещены на круглом ферритовом стержне марки 400НН или 600НН: L1 содержит 180 витков провода ПЭЛ или ПЭВ 0,1, намотанного вна-вал на бумажном каркасе с шестью секциями по 30 витков в каждой, L2 на отдельном бумажном каркасе содержит 25...30 витков того же про­вода 0 0,2 мм. Катушки распола­гают относительно друг друга так, чтобы громкость приема была мак­симальной. Источник питания — ба­тарея «Крона» или две последова­тельно соединенные батареи 3336Л. Антенной может служить провод длиной 1.5...2 м, заземлением — тру­ба теплоснабжения или водопро­вода.

Все устройства, описанные в ста­тье, не нуждаются в налаживании и при правильном монтаже и исправ­ных деталях начинают работать сра­зу после включения.

В. ЯНЦЕВ

Моделист-конструктор

OCR Pirat

Шесть самоделок на одной ИМС

В статье «Логика машин» (см. «М-К», 1989, № 11) рассказывалось об одном из «кирпичиков», слагающих фундамент современной цифровой техники,— микросхеме К155ЛАЗ. Она содержит в своем корпусе всего четыре логических элемента. Понятно, на таком приборе не соберешь сложную электронную конструкцию. И все же не спешите делать вывод, что возможности ИМС К155ЛАЗ ограничены. Проявив чуть-чуть изобретательности, можно собрать на элементах этой микросхемы много интересных самоделок. Чтобы убедиться в этом, предлагаем вашему вниманию шесть схем различных электронных устройств, каждое из которых выполнено всего на одной логической МС К155ЛАЗ.Србрав их, вы познакомитесь с принципами работы и построения простейших цифровых приборов.

На рисунке 1 представлена схема простейшего измерительного прибора — пробника для «прозвонки» электрических цепей. С помощью него можно определить надежность электрического контакта, найти обрыв в цепи, проверить исправность резисторов и полупроводниковых диодов. Прибор выполнен всего на одном элементе микросхемы К155ЛАЗ. Работает он следующим образом.

После включения питания при разомкнутых щупах XI и Х2 на входах 1, 2 элемента DD1.1 относительно общего провода устанавливается высокий логический уровень напряжения. Соответственно, на выходе 3 DD1.1 будет низкий логический уровень напряжения. При этом элемент индикации — светодиод VD1 гореть не будет. Если щупы замкнуть между собой, на входах 1, 2 DD1.1 установится низкий логический уровень напряжения, а на выходе 3 — высокий. При этом загорится светодиод, сигнализируя о наличии замыкания между XI и Х2. Таким образом, при подключении щупов к исправной электрической цепи будет загораться светодиод VD1. Если же светодиод не горит — значит, в цепи имеется обрыв. Данным пробником можно проверить исправность постоянных и переменных резисторов с сопротивлением до нескольких кОм.

Чтобы проверить исправность полупроводникового диода, необходимо подключать его к щупам в прямом и обратном направлениях. Когда вывод анода диода соединен с XI, а вывод катода с Х2, светодиод горит, а при обратном включении — нет. Если при обратном включении VD1 продолжает светиться, значит, проверяемый диод пробит. Когда же VD1 не светится как при прямом, так и при обратном включении проверяемого диода, это указывает, что в нем имеется обрыв.

Устройство, схема которого приведена на рисунке 2, также относится к измерительным приборам и представляет собой логический пробник. Он предназначен для определения логического уровня напряжения в электрических цепях цифровых приборов. Собирается пробник на двух элементах микросхемы, каждый из которых работает как инвертор. В исходном состоянии на входах 1,2 DD1.1 и выходе 6 DD1.2 устанавливается высокий логический уровень напряжения и светодиод VD1 горит. При подключении щупов XI и Х2 в цепь с напряжением, соответствующим уровню логической 1, состояние элементов DD1.1 и DD1.2 не изменится и VD1 продолжает гореть. Если же в проверяемой цепи низкий логический уровень напряжения, то элементы DD1.1 и DD1.2 переключаются в противоположное состояние, на выходе 6 DD1.2 появляется логический 0, и светодиод гаснет. Таким образом, свечение VD1 соответствует ' высокому, а гашение — низкому логическому уровню напряжения в проверяемой цепи.

На двух элементах микросхемы можно собрать простой низкочастотный генератор и использовать его в устройствах звуковой сигнализации, например, вместо обычного дверного звонка. Схема такого генератора (рис. 3) во многом сходна со схемой транзисторного симметричного мультивибратора. Элементы DD1.1 и DD1.2 включены симметрично относительно друг друга, то есть выход каждого элемента через соответствующий конденсатор соединен со входами соседнего.

clip_image004clip_image006

После включения питания на выходах элементов DD1.1 и DD1.2 появляется высокий логический уровень напряжения, так как на их входы через резисторы R1 и R2 подано напряжение низкого логического уровня. Одновременно начинают заряжаться конденсаторы С1 и С2. Как только на одном из конденсаторов, например С2, напряжение достигнет уровня логической 1, элемент DD1.1 переключится и на его выходе установится низкий логический уровень напряжения. Конденсатор С1, не успев зарядиться до напряжения логической 1, начнет перезаряжаться. Когда процесс перезарядки С1 закончится, произойдет переключение элемента DD1.2, и на его выходе появится логический 0. Далее начнет разряжаться конденсатор С2, после чего на выходе DD1.1 вновь появится напряжение низкого уровня и DD1.1 переключится. Теперь, в свою очередь, разрядится конденсатор С1 и произойдет переключение элемента DD1.2. После этого на его выходе вновь появится логическая 1. Далее процесс перезарядки конденсаторов и переключения элементов микросхемы повторится заново. Более того, за счет существования положительной обратной связи между DD1.1 и DD1.2 он становится бесконечным во времени, и на выходе DD1.2 появляются низкочастотные импульсы прямоугольной формы. Максимальная величина амплитуды импульса равна величине напряжения высокого логического уровня, а минимальная — величине напряжения низкого логического уровня. Длительность каждого импульса равна половине периода следования и определяется величинами емкости конденсаторов Cl, C2 и сопротивлений резисторов Rl, R2. Динамическая головка ВА1 преобразует электрические импульсы в колебания звуковой частоты.

clip_image008clip_image010

На всех четырех элементах микросхемы можно собрать имитатор звука сирены и установить его на действующую модель пожарной машины или «скорой помощи». Устройство (рис. 4) состоит из двух генераторов: тактовых импульсов и звуковой частоты. Первый выполнен на элементах DD1.1 и DD1.2, а второй — на DD1.3 и DD1.4. В отличие от предыдущего, симметричного мультивибратора, каждый из генераторов собран по несимметричной схеме. Поскольку принципы работы каждого из генераторов схожи, рассмотрим в действии только один из них, например, левый по схеме.

После включения питания на входах 1, 2 DD1.1 и на выходе 6 DD 1.2 установится напряжение логической 1, а на выходе 3 DD1.1 и входах 4, 5 DD1.2 — напряжение логического 0. При этом конденсатор С1 начнет заряжаться через резистор R1, а напряжение на входах 1,2 DD1.1 будет постепенно уменьшаться. Как только оно достигнет величины, соответствующей логическому 0, произойдет переключение элементов микросхемы в противоположные состояния. Далее конденсатор С1 начнет разряжаться через выходную цепь второго элемента, а напряжение на входах 1, 2 DD1.1 будет вновь увеличиваться. Когда оно достигнет высокого логического уровня, произойдет переключение элементов в первоначальное состояние. За счет существования положительной обратной связи процесс перезарядки конденсатора С1 и переключения элементов DD1.1 и DD1.2 носит непрерывный характер. В результате этого с выхода DD1.2 будут следовать прямоугольные импульсы, частота и длительность которых определяется емкостью конденсатора С1 и сопротивлением резистора R1.

По такому же принципу работает и правый по схеме генератор. Основное его отличие от тактового генератора — в величине емкости конденсатора С2, стоящего в цепи обратной связи.

Имитация звука сирены достигается за счет того, что тактовый генератор управляет работой генератора звуковой частоты. Динамическая головка ВА1 звучит в те промежутки времени, когда на входе 13 элемента DD1.3 появляется логическая 1.

На рисунке 5 показана схема простейшего одноголосого электромузыкального инструмента. Его музыкальный диапазон — примерно две полные октавы. Генератор ЭМИ выполнен на трех элементах DD1.1—DD1.3 микросхемы DDL Элемент DD1.4 используется в качестве усилителя звуковой частоты. Принцип работы трехэлементного генератора почти полностью сходен с принципом работы генератора на двух элементах. Основным его преимуществом является более высокая стабильность. Частота звучания ЭМИ определяется емкостью конденсатора С1 и сопротивлениями резисторов R1—RN. Клавиши SI—SN подключают в цепь обратной связи резисторы Rl—RN, сопротивлению каждого из которых соответствует строго определенная частота генерации.

На всех четырех элементах микросхемы К155ЛАЗ собран и простой игровой автомат (рис. 6). Однако, чтобы понять, в каких играх его можно использовать, познакомимся прежде всего с его работой. На первых трех элементах DD1.1—DD1.3 собран уже знакомый нам по предыдущей конструкции несимметричный мультивибратор, а элемент DD1.4 используется в качестве инвертора. После включения питания мультивибратор начинает вырабатывать прямоугольные импульсы, частота и длительность которых определяется параметрами конденсатора С1 и резистора R1. При этом светодиоды VD1 и VD2 поочередно мерцают. Поскольку частота генерации импульсов достаточно высокая, мерцание светодиодов человеческим глазом воспринимается как слабое непрерывное свечение. После замыкания кнопки SB1 элементы DD1.1 и DD1.2 оказываются закороченными и генерация прекращается. Если в момент остановки генератора на выходе 11 DD1.3 была логическая 1, то светодиод VD1 (красного цвета) загорается более ярко, а VD2 гаснет, так как на выходе 8 DD1.4 будет логический 0. Если же на выходе DD1.3 окажется 0, то на выходе DD1.4 будет 1. При этом VD1 погаснет, а гореть будет VD2 (зеленый цвет). Поскольку заранее невозможно предсказать, какое напряжение будет на выходе генератора после его остановки, включение светодиодов носит случайный характер. Следовательно, данное устройство с успехом можно применить в играх, основанных на угадывании какого-нибудь результата. Например, кому из двоих играющих при одинаковом числе попыток удастся точнее предсказать, который из светодиодов загорится большее количество раз.

clip_image012clip_image014

О деталях. Вместо микросхемы К155ЛАЗ можно использовать идентичную ей К133ЛАЗ, светодиоды АЛ307 заменить на АЛ 102. Электролитические конденсаторы — К50-6, остальные — любого типа. Резисторы — ВС или ОМЛТ. Вместо динамической головки 0,5ГД-37 можно использовать любую другую мощность 0,1 — 1Вт. Кнопочный переключатель — П2К; тумблеры — любого типа, например ТЗ-С. Клавиши — самодельные, их конструкция может быть любой. Щупы XI и Х2 — стандартные от промышленных измерительных приборов. Щуп Х2 для удобства в работе можно снабдить зажимом типа «крокодил». Батарея GB1 напряжением 4,5 В (например, «Рубин») или три элемента по 1,5 В («Орион»).

Устройства, собранные по схемам, изображенным на рисунках 1—4, не нуждаются в налаживании и начинают работать сразу после включения питания. Налаживание ЭМИ (рис. 5) сводится к подбору величин резисторов Rl—RN для настройки генератора на частоты, соответствующие частотам нот музыкального диапазона. Для этого вместо постоянных резисторов впаивают подстроечные. Настройка производится в унисон с соответствующими частотами камертона вращением движков подстроечных резисторов. После этого измеряют их сопротивления и вместо них впаивают точно такие же постоянные резисторы.

Налаживание игрового автомата (рис. 6) заключается в подборе сопротивлений разисторов R2 и R3. Поскольку светодиоды АЛ307Б и АЛ 307В рассчитаны на разные рабочие напряжения и токи, при одинаковых величинах R2 и R3 яркость свечения окажется разной. Поэтому, оставляя величину сопротивления одного из резисторов, например R2, неизменной и подбирая значение R3, добиваются одинаковой яркости свечения диодов.

В. ЯНЦЕВ

«М-К» 1 90

OCR Pirat

ВЫСОКОКАЧЕСТВЕННЫЙ ЧЕТЫРЕХКАНАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

В.Шушурин

Усилитель предназначен для высококачественно­го воспроизведения квадрафонических, стереофони­ческих и монофонических программ.

Музыкальная выходная мощность усилителя не менее 4X50 Вт, синусоидальная при коэффициенте гармоник не более 0,15% — 4x30 Вт. Номинальный диапазон рабочих частот 20 Гц — 20 кГц. Неравно­мерность амплитудно-частотной характеристики в номинальном диапазоне рабочих частот не превыша­ет ± 1,5 дБ. Коэффициент гармоник в интервале ча­стот 20 Гц — 20 кГц при выходной мощности 100 мВт — 30 Вт не превосходит 0,15%. Коэффици­ент интермодуляционных искажений (соотношение уровней сигналов 60 Гц и 7 кГц 4:1) при выходной мощности 100 мВт — 30 Вт менее 0,3%. Отношение сигнал/шум при выходной мощности не более 4X30 Вт составляет не менее 74 дБ. Номинальная чувствительность каждого канала усилителя 400 мВ. Рассогласование каналов усиления по чувствитель­ности не превышает 2 дБ. Входное сопротивление (на частоте 1000 Гц) не менее 47 кОм, выходное — не более 0,1 Ом. Коэффициент демпфирования не менее 80. Входное сопротивление подключаемых громкоговорителей должно быть равно 8 Ом.

Диапазон регулировки амплитудно-частотной характеристики на частоте 30 Гц составляет не ме­нее ±13 дБ, на частоте 10 кГц +20... — 10 дБ. Раз­баланс амплитудно-частотных характеристик в ин­тервале частот 100 — 6300 Гц не менее 2 дБ.

Переходное затухание между каналами на час­тоте 315 Гц составляет не менее 48 дБ, на частоте 1 кГц — не менее 44 дБ, на частоте 5 кГц — не ме­нее 42 дБ, на частоте 10 кГц — не менее 38 дБ.

Функциональная схема усилителя изображена на рис. 1. Усилитель состоит из четырех идентич­ных каналов, каждый из которых содержит два функционально законченных блока: предваритель­ный усилитель У1 и оконечный усилитель У2. Об­щими для всех каналов являются блок питания и устройство индикации УЗ. Предварительный усили­тель повышает уровень входного сигнала до значе­ния, достаточного для нормальной работы мощного выходного каскада, а также компенсирует потери усиления, вызываемые цепями частотной коррек­ции. Так как все четыре канала усилителя совершен­но идентичны, рассмотрим работу только одного из них.

С одного из входных разъемов сигнал через переключатели входов Bl, В2 поступает на регуля­тор громкости R5 и далее на вход предварительного усилителя У1. Переменным резистором R9 коррек­тируют амплитудно-частотную характеристику уси­лителя в области средних частот, R13 — в области высоких частот и R17 — в области низких частот.

С выхода предварительного усилителя сигнал поступает на оконечный усилитель У2, а с него — на разъемы для подключения громкоговорителей и головных телефонов.

Для индикации включения усилителя и работы каждого канала служит блок УЗ. В качестве инди­цирующих элементов используются светодиоды.

Принципиальная схема предварительного усили­теля показана на рис. 2. Он выполнен на транзистоpax Т1 — ТЗ. На транзисторе 77 собран усилитель напряжения, а на транзисторе Т2 — эмиттерный по­вторитель, необходимый для нормальной работы це­пей регулировки тембра. Регуляторы тембра низких и высоких частот построены по традиционной схеме. Для коррекции частотной характеристики усилите­ля в области средних частот используется последо­вательная LC цепочка (L1C11). Необходимая глу­бина коррекции средних частот в каждом конкрет­ном случае может быть установлена подбором рези­стора R18. После усиления каскадом на транзисто­ре ТЗ сигнал поступает на оконечный усилитель.

Амплитудно-частотные характеристики усилите­ля при различных положениях регуляторов тембра приведены на рис. 3, а частотные характеристики цепей тонкомпенсации на рис. 4.

Принципиальная схема оконечного усилителя на мощных выходных транзисторах изображена на рис. 5. На его входе включен дифференциальный усилитель (транзисторы T1, T2). Это позволяет све­сти к минимальному дрейф «нуля» на выходе око­нечного усилителя.

clip_image002

Рис. 1. Функциональная схема усилителя: У1 — предварительный усилитель; У2 — оконечный усилитель; УЗ — блок питания и устройство индикации

С выхода предварительного усилителя сигнал через разделительный конденсатор С1 и фильтр нижних частот R1C2 подводится к базе транзистора T1, которая соединена с общим проводом через ре­зистор R2. К базе транзистора Т2 через делитель напряжения R13R16 подводится часть выходного сигнала, что создает глубокую отрицательную об­ратную связь по напряжению. Дифференциальный каскад сравнивает потенциал на выходе усилителя с нулевым потенциалом, и, если по какой-либо при­чине постоянное напряжение на выходе становится отличным от нуля, вырабатывается сигнал рассогла­сования (сигнал пропорциональный разности потен­циалов напряжения на базах транзисторов T1, T2). Этот сигнал поступает на один из входов дифферен­циального каскада в такой полярности, чтобы при­вести постоянное напряжение на выходе усилите­ля к нулевому уровню.

Цепочка R3R5R6R10C3 служит для подачи на базы транзисторов T1, T2 небольшого отрицатель­ного смещения, необходимого для компенсации раз­броса параметров указанных транзисторов. Подстроечным резистором R5 устанавливают «нулевой» потенциал на выходе усилителя.

С выхода дифференциального каскада сигнал поступает на транзистор Т4, усиливается и через резистор R15 подается на согласующий эмиттер­ный повторитель, выполненный на транзисторе Т5. Возможное самовозбуждение усилителя на высоких частотах устраняют конденсатор С5 и цепочка R4C4.

clip_image004

Рис. 2. Принципиальная схема предварительного усилителя

clip_image006

Рис. 3. Амплитудно-частотная характеристика усилителя

clip_image008

Рис. 4. Амплитудно-частотная характеристика цепей тонкомпенсации

clip_image010

Pиc. 5. Принципиальная схема оконечного усилителя

С эмиттера транзистора Т5 сигнал поступает на транзисторы 77, Т9 и 77 (см. рис. 1) и через диоды ДЗ — Д6, предназначенные для создания начального смещения на базах транзисторов Т5, Т6, на транзи­сторы TS, T10 и Т2 (см. рис. 1). Подстроенным ре­зистором R18 предварительно устанавливают ток покоя усилителя мощности.

Блок питания (его схема приведена на рис. 1) состоит из силового трансформатора Tpl и двух вы­прямителей. Первый выпрямитель собран на диодах Д1 — Д4 и предназначен для питания оконечных усилителей. В связи с тем, что ток, потребляемый от этого выпрямителя, изменяется в больших преде­лах, для устранения резких колебаний питающего напряжения применены конденсаторы С9, С10 боль­шой емкости.

Второй выпрямитель собран на диодах Д5, Д6. Он предназначен для питания предварительных уси­лителей.

Конструкция и детали. Конструктивно усили­тель выполнен в металлическом корпусе. На перед­ней панели расположены регуляторы усиления, ба­ланса, тембра, переключатели входов, выключатель питания и элементы индикации. К задней панели прикреплены платы оконечных усилителей, на ней же установлены входные и выходные разъемы. Кро­ме того, задняя панель является радиатором, на ко­тором размещены мощные выходные транзисторы.

В усилителе использованы постоянные резисторы МЛТ (УЛМ), подстроечные — СП4-1в, переменные СПЗ-23 и СПЗ-12 (регуляторы баланса). Электро­литические конденсаторы — К50-6, К50-18, ЭТО-2, остальные конденсаторы — КМ, КЛС, МБМ.

Входные и выходные разъемы унифицированные СГ-5, переключатель входов и рода работ П2К, се­тевой переключатель ПК-Н4-11. Предохранители Пр1 — Пр8 быстродействующие ВПЗ, сетевой предо­хранитель ПМ-3.

Силовой трансформатор — стандартный ТПП322-127/220-50. Катушка индуктивности L1 на­мотана на кольцевом сердечнике из феррита М2000НМ (типоразмер К20Х12Х6) проводом ПЭВ-1 0,08. Число витков — 2800.

Налаживание усилителя несложно и при исполь­зовании проверенных деталей сводится к установке подстроечным резистором R5 (см. рис. 5) на выхо­де нулевого потенциала. В случае необходимости R18 (см. рис. 5) устраняют «ступеньки». Ток покоя каждого оконечного усилителя не должен при этом превышать величины 50... 100 мА.

Окончательная настройка усилителя сводится к проверке работы всех органов управления, комму­тации и индикации. Все параметры, указанные в начале статьи, после проведения регулировочных работ должны получиться автоматически.

Необходимо отметить, что все работы по регу­лировке должны производиться с подключенными к выходам усилителя эквивалентами нагрузок посто­янными резисторами сопротивлением 8 Ом и мощ­ностью рассеивания не менее 25 Вт. Режимы рабо­ты транзисторов измерялись вольтметром ВК7-9.

OCR Pirat

НЕ БУМАЖНЫЙ, А ОКСИДНЫЕ

Прочитав статью С. Рыбаса «Включаем трехфазный» (см. «М-К» за 1986 г., № 2), хочу рассказать о своем способе включения трехфазных асинхронных электродвигателей в однофазную сеть. Вместо обычных бумажных конденсаторов я использую оксидные (электролитические). Последние имеют значительно меньшие габариты при одной и той же емкости. Да и купить их можно в любом радиомагазине.

clip_image001

Рис. 1. Схема замены бумажного конденсатора (а) оксидными (б).

Схема эквивалентной замены обычного конденсатора (рис. 1а) на оксидные приведена на рисунке 16. Положительная полуволна переменного тока проходит через цепочку VD1C1, а отрицательная через VD2C2. По этой схеме можно использовать оксидные конденсаторы с допустимым напряжением в два раза меньшим, чем для обычных конденсаторов той же емкости. Так, если в схеме для однофазной сети напряжением 220 В применен бумажный конденсатор с рабочим напряжением 400 В и выше, то в нашем случае достаточно использовать оксидные конденсаторы на 200 В. Объясняется это тем, что каждый конденсатор пропускает только одну полуволну переменного тока и, следовательно, к нему прикладывается лишь половина действующего напряжения сети.

Емкости обоих конденсаторов одинаковые и выбираются так же, как и для пускового устройства с бумажными конденсаторами.

clip_image002

Рис. 2. Схема включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть.

Схема включения трехфазного электродвигателя в однофазную сеть с применением оксидных конденсаторов — на рисунке 2. SA1 — переключатель направления вращения мотора, SB1—пусковая кнопка (контакты SB 1.2, SB 1.3 размыкаются при ее отпускании), С1 и СЗ— пусковые, С2 и С4 — рабочие оксидные конденсаторы.

clip_image003

Рис. 3. Пульт для запуска трехфазных электродвигателей:

1 — амперметры, 2 — переключатель направления вращения двигателя, 3 — сетевой выключатель, 4 — тумблеры набора конденсаторов.

На мой взгляд, подбирать конденсаторы лучше всего с помощью токо-измерительных клещей. Ступенчато меняя емкости конденсаторов, измеряют токи в точках а, в, с, добиваясь их равенства. Замеры следует производить при наг-уженном двигателе, то есть в том режиме, в котором он будет в дальнейшем работать.

Диоды для сети 220 В выбираются с обратным максимально допустимым напряжением не менее 300 В. Максимальный прямой ток диода зависит от мощности электродвигателя. До 1 кВт подойдут Д245, Д245А, Д246, Д246А, Д247 с Inp.max=10 А. При мощности двигателя от 1 до 2 кВт можно применить те же диоды, установив их на теп-лоотводы. Учтите, что при перегрузке диода может произойти его пробой, через оксидный конденсатор потечет переменный ток, и спустя некоторое время такой конденсатор может сильно нагреться и разорваться.

В заключение хочу сказать, что, имея магазин конденсаторов, можно сделать универсальный пульт для запуска трехфазных электромоторов мощностью до 1—2 кВт (рис. 3). Оксидные конденсаторы — следующей градации емкости: 100, 50, 20, 20, 10, 5, 3, 2 и 1 мкФ. Имея такой набор, можно составить любую емкость до 200 мкФ.

В пульте следует установить три малогабаритных амперметра, включив их в разрывы цепей в точках а, в, с (рис. 2). Допустимо применить также миллиамперметры или микроамперметры, подсоединив их через трансформаторы тока и соответствующим образом отградуировав.

Вместо трех измерительных приборов можно использовать и один, последовательно переключая его в указанные на схеме точки. Добиваясь подбором конденсаторов равенства токов, быстро и точно находят оптимальный режим работы трехфазного электродвигателя любой мощности.

Л. ХМЫЛОВ,

г. Жуковский,

Московская обл.

«М-К» 7 1990

OCR Pirat

На одном транзисторе

Каких только радиоприемников не существует на свете: прямого усиления, супергетеродинные, регенеративные, сверхрегенеративные и другие. Но как познакомиться в кружке с работой каждого из них за короткую смену в пионерском лагере? В этом вам поможет своеобразный радиоконструктор, позволяющий монтировать несложные легкоразборные самоделки.

Все радиоприемники предельно упрощены содержат лишь по одному транзистору. Они обеспечивают прием радиовещательных станций на головные телефоны. Монтажные схемы всех устройств совпадают с принципиальными, что способствует наглядности и существенно облегчает сборку начинающим радиолюбителям.

Радиоприемник прямого усиления 0-V-0 (рис. I) работает в KB диапазоне 25...50 м. Напряжение радиочастоты (РЧ) с антенны WA1 поступает через конденсатор CI на колебательный контур L1L2C2. Выделенный им сигнал через конденсатор СЗ подается на базу транзистора VT1, усиливается и детектируется в цепи коллектора. РЧ составляющая коллекторного тока фильтруется цепью L3C4, а составляющая звуковой частоты (34) протекает через головные телефоны BF1 и воспроизводится ими. Источник питания — батарея GB1 на 4,5 В.

clip_image002

Катушки L1 и L2, содержащие по 13 витков провода ПЭЛ-1 0,7, намотаны в одном направлении на расстоянии 5 мм друг от друга на каркасе 0 15 мм. Конденсатор настройки С2 типа КПЕ-3 или КПЕ-5 (от радиоприемников «Алмаз», «Сокол»), Высокочастотный дроссель L3 намотан в один слой проводом ПЭЛ-1 0,18 на корпусе постоянного резистора ВС-(),Г> сопротивлением не менее 100 кОм. Телефоны BF1 — низкоомные, марки ТА-56М или ТА-4. Можно использовать и высокоомные «наушники» ТОН-2, ТОН-2А, соединив оба излучателя параллельно, с соблюдением их полярности. Транзистор КТ315Б допустимо заменить на КТ315Г или КТ315Е. Выключатель — ТВ2-1 или ТП1-2, МТ-1. Питание — батарея типа 3336JI («Планета») или три последовательно соединенных элемента 343, 373.

К радиоприемнику (особенно в здании из железобетона) необходимо присоединить наружную антенну длиной в несколько метров и при возможности его заземлить. Приняв передачу какой-либо радиостанции, подбирают сопротивление резистора R1 по максимальной громкости звука.

Радиоприемник прямого усиления 0-V-0 (рис. 2) отличается от предыдущего тем, что детектирование РЧ сигнала происходит на эмиттерном переходе транзистора VT1. Полученная ЗЧ составляющая усиливается и выделяется в цепи коллектора на телефонах BF1. При отключении питания переключатель SA1 соединяет базу с эмиттером, и детектирование происходит на коллекторном переходе, то есть приемник превращается в детекторный и "Может принимать только мощные сигналы, например, от близко расположенного передатчика. Данные элементов приведены выше.

Регенеративный радиоприемник 0-V-0 (рис. 3) работает в КВ-диапазоне 41 м. Напряжение РЧ с антенны WA1 через конденсатор С1 поступает в колебательный контур LI L2L3C2C3C4.

clip_image004

Подстроенный конденсатор С2 предназначен для установки средней частоты поддиапазона, постоянный С4 — для ограничения его перекрытия, КПЕ СЗ — для плавной настройки в пределах поддиапазона. Контур соединен с транзистором VT1 по трехточечной схеме с автотрансформаторной связью. Режим регенеративного детектирования устанавливают с помощью переменного резистора R2. Телефоны BF1 включены в цепь коллектора через ВЧ дроссели L4 и L5, уменьшающие собственное излучение регенератора.

clip_image006clip_image008

Катушки приемника намотаны в одном направлении проводом ПЭЛ-1 0,7 на картонном каркасе 0 35, длиной 50 мм на расстоянии 5 мм друг от друга и содержат: L1 — 25 витков, L2 — 5,5, L3 — 0,5 витка. Конденсатор настройки СЗ типа КВП с наращенной осью имеет три неподвижные и четыре подвижные пластины. Вместо него можно использовать конденсатор марки КПК-Т. Подстроечный конденсатор С2 КПК-1 или КПК-М, постоянные конденсаторы С1, С4, С5, С6 — керамические, С7 — оксидный К50-12 или К50-6. Переменный резистор R2 — СПЗ-28А или СПО-0,4. Данные остальных элементов указаны выше.

Для налаживания приемника к нему присоединяют телефоны, антенну и заземление. Включают питание и, изменяя сопротивление переменного резистора R2, устанавливают режим, близкий к порогу генерации, при котором в телефонах прослушивается заметный шум (но не свист). Установив КПЕ СЗ в среднее положение, изменяют емкость конденсатора С2 до приема какой-либо станции в средней части 41-метрового поддиапазона. В дальнейшем настройку на станции осуществляют с помощью КПЕ СЗ, одновременно выбирая оптимальный режим регулировкой переменного резистора R2.

Радиоприемник прямого усиления 0-V-1 (риг. 4) работает в KB диапазоне 25 — 50 м. Сигнал, поступающий от антенны WA1 через конденсатор С1, выделяется контуром L1L2C3. Для повышения чувствительности диодного детектора на диод VD1 подается небольшое положительное смещение через резистор R1. Напряжение 34 усиливается транзистором VT1 и воспроизводится телефонами BF1, заблокированными конденсатором С4.

Радиоприемник прямого усиления 1-V-0 (рис. 5) также работает в KB диапазоне 25 — 50 м. Он содержит колебательный контур L1L2C2, усилитель РЧ на транзисторе VT1, детектор на диоде VD1 и телефоны BF1.

clip_image010

Рефлексный радиоприемник прямого усиления 1-V-1 (рис. 6) работает в 49-метровом KB поддиапазоне. Сигнал, поступающий с антенны WA1 через конденсатор С2 на контур L1C1C3, с помощью катушки связи L2 подается на базу транзистора VT1. В цепь базы включен переменный резистор R2, с помощью которого устанавливают оптимальный электрический режим транзистора. Усиленный им сигнал РЧ выделяется в цепи коллектора двухконтурным полосовым фильтром C8C9L3L5C10C11. Потери в нем частично компенсируются положительной обратной связью, подаваемой из цепи эмиттера через катушку L4. Детектор с удвоением напряжения на диодах VD1, VD2 нагружен резистором R1. Напряжение 34 через конденсаторы С4, С5 и катушку L2 приложено к базе транзистора и усиливается им. Звук воспроизводится телефонами BF1, включенными в цепь коллектора через катушку L3 и ВЧ дроссели L6 и L7. Таким образом, транзистор используется дважды: в качестве усилителя РЧ, а затем — ЗЧ.

clip_image012

Катушки намотаны на картонных каркасах 0 22 мм и содержат: L1 — 20 витков провода ПЭЛ-1 0,51, L2 — 5 витков ПЭЛ-1 0,14, намотанного рядом с LI; L3 и L5 — по 20 витков ПЭЛ-1 0,51 на расстоянии 5 мм друг от друга, между ними помещается L4 — четыре витка ПЭЛ-1 0,14. Данные остальных деталей приведены выше.

Установив движок переменного резистора R2 в среднее положение, настраивают приемник на одну из станций KB поддиапазона 49 м и подбирают емкость подстроечных конденсаторов С8 и СП по максимальной громкости. Если приемник будет самовозбуждаться (свист в телефонах), следует отмотать 1 — 2 витка от катушки L4.

clip_image014

Супергетеродинный радиоприемник (рис. 7) работает в KB диапазоне 25 — 50 м. Этот приемник — также рефлексный, поскольку его транзистор используется в смесителе, гетеродине и усилителе ЗЧ.

clip_image016

Напряжение РЧ с антенны WA1 через конденсатор С1 поступает на отвод катушки L1 входного контура L1C3.1C5. Выделенный им сигнал трансформируется в катушке связи L2 и через конденсатор С2 подается на базу транзистора VT1. Катушка L2 соединена последовательно с катушками L5 и L6, индуктивно связанными с катушкой L7 гетеродинного контура L7C6C7C3.2. Катушки L5 и L6 через конденсатор С9 подключены к эмиттеру транзистора, а его коллектор через контур промежуточной частоты (ПЧ) L3C10 и блокировочный конденсатор СП соединен с другим выводом катушки L6, что обеспечивает возбуждение колебаний гетеродина. Сопряжение его частоты с частотой сигнала достигается с помощью конденсаторов: подстроечных С5, С6 и последовательно включенного С7.

Напряжение ПЧ выделяется в цепи коллектора контуром L3C10. Потери в нем частично компенсируются введением положительной обратной связи (ПОС) через катушку L4.

Модулированное напряжение ПЧ детектируется диодом VD1, и 34 составляющая через конденсатор С4 и резистор R1 подается на базу транзистора. Усиленные им колебания 34 воспроизводятся телефонами BF1, включенными в цепь коллектора через катушку L3 и ВЧ дроссели L8 и L9.

Оптимальный электрический режим транзистора создается с помощью резисторов: R2 в цепи базы и R3 в цепи эмиттера. Для обеспечения устойчивой работы приемника при частичном разряде батареи GB1 ее блокируют конденсатором С12 большой емкости.

Катушка L1 содержит 15+15 витков провода ПЭЛ-1 0,51, намотанного с шагом 1 мм на каркасе 0 16 мм. Катушка L2 — 5 витков ПЭЛ ШО 0,18 намотана между витками L1. Катушки L3 — 75 витков ПЭВ-1 5Х 0,06 и L4 — 4 витка ПЭЛШО 0,1 заключены в броневой чашечный сердечник типа ОБ-1 из феррита марки 600НН с подстроечным сердечником из того же материала. Можно использовать контуры ПЧ с соответствующими конденсаторами от транзисторных радиоприемников. Катушки L5 и L6 — по 5 витков ПЭЛШО 0,18 размещены между витками катушки L7, состоящей из 28 витков ПЭЛ-1 0,51, намотанного с шагом 1 мм на каркасе 0 16 мм. КПЕ СЗ вместе с подстроечными конденсаторами С5, С6 — от радиоприемников «Алмаз», «Сокол» и др. Конденсаторы постоянной емкости С7 и СЮ — с пленочным или слюдяным диэлектриком.

Для налаживания приемника подстроечные конденсаторы С5 и С6 устанавливают в среднее положение, сердечник катушек L3, L4 полностью вводят. Присоединив к гнездам антенну, телефоны и заземление, включают питание. Настраивают приемник на какую-либо станцию 25-метрового участка KB диапазона (при выведенном роторе КПЕ СЗ) и регулируют под-строечный конденсатор участка диапазона 49 м (при введенном роторе КПЕ) и добиваются наибольшей громкости, сдвигая или раздвигая витки катушки L1. Эти операции нужно повторить несколько раз. Возможно, для наилучшего сопряжения потребуется подобрать емкость конденсатора С7. В заключение проверьте, не улучшится ли прием, если поменять местами выводы катушки L4.

Сверхрегенеративный радиоприемник (рис. 8) принимает передачи УКВ ЧМ вещательных радиостанций в диапазоне 66 - 73 МГц.

Напряжение с антенны WA1 через конденсатор СЗ поступает на контур L1L2L3C1C2. Он соединен с транзистором VT1 по трехточечной схеме: с эмиттером непосредственно, с базой и коллектором — через конденсаторы С4 и С5 соответственно. Режим сверхрегенерации устанавливают переменным резистором R2. ВЧ дроссели L4 и L5 предотвращают попадание токов РЧ в цепь телефонов BF1, что уменьшает собственное излучение сверхрегенератора и возможность создания помех другим приемникам.

Катушки намотаны на каркасе 0 10 мм проводом ПЭЛ-1 0,7 с шагом 1,5 мм и содержат: L1 — 2, L2 — 4, L3 — 4 витка. Выводы катушек длиной по 40 мм зачищены, скручены вдвое и пропаяны. Данные остальных деталей указаны выше.

Для налаживания подсоединяют к гнездам антенну и телефоны, устанавливают КПЕ и переменный резистор R2 в среднее положение и включают питание. Изменяя емкость подстроечного конденсатора С5, добиваются появления в телефонах шума сверхрегенерации («шипения»). Подстроечным конденсатором С1 настраиваются на УКВ ЧМ вещательную станцию. В дальнейшем настройку осуществляют КПЕ С2, одновременно подбирая наилучший режим переменным резистором R2.

Для сборки радиоприемников служит монтажная плата (рис. 9), изготовленная из любого листового изоляционного материала толщиной 2 — 3 мм. К выводам радиоэлементов предварительно припаивают удлинительные проводники и монтаж производят на плате уже без пайки: винтами с гайками и шайбами, обеспечивающими надежный контакт.

Последовательность сборки радиоустройств иллюстрирует рисунок 10, на котором в качестве примера изображены фрагменты монтажа регенеративного радиоприемника 0-V-0. На лицевой стороне платы цветным (но не графитовым) карандашом чертят принципиальную схему, совмещая точки электрических соединений с соответствующими отверстиями (рис. 10 а). В них вставляют винты и навинчивают гайки, одновременно устанавливают гнезда (рис. 10 б). Согласно схеме разводят монтажные проводники и затягивают гайки (рис. 10 в). Затем закрепляют гайками элементы — катушки и дроссели в последнюю очередь (рис. 10 г).

В. РИНСКИЙ,

г. Ивано-Франковск

«М-К» 6 1989

OCR Pirat