Три устройства на ОУ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Начинающему радиолюбителю

 Комментарии к статье

[an error occurred while processing this directive]

Предлагаемые в данной статье конструкции демонстрируют варианты построения схем с активным использованием возможности регулирования потребляемой мощности микросхемы КР140УД1208.

Микросхема КР140УД1208 не может не привлечь к себе внимание радиолюбителей своими небольшими размерами (корпус 2101.8-1), малым потребляемым током (от 25 до 170 мкА), большим диапазоном питающего напряжения (от 2x1,5 до 2x18 В) и высоким коэффициентом усиления (до 2·105). Имеется защита выходного каскада от перегрузки [1]. Использование микросхемы в УЗЧ, микрофонном усилителе и компараторе описано в [2].

Но эта микросхема обладает еще одним уникальным свойством - возможностью регулировать потребление тока через специальный вывод. Чаще всего эта возможность используется пассивно. Просто подбирают гасящий резистор из условия Iупр = (Uпит - 1.7/Rупр, где Iупр - ток в цепи управления на специальном выводе, мА; Uпит - напряжение питания, В; Rупр - сопротивление гасящего резистора, кОм, подключенного между упомянутым выводом и минусом питания микросхемы.

Манипулируя током цепи управления, удается в широких пределах изменять рабочие параметры микросхемы. Но надо сразу предупредить, что по техническим условиям Iупр должен быть не более 200 мкА, это означает, что при напряжении питания 9 В сопротивление Rупр не должно быть менее 41,5 кОм.

Индикатор разрядки батареи

Это устройство (рис. 1) содержит узел сравнения установленного заранее напряжения с действительным напряжением батареи и узел индикации (звуковой генератор).

Звуковой генератор собран на микросхеме DA1 КР140УД1208. Резисторы R1, R2 и R3 обеспечивают смещение на неинвертирующем входе (вывод 3) в нашем случае однополярного источника питания. Элементы С1, R4, R5 включены в цепь обратной связи, обеспечивая генерацию. С выхода микросхемы (вывод 6) колебания звуковой частоты поступают на пьезокерамический излучатель звука BF1.

Но звуковой генератор начинает работать только тогда, когда коэффициент усиления, зависящий 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 замкнут на плюс питания (вывод 7), микросхема заторможена и ее потребляемый ток минимален.

Узел сравнения напряжения собран на транзисторе VT1, стабилитроне VD1 и резисторах R8 -R10. Резистор R8 установлен для надежного закрывания транзистора VT1. Резистор R10 предотвращает перегрузку и выход из строя транзистора VT1 во время налаживания. Конденсатор С2 ослабляет различные наводки в цепи базы.

Работает устройство так. При номинальной ЭДС батареи напряжение, снимаемое с делителя R9R10, достаточно для пробоя стабилитрона и транзистор VT1 открыт. Его переход эмиттер-коллектор через резистор R6 замыкает управляющий вывод микросхемы на плюс питания. Излучатель BF1 молчит. 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 VD1 заметно уменьшается и транзистор VT1 закрывается. Потребляемый микросхемой ток возрастает, и звуковой генератор включается, сигнализируя о понижении напряжения батареи.

Налаживание индикатора несложно. Установив движок резистора R9 в верхнее (по схеме) положение, подключают индикатор к лабораторному блоку питания, при этом генератор должен работать, а излучатель BF1 - звучать. Затем снижают напряжение питания до необходимого контрольного уровня. Например, если батарея питания состоит из шести аккумуляторов ЦНК-0,45 и известно, что разряд каждого из элементов батареи допустим до напряжения не ниже 1 В, то 6,5 В (с запасом) и будет тот предельный уровень напряжения, при котором должен сработать индикатор.

После этого устанавливают движок подстроечного резистора R9 в положение, когда прекращается звуковая индикация. Подняв напряжение 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 частоту пьезокерамического излучателя.

Ввиду небольшого количества деталей, малогабаритности активных элементов индикатор легко размещается внутри любого корпуса РЭА. Если устройство монтируют в карманную радиостанцию прежних лет выпуска (Ласпи, ВИС-Р), то лучше его подключить не к общему выводу переключателя питания "RX" и "ТХ", а соединить с клеммой "RX", так как значительное снижение напряжения при работе на передачу может вызвать ложные срабатывания индикатора. Если позволяет место, индикатор включают через микропереключатель (МП-8, МП-9) прямо на плюс батареи для проверки ее состояния в любое время.

В узле сравнения применен устаревший миниатюрный германиевый транзистор, что связано с меньшим падением напряжения на нем по сравнению с кремниевыми транзисторами. Допустимо использовать и другие транзисторы. И еще. С целью уменьшения объема устройства резисторы R9 и R10 неплохо заменить двумя постоянными, экспериментально подобрав их при налаживании.

Если нет необходимости в звуковой индикации состояния батареи, предлагаю другой вариант - со световой индикацией. В этом случае схема значительно упрощается (рис. 2). Здесь микросхема КР140УД1208 работает как переключающийся (или выключающийся) повторитель напряжения. Другими словами, ее выходное напряжение равно входному, но это условие соблюдается, только когда микросхема открыта для прохождения сигнала. В ином случае выходное напряжение мало и соответствует напряжению ограничения по нижнему уровню. Узел сравнения напряжений (состояния батареи) аналогичен узлу, рассмотренному выше. Для сокращения общего количества деталей ключевой каскад (транзистор VT1) подключен к тому же делителю напряжения, что и неинвертирующий вход микросхемы (вывод 3). Ее инвертирующий вход (вывод 2) напрямую соединен с выходом (вывод 6).

Принцип работы устройства таков. При нормальном напряжении питания РЭА ключевой каскад на транзисторе VT1 открыт и замыкает управляющий вывод 8 через резистор R2 на плюс питания. Микросхема закрыта, и на выходе (вывод 6) устанавливается напряжение, близкое к нулю. Как только напряжение батареи становится ниже порога открывания стабилитрона VD1, транзистор VT1 закрывается, микросхема переходит в активный режим и светодиод загорается, сигнализируя о разрядке батареи.

Порог срабатывания индикатора устанавливают подбором резистора R3. При указанных на схеме номиналах элементов и при начальном напряжении батареи 9 В светодиод загорался при снижении напряжения до 6,5 В.

В дежурном режиме оба описанных индикатора потребляют ток не более 0,1 мА. Этот ток зависит в основном от сопротивления резистора в цепи коллектора транзистора VT1 (рис. 1 - R7, рис. 2 - R1). В режиме индикации ток возрастает примерно до 1 мА.

Индикатор электрического поля

Индикатор электрического поля разрабатывался как дополнительное средство индивидуальной защиты слесарей, занятых на обслуживании и ремонте электрооборудования с рабочим напряжением до 6000 В. Его назначение - своевременно предупредить электромонтера о недопустимом приближении к токоведущим частям электрической установки, находящейся под напряжением.

Небольшие размеры и малое потребление электроэнергии в дежурном режиме делают индикатор удобным для постоянного ношения с собой в нагрудном кармане спецодежды. Схема устройства показана на рис. 3.

(нажмите для увеличения)

В этом устройстве микросхема КР140УД1208 работает как компаратор. Если учесть, что компаратор - это своеобразные весы, которые сравнивают предложенный груз (напряжение) с эталонным, а единица измерения не килограмм, а вольт, то результат такого сравнения выразится двумя состояниями: либо выходное напряжение минимально, т. е. Uвых = U0, либо максимально, т. е. Uвых = U1 [1].

Для микросхемы КР140УД1208 первое состояние образуется при напряжении на инвертирующем входе U2, большем, чем напряжение на неинвертирующем: U2 > U3, и тогда Uвых = U0. Второе состояние получается при U2 < U3, в этом случае Uвых = U1. По этому принципу и построен индикатор электрического поля.

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 "эталонный вес", с которым сравнивается "груз" - напряжение сигнала.

В исходном состоянии сопротивление канала исток-сток транзистора VT1 мало, поскольку на его затворе, соединенном с "антенной" WA1, нет никакого сигнала. Транзистор VT2 закрыт. Напряжение на выводе 2 микросхемы DA1 приближено к Uпит, а значит, больше, чем на выводе 3, где оно равно Uпит/2. Соблюдается условие U2 > U3, при котором Uвых = U0, транзисторы VT3 и VT4 закрыты.

При внесении индикатора в электрическое поле достаточной напряженности сопротивление канала исток-сток полевого транзистора VT1 возрастает, поскольку он закрывается наведенным напряжением, продетектированным 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. Открывается транзистор VT3, разрешая работу генератора импульсов (VT3, VT4). Частота следования импульсов зависит от номиналов конденсатора C3 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 Rупр → ∞. Фактически Rупр имеет конечную величину, которая зависит от качества конденсатора С2. Но это по постоянному току. А по переменному - Rупр 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 C2R6 значительно больше тока покоя и, как следствие этого, мощность на выходе микросхемы возрастает.

Поскольку постоянная времени R8C3, определяющая частоту включения генератора, намного меньше постоянной времени R6C2 и конденсатор С2 не успевает разрядиться до первоначального состояния, то звуковые и световые сигналы следуют, пока открыт транзистор VT2. В момент, когда индикатор убирают из зоны действия электрического поля, компаратор переключается. Конденсатор С2 разряжается через капсюль BF1 и светодиод HL1. Устройство переходит в дежурный режим. Ток потребления при этом уменьшается до 60...70 мкА.

Прибор довольно чувствителен. С "антенной" из фольгированного стеклотекстолита размерами 55x33 мм (передняя стенка корпуса индикатора) он "узнает" потребитель электроэнергии (включенная лампа, электрический чайник) 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 размерами 42x30 мм. Вместе с батареей питания V23GA (диаметр 10 мм, длина 27 мм) он размещается в корпусе размерами 55x33x14 мм, изготовленном из белой жести. Передняя стенка корпуса сделана из того же материала, что и монтажная плата. Фольга с наружной стороны соединена с затвором транзистора VT1. Снаружи в декоративных целях корпус оклеен цветной самоклеящейся пленкой.

Транзистор VT1 можно заменить на КП103Л или КП103К. Транзисторы КТ3102 и КТ3107 могут иметь любые буквеннье индексы. В случае применения транзисторов КТ315 и КТ361 (что также допустимо) необходимо доработать разводку печатных проводников. Конденсатор С1 - керамический, емкостью от 0,068 до 0,68 мкФ. Остальные конденсаторы - оксидные, малогабаритные. Светодиод HL1 лучше использовать красного свечения, любой из резерва радиолюбителя. При слишком громком звуке, чтобы не перегружать капсюль и встроенный генератор, последовательно со светодиодом полезно включить гасящий резистор сопротивлением до 300 Ом (на схеме не указан).

Собранный без ошибок из исправных деталей 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.

Литература

1. Мячин Ю. А. 180 аналоговых микросхем. - М.: "Патриот", МП "Символ-Р", редакция журнала "Радио", 1993, с. 7-9, 23.
2. Виноградов Ю. А. Радиолюбительские конструкции в системах контроля и защиты. - М.: "Солон-Р", 2001, с. 63, 120, 121.

Автор: В.Марков, п.Тулома Мурманской обл.

Смотрите другие статьи раздела Начинающему радиолюбителю.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Искусственная кожа для эмуляции прикосновений 15.04.2024

В мире современных технологий, где удаленность становится все более обыденной, сохранение связи и чувства близости играют важную роль. Недавние разработки немецких ученых из Саарского университета в области искусственной кожи представляют новую эру в виртуальных взаимодействиях. Немецкие исследователи из Саарского университета разработали ультратонкие пленки, которые могут передавать ощущение прикосновения на расстоянии. Эта передовая технология предоставляет новые возможности для виртуального общения, особенно для тех, кто оказался вдали от своих близких. Ультратонкие пленки, разработанные исследователями, толщиной всего 50 микрометров, могут быть интегрированы в текстильные изделия и носиться как вторая кожа. Эти пленки действуют как датчики, распознающие тактильные сигналы от мамы или папы, и как исполнительные механизмы, передающие эти движения ребенку. Прикосновения родителей к ткани активируют датчики, которые реагируют на давление и деформируют ультратонкую пленку. Эта ...>>

Кошачий унитаз Petgugu Global 15.04.2024

Забота о домашних животных часто может быть вызовом, особенно когда речь заходит о поддержании чистоты в доме. Представлено новое интересное решение стартапа Petgugu Global, которое облегчит жизнь владельцам кошек и поможет им держать свой дом в идеальной чистоте и порядке. Стартап Petgugu Global представил уникальный кошачий унитаз, способный автоматически смывать фекалии, обеспечивая чистоту и свежесть в вашем доме. Это инновационное устройство оснащено различными умными датчиками, которые следят за активностью вашего питомца в туалете и активируются для автоматической очистки после его использования. Устройство подключается к канализационной системе и обеспечивает эффективное удаление отходов без необходимости вмешательства со стороны владельца. Кроме того, унитаз имеет большой объем смываемого хранилища, что делает его идеальным для домашних, где живут несколько кошек. Кошачий унитаз Petgugu разработан для использования с водорастворимыми наполнителями и предлагает ряд доп ...>>

Привлекательность заботливых мужчин 14.04.2024

Стереотип о том, что женщины предпочитают "плохих парней", долгое время был широко распространен. Однако, недавние исследования, проведенные британскими учеными из Университета Монаша, предлагают новый взгляд на этот вопрос. Они рассмотрели, как женщины реагируют на эмоциональную ответственность и готовность помогать другим у мужчин. Результаты исследования могут изменить наше представление о том, что делает мужчин привлекательными в глазах женщин. Исследование, проведенное учеными из Университета Монаша, приводит к новым выводам о привлекательности мужчин для женщин. В рамках эксперимента женщинам показывали фотографии мужчин с краткими историями о их поведении в различных ситуациях, включая их реакцию на столкновение с бездомным человеком. Некоторые из мужчин игнорировали бездомного, в то время как другие оказывали ему помощь, например, покупая еду. Исследование показало, что мужчины, проявляющие сочувствие и доброту, оказались более привлекательными для женщин по сравнению с т ...>>

Случайная новость из Архива Взаимное превращение разных видов нейтрино 08.10.2015 Общеизвестно очень слабое взаимодействие нейтрино с веществом. Они могут пройти сквозь Землю или Солнце, не потревожив ни один атом. Более того, они так могут пройти через миллиарды звезд. С одной стороны это затрудняет их регистрацию и измерение характеристик, а с другой делает источником важнейшей информации об эволюции Вселенной и процессах происходящих внутри звезд. Ученые также полагают, что нейтрино могут играть ключевую роль в объяснении асимметрии материи и антиматерии во Вселенной, заключающейся в том, что после Большого Взрыва не произошло полной взаимной аннигиляции материи и антиматерии, а часть материи все же уцелела и сформировала нашу Вселенную. Одна из проблем, связанных с нейтрино, - это проблема их массы. Долгое время предполагалось, что нейтрино не имеет массы. Именно так они рассматривались в первоначальном варианте Стандартной модели. Решение этого вопроса важно не только для понимания физики элементарных частиц. Нейтрино порождаются ядерными реакциями, происходящими во Вселенной, и после фотонов это самые распространенные в ней частицы. Их число огромно. Каждую секунду через квадратный сантиметр проходят более 60 млрд нейтрино. Так что даже при очень малой собственной массе общая масса всех нейтрино может быть очень велика и может влиять на эволюцию Вселенной. По современным оценкам масса всех нейтрино примерно равна массе всех видимых звезд во Вселенной. Еще одна проблема возникла при определении количества электронных нейтрино, приходящих на Землю от Солнца. С 1970-х годов эксперименты регистрировали всего одну треть от предсказанного теорией их количества. Это назвали дефицитом числа электронных нейтрино. Для объяснения явления было выдвинуто два десятка предположений, из которых победила гипотеза так называемых нейтринных осцилляций (колебаний). В ней предполагалось, что электронные нейтрино на пути от Солнца превращались в другие типы нейтрино, которые не регистрировались в экспериментах. Интересно, что идею осцилляций элементарных частиц высказал советский академик Бруно Понтекорво еще в 1957 году. Серьезно об осцилляциях нейтрино заговорили во второй половине 1990-х годов. В настоящее время известно о трех типах нейтрино, каждый из которых всегда рождается вместе с соответствующим лептоном - электроном, мюоном или тау-лептоном, по которому они и получили свои названия. В соответствии с гипотезой нейтринных осцилляций происходит периодический во времени и пространстве процесс превращения нейтрино друг в друга. Так что в пучке, состоящем изначально только из электронных нейтрино, по мере распространения появляется примесь мюонных и тау-нейтрино с одновременным уменьшением доли электронных. Любопытно, что решение этой проблемы оказалось связанным с проблемой массы нейтрино. Дело в том, что осцилляции нейтрино возможны только при наличии у них масс. Причина этого по современным представлениям в том, что электронное, мюонное и тау-нейтрино являются квантовой смесью трех состояний с разными массами, каждое из которых входит со своей долей. Можно сказать, что электронное, мюонное и тау-нейтрино состоят из трех волн, каждая из которых колеблется со своей частотой и амплитудой. Поэтому, если в начальный момент времени сумма этих волн выглядела как электронное нейтрино, то через некоторое время эти волны сложатся так, что появляется примесь мюонного и тау-нейтрино, что и измеряют экспериментаторы как дефицит в числе электронных нейтрино. Так что физики уже давно полагают, что нейтрино имеют массу, хотя она пока так и не измерена непосредственно. Была даже произведена соответствующая небольшая модификация формул Стандартной модели, не нарушившая ее сути. Но экспериментальные доказательства этого были получены на рубеже XX и XXI веков. Лауреаты нобелевской премии 2015 года японец Такааки Кадзита и канадец Артур Макдональд как раз и были ключевыми фигурами двух крупных научно-исследовательских групп, исследовавших осцилляции нейтрино. В 1998 году были опубликованы результаты японских ученых по осцилляции атмосферных нейтрино, возникающих при взаимодействии космических лучей с ядрами атомов атмосферных газов, полученные в эксперименте Супер-Камиоканде (Super-Kamiokande). Когда нейтрино сталкивается с молекулой воды в баке детектора, рождается быстрая, электрически заряженная частица. Она порождает черенковское излучение, которое измеряется световыми датчиками. Его форма и интенсивность показывают тип нейтрино и откуда оно пришло. Мюоные нейтрино, которые пришли сверху, были более многочисленны, чем те, которые путешествовали по более длинному пути через весь земной шар. Это показывает, что мюонные нейтрино во втором случае превратились в другие типы нейтрино В 2001 году осцилляции солнечных нейтрино, были доказаны в нейтринной обсерватории в Садбери (SNO - Sudbury Neutrino Observatory). Там реакции между нейтрино и тяжелой водой в баке детектора дали возможность измерить количество, как электронных нейтрино, так и всех трех типов нейтрино вместе. Было обнаружено, что электронных нейтрино меньше, чем ожидалось, в то время как общее количество всех трех типов нейтрино вместе соответствовало ожиданиям. Из этого следовало, что часть из электронных нейтрино превратилась в другие виды нейтрино.

Другие интересные новости:

▪ Розетки и выключатели из старых рыболовных сетей

▪ Быстрые SSD SanDisk с интерфейсом USB 3.1 Type-C

▪ Стирка чистой водой

▪ Нейронный шум помогает учиться

▪ Сверхпрочное стекло LionGlass

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Студенту на заметку. Подборка статей

▪ статья Плясать под чужую дудку. Крылатое выражение

▪ статья Когда были одомашнены собаки? Подробный ответ

▪ статья Кешью. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Искусственное сало. Простые рецепты и советы

▪ статья Электромашинные помещения. Строительная часть. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

All languages of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте

www.diagram.com.ua
2000-2024