Генераторы световых импульсов

June 15, 2010 by admin Комментировать »

Дополнив предыдущий генератор несколькими деталями, удастся получить светодиодную «мигалку» (рис. 2.3).

Генератор работает следующим образом. При включении ис­точника питания конденсаторы С1 и С2 начинают заряжаться

clip_image002

Рис. 2.2. Печатная плата и размещение элементов звукового пробника

clip_image004

Рис. 2.3. Генератор световых импульсов на транзисторах

каждый по своей цепи. Конденсатор С1 по цепи R1, С1, R2, а конденса­тор С2 по цепи R3, С2, R2. Поскольку постоян­ная времени второй це­пи много меньше пер­вой, сначала зарядится до напряжения источ­ника питания конден­сатор С2. По мере заря­да конденсатора С1 транзистор VT1 начина­ет открываться и от­крывает транзистор VT2. Далее процесс от?срывания обеих транзисторов происходит лавинообразно. Сопротивление участ­ка эмиттер-коллектор транзистора VT2 становится очень ма­лым, и напряжение питания батареи GB1 оказывается прило­женным к резистору R2. Благодаря элементам R3, С2, называе­мым схемой «вольтодобавки», заряженный до напряжения ис­точника питания конденсатор С2 оказывается подключенным последовательно с гальваническим элементом и приложенное к светодиоду напряжение почти удваивается. В процессе разряда конденсатора С2 светодиод некоторое время светится, так как к нему приложено напряжение выше порогового. Конденсатор С1 также начинает разряжаться, что приводит к закрытию тран­зистора VT1, а вслед за ним и VT2. Процесс этот снова происхо­дит лавинообразно, до надежного закрытия обоих транзисто­ров. Далее конденсаторы С1 и С2 опять начинают заряжаться и работа устройства повторяется, как это было описано выше.

Частота генерации зависит от сопротивления резисторов R1, R2, емкости конденсатора С1 и напряжения источника питания GB1. При указанных на схеме значениях указанных элементов она составляет около 1,3 Гц. Ток, потребляемый устройством от батареи, равен 0,12 мА. При питании от элемента АА данное устройство подобно «лампочке Пинк Флойдыча» (в свое время группа Pink Floyd выпустила компакт-диск с альбомом Pulse, в котором был встроен мигающий светодиод) — способно непре­рывно работать в течение более одного года.

Светоизлучающий диод HL1 должен иметь рабочее напря­жение менее 2 В. Можно использовать АЛ112, АЛ307А, АЛ310, АЛ316 (красный цвет свечения), АЛ360 (зеленый цвет свечения).

Печатная плата и размещение элементов генератора свето­вых импульсов на транзисторах приведены на рис. 2.4. Можно использовать транзисторы КТ315, КТ361 с любыми буквенны­ми индексами. Конденсатор С1 типа К10-17, К10-47, ок­сидный С2 — К50-16, К50-35. В простых конструкциях, по­добных этой, можно отказать­ся от печатного монтажа, вы­полнив его предварительно за­луженным медным проводом толщиной 0,4…0,6 мм. Выво­ды деталей обрезают на рас­стоянии 3…4 мм от платы и вокруг каждого вывода дела­ют 1—2 витка монтажного провода. Затем пропаивают витки паяльником. На выво­ды элементов, которые при­подняты над платой (транзи­сторы VT1, VT2, светодиод HL1), надевают отрезки поли­вини лхлоридных трубочек, лучше разноцветных. Можно вве­сти свой «стандарт» маркировки элементов, например, для вывода эмиттера всегда использовать трубочки синего цвета, коллектора — красного, а базы — белого. Кстати, при монта­же располагайте элементы на плате так, чтобы надписи на них всегда можно было прочесть. Еще лучше, чтобы все надписи были обращены в одну сторону, например, слева направо.

Еще один генератор световых импульсов представляет со­бой формирователь прямоугольных импульсов на ОУ (рис. 2.5). Резисторы R1, R2 образуют искусственную среднюю точку. Цепь отрицательной обратной связи образуют элементы R5, С1, а цепь положительной обратной связи — делитель R3, R4. Выходное напряжение генератора поступает на неинвер-

clip_image006

%ис. 2.4. Печатная плата и размещение элементов генератора световых импульсов

clip_image008

Рис. 2.5. Генератор световых импульсов на ОУ

^еихмах г^п , А = ^вых мах^^у ПОДаННОГО На вГО НвИНВерТИруЮ-

тирующий вход через делитель R3, R4 с коэффициентом де-ления К =-. Предположим, что на выходе ОУ имеет-

ся максимальное напряжение (по отношению к искусствен­ной средней точке соединения резисторов R1, R2), которое обозначим +Ubwx max- С этоГо момента времени конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор R5. ОУ работает в режи­ме компаратора (устройства сравнения), сравнивает напряже­ние на конденсаторе С1 с частью выходного напряжения ДЗ

RS + R4

щий вход. До момента времени, пока напряжение на инверти­рующем входе меньше, чем на неинвертирующем, выходное напряжение ОУ не изменяется. Как только оказывается пре­вышенным порог переключения ОУ, выходное напряжение на­чинает уменьшаться, а положительная обратная связь через делитель R3, R4 придает этому процессу лавинообразный ха­рактер. Напряжение на выходе ОУ быстро достигает макси­мального отрицательного значения -Пвых max- Процесс переза­рядки конденсатора С1 пойдет в другую сторону. Как только напряжение на конденсаторе С1 станет более отрицательным, чем напряжение на резисторе R3 делителя R3, R4, ОУ вновь

clip_image010

Рис. 2.6. Печатная плата генератора световых импульсов на ОУ с размещением элементов

перейдет в состояние, при котором выходное напряжение ста­нет положительным +Ubwx max- Далес процесс повторится. Та­ким образом, при генерировании колебаний конденсатор С1 периодически перезаряжается в диапазоне напряжений от +Ubwx maxK ДО -Пвых тахК. Период колебаний мультивибратора равен Т = = 2Д5С11п[1 + (2ДЗ/Д4)]. При R3-= R4 период колебаний составляет Т = 2,2R5 С1.

Печатная плата и размещение элементов приведены на рис. 2.6. Кроме ОУ К553УД2 можно использовать К153УД2, а также многие другие ОУ, например, КР140УД608, КР140УД708. Место установки этих типов ОУ показано на рис. 2.6 штриховыми линиями. Поскольку указанные ОУ име­ют внутренние цепи частотной коррекции, надобность в кон­денсаторе С2 в этом случае отпадает. Резисторы МЛТ, С1-4, С2-10, С2-33 мощностью 0,125 или 0,25 Вт, конденсаторы КМ, КЛС, К10.

Учитывая, что в генераторе световых импульсов работают ОУ практически любого типа, можно изготовить своеобразный «тестер» для проверки ОУ. Интересное конструктивное испол­нение такого устройства предложено в [28].

Третья схема генератора световых импульсов выполнена на цифровой КМОП-микроохеме. Она может найти применение в качестве имитатора охранной системы, в игрушках, схемах сигнализации режимов работы. Схема генератора световых им­пульсов приведена на рис. 2.7. Она состоит из генератора на элементах DD1.1, DDI.2 и включенных последовательно буфер­ных элементов DD1.3, DDI.4. В силу невысокой нагрузочной

clip_image012

способности элементов КМОП в генераторе установлены усили­тели мощности на транзисторах VT1, VT2 и VT3, VT4. На вы­ходах усилителей мощности наблюдаются импульсы противо­положной полярности с частотой следования, определяемой частотозадающими элементами R2, С1 генератора. Частота ге­нератора примерно равна Fr= 1,4 R2C1. При указанных на схе­ме элементах она составляет около 1 Гц.

Конденсатор С2 блокировочный по цепи питания устройства. Резистор R1 защищает вход микросхемы от перегрузок, рези­сторы R3, R4 определяют ток через светодиоды. В качестве при­мера на рис. 2.7 показгшы четыре варианта подключения свето-диодов к генератору световых импульсов, которые могут найти применение в конкретных конструкциях радиолюбителя. Для улучшения понимания принципа работы устройства конденса­торы СЗ, С4 изображены там, где они используются в работе.

Для первого и второго вариантов устанавливать транзисто­ры VT2, VT4 и конденсаторы СЗ, С4 не требуется. В первом ва­рианте используются отдельные светодиоды любого цвета све­чения, подключаемые анодом к выходам 1 и 2 генератора (ли­бо только к одному из выходов). Наиболее широко распростра­ненные светодиоды серии АЛ307 имеют следующие цвета свечения в зависимости от индексов: К — красный, Р — оран­жевый, М, Е — желтый, Г — зеленый.

Во втором варианте применен двухцветный светодиод АЛС331АМ с отдельными выводами от кристаллов, который поочередно загорается зеленым и красным цветом.

Третий и четвертый варианты подключения рассчитаны на использование двухцветных светодиодов со встречно-парал­лельным включением. Здесь можно использовать светодиоды КИПД41А—КИПД41М или любые из серии КИПД45.

В третьем варианте конденсаторы СЗ, С4 не устанавливают­ся, резистор R4 можно заменить перемычкой, а резистор R3 имеет номинал 470 Ом.

В четвертом варианте подключения сопротивление резисто­ров R3 и R4 составляет около 120 Ом. Подбором сопротивле­ний этих резисторов и выбором емкостей конденсаторов СЗ, С4 можно установить различную длительность вспышек светодио­дов HL5, HL6. При увеличении емкости цвет свечения будет меняться скачком; при указанной на схеме наблюдаются ко­роткие вспышки с поочередным изменением цвета свечения.

Печатная плата генератора световых импульсов и размеще­ние деталей на ней показаны на рис. 2.8. В генераторе кроме указанной на схеме можно использовать аналогичную микро­схему серии К1561. При изменении рисунка печатной платы можно применить и другие микросхемы серий К176, К561, К1561. Конденсатор С1 типа К10-17, К73, К78, остальнй[е — К50-6, К50-16, К50-35. Резисторы МЛТ, С2-33, С1-4. Транзи­сторы VT1, VT3 — любые из серий КТ315, КТ3102, а VT2, VT4 — из серий КТ361, КТ3107.

clip_image014

Рис. 2.8. Печатная плата и размещение элементов генератора световых импульсов на цифровой микросхеме

Налаживание генератора световых импульсов сводится к установке требуемой частоты переключения светодиодов, кото­рая грубо может выбрана подбором конденсатора С1, а точ­нее — резистором R2. На время настройки частоты можно со­ставить R2 из двух резисторов — переменного (1…2 мОм) и постоянного 100 кОм. После установки требуемой частоты ге­нератора измеряют сопротивление цепочки из указанных ре­зисторов и заменяют постоянным. Иногда требуется изменить яркость свечения светодиодов, которая выбирается подбором резисторов R3, R4. Необходимо следить за тем, чтобы не был превышен максимальный ток через светодиоды.

1 комментарий

  1. Юрий says:

    Спасибо за генератор на транзисторах. Эта схема стопроцентово работает (по крайней мере, у меня). К стати, резистором R1 изменяется частота мигания. Если зделать частоту мигания побольше, и вместо светодиода подключить акумулятор, то так можно заряжать ее импульсным током.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты