Долгих Э.А. Основы применения CALS-технологий в электронном приборостроении

Подождите немного. Документ загружается.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ



Основы применения CALS-технологий в электронном приборостроении. Электрон. учеб. пособие

-101-

с минимальным количеством внешних компонентов. Защита от перегрузки со-

стоит из внутренних ограничителей и температурного отключения.

Параметры микросхемы LM1875: выходная мощность (Вт) – до 30;

уровень нелинейных искажений на частоте 1 кГц при выходной мощности 20

Вт (%) – 0,015; защита для постоянного и переменного токов по земле; защи-

та от перегрева; напряжение питания (В) – 16–60; внутренние защитные дио-

ды на выходе; отношени

е сигнал/шум (дБ) – 90.

Тип резисторов – С1-4, конденсаторов С1, С2, С3, С7 – К10-47; С4, С5,

С6 – К50-6.

№

Краткое описание.

Схема электрическая принципиальная индикатора разрядки батареи

приведена на рис. П2.3

. Индикатор содержит узел сравнения установленного

заранее напряжения с действительным напряжением батареи и узел индика-

ции (звуковой генератор).

Рис. П2.3. Схема электрическая принципиальная

индикатора разрядки батареи

Звуковой генератор собран на микросхеме DA1 KP140УД1208.

Резисторы R1, R2 и R3 обеспечивают смещение на неинвертирующем входе

(вывод 3), в данном случае, однополярного источника питания. Элементы

С1, R4, R5 включены в цепь обратной связи, обесепечивая генерацию.

С выхода микросхемы (вывод 6) колебания звуковой частоты поступают на

пьезокерамический излучатель звука BF1. Звуковой генератор начинает

работать только тогда, когда коэффициент усиления, завися

щий от

потребляемого микросхемой тока, превысит минимальный порог,

необходимый для самовозбуждения. Если вход управления потреблением

тока (вывод 8) замкнут на минус питания (вывод 4) через резисторы R6 и R7,

микросхема генерирует звуковые колебания. Если вывод 8 через резистор R6

220 к

R3 100 к

220 к

С1

0,015

R4 27

R5 270 к

DA1

-U

∞

R6 470 к

R7 120 к

R10

22 к

220 к

VS1

КС156А

BF1

3П-3

VТ1

ГТ310А

100 к

С2

0,15

+9 В

DA1

КР140УД1208

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ



Основы применения CALS-технологий в электронном приборостроении. Электрон. учеб. пособие

-102-

замкнут на плюс питания (вывод 7), микросхема заторможена и ее

потребляемый ток минимален.

Узел сравнения напряжения собран на транзисторе VT1, стабилитроне

VS1 и резисторах R8–R10. Резистор R8 установлен для надежного

закрывания транзистора VT1. Резистор R10 предотвращает перегрузку и

выход из строоя транзистора VT1 во время настройки. Конденсатор С2

ослабляет различные наводки в цепи базы.

Работает устройство следующим образом. При номинальной ЭДС

батареи на

пряжение, снимаемое с делителя R9R10, достаточно для пробоя

стабилитрона, и транзистор VT1 открыт. Его переход эмиттер-коллектор

через резистор R6 замыкает упровляющий вывод микросхемы на плюс

питания. Излучатель BF1 не звучит. Несмотря на то, что в дежурном режиме

транзистор VT1 постоянно открыт, потребление тока индикатором невелико

благодаря большому сопротивлению резистора R7.

При определенном, заранее установленном резистором R9, напряжении

батареи питания ток через стабилитрон VS

1 заметно уменьшается и

транзистор VT1 закрывается. Потребляемый микросхемой ток возрастает и

звуковой генератор включается, сигнализируя о понижении напряжения

батареи.

Настройка индикатора заключается в следующем. Установив движок

резистора R9 в верхнее (по схеме) положение, подключают индикатор к

блоку питания, при этом генератор должен работать, а излучатель BF1 –

звучать. За

тем снижают напряжение питания до необходимого контрольного

уровня. Например, если батарея питания состоит из 6 аккумуляторов ЦНК-

0,45 и известно, что рязряд каждого из элементов батареи допустим до

напряжения не ниже 1 В, то 6,5 В (с запасом) и будет тем предельным

уровнем напряжения, при котором должен сработать индикатор.

После этого устанавливают движок подстроечного резистора R9 в

положение, когда прекращается звуко

вая индикация. Подняв наряжение до 9

В и постепенно снижая его до 6,5 В, убеждаются в своевременном

включении генератора звука. Повторив эту процедуру несколько раз, находят

точное положение движка резистора R9, при котором индикация срабатывает

при запланированном пределе пониженного напряжения. Подбором

конденсатора С1 настраивают генератор звука на резонансную ч

астоту

пьезокерамического излучателя.

В узле сравнения применен устаревший миниатюрный германиевый

транзистор, что связано с меньшим падением напряжения на нем по

сравнению с кремниевыми транзисторами. Допустимо применение других

транзисторов. С целью уменьшения объема устройства резисторы R9 и R10

можно заменить двумя постоянными, экспериментально подобрав их при

настройке.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ



Основы применения CALS-технологий в электронном приборостроении. Электрон. учеб. пособие

-103-

№

Краткое описание.

Представленная на рис. П2.4

схема усилителя низкой частоты предна-

значена для работы в системах типа «интеркум», телефонии, простых прием-

никах.

Рис. П2.4. Схема электрическая принципиальная

простого усилителя на микросхеме серии ТДА

Напряжение питания усилителя зависит от нагрузки: при Rн = 4 Ом на-

пряжение питания не должно превышать 10 В, выходная мощность при этом

составляет около 1,7 Вт; при R

н = 8 Ом напряжение питания не должно превы-

шать 15 В, выходная мощность при этом составляет около 2,5 Вт. Рекомендуе-

мое напряжение питания на 4-омной нагрузке не должно превышать 9 В, на

8-омной нагрузке – 12 В.

Конденсаторы – типа К50-6, резисторы – С2-33.

№

Краткое описание.

Блокиратор «пиратского» телефона, схема которого приведена на

рис. П2.5, предохраняет телефонную линию абонента от несанкционирован-

ного подключении «пиратского» телефона. Когда трубка лежит на аппарате,

напряжение в линии составляет 60 В, и через стабилитрон VS2 в базу транзи-

стора VT2 течет ток, т. е. VT2 открыт.

При снятой трубке напряжение в линии падает до 5–15 В, ст

абилитрон

VS2 закрывается. Если трубка снята хозяином (т. е. после блокиратора), от-

крывается VT1, коллекторный ток которого поддерживает в открытом со-

стоянии VT2. На его коллекторе и управляющем входе ключа К1 низкий уро-

DA1

TDA7231A

Вход

10к

100,0

470,0

100н

4,7

100,0

220,0

BA1

4/8 Ом

+Епит

1,8..15В

-Епит

5-8

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ



Основы применения CALS-технологий в электронном приборостроении. Электрон. учеб. пособие

-104-

вень. Ключ закрыт, и линия не шунтируется. Если подключился «пиратский»

телефон (т. е. до блокиратора), напряжение в линии падает, транзистор VT2

закрывается, так как VT1 и VS2 закрыты. Конденсатор СЗ заряжается по це-

пи VD1, DA1, VD2, R3, R5, ключ К1 открывается, и R2 шунтирует линию.

Набор номера «пиратом» становится невозможным. В моменты замыкания

контактов номеронабирателя «пирата» конденсатор С2 обеспечивает подпит-

ку СЗ, а диод VD3 препятств

ует разрядке С2 через стабилитрон

VS1. VS1, С1

и стабилизатор тока DA1 обеспечивают питание (3 В) транзистора VT2 и цепи

R5C3. Подключают блокиратор в разрыв телефонной линии на входе в квар-

тиру, соблюдая полярность. Питание блокиратора осуществляется от теле-

фонной сети.

Рис. П2.5. Схема электрическая принципиальная

блокиратора «пиратского» телефона

В схеме применены следующие типы элементов: резисторы – С2-23,

конденсаторы: С3 – К10-17; С1, С2 – К50-6. Ключ К1 – КР1014 КТ1В.

№

Краткое описание.

Индикатор электрического поля предназначен для индивидуальной за-

щиты (как дополнительное средство) персонала, занятого на обслуживании и

ремонте электрооборудования с рабочим напряжением до 6000 В. Назначе-

ние устройства – своевременно предупредить персонал о недопустимом при-

ближении к токоведущим частям электрической установки, находящейся под

напряжением.

VD1

КД101А

VD4

КС220Ж

VT1

КТ502Г

R1 51

VD5

КД101А

R2 680

VD2

КС106А

R3 1,8М

R4 3,6М

VD3

КД103А

С2

100,0

VT2

КТ503Г

2М

С3

0,47мк

DA1

КЖ101

С1

100,0

ТА

Ктелефонной лини

К1

VS1

VS2

VD2

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ



Основы применения CALS-технологий в электронном приборостроении. Электрон. учеб. пособие

-105-

Небольшие размеры и малое потребление электроэнергии в дежурном

режиме делают индикатор удобным для постоянного ношения с собой в на-

грудном кармане спецодежды. Схема устройства показана на рис. П2.6

Рис. П2.6. Схема электрическая принципиальная

Индикатора электрического поля

В схеме устройства микросхема КР140УД1208 работает как компара-

тор. Если учесть, что компаратор – это своеобразные весы, которые сравни-

вают предложенный груз (напряжение) с эталонным, а единица измерения не

килограмм, а вольт, то результат такого сравнения выразится двумя состоя-

ниями: либо входное напряжение минимально, т. е. U

вых

= U

, либо макси-

мально, т. е. U

вых

= U

Для микросхемы КР140УД1208 первое состояние при напряжении на

инвертирующем входе U

, больше, чем напряжение на неинвертирующем:

> U

, и тогда U

вых

= U

. Второе состояние получается при U

< U

. В этом

случае U

вых

= U

. По этому принципу построен индикатор электрического по-

ля.

Полевой транзистор VT1 и резистор R1 образуют делитель напряжения

с управляемым сопротивлением. Снимаемый с него сигнал дополнительно

усиливает транзистор VT2. Резисторы R3 и R4 делят напряжение питания

пополам, образуя эталонное напряжение, с которым сравнивается

напряжение сигнала.

В исходном состоянии сопротивление канала исток–сток транзистора

VT1 мало, поскольку на его затворе, соединен

ном с «антенной» WA1, нет

никакого сигнала. Транзистор VT2 закрыт. Напряжение на выводе 2 микро-

схемы DA1 приближено к U

пит

, а значит, больше, чем на выводе 3, где оно

равно U

пит

/2. Соблюдается условие U

> U

, при котором U

вых

= U

, транзи-

сторы VT3 и VT4 закрыты.

При внесении индикатора в электрическое поле достаточной напря-

женности сопротивление канала исток–сток полевого транзистора VT1

WA1

VT1

КП103М

VT2

КТ3102Е

1,5М

330к

R3 330 к

R5 910 к

DA1 КР140У

1208

∞

-U

330к

0,33

R6 470 к

СC

С2 220,0×16 В

С2

330,0×16 В

С3

1,0×16 В

220 к

47 к

VT4

КТ3107И

VT3

КТ3102Е

–

GB1

12 В

SA1

BF1

GS1205S

HL1

АЛ314А

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ



Основы применения CALS-технологий в электронном приборостроении. Электрон. учеб. пособие

-106-

возрастает, поскольку он закрывается наведенным напряжением, продетек-

тированным на р-n переходе затвора. Открывается транзистор VT2, снижая

напряжение на выводе 2 DA1. В какой-то момент компаратор переключается,

и напряжение на его выходе становится близким к напряжению питания. От-

крывается транзистор VT3, разрешая работу генератора импульсов, выпол-

ненного на VT3 и VT4. Частота следования импульсов зависит от номинало

конденсатора С3 и резистора R8. При указанных на схеме значениях частота

импульсов равна 2,5–3 Гц. С такой же частотой генератор звука BF1 издает

тревожные сигналы, подтверждаемые вспышками светодиода HL1.

В цепь управления потребляемым током микросхемы (вывод 8), кроме

резистора R6, включен конденсатор С2, и можно сказать, что R

упр

→ ∞. Фак-

тически R

упр

имеет конечную величину, которая зависит от качества конден-

сатора С2. Но это по постоянному току. А по переменному – R

упр

зависит еще

и от емкости этого конденсатора. Как только начинает работать генератор

(VT3, VT4), первый же импульс перезаряжает конденсатор С2. Возникающий

при этом ток через цепь С2R6 значительно больше тока покоя и, как следст-

вие этого, мощность на выходе микросхемы возрастает.

Поскольку постоянная времени R8C3, определяющая частоту включе-

ния генератора, намного меньше постоянной времени R6С2 и конденсатор

С2 не успевает разрядиться до первоначального состоян

ия, то звуковые и

световые сигналы следуют, пока открыт транзистор VT2. В момент, когда

индикатор убирают из зоны действия электрического поля, компаратор пере-

ключается. Конденсатор С2 разряжается через капсюль BF1 и светодиод

HL1. Устройство переходит в дежурный режим. Ток потребления при этом

уменьшается до 60–70 мкА.

Устройство являет

ся достаточно чувствительным. С «антенной» из

фольгированного стеклотекстолита размерами 55 × 33 мм (передняя стенка

корпуса индикатора) он «узнает» потребитель электроэнергии (включенная

электрическая лампа, нагревательный прибор) на расстоянии более 0,5 м. В

движении индикатор реагирует на статическое электричество. Перемещение

по ковровому покрытию с синтетическим ворсом вызывает срабатывание

практически при каждом шаге.

Индикатор собран на печатной плате из двусторонне фольгированного

стеклотекстолита ра

змерами 42 × 30 мм. Вместе с батареей питания V23GA

(диаметр 10 мм, длина 27 мм) он размещается в корпусе размерами

55 × 33× 14 мм, изготовленном из белой жести. Передняя стенка корпуса сде-

лана из того же материала, что и монтажная плата. Фольга с наружной сто-

роны соединена с затвором транзистора VT1.

Транзист

ор VT1 можно заменить на КП10ЗЛ или КП10ЗК. Транзисто-

ры КТ3102 или КТ3107 могут иметь любые буквенные индексы. В случае

применения транзисторов КТ315 и КТ361 (что также допустимо) необходимо

доработать разводку печатных проводников. Конденсатор С1 – керамиче-

ский, емкостью от 0,068 до 0,68 мкФ. Остальные конденсаторы – оксидные,

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ



Основы применения CALS-технологий в электронном приборостроении. Электрон. учеб. пособие

-107-

малогабаритные. Светодиод HL1 лучше использовать красного свечения.

При слишком громком звуке, чтобы не перегружать капсюль и встроенный

генератор, последовательно со светодиодом целесообразно включить гася-

щий резистор сопротивлением до 300 Ом (на схеме не указан).

Собранный без ошибок индикатор в налаживании не нуждается. Если

задаться целью минимально сократить ток в режиме покоя, то следует особое

внимание уделить подбору конденсатора С2 (по минимальному току утечки).

Индикатор сохраняет работоспособность при снижении напряжения батареи

питания до 6 В.

№

Краткое описание.

Схема высококачественного усилителя дециметрового диапазона при-

ведена на рис. П2.7

. На входе усилителя включен настраиваемый полосовой

фильтр L1, C2, C3 с полосой пропускания порядка 50 МГц в пределах с 21-го

по 60-й канал. Усилитель выполнен на транзисторах средней мощности по

схеме с общим эмиттером. Это обеспечивает высокий динамический диапа-

зон усилителя и эффективную работу его при наличии мощных сигналов

других каналов.

Первый каскад работает при токе коллектора т

ранзистора 7 мА и опре-

деляет такие параметры усилителя, как уровень шума и перекрестную моду-

ляцию. Второй каскад определяет общий коэффициент усиления, который

составляет 25 дБ. Коллекторный ток транзистора второго каскада около 25

мА. Вход и выход усилителя рассчитаны на подключение коаксиального ка-

беля с волновым сопротивлением 75 Ом.

Рис. П2.7. Схема электрическая принципиальная высококачественного усилителя ДМВ

С1

С4

1000

С3

2...6

С2

2...6

VT1

BFR90

56к

39к

270

VT2

BFR90

200

10мкГН

Вход

Выход

С7

С5

470

С6

470

С9

1000

С8

2,7

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ



Основы применения CALS-технологий в электронном приборостроении. Электрон. учеб. пособие

-108-

Питание осуществляется напряжением +12 В и подается через кабель.

Дроссель L4 имеет индуктивность 10 мкГн. Катушка L1 выполнена посереб-

ренным проводом диаметром 2 мм, имеет полвитка и отформована на оправ-

ке диаметром 4 мм. Дроссели L2 и L3 имеют по три витка, намотанных про-

водом ПЭВ-2 – 0,2 на ферритовых кольцевых магнитопроводах типа 20ВН.

Типы остальных пассивных элементов: резисторы – С2-23, конденсаторы:

С1, С4, С5, С6, С7, С8 – К10-17; С2, С3 – КТ4-21; С9 – К50-6. Транзисторы

BFR90 можно заменить отечест

венными СВЧ транзисторами средней мощ-

ности КТ610, КТ640, КТ913 и т. п.

№

Краткое описание.

Метроном, схема которого приведена на рис. П2.8

, может применяться,

например, начинающим музыкантом при контроле темпа исполняемой мело-

дии, но также может быть полезен всем, перенесшим тяжелые заболевания –

по установленному на метрономе ритму звуковых сигналов можно контро-

лировать ритм движений и дыхания. Не исключены и другие варианты при-

менения метронома. Рабочий диапазон метронома разбит на одиннадцать

фиксированных частот: 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150 и 160 зву-

ковых «ударов» в минуту.

Рис. П2.8. Схема электрическая принципиальная карманного метронома

Питание метронома осуществляется от автономного источника напря-

жением 5 В с потреблением тока около 100 мА во время звукового сигнала, и

не более 7 мА во время паузы. При изменении температуры окружающей

C1* 7500

M05

M04

M03

M02

M01

R1 33к

R2 29,4к

R3 25,2к

R4 22,1к

R5 19,8к

R6 17,8к

R7 16,2к

R8 14,7к

R9 13,5к

R10 12,6к

R11 11,7к

DD1 КР512ПС10

HL1

АЛ310А

VT1

КТ315Г

BA1

Х1

GB1

R12

1,5к

R13

750

К выв. 8 DD1

К выв. 16 DD1

SA1

40...60 Ом

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ



Основы применения CALS-технологий в электронном приборостроении. Электрон. учеб. пособие

-109-

среды в пределах 20±15 °С или питающего напряжения на 0,5 В частота по-

вторения «ударов» уходит не более чем на 1 %. В качестве звукового излуча-

теля используется выносная динамическая головка или миниатюрный голов-

ной телефон. Кроме того, метроном снабжен световым индикатором, вспы-

хивающим в такт со звуковыми «ударами». Метроном выполнен на микро-

схеме КР512ПС10, к выходу которой в кач

естве нагрузки (микросхема с от-

крытым коллекторным выходом) подключен резистор R12. С нагрузкой со-

единен усилительный каскад на транзисторе VT1. В коллекторной цепи тран-

зистора стоит цепочка из резистора R13 и светодиода HL1 (световой индика-

тор), а параллельно цепочке через разъем Х1 подключается, например, дина-

мическая головка ВА1. Питающее напряжение на цепи метронома подает

ся

только при подключении к разъему звукового излучателя. Требуемую часто-

ту генератора – количество «ударов» в минуту – устанавливают переключа-

телем SA1.

Резисторы R1–R11 желательно применять высокоточные (±0,5 %) С2 –

29 В или аналогичные с указанными на схеме сопротивлениями. Конденса-

тор С1 – К10-17 с ТКС = М75. Галетный переключатель SA1 – любой мало-

габаритный с соответствующим чи

слом положений. В качестве звукового из-

лучателя следует использовать динамическую головку 0,25ГДШ-20-50

(0,1ГД-17) или другую (а также телефонный капсюль) со звуковой катушкой

сопротивлением 40–60 Ом. Разъем Х1 – ОНЦ-ВГ-4-5/16Р или любой подхо-

дящий с соответствующим количеством гнезд и ответной вилкой. Источник

питания – четыре аккумулятора Д-0,1, соединенные последовательно. Для их

периодической подзарядки предусмотрены гнезда 1 и 3 разъема, к которым

подключают зарядное устройство, обесп

ечивающее нужный ток (примерно

равный десятой части емкости аккумулятора).

№

Краткое описание.

Если требуется беспроводное дистанционное прослушивание телефон-

ных разговоров на своем телефонном аппарате (ТА), то пригодится схема

миниатюрного передатчика с частотной модуляцией, рассчитанного на рабо-

ту в диапазоне УКВ на частотах 63–80 МГц совместно с любым бытовым ра-

диоприемником (рис. П2.9

Схема питается от телефонной линии только во время разговора, когда

поднята телефонная трубка.

Радиус действия передатчика без применения антенны WA1 до 50 м, а

для увеличения дальности кроме применения антенны необходимо использо-

вать приемник с высокой чувствительностью. Так, увеличение чувствитель-

ности приемника в 2 раза на столько же увеличивает дальность приема.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ



Основы применения CALS-технологий в электронном приборостроении. Электрон. учеб. пособие

-110-

При подключении устройства к телефонной линии необходимо соблю-

дать полярность, указанную на схеме.

Настройка схемы заключается в перестройке генератора сердечником

катушки L1 на нужную частоту УКВ диапазона, а после этого конденсатором

СЗ надо подстроить передатчик, контролируя прием по качеству передачи на

слух. Частотная модуляция в передатчике получается за счет изменения

внутренней емкости транзистора при колебани

и напряжения питания схемы

за счет протекания тока в линии ТА при разговоре.

Рис. П2.9. Схема электрическая принципиальная

УКВ микропередатчика

Перед настройкой передатчика необходимо подключить его к телефон-

ной линии и при снятой трубке замерить напряжение на резисторе R4. Оно

должно быть в диапазоне от 2 до 3,5 В, а если напряжение больше, то следует

уменьшить сопротивление этого резистора.

Конденсатор СЗ – типа КПКМ, а остальные используемые резисторы и

конденсаторы могут быть любого типа, малогабаритные. Катушка L1 нама-

тывает

ся на каркас диаметром 5 мм проводом ПЭВ 0,23 мм и содержит 5+5

витков. Транзистор КТ315Г можно заменить на КТ3102А, использовать же

другие транзисторы не рекомендуется, так как при этом сильно возрастает

уровень гармоник, которые могут создавать помехи в других диапазонах.

При указанных на схеме деталях уровень второй гармоники передатчика

мень

ше на 40–45 дБ относительно основной частоты.

В качестве антенны можно применить отрезок любого многожильного

провода длиной 30–40 см.

Настройку на нужную частоту, если нет высокочастотного ферритово-

го сердечника, можно выполнить подбором емкости контура, показанного на

схеме пунктиром. Конденсаторы С1 и С2 могут иметь номиналы 0,022–0,068

мкФ.

С1

0,047мк

С2

0,047мк

VT1

КТ315Г

С3

4...15

С4

8,2

С*

5,1

100

ТА

WA1

10к

3,9к

300

К телефонной

линии

+60B

-60B

+2...3B