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:

Биопрепараты повышают питательную ценность органической гречихи 29.06.2026

В органическом земледелии особое внимание уделяется не только урожайности, но и качественному составу продукции. Потребители все чаще выбирают продукты с высоким содержанием полезных веществ и без следов химических веществ. Исследования показывают, что применение биологических препаратов может существенно улучшить минеральный состав зерновых культур, делая их более ценными с точки зрения питания. В результате полевых экспериментов, проведенных в 2023-2025 годах, ученые установили, что использование биопрепаратов способствует активному накоплению макроэлементов, в частности фосфора и калия, в зерне органической гречихи. Об этом сообщила Леся Крупак из Белоцерковского национального аграрного университета в своей работе "Экологичность и производительность". Наиболее заметный эффект наблюдался при применении гумата калия. В этом случае содержание калия в зерне увеличивалось на 19-21 процент по сравнению с контрольными участками. Такой результат свидетельствует об улучшении работы тра ...>>

Натрий-ионные накопители энергии Tener от CATL 29.06.2026

Литий-ионные аккумуляторы сейчас доминируют на рынке, но их производство сталкивается с ограничениями ресурсов и экологическими вызовами. Китайская компания CATL, один из мировых лидеров в области аккумуляторных технологий, представила инновационную альтернативу на основе натрия, которая может существенно расширить возможности хранения энергии. На отраслевом мероприятии в Мюнхене CATL продемонстрировала систему накопления энергии Tener нового поколения. Она построена на натрий-ионных аккумуляторах и отличается выдающимися эксплуатационными характеристиками. По заявлению разработчиков, новая технология сочетает высокую долговечность, безопасность и экономичность, что делает ее перспективной для широкого применения в энергетике. Одним из главных преимуществ Tener стала исключительная долговечность: система рассчитана на срок службы до 30 лет и способна выдерживать до 15 000 циклов заряда-разряда. Для сравнения, большинство современных аналогов выдерживают около 10 000 циклов. Даже ...>>

Орибитальное вино с МКС 28.06.2026

Виноделие всегда было тесно связано с землей, климатом и традициями, но современная наука все чаще выводит его на новый уровень - в буквальном смысле за пределы нашей планеты. Исследователи ищут способы адаптировать сельское хозяйство к условиям космоса, чтобы обеспечить будущие миссии продовольствием и изучить влияние экстремальной среды на биологические процессы. Один из таких амбициозных проектов реализуется в США и обещает в перспективе появление первого вина из винограда, побывавшего на орбите. Ученые из Техасского университета A&M отправили на Международную космическую станцию сотни семян винограда. После шести месяцев воздействия космической радиации семена вернутся на Землю, будут высажены и через несколько лет могут дать первый урожай для производства "космического вина". Проект представляет собой уникальное сочетание астронавтики, биологии и виноградарства. Идея эксперимента возникла как дипломная работа двух студентов-старшекурсников кафедры аэрокосмической инженер ...>>

Случайная новость из Архива Найденный энзим решит проблему биотоплива 18.08.2013 Ученые обнаружили фермент, который в несколько раз увеличивает выработку биотоплива из растительного сырья. Возможно, это открытие сделает возобновляемый источник топлива конкурентоспособным в сравнении с нефтью. Международная группа ученых из VIB and Ghent University (Бельгия), Университета Данди (Великобритания), Института Джеймса Хаттона (Великобритания) и Университета Висконсина (США) обнаружили новый ген, ответственный за процесс биосинтеза лигнина. Это очень важное открытие, поскольку лигнин является единственным препятствием на пути к дешевому биотопливу. Лигнин является основным компонентом вторичной клеточной стенки растения. Это вещество препятствует эффективной переработке биомассы в топливо. Стенка растительной клетки состоит в основном из лигнина и молекул сахара, таких как целлюлоза. Именно целлюлозу можно преобразовать в глюкозу, которую, в свою очередь, перерабатывают с помощью ферментации в спирт (основу топлива). К сожалению, из-за лигнина сделать это непросто, поскольку лигнин прочно скрепляет молекулы сахара. В природе это обеспечивает жесткость стеблям растений, которые таким образом могут расти вверх. Удаление лигнина требует энергоемких и экологически вредных промышленных процессов, что делает биотопливо дорогим и иногда даже более вредным для окружающей среды, чем нефтяное. Если бы удалось найти быстрый и дешевый способ удаления лигнина или вывести растения с минимумом лигнина и максимумом быстрорастущей биомассы, то это дало бы мощный толчок прогрессу в области зеленой энергетики. На протяжении многих лет исследователи изучали пути биосинтеза лигнина в растениях. Международной группе ученых, изучающей данный вопрос на растениях арабидопсис (Arabidopsis thaliana), удалось обнаружить новый фермент, отвечающий за производство лигнина. Этот фермент, названный кафойл шикимат эстеразы (caffeoyl shikimate esterase или CSE), играет центральную роль в биосинтезе лигнина. Отключение гена, ответственного за производство CSE, снижает количество лигнина в растении на 36%. Кроме того, даже тот лигнин, что остается в растении, имеет измененную структуру и легче удаляется из растения. В результате, отключение гена CSE увеличивает эффективность прямого преобразования целлюлозы в глюкозу из предварительно обработанной растительной биомассы в 4 раза: с 18% в контрольных растениях до 78% в CSE-мутантных растениях. Ученым удалось достичь большого успеха в повышении эффективности преобразования биомассы в топливо. В настоящее время ученые работают над превращением лабораторных экспериментов в промышленный процесс. Технологически это не так сложно, главное получить все разрешения на выращивание генетически модифицированных растений. Скорее всего, первоначально в качестве сырья будут использовать богатые целлюлозой природные быстрорастущие растения, такие как тополь, эвкалипт или просо.

Другие интересные новости:

▪ Европа нагревается быстрее других континентов

▪ Музыка Моцарта поможет уменьшить приступы эпилепсии

▪ Штат Калифорния полностью перейдет на возобновляемые источники энергии

▪ Женский мозг меняется каждый месяц

▪ После динозавров на земле правили грибы

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Синтезаторы частоты. Подборка статей

▪ статья Подъемный кран автомобилиста. Советы домашнему мастеру

▪ статья Какие солдаты из восточных мусульманских стран воевали на стороне гитлеровской армии? Подробный ответ

▪ статья Инженер по наладке и испытаниям. Должностная инструкция

▪ статья Асинхронные электродвигатели. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Нормы испытаний электрооборудования и аппаратов электроустановок потребителей. Электромагнитные трансформаторы напряжения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026