Электронный бакен

May 24, 2012 by admin Комментировать »

Вся обширная территория нашей необъятной страны пронизана транспортными артериями. Железные и шоссейные дороги, по которым идут нескончаемым потоком различные грузы — дело рук человеческих. А вот реки — это природные транспортные пути. И по ним происходит перемещение грузов, порой в самые отдаленные и недоступные уголки нашей страны.

Если на железных и шоссейных дорогах управление движением происходит с помощью светофоров, то на реках путь указывают специальные устройства — бакены. Они неустанно, день и ночь, своим сигналом показывают безопасный путь проходящим судам. Бакены ставят на фарватерах, где глубина реки достаточна для прохождения судна с грузом. Закрепленный на якоре бакен подает сигнал и предупреждает капитана о правильном курсе.

И ночью, и в дождь, и в туман редкие гудки бакена предупреждают корабли об опасности.

Действующая модель бакена поможет принять участие в совместных соревнованиях электронщиков и судомоделистов.

Изготовить модель можно по фотографиям, а внутри разместить электронную начинку. Схема электронного бакена приведена на рис. 5.9.

Как нам уже известно, редкие сигналы вырабатывает специальный генератор импульсов. Такой генератор должен иметь времязадающую цепь с большой постоянной времени. А это предполагает наличие конденсатора большой емкости, и, соответственно, большие размеры.

Для того чтобы разместить электронную начинку в корпусе бакена и соблюсти при этом необходимый масштаб, надо применить нестандартный подход.

Мы знаем (см. гл. 2) о том, что тепловая обратная связь позволяет спроектировать генератор импульсов с периодом повторения импульсов значительно большим, чем при использовании конденсаторов, что приводит к уменьшению размеров устройства.

Рис. 5.9. Схема электрическая электронного бакена

Генератор редких импульсов с тепловой обратной связью можно собрать на микросхеме типа КР1156ЕУ5. Этот генератор (на микросхеме DA2) работает в режиме электронного ключа и периодически подает питание на генератор звуковой частоты (на микросхеме DA1). А он, в свою очередь, и издает предупредительные звуки.

Нагрев и охлаждение — основные процессы при передаче тепла. При нагреве повышение температуры происходит постепенно во времени и в пространстве. Следовательно, параметры тепловой обратной связи в значительной степени зависят от конструктивного исполнения этого звена.

В схеме генератора на рис. 5.9 обратная связь обусловлена тепловыми процессами между транзистором-нагревателем (VT2) и транзисторным (VT1) чувствительным элементом (датчиком).

Низкий уровень напряжения на входе Ст приводит к открыванию транзисторов выходного каскада микросхемы DA2. При этом на узел нагревателя, куда входят VT2, R7, R8 и HL1, подается напряжение и протекает ток. Он может быть установлен в определенных пределах резистором R7, т. к. узел представляет собой токостабилизирующий двухполюсник. То есть через транзистор-нагреватель протекает вполне определенный ток и выделяется заданная мощность.

Это приводит к повышению температуры как нагревателя (VT2), так и датчика (VT1). При достижении заданной температуры между его коллектором и эмиттером напряжение уменьшается настолько, что на выводе 3 устанавливается высокий уровень и выходные транзисторы переходят в закрытое состояние. Нагреватель обесточивается и температура начинает уменьшаться.

Таким образом, цикличность процесса обеспечивается за счет нагрева и охлаждения транзисторов VT1 и VT2.

Вот теперь самое время остановиться на устройстве и особенностях конструкции узла тепловой обратной связи на транзисторах VT1 и VT2. В качестве основных элементов применены транзисторы типа КТ815 в корпусе КТ-27. Этот корпус имеет металлический теплоотвод и позволяет обеспечить хороший тепловой контакт датчика с нагревателем. Кроме того, теплоотвод соединен с коллектором, а это соответствует схеме включения транзисторов. Оба транзистора соединяются между собой с помощью винта и гайки металлическими поверхностями. Таким образом, осуществляется тепловая связь нагревателя и чувствительного элемента.

Сборка из двух транзисторов с подготовленными (сформованными) выводами, как показано на рис. 5.10, устанавливается на печатную плату всего устройства (рис. 5.11).

Весь перечень необходимых для модели электронного бакена радиоэлементов приведен в табл. 5.3. После приобретения их необходимо тщательно проверить, не только визуально, но, желательно, и по электрическим параметрам. Например, резисторы и транзисторы можно прозвонить тестером.

Когда есть все детали и изготовлена печатная плата (ее эскиз приведен на рис. 5.12), можно произвести установку всех элементов в соответствии с общим видом платы с элементами на рис. 5.11. Эту операцию надо произвести тщательно и аккуратно.

Рис. 5.10. Конструкция транзисторного узла тепловой обратной связи

Рис. 5.11. Расположение элементов на печатной плате

Рис. 5.12. Эскиз печатной платы для модели бакена

Все паяные соединения должны быть надежными. Ведь именно в них кроется самая главная опасность. Найти в процессе проверки ненадежный контакт очень непросто. После внимательной

Поз. обозн.

Тип

Допустимая замена

BF1

Пьезозвонок 31118

ЗП25

Конденсаторы

С1

К50-35 100 мкФ 25 В

С2

К10-17 10000 пФ

5600—22000. пф

СЗ

К10-17 10000 пФ

2200—9100 пф

Микросхемы

DA1, DA2

КР1156ЕУ5

Резисторы С2-33 0,25 Вт 10 %

С1-4, имп., 5 %

R1

2 кОм

R2

4,7 кОм

R5

2 кОм

R6, R8

1 кОм

Резисторы СГ13-386 0,125 Вт

R3

10 кОм

R4

47 кОм

См. текст

R7

150м

См. текст

Транзисторы

VT1, VT2

КТ815

КТ817

Индикатор

HL1

Светодиод АЛ307АМ

АЛ307БМ, ВМ, ЕМ

Батарея

GB1

23А (12 В)

Выключатель

S1

В-3031 (от имп. телефона)

ПД9-2

проверки правильности установки всех деталей и визуальной (осмотром), а также желательно механической (пинцетом) проверки паек можно переходить к следующему этапу.

Проверку на функционирование начинают с установки переменных резисторов в среднее положение. Затем на плату можно подать напряжение питания.

Первый признак правильной работы устройства — это отсутствие звука. Звуковой генератор не должен работать, т. к. транзисторы микросхемы DA2 закрыты. Это обусловлено наличием высокого уровня напряжения на выводе 3 DA2. То, что величина напряжения превышает 1,3 В, можно убедиться с помощью тестера (мультиметра).

Далее приступаем к проверке генератора на микросхеме DA2. Закоротив (можно пинцетом) резистор R6, необходимо проследить включение светодиода HL1. Это свидетельствует об открытии транзисторов выходного каскада DA2. Также следует обратить внимание на то, что звук должен появиться.

Если все функционирует таким образом, значит, устройство собрано правильно и ошибок нет.

Далее необходимо настроить генератор редких импульсов. Вначале устанавливается ток нагревательного транзистора VT2 с помощью резистора R7. Это можно сделать «на глазок», а можно с помощью амперметра (мультиметра), включив его между выводами 1 и 8.

Следующее, что надо сделать — это установить рабочую точку датчика температуры (VT1). Для этого вращением движка резистора R4 плавно увеличиваем напряжение на транзисторе VT1 (между коллектором и эмиттером) до включения светодиода.

Процесс пошел. На нагревателе увеличивается температура, на датчике уменьшается напряжение (как было сказано выше), и через некоторое время произойдет выключение нагревателя (о чем сигнализирует HL1). Температура на транзисторах (VT1 и VT2) станет уменьшаться. Через некоторое время при достижении порога срабатывания по входу Ст нагреватель включится вновь и опять начнут вырабатываться редкие импульсы.

Желаемое время повторения звукового сигнала зависит от двух факторов. Первое — это температура датчика (порог срабатывания), он устанавливается резистором R4. Второе — мощность нагревателя. Она зависит от тока коллектора транзистора VT2 и увеличивается при уменьшении сопротивления резистора R7.

Частота звукового сигнала зависит от емкости конденсатора С2 и сопротивления резистора R2. Увеличить громкость звукового сигнала можно путем подбора сопротивления этого резистора с помощью дополнительного переменного резистора R3. Для этого вместо R2 устанавливают R3 и вращением движка добиваются максимальной громкости звука (резонанса). Затем на место R3 устанавливают постоянный резистор нужной величины.

Далее необходимо запастись терпением: тепловые процессы протекают медленно. При токе около 80 мА период повторения импульсов составляет примерно 4 мин (из них 0,5 мин нагреватель включен, остальное — выключен).

При формировании импульсов с помощью времязадающего конденсатора понадобилось бы применить конденсатор емкостью более 4000 мкФ. Вот вам и выигрыш!

Значительно увеличить период повторения импульсов при тепловой обратной связи можно уменьшением тепловой связи между нагревателем и датчиком. Это достигается введением прокладки из материала с малой теплопроводностью. Например, бумаги или картона.

Однако, если транзисторы VT1 и VT2 соединить, как показано на рис. 5.13, то теплопроводность между ними уменьшится за счет слоя корпуса из пластмассы. В этом случае транзисторы устанавливаются на плату с обратной стороны. Такой вариант генератора читателям предлагается проверить самостоятельно.

Рис. 5.13. Конструкция транзисторного узла тепловой обратной связи с малой теплопроводностью

Источник: 33 схемы на микросхеме КР1156ЕУ5, © «АЛЬТЕКС», 2005 © И. Л. Кольцов, 2005

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