|
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Три устройства на ОУ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Начинающему радиолюбителю [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.
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
Автор: В.Марков, п.Тулома Мурманской обл.
Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи
11.10.2026 Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха
11.10.2026 Лазерное переключение магнитов
10.10.2026
▪ Перемещение предметов лучами света
▪ раздел сайта ВЧ усилители мощности. Подборка статей ▪ статья Угрюм-Бурчеев. Крылатое выражение ▪ статья Какие детекторы лжи применяли древние китайцы и арабы? Подробный ответ ▪ статья Восьмерка. Советы туристу ▪ статья Автомат управления освещением. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники
Главная страница | Библиотека | Статьи | Карта сайта | Отзывы о сайте
www.diagram.com.ua |
Смотрите другие статьи раздела 
Последние новости науки и техники, новинки электроники: