Выбор элементов интерфейса для робота – для новичков в радиоделе

June 9, 2014 by admin Комментировать »

Для реализации схемы на макетной плате в первую очередь придётся определиться, какие микросхемы будут использованы Например, микросхемы серии К155 требуют одного подхода в выборе  резисторов  (а, значит, и  конденсатора),  а  микросхемы  серии  К561  другого  Величина

резисторов в окончательном варианте в том и другом случае будет отличаться очень сильно Здесь есть над чем подумать, поскольку можно применить и другие решения

Однако конкретная реализация схемы мало изменит её функциональное содержание Преобразователь сигнала COM-порта, модулятор и генератор несущей частоты – формирователь сигнала, а на его выходе транзисторный ключ, в коллекторную цепь которого включён светодиод

Поэтому начнём рассуждать, как бы мы построили реальную схему, с выбора этого светодиода Сегодня в продаже есть много светодиодов, работающих в инфракрасном диапазоне

Для выбора конкретной модели светодиода можно поступить двояко: можно найти готовую схему пульта, если она имеет хорошее описание, и применить готовое решение но можно самостоятельно провести эксперименты, определив своё решение

Начнём с того, что посмотрим, какие светодиоды можно купить сегодня Выбор ИК-светодиодов достаточно большой, поэтому я посоветовал бы остановиться на такой модели, справка к которой достаточно подробна Например, рассмотрим модель TSAL5100:

Рис 458 Вид светодиода TSAL5100

Габариты светодиода нас сейчас не очень беспокоят, нам важнее его электрические параметры Заглянем в справочный листок: прямой средний ток – 100 мА пиковый ток – 200 мА при скважности 05 и периоде 100 мкс

В справочном листке есть и график зависимости пикового тока через светодиод от скважности и частоты импульсов, по которому мы постараемся определить параметры импульсов несущей частоты нашего интерфейса:

Рис 459 График зависимости пикового тока

Если не было ошибки, то пиковый ток можно взять 600 мА при скважности 01 (отношение длительности импульса к периоду) Хватит ли при этом яркости свечения диода, это предстоит выяснить экспериментально И зависеть это будет от расстояния, на котором вы хотите управлять роботом Но сейчас мы определились с параметрами несущей частоты и величиной тока через светодиод Пришло время определиться с транзистором, предполагая, что напряжение высокого уровня на выходе микросхемы будет около 4 В, а падение напряжения на светодиоде при токе 600 мА окажется равным 25 В

Рис 4510 Выбор транзистора для включения светодиода

Как показывает моделирование, ток через светодиод (верхняя диаграмма) меньше требуемого, а напряжение на коллекторе (нижняя диаграмма) больше, чем нужно Попробуем уменьшить величину резистора R3 или применить составной транзистор

Посмотрим, как работает схема при уменьшении величины резистора:

Рис 4511 Схема транзисторного ключа после уменьшения величины резистора

Ток через транзистор увеличился почти до нужной величины, напряжение на коллекторе транзистора (нижняя диаграмма) вполне приемлемое Однако величина резистора 300 Ом может оказаться непосильной нагрузкой даже для микросхем серии К155 Используем составной транзистор

Рис 4512 Применение составного транзистора

Сейчас при сопротивлении нагрузки на выход модулятора в 10-20 кОм можно применить микросхемы и той, и другой серии Но  составной транзистор несколько  увеличивает падение напряжения на транзисторе Т1, когда транзистор открывается Это не так страшно, поскольку мощность, рассеиваемая на коллекторе транзистора, не превышает 600 мВт При токе в 600 мА, пусть и импульсном, лучше использовать транзистор, скажем, КТ815, для которого и допустимая мощность рассеивания, и допустимый ток коллектора вполне «впишутся» в полученные данные Транзистор Т2 можно использовать КТ3102

Поскольку применение микросхем серии К155 в данном случае не даёт никакого  выигрыша, будем ориентироваться на применение микросхемы Но, прежде чем перейти к рассмотрению этой части схемы, подумаем (чтобы не возвращаться к этому), а как мы могли бы улучшить схему, чтобы выходной транзистор открывался полностью

Несколько отклоняясь от темы, я хочу сделать небольшое замечание о работе программы Qucs

В программе я, используя библиотеку компонентов, в качестве светодиода использую инфракрасный диод Его можно найти в разделе LEDs библиотеки компонентов Средний ток этого диода обозначен как 20 мА Поэтому, моделируя схему, как это показано ниже, я получаю прекращение симуляции по причине возникновения сингулярности в решении Вот схема:

Рис 4513 Схема усилителя на двух транзисторах

Многих, я думаю, подобная ситуация отвратила бы от использования программы – простая схема, ничего особенного, казалось бы нет, а программа работать не желает Плохая программа…

Давайте разберёмся, кто же неправ

Ранее мы говорили о том, что следует внимательно отнестись к длительности импульса и выбрать скважность импульсов такой, чтобы не вывести из строя светодиод А я, забыв об этом и том, что импульс тока через светодиод инвертируется, включил светодиод на 1 миллисекунду после прохождения импульса от источника Чтобы было яснее, где моя ошибка, я в настройках источника добавил задержку в 10 микросекунд до момента появления импульса (и несколько изменил настройки импульса) Вот результат моделирования процесса:

Рис 4514 Новое моделирование процесса после настройки источника

Самое начало процесса, когда источник ещё не воспроизводит импульс, заставляет транзистор Т2 включиться, что приводит к появлению тока через светодиод Затем, когда появляется управляющий импульс 5 В, ток через светодиод равен, практически, нулю Но вот импульс прошёл, а ток через светодиод достигает максимума При времени, заданном в предыдущем эксперименте, светодиод, скорее всего, должен был сгореть

Я не хочу сказать, что программа всегда работает великолепно, но и не склонен свои ошибки списывать на программу Во всяком случае, используя программу, можно получить представление о том, каков будет результат, например, подбирая разные транзисторы из библиотеки компонентов

Рис 4515 Работа программы с транзисторами из библиотеки компонентов

И программа даёт возможность, обращаясь к учебникам, постараться разобраться во всех процессах, происходящих в схеме Например, ответить на вопрос, почему разные транзисторы дают разные осциллограммы Или в чём причина того, что напряжение на  коллекторе транзистора 2N2222A не возвращается к 5 В

Выбрав транзисторы и схему их включения, можно вернуться к модулятору и генератору несущей частоты Как мы выяснили, разумнее использовать микросхемы серии К561  Для схемы, собранной на вентилях К561ЛА7, могут измениться значения резисторов и конденсатора

Проверив работу схемы с новыми элементами, её обязательно следует проверить на макетной плате При других элементах могут измениться и период повторения импульсов, и длительность импульсов Вот пример изменений, которые могут возникнуть в схеме:

Рис 4516 Изменения в схеме генератора при замене серии цифровых микросхем

Проверив работу генератора (и подобрав все элементы схемы), пора вернуться к основе схемы – сигналам управления

Источник: Гололобов ВН,- Самоучитель игры на паяльнике (Об электронике для школьников и не только), – Москва 2012

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