Андрей Кашкаров
Электронные самоделки

Предисловие

Дорогой читатель!

Вы собираетесь самостоятельно собрать и эксплуатировать простое электронное устройство? Тогда эта книга для вас!

Книга, которую вы держите в руках, поможет вам собрать радиоэлектронное устройство так, чтобы оно работало безопасно, надежно и оставалось с вами на всю жизнь. Радиотехника и радиоэлектроника сегодня — это практические дисциплины, призванные решать бытовые проблемы современного общества. Практическая направленность книги — основная задача ее автора.

О книге

Книга предназначена для радиолюбителей-конструкторов радиоэлектронной техники, занимающихся самостоятельным техническим творчеством. Здесь приведены практические схемы с применением популярных микросхем серий К561, КР1436, КР1006 и др. Представленные конструкции устройств перспективны, оригинальны и просты в повторении. Они принесут практическую пользу дома, на даче, в автомобиле и легко могут быть изготовлены самостоятельно, без применения специального оборудования и с использованием минимума измерительных приборов.

Быт радиолюбителя преобразится после изготовления рекомендуемых конструкций — этому посвящена глава 1 «Электронные схемы и конструкции на все случаи жизни».

Часть устройств специально разработана и испытана для использования в сельской местности, где напряжение в осветительной сети и телефонной линии не всегда стабильно.

Практика показала, что рекомендуемые схемы успешно справляются с этой задачей.

Главы книги включают практические описания электронных конструкций, позволяющих с минимумом затрат создать оптимальный температурный климат, автоматизировать бытовые процессы и дать радиолюбителю импульс для творчества.

В главе 4 «Полезные советы» автор делится своим опытом и дает технологические советы по переделке, конструированию и настройке радиоэлектронной аппаратуры, выпущенной не только в России, рекомендации по нюансам и «хитростям» хобби, название которому — радиоэлектроника.

В конце книги в приложениях содержатся необходимые справочные данные, которые радиолюбителю подчас затруднительно найти в специальной литературе. Кроме того, здесь содержатся сведения, посвященные методам поиска неисправностей в электронных схемах.

Цель книги

Целью книги является популяризация радиолюбительства. Книга призвана облегчить освоение радиоэлектроники тем, кто ее избрал своим увлечением.

Материал в книге написан в доступном изложении и будет интересен широкому кругу читателей. Радиолюбитель найдет здесь множество проверенных схем «на любой вкус».

Надеюсь, что эта книга поможет в решении ваших насущных вопросов, разнообразит быт, наполнит новыми идеями, предложит варианты автоматизации различных процессов с помощью электроники, поможет вам развить творческий подход.

Для успешного изучения книги нужно иметь дома паяльник и посетить магазин радиотоваров для приобретения недорогих радиокомпонентов. Все приведенные в книге схемы практически не нуждаются в налаживании и начинают работать сразу же после их сборки (при правильном монтаже и исправных элементах).

Для сборки и повторения предлагаемых конструкций не требуется наличие приборов контроля — осциллографов и тестеров.

Автор, выпустивший уже десять книг для радиолюбителей, занимается популяризацией радио, работает с педагогами и руководителями дополнительного образования, специалистами в области радиоэлектроники и ремонтниками.

Я считаю своей задачей максимально упростить электронные конструкции с тем, чтобы они стали доступными для всех.

Авторские права

Информация, включенная в данную книгу, является собственностью автора и не может копироваться или тиражироваться какими-либо способами, любыми лицами и организациями без письменного разрешения автора и издателя, с которым заключен авторский договор.

Автор оставляет за собой право совершенствовать приведенные в книге радиоэлектронные устройства и узлы, внося в них изменения и дополнения, не ухудшающие их эксплуатационные характеристики без предварительного уведомления читателей.

Автор (и издатель) не несут ответственности за любые убытки, как единовременные, так и последующие, вызванные наличием ошибок в монтаже, включая типографские, электронные, арифметические и другие ошибки.

О методах достижения ваших целей

Было бы ошибкой считать, что для достижения той или иной цели существует только один путь, это неизбежно приведет к тому, что человек начнет ценить только свою систему мышления и ценностей, благодаря которым ему удалось достичь результата, и отбрасывать все другие возможные пути реализации идеи.

Например, вы хотите самостоятельно собрать аквариумный таймер. Это несложно. Однако путей для достижения этой задачи поистине много. Так, можно собрать устройство аквариумного таймера по схеме, приведенной в главе 1 этой книги, можно собрать то же устройство на микроконтроллере (и запрограммировать его в соответствующий режим) — это будет уже таймер с расширенными возможностями. Можно собрать аквариумный таймер по какой-либо схеме, приведенной в других книгах для радиолюбителей, или по схеме, рекомендованной в периодических журналах, и дополнить его электронным узлом (частью устройства), предложенным в моей книге.

Можно, наконец, собрать любой аквариумный таймер и дополнить его устройством автоматического включения (от хлопка в ладоши, звука определенной тональности, от утреннего освещения, от дистанционного сигнала посредством инфракрасного (ИК) излучения или радиоволн и т. д.). В итоге получится хороший аквариумный таймер. Но пути к его реализации, совершенно различны.

Однако это хорошо, когда есть выбор!

Старайтесь не критиковать кого бы то ни было, а негласно брать уроки из каждой ситуации. Ведь, для того чтобы критиковать, нужно быть уверенным в своей правоте настолько, чтобы знать, что по пути достижения конкретной цели есть только один путь. А ведь это не так. Путей много, вопрос лишь в том, какой из них в вашей конкретной ситуации наиболее оптимален и эффективен для реализации.

Большинство людей, как правило, оперируют лишь двумя-тремя способами (которые у них наиболее хорошо получаются), не используя остальные. Действительно, редко можно встретить спортсмена, который был бы одинаково силен во всех видах десятиборья. Что в итоге?

Введите свою практику — делать партнерами своих друзей, которые демонстрируют мышление более высокого уровня, чем ваше, ведь в определенных областях (где вы сильны) вы сами выполняете роль «опытного донора» также и для них.

Правило — не полагаться полностью на себя, когда дело касается креативных подходов, разработок и инноваций, изобретений и рацпредложений, стало для меня реальным преимуществом. Этим я с удовольствием поделюсь с вами.

Берегитесь утверждения «истины в последней инстанции», пробуйте, изменяйте, изобретайте, спорьте — ведь только так можно создать что-то новое, свое, иными словами — как-то изменить к лучшему этот мир.

Я надеюсь, что эта книга не окажется для вас хрестоматией или учебником, а станет пособием для самостоятельного технического творчества, ведь для дополнений приведенных здесь схем и конструкций под свои задачи и нужды надо совсем немного — «включить» желание и свои навыки.

Удачи вам и положительных ассоциаций (хороших впечатлений от сделанной работы)!

Я всегда рад ответить на ваши вопросы, пожелания и отзывы по адресу издательства «БХВ-Петербург» mail@bhv.ru.

С уважением, Андрей Кашкаров.

Глава 1
Электронные схемы и конструкции на все случаи жизни

1.1. Мощный источник питания, рассчитанный на ток в нагрузке до 10 А

Радиолюбителю необходим безопасный источник питания от сети 220 В, с помощью которого можно налаживать и испытывать самостоятельно собранные электронные устройства, а также ремонтировать устройства промышленного изготовления. Такой источник питания при питании от осветительной сети 220 В должен поддерживать работу при токе в нагрузке до 10 А и иметь возможность резервного питания, чтобы обеспечить в случае необходимости бесперебойную работу. Это может потребоваться, например, в условиях сельской местности, когда напряжение в сети нестабильно или периодически отключается. На рис. 1.1 представлена электрическая схема источника питания, отвечающего всем этим требованиям.

Стабилизатор напряжения на транзисторе VT3 и стабилитронах VD2—VD5 собран по классической схеме. Включение источника питания осуществляется «вручную» переключателем (тумблером) SB1. При подаче питания на реле К1 оно срабатывает и замыкает контактами К1.1 цепь питания первичной обмотки трансформатора Т1. Выпрямленное диодным мостом VD1 напряжение поступает на стабилизатор источника, затем на усилитель тока на транзисторах VT1, VT2 и далее к устройству нагрузки. Одновременно на автомобильную аккумуляторную батарею (АКБ), служащую в качестве источника резервного питания, поступает напряжение подзарядки через диод VD6 и ограничительный резистор R4. Небольшой ток подзарядки АКБ зависит от степени разряженности батареи, учитывая ее большую энергоемкость 55 А/ч, не выводит АКБ из строя даже при длительном (многосуточном) режиме ее подзарядки. При этом переключателем SB2 можно принудительно отключить АКБ от подзарядки.

В аварийном режиме (отсутствие напряжения осветительной сети 220 В) реле К1 обесточивается, и напряжение от источника резервного питания (АКБ) подается через замкнутые контакты 5 и 6 группы контактов К1.2 реле К1, минуя стабилизатор напряжения, собранный на элементах VT1, VT2, VT3, VD2, VD3, VD4, VD5, R2, R3. Для защиты источника от перенапряжения и короткого замыкания служат предохранители FU1 и FU2, установленные соответственно на входе и выходе источника питания.

Если необходимости в резервном питании нет, то аккумуляторную батарею не подключают, а используют устройство как стабилизированный мощный источник питания.

1.1.1. Налаживание

В налаживании источник питания не нуждается.

Корпус устройства сделан из стеклотекстолита, но может быть выполнен и из другого диэлектрического материала.

1.1.2. О деталях

Транзисторы VT1, VT2 можно заменить на КТ808, КТ819 с любым буквенным индексом. Желательно применять эти транзисторы в металлическом корпусе с диаметром «шляпки» 23,5 мм. Их устанавливают на теплоотводы с площадью охлаждения не менее 100 см², изолируя теплоотвод от корпуса устройства. Транзистор VT3 можно заменить на КТ815, КТ817 с любым буквенным индексом.

Трансформатор Т1 стандартный с выходной мощностью не менее 100 Вт должен обеспечивать переменное напряжение на вторичной обмотке (под нагрузкой) 14–16 В. Это напряжение получают с выводов 7 и 16 трансформатора ТН-54-127/220, при этом должны быть установлены перемычки между выводами 8–9, 10–11 и 13–14. Первичная обмотка трансформатора Т1 — выводы 1 и 2.

АКБ — стандартная аккумуляторная батарея с номинальным напряжением 12 В. Реле К1 — на напряжение срабатывания 200–220 В с двумя и более группами контактов и током коммутации не менее 3 А.

Сетевой предохранитель FU1 типа ВП-1-3, ПЦ-30-3 на ток 3 А. Предохранитель FU2 на ток 10 А типа ДПК-1-2.

Диодный выпрямительный мост типа КЦ405А, КЦ407А или собранный из дискретных элементов — диодов Д231, Д242 с любым буквенным индексом. Диод VD6 можно заменить на КД202, КД213, КД258 с любым буквенным индексом и аналогичные. Стабилитроны VD2—VD5 желательно установить в соответствии с указанными на схеме. От их параметров зависит стабилизация и уровень выходного напряжения.

Конденсаторы С1, С2 типа К40-У9, К10-17 или аналогичные, рассчитанные на рабочее напряжение не менее 250 В. Оксидные конденсаторы типа К50-3Б, К50-24 или аналогичные.

Постоянные резисторы R2, R3 — типа МЛТ-0,5. Резисторы R1, R4 типа ПЭВ-10, ВЗР-10.

Переключатели (тумблеры) SB1 и SB2 любые подходящие, например, ТВ2-1.

1.2. Бестрансформаторный стабилизированный источник питания на интегральном стабилизаторе

Когда необходим источник постоянного стабилизированного напряжения для электронных устройств с небольшим током потребления (до 150 мА), резонно применять недорогие (по себестоимости дискретных элементов) бес-трансформаторные источники питания. Такие источники питания находят практическое применение в малогабаритных бытовых включателях освещения на основе датчиков движения, датчиках охранной сигнализации и других промышленных конструкциях. В литературе многократно описаны плюсы и минусы таких источников, однако, на мой взгляд, под определенные задачи радиолюбителя они безусловно подходят.

В предлагаемом источнике в качестве стабилизатора применена микросхема КР142ЕН8. Электрическая схема устройства представлена на рис. 1.2.

Максимальное напряжение, которое выдает данный стабилизированный источник на выходе, в данном исполнении составляет 12 В.

При токе нагрузки до 150 мА микросхема DA1 обеспечивает малое падение напряжения. Разница между выходным и входным напряжением (при условии подключения вывода 2 к минусовому проводу) составит всего 0,4–0,6 В. Это важно, например, когда понижающий трансформатор с выпрямителем выдают на выходе постоянное напряжение 12,5 В, а требуется 12 В, — в этом случае такой стабилизатор оказывается практически незаменимым.

Если необходима регулировка выходного напряжения, то вывод 2 микросхемы DA1 подключают к общему проводу через потенциометр (переменный резистор, например, типа СПО-1 с линейной характеристикой изменения сопротивления). Тогда выходное напряжение может изменяться в диапазоне 12–22 В.

Как вариант, в качестве микросхемы DA1 можно применять любой другой интегральный стабилизатор с аналогичными электрическими характеристиками, например, КР1212ЕН5, КР1157ЕН5А, КР5010ЕН5, КР1162ЕН5, КР1183ЕН5 и др.

1.2.1. Налаживание

Устройство в налаживании не нуждается.

1.2.2. О деталях

Постоянные резисторы R1, R2 — типа МЛТ-0,25. Оксидный конденсатор С2 выполняет роль фильтра по питанию — сглаживает пульсации напряжения. Конденсатор С1 должен быть обязательно на рабочее напряжение не ниже 300 В, марки К76-3 или аналогичный, неполярный и высоковольтный. Конденсатор С3 уменьшает помехи по высокой частоте. Диоды VD1—VD4 можно заменить КД105Б — КД105Г, КД103А, КД103Б, КД202Е. Стабилитрон VD5 с напряжением стабилизации 22–27 В предохраняет микросхему от бросков напряжения в момент подачи и отключения бестрансформаторного источника от сети 220 В.

Внимание!

При эксплуатации устройства нельзя прикасаться к неизолированным частям и элементам не только бестрансформаторного источника, но и подключаемого к нему устройства.

1.3. Простой источник аварийного питания

Электрическая схема, представленная на рис. 1.3, удобна в применении на даче и там, где электроэнергия пока еще поступает нестабильно. Простое устройство, собранное по рекомендуемой схеме, обеспечит автоматическое включение резервного освещения (или другой активной нагрузки мощностью до 10–12 Вт) при пропадании сетевого напряжения 220 В.

Транзистор VT1 серии КТ825 (можно заменить указанный на схеме на транзистор КТ825 с буквенными индексами Д и Е) обеспечивает максимальную нагрузку до 25 Вт. Он должен быть установлен на радиатор с площадью охлаждения не менее 100 см². Если планируется менее мощная нагрузка (до 5 Вт), то возможно применить в схеме управляющий транзистор типа КТ818АМ — КТ818ГМ.

В качестве резервного источника питания используется автомобильный аккумулятор емкостью 55—190 А/ч. В качестве ламп резервного освещения используются автомобильные лампы накаливания.

1.3.1. Принцип работы устройства

Сетевой блок питания (БП) вырабатывает пониженное выпрямленное напряжение 13–14 В. В БП входят понижающий трансформатор и выпрямительный мост. Пульсации этого источника питания сглаживаются электролитическим конденсатором большой емкости С1. Напряжение с блока питания через диоды VD1, VD2 и ограничивающий резистор R1 беспрепятственно поступает к подключенному аккумулятору и заряжает его слабым током. При величине зарядного тока 80—110 мА автомобильная АКБ может находиться без вреда под зарядкой продолжительное время, примерно до десяти суток подряд. Падение напряжения на диоде VD2 создает обратное смещение для перехода база-эмиттер транзистора VT1. Транзистор находится в закрытом состоянии и нагрузка (EL1, EL2) обесточена. Переключатель S1 служит для принудительного включения аварийного режима. Это может понадобиться для разрядки АКБ или проверки системы резервного освещения (целостности ламп).

1.3.2. Налаживание

Устройство в налаживании не нуждается.

Когда сетевая энергия отключается, стационарный источник питания обесточивается, и в цепь базы транзистора VT1 поступает ток через резистор R2, транзистор открывается и нагрузка питается от АКБ. Как только поступление энергии в сети возобновляется, транзистор VT1 закрывается, нагрузка выключаются, и аккумулятор заряжается по рассмотренной схеме.

1.3.3. О деталях

Резистор R1 марки МЛТ-2, резистор R2 — типа МЛТ-0,5. Аккумулятор и лампы нагрузки подключаются к устройству многожильными изолированными сетевыми проводами сечением не менее 1 мм и с минимальной длиной (для уменьшения потерь энергии в проводах). Конденсатор С1 марки К50-24, К50-3Б или другой на напряжение не менее 25 В.

Оптимальный вариант для понижающего трансформатора сетевого источника питания — универсальный силовой трансформатор ТПП 127/220-50-12.

1.4. Ультразвуковое устройство, отпугивающее летающих насекомых

Приближается летний сезон, а вместе с ним привычные хлопоты по купированию и локализации отрицательных эмоций, неизменно проявляющихся у людей, при появлении назойливых летающих насекомых — комаров, мух и прочих вредителей. Чтобы обезопасить себя в отпуске, на природе и даже дома, кто-то покупает маскитную сетку, другие обрабатывают себя и семью специальными отталкивающими насекомых кремами и составами, но, владея навыками самостоятельной сборки электронных устройств, можно поступить иначе. Для этого потребуется собрать простую схему устройства защиты от комаров, действующего с помощью ультразвукового излучения (УЗ-излучения). Почему именно ультразвук?

Ультразвук — это упругие волны высокой частоты. Человеческое ухо воспринимает распространяющиеся в среде упругие волны частотой приблизительно до 16 000 колебаний в секунду (герц); колебания с более высокой частотой представляют собой ультразвук (за пределом слышимости). Обычно ультразвуковым диапазоном считают полосу частот от 20 000 Гц до нескольких миллиардов герц. То, что ультразвук активно воздействует на биологические объекты (например, убивает бактерии), известно уже более 80 лет. Ультразвуковые стерилизаторы хирургических инструментов распространены в больницах. Электронная аппаратура со сканирующим ультразвуковым лучом служит целям обнаружения опухолей в мозгу и постановки диагноза, используется в нейрохирургии для инактивации отдельных участков головного мозга мощным сфокусированным высокочастотным (порядка 1 МГц) пучком. Ультразвук широко применяется в терапии — при лечении люмбаго, миалгии и контузий. Еще одним полезным качеством ультразвукового излучения является борьба с летающими насекомыми.

Рассмотрим устройство, схема которого представлена на рис. 1.4.

Такие особенности устройства, как доступные детали, малые габариты и отсутствие налаживания, позволяют повторить его любому радиолюбителю. Непосредственно услышать (и таким образом удостовериться в работоспособности узла) излучаемый звук не представляется возможным, т. к. спектр ультразвуковых волн находится за пределами слышимости человеческого уха. А вот на коллекторе транзистора VT2 (при необходимости) можно проконтролировать импульсы частотой 32–40 кГц. В схеме на однотипных транзисторах VT1, VT2 собран высокочастотный автогенератор, нагруженный на пьезоэлектрический капсюль НА1.

Ограничительные резисторы R1, R6, R3, выпрямительный диод VD2 и оксидный конденсатор С1 выполняют роль бестрансформаторного источника питания для ультразвукового генератора. Ток потребления составляет менее 20 мА. Напряжение питания генератора (разница потенциалов на обкладках оксидного конденсатора С1) может быть в пределах 10–15 В.

Мощность УЗ-генератора невелика, но ее можно увеличить, уменьшив сопротивление ограничительного резистора R10. При сопротивлении R10 5,6 кОм мощность излучения достаточна для эффективной защиты от комаров комнаты площадью 12–15 м². Испытания проводились в июне — сентябре 2005 г. в городской квартире. Результатом можно назвать спокойно проведенные ночи при открытых дверях лоджии.

Комары не падают замертво, как рекламируется в проспектах таблеточных и жидкостных фумигаторов вблизи нагрева стержня фумигатора или его пластины, а просто не подлетают к включенному излучателю ближе, чем на 10 м — это позволяет спать спокойно. При включении устройства визуально заметно, что комары жмутся по стенам, перебираясь в более спокойное место. Наиболее оптимальным местом установки в квартире является вход на лоджию, или места открытых окон, дверей и проч. Отрицательным моментом эффективности работы устройства является тот факт, что летающие насекомые со временем (через 8–9 дней постоянной работы) могут в разной степени адаптироваться к ультразвуковым колебаниям, излучаемым устройством. Если это происходит, разумно сделать мораторий на использование устройства продолжительностью в несколько дней. Побочных эффектов для человека при испытаниях не выявлено.

1.4.1. Спектр применения устройства в быту

Спектр применения устройства не ограничивается рассмотренным вариантом, устройство имеет перспективу. При увеличении частоты УЗ-излучения до 40–50 кГц можно добиться исчезновения в радиусе действия генератора не только летающих, но и ползающих насекомых-вредителей. А при уменьшении частоты излучения до 16–25 кГц таким прибором можно влиять на кошек и собак по принципу «ультразвукового свистка» также не слышимого человеком. В последнем случае мощность генератора придется увеличить и заменить капсюль НА1 типа FY-14A на более мощный, например, АК-059, АК-157, излучатели фирмы Peeries под обозначением 811815 и другие аналогичные.

1.4.2. О монтаже

Печатная плата для данного устройства не разрабатывалась. Все элементы монтируются на экспериментальной перфорированной плате и помещаются в любой подходящий корпус, который в авторском варианте не превышает размеров спичечного коробка. В месте расположения капсюля НА1 корпус должен иметь отверстие для свободного выхода излучения. Из корпуса выводится двужильный провод с вилкой для включения в осветительную сеть 220 В.

1.4.3. О деталях

Транзисторы VT1, VT2 любые кремниевые структуры n-p-n малой и средней мощности с параметрами U_{max кэ} не менее 30 В, I_k не менее 0,4 А. Указанные на схеме транзисторы заменяют КТ503 с любым буквенным индексом, КТ369А — КТ369В, зарубежные аналоги ВС337, ВС635, ВС637, ВС639, 2SC9012, 2SC9013, S9013.

Выпрямительный диод VD2 должен быть рассчитан на обратное напряжение не менее 200 В; удовлетворительна замена на КД105Б — КД105В, Д226Б, КД213А — КД213Б. Стабилитрон VD2 может применяться типов Д809, Д814Б, 2С411Б, 2С211Ж, и заменяться аналогичными с напряжением стабилизации 7—11 В. Он обеспечивает рабочий режим по напряжению для светодиодного индикатора HL1. Светодиод HL1 служит для визуальной индикации состояния устройства. При включении в сеть 220 В индикатор светится. Вместо указанного на схеме, возможно применение других аналогичных светодиодов, например, АЛ314Б, АЛ336Б, КИПД02А-1К — КИПД02Б-1К.

Если надобности в индикации режима работы нет, то цепь VD1, HL1 из схемы исключают.

Все постоянные резисторы типа МЛТ или аналогичных марок. R1 и R6 с мощностью рассеяния 0,5 Вт, остальные с мощностью рассеяния 0,125-0,25 Вт. Оксидный конденсатор С1 сглаживает пульсации напряжения однопериодного выпрямителя, реализованного на диоде VD2. Конденсатор С1 — типа К50-12, К50-24 или аналогичный на рабочее напряжение не ниже 16 В. Неполярные конденсаторы С2 и С3 типа К10, К26, КМ-6 или аналогичные. Их емкость определяет частоту выходного сигнала.

Излучатель НА1 (кроме указанного на схеме) может быть НС0903А, SLN, 75PZ2335OPH.

1.4.4. Налаживание

Устройство не требует налаживания. Оно пожаробезопасно и готово для круглосуточной работы.

Так как устройство не имеет источника питания с понижающим трансформатором, его элементы находятся под напряжением 220 В. При сборке и включении устройства следует быть особенно осторожным и не прикасаться к элементам устройства, находящимся под воздействием напряжения 220 В.

Фазировка включения в сеть не принципиальна.

1.5. Сенсорное устройство с триггером

Среди сенсорных электронных устройств особое место занимают узлы, имеющие питание непосредственно от осветительной сети переменного тока 220 В.

Такие устройства содержат минимум деталей, легко повторяемы, не требуют дополнительного источника питания, но, несмотря на свою схемную простоту, не менее эффективны, более чувствительны и надежны (не допускают ложных срабатывании), чем их собратья с более сложной конфигурацией и элементной базой.

То, что электронное устройство (а тем более сенсорное), где управляющий импульс образуется от наводок переменного напряжения в теле человека, не имеет развязки от сети, теоретически может пугать радиолюбителя, из-за кажущейся опасности передачи через сенсорный контакт переменного напряжения самому человеку. Элементы схемы заземлять не надо. С точки зрения безопасности, эти опасения несостоятельны. Опасности поражения электрическим током здесь никакой нет. Независимо от фазировки подключения в осветительную сеть устройство абсолютно безопасно для повторения и использования. Единственное ограничение: монтаж и проверку правильности соединения элементов надо выполнять при отключенном напряжении, а при подключенном в сеть устройстве нельзя касаться руками и неизолированным инструментом деталей и элементов несущих сетевой потенциал. Рассмотрим схему, показанную на рис. 1.5.

Функциональный принцип работы не отличается от любых электронных узлов, в основе которых имеется триггер (устройство с двумя устойчивыми состояниями). Устройство включит лампу накаливания EL1 от любого прикосновения к контакту Е1 и оставит ее во включенном состоянии до тех пор, пока на сенсор Е1 не будет оказано повторного воздействия. При повторном касании сенсора устройство переключится в другое устойчивое состояние, и лампа накаливания EL1 окажется выключенной. Время нахождения триггера в каждом из двух устойчивых состояний не ограничено, пока на устройство подано питание. Узел триггера собран по классической схеме на логической микросхеме DD1 К561ТМ2. В схеме задействован только один элемент этой микросхемы. С выхода микросхемы DD1 управляющий сигнал поступает на усилитель тока на транзисторе VT2. В эмиттерной цепи транзистора VT2 включен управляющий электрод тиристора VS1. При напряжении на нем более 3 В тиристор открывается и включает лампу накаливания EL1.

Полевой транзистор VT1 имеет большое (в несколько десятков мегаом) сопротивление перехода сток-исток-затвор, что препятствует попаданию сетевого напряжения на сенсорный контакт, а резисторы R1 и R2 общим сопротивлением 10 МОм ограничивают ток настолько, что потенциал осветительной сети на сенсоре Е1 незаметен.

Сенсор Е1 представляет собой пластину величиной с пятирублевую монету из тонкой жести, взятой из декоративного внешнего оформления решеток акустических систем С-30 или аналогичных.

Наведенное на сенсоре электрическое поле переменного напряжения через проводник поступает на затвор полевого транзистора VT1, приводит к его открыванию. Вход С (вывод 3 DD1) шунтирует резистор R3. Триггер меняет свое состояние при каждом положительном импульсе на входе С. Вследствие этого потенциал на выходе элемента микросхемы DD1 (вывод 1) меняется на обратный уровень.

В тот момент, когда на выводе 1 микросхемы DD1 присутствует низкий уровень напряжения, транзистор VT2 закрыт и нагрузка обесточена. При высоком логическом уровне на выходе DD1 транзистор и тиристор (соответственно) находятся в открытом состоянии и на нагрузку (EL1) поступает напряжение питания.

Мерцания лампы в данной схеме практически незаметно, т. к. выпрямление напряжения осуществляется четверкой диодов, включенных по мостовой схеме.

1.5.1. Налаживание

В налаживании устройство не нуждается и при исправных элементах начинает работать сразу после включения. Чувствительность узла можно подкорректировать изменением сопротивления резистора R2.

1.5.2. О деталях

Транзистор VT1 заменяют на КП501 с любым буквенным индексом, КП7131А9 или на микросборки КР1014КТ1, 2VN2120, ZN2120, содержащие аналогичные транзисторы.

Лампа накаливания EL1 рассчитана на напряжение 220–235 В и мощность 7—60 Вт.

Все постоянные резисторы типа МЛТ, Р1-4, С1-4, С2-26, C2-33 с соответствующей мощностью рассеяния или аналогичные. Оксидный конденсатор С1 сглаживает пульсации выпрямленного напряжения. Его тип К50-24, К50-29 или аналогичный. Стабилитрон VD1 заменяют КС175А, Д808, Д814А или на аналогичный с напряжением стабилизации 6—12 В. Выпрямительные диоды VD2—VD5 заменяют диодами КД226В, КД258Б, Д112-16 и аналогичные, учитывая, что их обратное напряжение не должно быть менее 300 В. Вместо дискретных диодов можно применить готовый выпрямительный мост типа КЦ402А, КЦ405А, КЦ407А. Вместо транзистора VT2 можно применить КТ940А — КТ940Г, КТ630А — КТ630В, КТ814Б — КТ814Г. Тиристор VS1 должен быть с минимальным током управляющего электрода. Кроме указанного на схеме, это может быть Т112-16-х или другой, с худшими характеристиками, например, типа КУ201К — КУ201М, КУ202К — КУ202М.

Устройство собирают на монтажной плате и закрепляют в корпусе из диэлектрического материала. При монтаже элементов стремятся к тому, чтобы их выводы имели минимальную длину (для уменьшения влияния помех). Силовую часть монтируют так, чтобы корпуса тиристора и выпрямительных диодов (в случае применения дискретных диодов) не имели контакта с другими элементами (не санкционированного по электрической схеме).

1.5.3. Спектр применения устройства

Спектр применения устройства разнообразен и ограничивается только фантазией радиолюбителя. Данный электронный узел может включать и автоматически выключать различные электронные приборы с мощностью до 60 Вт. При мощности нагрузки, превышающей это значение, тиристор VS1 устанавливают на теплоотвод, изолированный от корпуса.

Устройство может выполнять функции автоматического включателя, причем в качестве нагрузки может применяться любая активная, например, ночник, звуковой генератор, елочная гирлянда, украшающая праздник, и даже портативный музыкальный центр, включающий музыку в результате касания сенсора (и отключающей ее при повторном касании).

Могут быть и другие варианты применения устройства. Практически проверенные результаты дает применение устройства в качестве оригинального сигнализатора наличия аппетита у домашних животных. Оказалось, что кота и собаку можно без особого труда приучить к тому, чтобы они носом касались сенсорной пластины, установленной у миски питания. Если триггер находится в том устойчивом состоянии, когда нагрузка отключена, устройство практически не потребляет тока — эта величина ничтожно мала и находится в пределах 5 мА. При включении нагрузки ток возрастает до 12–14 мА без учета тока потребления лампы накаливания EL1. Устройство можно питать и от источника питания с понижающим трансформатором. Напряжение питания в пределах 5—15 В. В случае питания от альтернативного источника питания в эмиттерную цепь транзистора VT2 можно подключить электромагнитное реле на напряжение, соответствующее напряжению питания устройства, контактами которого коммутировать нагрузку.

1.5.4. Особенности монтажа

Устройство собирают на монтажной плате и закрепляют в корпусе из диэлектрического материала. При монтаже элементов стремятся к тому, чтобы их выводы имели минимальную длину (для уменьшения влияния помех). Силовую часть монтируют так, чтобы корпуса тиристора и выпрямительных диодов (в случае применения дискретных диодов) не имели контакта с другими элементами (не санкционированного по электрической схеме).

Устройство работает только при наличии в осветительной сети напряжения 220 В. Поэтому при несанкционированном отключении электроэнергии устройство сигнализации окажется бесполезным. Особенность устройства в том, что сенсорный узел, как и все другие сенсоры, эффективны только там, где есть наведенное в человеке (или животном) электрическое поле переменного тока — в жилых и производственных помещениях, и будет бесполезен в поле, в горах и на открытой местности.

1.6. Управление для сотового телефона

Сегодня большинство телефонных операторов в разных регионах, представляющих населению услуги мобильной связи, сделали свои тарифы доступными для потребителей. Постоянно меняющийся и обновляемый рынок индустрии мобильных телефонов сделал возможным приобретать людям сотовые телефоны (разумеется, не самые последние и продвинутые модели) за символическую цену.

Кроме того, у многих людей остаются в запасниках и невостребованными старые модели сотовых телефонов, которые пылятся дома без дела. Учитывая доступность, большую площадь покрытия и относительно невысокую стоимость телефонов на вторичном рынке мобильных телефонов, радиолюбителям и всем, кто знаком с основами электротехники, представляется новая возможность сделать из мобильного телефона почти бесплатный автоматический секретарь, который будет оповещать владельца о состоянии его охраняемых ценностей. Ценности, на которые владелец решил «повесить замок от посторонних», могут быть различны: будь то квартира, загородный дом, сейф, автомобиль или доступ к персональному компьютеру. Теперь сотовый телефон, соединенный по рекомендуемому далее способу с датчиком, автоматически оповестит хозяина о состоянии охраняемого имущества, где бы тот ни находился.

Подобные оповещатели были популярны среди радиолюбителей и раньше, но раньше они использовали радиосвязь в основном в гражданском (27 МГц) диапазоне.

Предлагаемое далее устройство радиооповещения для обывателя много выгоднее оповещения по радиоканалу, т. к. теперь нет необходимости носить с собой радиостанцию.

В каждом мобильном телефоне используется функция экстренного вызова абонента одной кнопкой.

Вся дополнительная работа, касающаяся сотового телефона, сводится к трем шагам:

1. Войти в меню телефона и занести в память быстрого вызова номер сотового и стационарного телефона, куда надо будет сообщить об изменении состояния контролируемого объекта.

2. Аккуратно вскрыть верхнюю панель сотового телефона (где плоская клавиатура) и миниатюрным паяльником с мощностью до 25 Вт (напряжением 6—12 В) припаять два проводника тонкого монтажного провода типа МГТФ-0,3 к контактам клавиши (например, кнопки «1»). Кнопка может использоваться и другая, а также несколько кнопок для оповещения, например, разных абонентов в несхожих, отличающихся друг от друга, ситуациях. Проводники должны иметь минимальную длину (не более 1 м) и на другом конце соединяться с миниатюрным разъемом, например РШ-2Н Еще лучше, если проводники будут помещены в экран, который соединяется с «массой» (минусом питания).

3. Собрать и подключить согласно электрической схеме (представленной на рис. 1.6) простое устройство-адаптер, которое получает сигнал от датчиков, установленных на охраняемом объекте.

Эти шаги способен сделать сегодня каждый школьник.

Устройство собрано на популярной микросхеме К561КТ3. Между точкой U_m и общим проводом приложено управляющее напряжение от любого из датчиков, например геркона, установленного на открывание входной двери.

Принцип подключения геркона иллюстрирует включатель S1, подключаемый, например, к источнику питания пунктирной линией. При этом выводы U_m должны быть закорочены. Датчики могут быть различными, в том числе и такие, которые выдают пачки импульсов.

Входной сигнал проходит через ограничительный резистор R1 и поступает на оксидный конденсатор С1 (не пропускающий постоянную составляющую напряжения). Таким образом, даже при длительном воздействии (например, при замыкании S1) на управляющий вход коммутатора поступит только одиночный импульс. Стабилитрон VD1 защищает управляющий вход канала от скачка напряжения, а резистор R2 шунтирует вход (вывод 13), устраняя возможные электрические помехи, приводящие к ложным срабатываниям коммутатора — на входе каждого канала присутствуют полевые транзисторы, обеспечивающие высокую чувствительность микросхемы коммутатора DD1.

1.6.1. О деталях

Постоянные резисторы типа МЛТ-0,25, MF-25 и аналогичные. Оксидный конденсатор С1 типа К50-29 или аналогичный. Стабилитрон может быть заменен на КС156А, BZX55 или аналогичный.

Источник питания для данного устройства, связанного с сотовым телефоном стабилизированный, обязательно с понижающим трансформатором.

После подключения к сотовому телефону роль кнопки выполняет электронный ключ — бесшумно и визуально неприметно. Остается только периодически следить за зарядом батареи сотового телефона.

Микросхемы-коммутаторы К561КТ3, К564КТ3, К1561КТ3, К176КТ1 взаимозаменяемы, но особенность микросхемы К176КТ1 — напряжение питания 9 В.

Микросхемы К561КТ3 и аналоги представляют собой четырехканальные коммутаторы с одинаковой схемой и цоколевкой.

Эквивалентная схема коммутатора (электронного ключа) однополюсная, это значит, что он работает только на замыкание электронного контакта на выходе (например, выводы 1 и 2, 3 и 4, и т. д.) при управляющем сигнале на входе. Управляющий сигнал (импульс) постоянного тока напряжением 2—10 В (для микросхем К176 серии до 9 В). Таким образом, для замыкания выходов активный уровень на входе должен быть высоким логическим уровнем, принятым для КМОП микросхем. Сопротивление канала в открытом состоянии 80 Ом (и около 500 Ом для К176КТ1). Из этого параметра, по закону Ома, зная приложенное напряжение, можно вычислить коммутирующий ток. Каналы независимы. Каждый канал может коммутировать цифровые уровни до напряжения и_п или аналоговые уровни (еще одна приятная особенность данного типа микросхем) от пика до пика U_H/2.

При нагрузке с сопротивлением 1 кОм на частоте 10 кГц отношение сигналов на выходе канала в замкнутом и разомкнутом состояниях не хуже 65 дБ. Степень изоляции управляющей цепи от канала соответствует сопротивлению 10¹² Ом. Прохождение сигнала с частотой 900 кГц на нагрузку 1 кОм из канала в канал оценивается на -50 дБ. Время задержки распространения сигнала в канале 10–25 нс.

Коммутаторы данного типа можно применять во многих случаях, именно поэтому они универсальны и весьма популярны в следующих узлах: переключателях-мультиплексорах, ключах выборки сигнала, прерывателях-модуляторах для операционных усилителей, коммутационных ключах, модуляторах-демодуляторах. Можно делать коммутаторы для нестандартных ЦАП (цифроаналоговый преобразователь) и АЦП (аналого-цифровой преобразователь), а также узлы цифрового управления частотой, фазой, коэффициентом усиления сигнала. Удобно делать «врезки» и микшировать одни сигналы в другие.

Именно по своему прямому назначению микросхема К561КТ3 применяется для коммутации клавиатуры сотового телефона, построение которых друг от друга практически не отличается.

1.7. Зарядное устройство для сотовых телефонов с индикацией состояния и автоматической регулировкой выходного тока

Сотовые телефоны комплектуются собственными зарядными устройствами. Эти зарядные устройства нельзя назвать универсальными. Поскольку разновидностей сотовых телефонов много, напряжение питания их аккумуляторов также различно. Так сотовый телефон фирмы Motorola нельзя заряжать с помощью зарядного устройства для сотового телефона фирмы Samsung или Sony Ericsson не только потому, что телефоны имеют разные разъемы для подключения внешнего питания, но, главное, потому, что у этих телефонов различное номинальное напряжение аккумуляторных батарей.

Большинство современных моделей сотовых телефонов имеют встроенное «умное» устройство, автоматически прекращающее зарядку аккумулятора при достижении им полной емкости. Поэтому оставлять такие сотовые телефоны на постоянной подпитке от зарядного устройства практически безопасно для самого телефона и его аккумулятора. То же касается и зарядного устройства, включенного в осветительную сеть 220 В. Потребляемый ток (от сети 220 В) зарядным устройством очень мал, и не превышает 8—10 мА (при полностью заряженном аккумуляторе). Внешне можно лишь зафиксировать незначительный (до +30 °C) нагрев корпуса зарядного устройства при зарядке телефона и охлаждение этого корпуса в режиме насыщенного аккумулятора.

Такое устройство можно собрать как по «классической» схеме, понизив сетевое напряжение обычным трансформатором и регулируя пониженное напряжение, так и по более современной импульсной схеме, поставив стабилизатор и высокочастотный преобразователь в высоковольтную часть схемы.

Преимущество «стандартной» компоновки схемы — простота схемы стабилизатора и большая безопасность при настройке схемы. Но есть и недостатки, отсутствующие в импульсной схеме — нужен трансформатор довольно больших размеров, сильный нагрев регулирующего транзистора, чувствительность схемы к колебаниям сетевого напряжения…

Импульсные источники питания работают на высокой частоте — десятки килогерц, поэтому трансформатор может быть буквально «микроскопическим» (трансформатор в виде куба со стороной 20 мм выдает в нагрузку до 3–5 Вт полезной мощности, т. е. до 1 А тока; ток в высоковольтной части схемы в коэффициент трансформации раз (30–40) меньше тока в низковольтной части). Поэтому нагрев транзистора также значительно меньше, тем более что он работает в ключевом режиме; ну а благодаря ШИМ (широтно-импульсной модуляции) устройство будет нечувствительно к колебаниям сетевого напряжения в пределах 150–250 В и более.

Для тех же, у кого нет штатного зарядного устройства (кто приобрел б/у сотовый телефон на распродаже), будет полезным самодельное зарядное устройство с индикацией состояния и автоматической регулировкой зарядного тока. Электрическая схема этого простого в повторении и налаживании устройства представлена на рис. 1.7.

На схеме показано «классическое» зарядное устройство для заряда никель-металлогидридных (Ni-MH) и литиевых (Li-ion) аккумуляторов для сотовых телефонов с номинальным напряжением 3,6–3,8 В.

Такое номинальное напряжение имеют аккумуляторные батареи сотовых телефонов Nokia различных модификаций (например, Nokia 3310, Nokia 1610 и др.). Однако спектр применения этого зарядного устройства можно существенно расширить таким образом, чтобы оно стало универсальным и помогало заряжать сотовые телефоны других фирм (с иным номинальном напряжением аккумулятора). Для переделки зарядного устройства (изменения значения выходного напряжения и тока) достаточно изменить в принципиальной схеме значения только некоторых элементов (VD2, R5, R6) — об этом написано чуть дальше.

Чтобы понять, какое номинальное напряжение аккумулятора у вашего сотового телефона, достаточно снять верхнюю крышку аппарата и рассмотреть запись на аккумуляторе.

Как правило, аккумуляторные батареи телефонов Nokia, Motorola, Sony Ericsson и некоторых моделей Samsung имеют номинальное напряжение 3,6–3,8 В. Это наиболее популярное напряжение среди современных моделей сотовых телефонов.

Первоначальный ток зарядного устройства 100 мА. Это значение определяется выходным напряжением вторичной обмотки трансформатора Т1 и величиной сопротивления резистора R2. Оба эти параметра можно корректировать, подбирая другой понижающий трансформатор или иное сопротивление ограничивающего резистора.

Переменное напряжение осветительной сети 220 В понижается силовым трансформатором Т1 до 10 В на вторичной обмотке, затем выпрямляется диодным выпрямителем (собранном по мостовой схеме) VD1 и сглаживается оксидным конденсатором С1.

Выпрямленное напряжение через токоограничивающий резистор R2 и усилитель тока на транзисторах VT2, VT3 (включенные по схеме Дарлингтона) поступает через разъем Х1 на аккумулятор и заряжает его минимальным током. При этом свечение светодиода HL1 свидетельствует о наличии зарядного тока в цепи. Если данный светодиод не светится, то значит аккумулятор заряжен полностью, или в цепи зарядки нет контакта с нагрузкой (аккумулятором).

Свечение второго индикаторного светодиода HL2 в самом начале процесса зарядки не заметно, т. к. напряжения на выходе зарядного устройства недостаточно для открывания транзисторного ключа VT1. В это же самое время составной транзистор VT2, VT3 находится в режиме насыщения и зарядный ток присутствует в цепи (протекает через аккумулятор).

Как только напряжение на контактах аккумулятора достигнет значения 3,8 В (что говорит о полностью заряженном аккумуляторе), стабилитрон VD2 открывается, транзистор VT1 также открывается и загорается светодиод HL2, а транзисторы VT2, VT3 соответственно закрываются и зарядной ток в цепи питания аккумулятора (Х1) уменьшается почти до нуля.

1.7.1. Налаживание

Для полноценного и эффективного налаживания устройства потребуются два однотипных аккумулятора для сотового телефона с номинальным напряжением 3,6–3,8 В. Один аккумулятор полностью разряженный, а другой соответственно полностью заряженный штатным зарядным устройством, идущим в комплекте вместе с сотовым телефоном.

Налаживание сводится к установке максимального зарядного тока и напряжения на выходе устройства, при котором светится светодиод HL2. Этот максимальный ток устанавливается опытным путем так.

К выходу зарядного устройства (точки А и Б, разъема Х1, см. рис. 1.7) через (последовательно соединенный) миллиамперметр постоянного тока подключают заведомо разряженный сотовый телефон, например, фирмы Nokia 3310 (который после длительной эксплуатации выключился сам из-за разряженной аккумуляторной батареи), и подбором сопротивления резистора R2 выставляют ток 100 мА. Для этой цели удобно использовать стрелочный миллиамперметр М260М с током полного отклонения 100 мА. Однако можно использовать и иной аналогичный прибор, в том числе стрелочный ампервольтметр (тестер) Ц20, Ц4237 (и подобные им), включенный в режиме измерения тока на пределе 150–250 мА. В этой связи применять цифровой тестер не желательно из-за инерции считывания и индикации показаний.

После этого (предварительно отключив зарядное устройство от сети переменного тока) эмиттер транзистора VT3 отпаивают от других элементов схемы и вместо сотового телефона с «севшим» аккумулятором к точкам А и Б на схеме подключают сотовый телефон с нормально заряженным аккумулятором (для этого переставляют аккумуляторы в одном и том же телефоне). Теперь подбором сопротивления резисторов R5 и R6 добиваются зажигания светодиода HL2. После этого эмиттер транзистора VT3 подключают к другим элементам согласно схеме.

Внешний вид (фото) готового устройства показан на рис. 1.8.

1.7.2. О деталях

Трансформатор Т1 любой, рассчитанный на питание от осветительной сети 220 В 50 Гц с вторичными (вторичной) обмотками, выдающими напряжение 10–12 В переменного тока, например, ТПП 277–127/220-50, ТН1-220-50 и аналогичный.

Транзисторы VT1, VT2 типа КТ315Б — КТ315Е, КТ3102А — КТ3102Б, КТ503А — КТ503В, КТ3117А или аналогичные по электрическим характеристикам. Транзистор VT3 — из серий КТ801, КТ815, КТ817, КТ819 с любым буквенным индексом. Необходимости в установке этого транзистора на теплоотвод нет.

К точкам А и Б (на схеме) припаивают штатный провод от зарядного устройства сотового телефона соответствующей модели с тем, чтобы оконечный разъем на другом конце этого провода подходил к разъему сотового телефона.

Все постоянные резисторы (кроме R2) типа МЛТ-0,25, MF-25 или аналогичные. R2 — с мощностью рассеяния 1 Вт.

Оксидный конденсатор С1 типа К50-24, К50-29 на рабочее напряжение не ниже 25 В или аналогичный. Светодиоды HL1, HL2 типа АЛ307БМ. Светодиоды можно применить и другие (для индикации состояния различными цветами), рассчитанные на ток 5—12 мА.

Диодный мост VD1 — любой из серии КЦ402, КЦ405, КЦ407. Стабилитрон VD2 определяет напряжение, при котором зарядной ток устройства уменьшится почти до нуля. В данном исполнении необходим стабилитрон с напряжением стабилизации (открывания) 4,5–4,8 В. Указанный на схеме стабилитрон можно заменить КС447А или составить из двух стабилитронов на меньшее напряжение, включив их последовательно. Кроме того, как было отмечено ранее, порог автоматического отключения режима зарядки устройства можно корректировать изменением сопротивления делителя напряжения, состоящего из резисторов R5 и R6.

1.7.3. Оформление

Элементы устройства монтируют на плате из фольгированного стеклотекстолита в пластмассовый (диэлектрический) корпус, в котором просверливают два отверстия для индикаторных светодиодов. Хорошим вариантом (использованным автором) является оформление платы устройства в корпус от использованной батареи типа А3336 (без понижающего трансформатора).

Альтернативный вариант зарядного устройства можно собрать с помощью импульсного стабилизатора напряжения, который рассмотрим далее.

1.7.4. Схема импульсного стабилизатора

Схема импульсного стабилизатора ненамного сложней обычного (рис. 1.9), но она более сложная в настройке. Поэтому недостаточно опытным радиолюбителям, не знающим правил работы с высоким напряжением (в частности, никогда не работать в одиночку и никогда не настраивать включенное устройство двумя руками — только одной!), не рекомендую повторять эту схему.

На рис. 1.9 представлена электрическая схема импульсного стабилизатора напряжения для зарядки сотовых телефонов.

Схема представляет собой блокинг-генератор, реализованный на транзисторе VT1 и трансформаторе Т1. Диодный мост VD1 выпрямляет переменное сетевое напряжение, резистор R1 ограничивает импульс тока при включении, а также выполняет функцию предохранителя. Конденсатор С1 необязателен, но благодаря ему блокинг-генератор работает более стабильно, а нагрев транзистора VT1 чуть меньше (чем без С1).

При включении питания транзистор VT1 слегка приоткрывается через резистор R2, и через обмотку I трансформатора T1 начинает течь небольшой ток. Благодаря индуктивной связи, через остальные обмотки также начинает протекать ток. На верхнем (по схеме) выводе обмотки II положительное напряжение небольшой величины, оно через разряженный конденсатор С2 приоткрывает транзистор еще сильней, ток в обмотках трансформатора нарастает, и в итоге транзистор открывается полностью, до состояния насыщения.

Через некоторое время ток в обмотках перестает нарастать и начинает снижаться (транзистор VT1 все это время полностью открыт). Уменьшается напряжение на обмотке II, и через конденсатор С2 уменьшается напряжение на базе транзистора VT1. Он начинает закрываться, амплитуда напряжения в обмотках уменьшается еще сильней и меняет полярность на отрицательную. Затем транзистор полностью закрывается. Напряжение на его коллекторе увеличивается и становится в несколько раз больше напряжения питания (индуктивный выброс), однако благодаря цепочке R5, C5, VD4 оно ограничивается на безопасном уровне 400…450 В. Благодаря элементам R5, C5 генерация нейтрализуется не полностью, и через некоторое время полярность напряжения в обмотках снова меняется (по принципу действия типичного колебательного контура). Транзистор снова начинает открываться. Так продолжается до бесконечности в цикличном режиме.

На остальных элементах высоковольтной части схемы собраны регулятор напряжения и узел защиты транзистора VT1 от перегрузок по току. Резистор R4 в рассматриваемой схеме выполняет роль датчика тока. Как только падение напряжения на нем превысит 1…1,5 В, транзистор VT2 откроется и замкнет на общий провод базу транзистора VT1 (принудительно закроет его). Конденсатор С3 ускоряет реакцию VT2. Диод VD3 необходим для нормальной работы стабилизатора напряжения.

Стабилизатор напряжения собран на одной микросхеме — регулируемом стабилитроне DA1.

Для гальванической развязки выходного напряжения от сетевого используется оптрон VO1. Рабочее напряжение для транзисторной части оптрона берется от обмотки II трансформатора T1 и сглаживается конденсатором С4. Как только напряжение на выходе устройства станет больше номинального, через стабилитрон DA1 начнет течь ток, светодиод оптрона загорится, сопротивление коллектор-эмиттер фототранзистора VO 1.2 уменьшится, транзистор VT2 приоткроется и уменьшит амплитуду напряжения на базе VT1. Он будет слабее открываться, и напряжение на обмотках трансформатора уменьшится. Если же выходное напряжение, наоборот, станет меньше номинального, то фототранзистор будет полностью закрыт и транзистор VT1 будет «раскачиваться» в полную силу. Для защиты стабилитрона и светодиода от перегрузок по току, последовательно с ними желательно включить резистор сопротивлением 100…330 Ом.

Налаживание

Первый этап: первый раз включать устройство в сеть рекомендуется через лампу 25 Вт, 220 В, и без конденсатора С1. Движок резистора R6 устанавливают в нижнее (по схеме) положение. Устройство включают и сразу отключают, после чего как можно быстрей измеряют напряжения на конденсаторах С4 и С6. Если на них есть небольшое напряжение (согласно полярности!), значит, генератор запустился, если нет — генератор не работает, требуется поиск ошибки на плате и монтаже. Кроме того, желательно проверить транзистор VT1 и резисторы R1, R4.

Если все правильно и ошибок нет, но генератор не запускается, меняют местами выводы обмотки II (или I, только не обоих сразу!) и снова проверяют работоспособность.

Второй этап: включают устройство и контролируют пальцем (только не за металлическую площадку для теплоотвода) нагрев транзистора VT1, он не должен нагреваться, лампочка 25 Вт не должна светиться (падение напряжения на ней не должно превышать пары Вольт).

Подключают к выходу устройства какую-нибудь маленькую низковольтную лампу, например, рассчитанную на напряжение 13,5 В. Если она не светится, меняют местами выводы обмотки III.

И в самом конце, если все нормально работает, проверяют работоспособность регулятора напряжения, вращая движок подстроечного резистора R6. После этого можно впаивать конденсатор С1 и включать устройство без лампы-токоограничителя.

Минимальное выходное напряжение составляет около 3 В (минимальное падение напряжения на выводах DA1 превышает 1,25 В, на выводах светодиода — 1,5 В).

Если нужно меньшее напряжение, заменяют стабилитрон DA1 резистором сопротивлением 100…680 Ом. Следующим шагом настройки требуется установка на выходе устройства напряжения 3,9…4,0 В (для литиевого аккумулятора). Данное устройство заряжает аккумулятор экспоненциально уменьшающимся током (от примерно 0,5 А в начале заряда до нуля в конце (для литиевого аккумулятора емкостью около 1 А/ч это допустимо)). За пару часов режима зарядки аккумулятор набирает до 80 % своей емкости.

О деталях

Особый элемент конструкции — трансформатор.

Трансформатор в этой схеме можно использовать только с разрезным ферритовым сердечником. Рабочая частота преобразователя довольно велика, поэтому для трансформаторного железа нужен только феррит. А сам преобразователь — однотактный, с постоянным подмагничиванием, поэтому сердечник должен быть разрезным, с диэлектрическим зазором (между его половинками прокладывают один-два слоя тонкой трансформаторной бумаги).

Лучше всего взять трансформатор от ненужного или неисправного аналогичного устройства. В крайнем случае его можно намотать самому: сечение сердечника 3…5 мм², обмотка I — 450 витков проводом диаметром 0, 1 мм, обмотка II — 20 витков тем же проводом, обмотка III — 15 витков проводом диаметром 0, 6…0, 8 мм (для выходного напряжения 4…5 В). При намотке требуется строгое соблюдение направления намотки, иначе устройство будет плохо работать, или не заработает совсем (придется прикладывать усилия при налаживании — см. выше). Начало каждой обмотки (на схеме) вверху.

Транзистор VT1 — любой мощностью 1 Вт и больше, током коллектора не менее 0,1 А, напряжением не менее 400 В. Коэффициент усиления по току Ь₂1_э должен быть больше 30. Идеально подходят транзисторы MJE13003, KSE13003 и все остальные типа 13003 любой фирмы. В крайнем случае, применяют отечественные транзисторы КТ940, КТ969. К сожалению, эти транзисторы рассчитаны на предельное напряжение 300 В, и при малейшем повышении сетевого напряжения выше 220 В они будут пробиваться. Кроме того, они боятся перегрева, т. е. требуется их установка на теплоотвод. Для транзисторов KSE13003 и MJE13003 теплоотвод не нужен (в большинстве случаев цоколевка — как у отечественных транзисторов КТ817).

Транзистор VT2 может быть любым маломощным кремниевым, напряжение на нем не должно превышать 3 В; это же относится и к диодам VD2, VD3. Конденсатор С5 и диод VD4 должны быть рассчитаны на напряжение 400…600 В, диод VD5 должен быть рассчитан на максимальный ток нагрузки. Диодный мост VD1 должен быть рассчитан на ток 1 А, хотя потребляемый схемой ток не превышает сотни миллиампер — потому что при включении происходит довольно мощный бросок тока, а увеличивать сопротивление резистора Я1для ограничения амплитуды этого броска нельзя — он будет сильно нагреваться.

Вместо моста VD1 можно поставить 4 диода типа 1N4004…4007 или КД221 с любым буквенным индексом. Стабилизатор DA1 и резистор R6 можно заменить на стабилитрон, напряжение на выходе схемы будет на 1,5 В больше напряжения стабилизации стабилитрона.

«Общий» провод показан на схеме только для упрощения графики, его нельзя заземлять и (или) соединять с корпусом устройства. Высоковольтная часть устройства должна быть хорошо изолирована.

1.7.5. Оформление

Элементы устройства монтируют на плате из фольгированного стеклотекстолита в пластмассовый (диэлектрический) корпус, в котором просверливают два отверстия для индикаторных светодиодов. Хорошим вариантом (использованным автором) является оформление платы устройства в корпус от использованной батареи типа А3336 (без понижающего трансформатора).

1.8. Простой аквариумный таймер

Аквариумный таймер, работающий в режиме циклической генерации, сегодня не новость для радиолюбителей. Промышленность (в том числе зарубежная) бьет все рекорды по выпуску электронных и электромеханических таймеров, программируемых для выдержки времени в определенные дни и часы недели (и месяца). Конкуренция в области производства таймеров бытового предназначения выросла за пару лет в разы. Однако для радиолюбителя-практика и сегодня актуально создание собственных схем, вместо предлагаемых промышленностью.

Одна из схем подобного назначения, воплотившая наиболее простое схемное решение, представлена на рис. 1.10.

Особенности устройства — в полуавтоматическом режиме работы. При наступлении рассвета (включении освещения в комнате, где установлены фотодатчики) электронное устройство издает кратковременный звуковой сигнал и включает слаботочное электромагнитное реле К2. Исполнительные контакты реле К2, в свою очередь, включают лампу аквариумного освещения вместе с компрессором-помпой (на схеме не показаны). Лампа освещения и компрессор остаются включенными в течение почти 4 ч (зависит от номиналов элементов R5C2). По окончании выдержки времени лампа освещения и компрессор отключаются. При новом рассвете (новом включении света в комнате после периода затемнения) цикл работы устройства повторяется — так происходит ежедневно.

В основе устройства таймер на популярной микросхеме КР1006ВИ1. Он собран по классической схеме в режиме автогенерации импульсов большой длительности. На выходе таймера включено электромагнитное реле К2, своими контактами К2.1 оно управляет подачей напряжения на компрессор аквариума и осветительную лампу. Лампа может быть как люминесцентной (с соответствующей схемой управления), так и лампой накаливания с мощностью до 15 Вт. Более большая мощность не желательна из-за возможности перегрева и оплавления верхней крышки аквариума, в которой установлена лампа освещения. Компрессор — любой промышленный для аквариумов.

В схему введен узел управления самой микросхемой КР1006ВИ1 в зависимости от внешнего освещения. Это сделано для того, чтобы таймер и соответственно лампа освещения аквариума и компрессор включались только в светлое время суток, а ночью были не активны. Данный фоточувствительный узел собран на однотипных транзисторах VT1, VT2, нагруженных на электромагнитное реле К1. Коммутирующие контакты реле К1.1 подают питание на (или отключают от питания) микросхему DA1. При слабой освещенности однотипных фоторезисторов СФ3-1 (включенных параллельно и обозначенных единым обозначением на схеме PR1) транзисторы VT1, VT2 закрыты, соответственно реле К1 обесточено, контакты реле К1.1 с номерами 3 и 5 (согласно схеме рис. 1.10) разомкнуты и на автогенератор, собранный на микросхеме DA1, напряжение не поступает. Соответственно контакты К2.1 разомкнуты и лампа освещения аквариума, а также компрессор обесточены.

Переменный резистор R1 введен в схему для удобства регулировки порога включения транзисторного каскада VT1, VT2. Резистор R1 определяет чувствительность данного узла к световому потоку.

Если освещение фоторезисторов достаточно, например днем, сопротивление фоторезисторов PR1 мало, транзисторы VT1, VT2 открыты, реле К1 включено, на микросхему DA1 подано напряжение питания, индикаторный светодиод HL2 (аналогичный по электрическим характеристикам HL1) светится. На узел звуковой индикации подано питание. Микросхема DA1, включенная в режиме отсчета выдержки времени в соответствии с номиналами элементов времязадающей цепи R5C2, начинает отсчет времени. Реле К2 включено, лампа освещения аквариума и компрессор включены.

По окончании выдержки времени, заданной номиналами элементов R5C2 (примерно 240 мин) на выводе 3 микросхемы DA1, появляется высокий уровень напряжения, реле отпускает и контакты К2.1 размыкаются, лампа освещения погаснет, компрессор выключится.

Теперь следующее включение произойдет после того, как контакты К1.1 разомкнутся (это произойдет при недостаточной освещенности, например, вечером и ночью), а затем снова замкнутся с наступлением нового дня или включением основного света в комнате, где установлены фотодатчики PR1.

Узел звукового сопровождения подключается непосредственно параллельно к контактам питания того устройства, включение которого он призван контролировать, в данном случае параллельно питанию микросхемы DA1.

В основе этого электронного узла популярная микросхема К561ЛА7. Благодаря применению одного из ее логических элементов, а также использования капсюля со встроенным генератором звуковой частоты (ЗЧ) HA1 в схему нет необходимости вводить какие-либо генераторы импульсов или усилители к ним. Такой же узел несложно собрать и на логических элементах других микросхем КМОП (например, К561ЛЕ5, К561ТЛ1), однако наиболее простое схемное решение показано на рис. 1.10.

Схема кратковременной звуковой сигнализации основана на одном логическом элементе DD1.1 микросхемы К561ЛА7, включенном как инвертор. При подаче питания на входе элемента (выводы 1 и 2 DD1.1) присутствует низкий уровень напряжения до тех пор, пока не зарядится оксидный конденсатор С1 через ограничительный резистор R2. Пока этого не произошло, на выходе элемента (вывод 3 элемента DD1.1) присутствует высокий уровень напряжения. Он поступает через ограничивающий ток резистор R6 в базу транзистора VT3, работающего в режиме усилителя тока. Транзистор VT3 открыт, сопротивление его перехода коллектор-эмиттер близко к нулю и на пьезоэлектрический капсюль со встроенным генератором звуковой частоты НА1 подано напряжение питания.

Когда постоянное напряжение на пьезоэлектрическом капсюле со встроенным генератором НА1 окажется почти равным напряжению питания устройства капсюль переходит в режим генерации колебаний звуковой частоты.

По мере заряда конденсатора С1 через резистор R2 и внутренний узел элемента DD1.1 происходит изменение состояния выхода микросхемы. Когда напряжение на обкладках конденсатора С1 достигнет уровня переключения микросхемы, она переключится и высокий уровень напряжения на выходе DD1.1 сменится низким. Транзистор VT1 закроется. Постоянное напряжение на пьезоэлектрическом капсюле со встроенным генератором НА1 окажется почти равным нулю, и капсюль перейдет в режим ожидания.

При указанных на схеме значениях элементов R2 и С1 задержка выключения звука составит около 3 сек. Ее можно увеличить, соответственно увеличив емкость конденсатора С1. В качестве конденсатора С1 лучше использовать оксидный типа К50-29, К50-35 и аналогичный с небольшим током утечки. В обратную сторону длительность временного интервала можно легко сократить, уменьшив сопротивление резистора R2. Если вместо него установить переменный резистор с линейной характеристикой, то получится устройство с регулируемой задержкой.

Функцию данного электронного узла можно поменять на обратную — т. е. сделать так, чтобы пьезоэлектрический капсюль НА1 молчал первые 3 секунды после подачи на устройство питания, а затем все остальное время работал. Для этого оксидный конденсатор С1 и времязадающий резистор R1 следует поменять местами (с соблюдением полярности включения оксидного конденсатора — положительной обкладкой к «плюсу» питания). При этом средняя точка их подключения к выводам 1 и 2 элемента DD1.1 сохраняется. В таком варианте устройство без особых изменений можно применять для звукового сигнализатора открытой (сверх меры) дверцы холодильника. Кроме того, вариантов применения данного простого и надежного устройства бесконечно много и они ограничены только фантазией радиолюбителя.

1.8.1. Налаживание

Устройство в налаживании не нуждается. Элементы устройства закрепляют на монтажной плате. Корпус любой подходящий.

1.8.2. О деталях

Резистор R1 — типа СП3-4 или аналогичный, c линейной характеристикой изменения сопротивления. Все постоянные резисторы R2—R6 типа МЛТ-0,125 и МЛТ-0,25. Оксидные конденсаторы типа К50-29 или аналогичные. Светодиоды любые с током 5…8 мА, например, АЛ307БМ. Транзисторы VT1, VT2 типа КТ3107А — КТ3107Ж или аналогичные. Транзистор VT3 любой кремниевый, малой и средней мощности структуры n-p-n, например, КТ603, КТ608, КТ605, КТ801, КТ972, КТ940 с любым буквенным индексом.

Реле К1, К2 на напряжение срабатывания 8—12 В и ток до 30 мА. Реле К2, кроме того, должно обладать особыми свойствами коммутационных контактов, т. е. рассчитанное на напряжение коммутации не менее 250 В и ток не менее 1 А. Пьезоэлектрический капсюль может быть любым, рассчитанным на напряжение 4—20 В постоянного тока, например FMQ-2015D, FXP1212, KPI-4332-12.

Источник питания — стабилизированный, обеспечивающий выходное напряжение 5—15 В. В этом диапазоне микросхемы DD1 и DA1 функционируют стабильно.

Оксидный конденсатор С3 сглаживает пульсации питающего напряжения.

Ток потребления в активном режиме звукового сигнала с применением указанных на схеме элементов составляет 60–62 мА. Громкость звука достаточна настолько, что сигнал хорошо слышен в помещении на расстоянии до 10 м.

1.9. Устройство контроля посещений с помощью электромеханического счетчика

Электромеханические счетчики используются в промышленности для контроля состояния (счета) и фиксации показаний какого-либо устройства. При каждом воздействии постоянного напряжения на обмотку (внутри корпуса электромеханического счетчика) происходит изменение его цифровых показаний на единицу. Это достигается благодаря применению обмотки с якорем, который в свою очередь воздействует на рычаг стопорной пружины, удерживающий колесики счетчика с нанесенными на них цифрами. Управление обмоткой осуществляется постоянным током. При каждом воздействии соответствующего напряжения происходит только одно притягивание и одно отпускание якоря катушки счетчика. Электромеханические счетчики (далее — счетчики) различаются по габаритам, электрическим параметрам (напряжение, ток) и различным линейкам цифр.

Часто такой счетчик оказывается незаменим по простоте и удобству применения. Например, это касается устройств учета времени работы дизельных двигателей-генераторов, когда требуется контролировать наработку в моточасах, строительной техники, высотных кранов и во многих других аналогичных случаях. Вместо создания интегрированных электронных устройств, таким образом, можно обойтись неприхотливым и надежным промышленно изготовленным счетчиком. Счетчик содержит минимум деталей, служит десятилетиями и в нем практически «нечему ломаться».

Кроме того, такой подход в решении простых задач оправдан тем, что на механическом табло счетчик фиксирует показания, которые не сбиваются. Это дополнительный аргумент надежности конструкции. В некоторых счетчиках предусмотрен рычажок сброса всех показаний (разрядов) в ноль. В иных счетчиках сброс показаний осуществляется путем открывания крышки и «ручным» перемещением колесиков с нанесенными на них цифрами до совмещения с нулями или в другую необходимую комбинацию цифр (показаний). Крышку, надеваемую на счетчик, закрепляют винтом, проволокой или пломбируют для предотвращения несанкционированного изменения его показаний. На рис. 1.11 представлено фото счетчика фирмы Mansfeld.

Этот счетчик работает от источника постоянного напряжения 12 В. Ток потребления обмотки не превышает 15 мА. Источник питания может быть любой нестабилизированный, даже с однополупериодным выпрямлением тока. Диапазон допустимых напряжений в пределах 10–15 В.

Электрическая схема подключения счетчика представлена на рис. 1.12. Полярность подключения в данном случае значения не имеет.

1.9.1. Практическое применение устройства

На практике такое устройство с запоминанием состояния используют для контроля посещений охраняемых и складских помещений, однако его с успехом можно применять и в быту, т. е. дома, подключив схему (рис. 1.12) совместно с микропереключателем SB1, установленном на косяке (дверной коробке) входной двери. Микропереключатель (кроме указанного на схеме) любой подходящий, с группой контактов на замыкание-размыкание, например, ПД9-1, П1М9-1Т, МТС-1 и аналогичный. Кроме счетчика фирмы Mansfeld допустимо применять и другие промышленные приборы аналогичной конструкции, подключая к ним источник питания сообразно паспортным данным и электрическим характеристикам конкретного электромагнитного счетчика.

Когда дверь закрыта, контакты SB 1 разомкнуты и напряжение на счетчик не поступает. При открывании двери происходит замыкание контактов микропереключателя SB1, ток течет через электромагнит счетчика, но показания не изменяются, пока якорь электромагнита ЭМ1 не будет отпущен. Как только дверь закрывается, контакты SB1 размыкаются, якорь электромагнитного счетчика отпускает, и показания прибора посредством механического привода переустанавливаются (изменяются) на единицу. Таким образом, ведя периодический контроль с записью в специальный журнал или компьютер показаний прибора, например первого числа каждого месяца (в зависимости от частоты посещений помещения), можно с большей долей точности контролировать «проходимость» объекта. В бытовых домашних условиях устройство позволяет контролировать ситуацию — не заходил ли кто-нибудь в квартиру в отсутствие ее хозяина. Ведь, несмотря на то, что те, кто пользуется помещением, и многие среди них наделены ключами (в зависимости от состава семьи), иногда все равно важно знать, например, выходил ли ребенок из дома гулять и сколько раз. На каждое открывание-закрывание двери счетчик сработает только один раз.

Отрицательным моментом применения рекомендуемого устройства является ненадежное закрывание двери, провоцирующее дребезг контактов переключателя SB1, однако этот недостаток устраняется жесткой фиксацией переключателя к дверной коробке и периодическим контролем всех точек крепления входной двери.

Глава 2
Устройства радиосвязи и телефонии

2.1. Индикатор занятости телефонной линии на микросхеме

Об индикаторах занятости телефонной линии (ТЛ) не знает разве что ленивый. Однако среди множества разнообразных схем, которые были изучены на практике, очень мало соответствуют определению «простых» и «эффективных». Одно из таких устройств — индикатор занятости ТЛ — собирается на микросхеме LTC1540. Эта микросхема представляет собой компаратор, имеющий очень высокую чувствительность по входу и управляющий нагрузкой в виде светодиодного индикатора. Напряжение питания микросхемы 3— 20 В, а потребляемый ток очень мал — порядка единиц микроампер. Благодаря таким параметрам микросхема LТC1540 практически не нагружает телефонную линию.

На рис. 2.1 представлена электрическая схема индикатора занятости линии.

2.1.1. Принцип работы схемы

Напряжение питания поступает от телефонной линии. Резистор R1 ограничивает ток питания микросхемы после выпрямительного моста VD1—VD4. Оксидный конденсатор С1 сглаживает пульсации напряжения. При «свободной» линии напряжение в ТЛ имеет постоянный вид тока и находится в диапазоне 60—100 В. Если у абонента снята трубка, то напряжение в ТЛ падает до 3-10 В. Эта особенность ТЛ и используется в устройстве «индикатора».

Пока напряжение в ТЛ более 20 В (этот порог чувствительности устанавливается делителем на резисторах R2, R3), на выходе микросхемы (вывод 8 DA1) присутствует низкий уровень и светодиод HL1 не светится. Если напряжение в средней точки резистивного делителя ниже +20 В (относительно «-» питания, т. е. точки «В»), на выходе микросхемы появляется высокий уровень и светодиод HL1 начинает светиться. На схеме намеренно не указан тип светодиодного индикатора, т. к. в качестве HL1 возможно применение практически любого светодиода с током 5…20 мА. Оптимальные результаты достигаются при применении «мигающего» светодиода, например L-36B, L-816BRSC-B и аналогичных.

Индикатор HL1 и ограничительный резистор R4 можно заменить пьезоэлектрическим капсюлем-генератором ЗЧ, например FMQ-2015B, FY-14A или аналогичным. Если применить показанный внизу рисунка капсюль НА1 KPI-4332-12, звук индикатора будет прерывистым, что еще более привлечет внимание, если устройство используется в качестве сигнализатора «прослушки» линии.

2.1.2. Налаживание

При подключении капсюля следует соблюдать полярность так, как показано на рисунке.

Полярность подключения к ТЛ не принципиальна. Устройство в налаживании не нуждается.

Вместо диодов VD1—VD4 применяют КД105, КД103, Д220 с любым буквенным индексом или готовые диодные сборки, например КЦ402, КЦ405, КЦ407, КЦ410 с любым буквенным индексом.

Кроме рассмотренного варианта, данный электронный узел и в частности микросхему LTC1540 применяют в других устройствах, например, в параметрических сигнализаторах различного назначения, где требуется высокое входное сопротивление, малый ток потребления и чувствительный порог срабатывания (переключения) микросхемы-компаратора, гистерезис которого находится в пределах всего 0,3–0,5 В.

2.2. Световой индикатор телефонных звонков

Иногда возникает необходимость световой индикации поступающих телефонных звонков. Индикатор может потребоваться в ситуациях, когда по каким-то причинам вызывное устройство телефонного аппарата отключено или убавлена его громкость; телефонным аппаратом пользуются люди с ослабленным слухом; аппарат установлен в шумном помещении, например, в автомобильном гараже, заводском цеху и в других подходящих случаях.

От других аналогичных устройств конструкцию отличает то, что для индикации могут использоваться несколько ламп накаливания, рассчитанных на напряжение 220 В. Устройство позволяет в случае аварии избегать выхода из строя абонентских телефонных аппаратов, линий связи и оборудования АТС.

Схема устройства показана на рис. 2.2.

Для изоляции входной части устройства от силового узла используются тиристорные оптроны U1 и U2, которые обеспечивают надежную развязку от сетевого напряжения.

2.2.1. Принцип действия устройства

При поступлении вызывного сигнала переменное напряжение через ограничительные резисторы R1, R2 и конденсаторы C1, C2 поступает для выпрямления на диодный мост VD1. Выпрямленное напряжение фильтруется конденсатором C3. В качестве нагрузки к выходу диодного моста VD1 последовательно подключены светодиод HL1 и излучающие диоды оптронов U1 и U2.

Когда поступает вызывной сигнал, тиристорные части оптронов открываются, через диодный мост VD2 и управляющие электроды тиристоров VS1, VS2 начинает протекать ток, достаточный для того, чтобы тиристоры открылись, что будет сопровождаться зажиганием лампы EL1.

Номиналы элементов подобраны таким образом, чтобы при вызывном сигнале лампа светилась, незначительно мерцая, почти полным накалом, а при наборе номера следовали короткие вспышки примерно вполовину мощности. Такой режим не создает неудобств при пользовании телефонным аппаратом. При необходимости полностью исключить мерцание лампы во время набора номера можно установить в телефонный аппарат дополнительный выключатель, который бы отключал световой сигнализатор от телефонной линии при поднятии трубки. Конденсатор СЗ предотвращает случайные вспышки лампы при коротких импульсных помехах в телефонной линии.

2.2.2. О деталях

Резисторы можно применить типов МЛТ, С2-23. Конденсаторы C1, C2 — К73-11, К73-17, К73-29, C3 — К50-35. Малогабаритные диодные мосты КЦ422Г можно заменить на КЦ407А или выпрямительными диодами серий КД209, КД258 (с индексами Б — Д), КД105 (Б — Г). Тиристорные оптроны АОУ103В можно заменить на 3ОУ103 с индексами А — В или АОУ103Б. Оптрон ЗОУ103Г, по справочным данным, выдерживает выходное обратное напряжение до 400 В. При его применении два оптрона можно заменить одним, в этом случае выравнивающие напряжение резисторы R3 и R4 не нужны.

В устройстве можно применить тиристоры серии КУ202 с индексами К, Л, М, а при мощности ламп накаливания не более 400 Вт — КУ201Л. Устанавливать тиристоры на теплоотводы не требуется.

Предохранитель FU1 выбирают на ток, примерно вдвое больший, чем потребляют лампы. Например, если в качестве нагрузки будет подключена одна лампа на 200 Вт, то предохранитель должен быть рассчитан на 2 А.

2.2.3. Налаживание

Правильно собранный из исправных деталей индикатор звонков начинает работать сразу. К телефонной линии следует подключать не более одного индикатора. При необходимости можно подключить к устройству несколько ламп накаливания, разместив их в разных помещениях.

2.3. Устройства управления и проверки состояния шлейфа охраны по телефону

2.3.1. Простой вариант устройства управления

Телефонная сеть, кроме своего прямого назначения, обладает еще несколькими преимуществами, которые разумно, без вреда для других абонентов, можно эффективно использовать.

Схема телефонной приставки, которую я предлагаю на рис. 2.3, окажет несомненную пользу радиолюбителю, который хочет управлять (включать/выключать) электронные устройства, посылая телефонный вызов по своему номеру.

Очевидно, что связаться по телефону можно из любой точки мира (международная связь), другого города в составе одной страны (междугородная связь), а также практически из любого места (обладая мобильным сотовым телефоном). Область применения предлагаемого устройства ограничивается только фантазией радиолюбителя и особенностями электронных устройств нагрузки (которыми управляет телефонная приставка).

Например, уезжая надолго из квартиры, предусмотрительно подключив в качестве нагрузки таймер с лампой освещения, удается вводить в заблуждение потенциальных воров, для которых включенный в квартире свет — это несомненный признак наличия хозяев.

Устройство реагирует на телефонные звонки не сразу после подачи вызывных посылок (звонков), а после прошествия их определенного количества (устанавливается каждым пользователем индивидуально). Благодаря применению в устройстве популярной микросхемы К561ИЕ8, есть возможность установить режим включения приставки после того, как она пропустит от 1 до 9 звонков. Это позволит не реагировать на случайные звонки, т. к. обычно вызывающий абонент посылает сигнал вызова, состоящий из 4…5 звонков, и отключается. Отличительная черта приставки в том, что она используется одновременно с другим или другими телефонными аппаратами, подключенными в линию параллельно. Главное условие надежной эксплуатации состоит в том, чтобы в качестве телефонных аппаратов, работающих в линии одновременно с рекомендуемой приставкой, не было телефона с АОН.

Переменное напряжение, возникающее в линии при вызове, беспрепятственно проходит через конденсатор С1 и выпрямляется диодным мостом VD1. Частота вызывного сигнала примерно равна 32 Гц ±10 %. Для сглаживания этих пульсаций напряжения предусмотрен оксидный конденсатор С3. Благодаря ему, форма сигнала на входе оптронного ключа DA1 близка к прямой линии. Оптоэлектронный ключ открывается, и напряжение высокого уровня поступает на тактовый вход С счетчиков DD1 и DD2.

Если на входе ЕС (вывод 13 DD1) низкий уровень, то счетчик переключается положительным перепадом напряжения по тактовому входу С. Изменение состояния выходов счетчика происходит после первого сигнала вызова. Изначально на первом выходе счетчика (вывод 2 DD1) устанавливается напряжение высокого уровня (на остальных — сигнал логического «0»). С новым звонком высокий уровень напряжения будет поочередно присутствовать на каждом выходе счетчика DD1. Таким образом, девятый вызов-сигнал определит высокий уровень напряжения на выводе 11 микросхемы DD1. Одновременно этот уровень окажется на выводе 13 микросхемы DD1. Теперь новые импульсы на тактовом входе С уже не будут изменять состояние счетчика.

Высокий уровень через ограничительный резистор R4 достигнет транзистора VT1. Транзистор откроется и замкнет цепь питания реле К1. Контактами К1.1 реле будет коммутировать устройства нагрузки.

При высоком уровне напряжения на входе ЕС счетчика действие тактового входа запрещается, и счет останавливается. При высоком уровне на входе сброса R (вывод 15 DD1) счетчик очищается до исходного состояния. Исходное состояние — это когда все выходы имеют низкий уровень. Сброс счетчика в нулевое состояние происходит при каждом новом включении питания узла. Тогда при подаче питания оксидный конденсатор С2 заряжается от источника питания через резистор R2. По окончании зарядки (через 2…4 сек) на выводе 15 DD1 устанавливается низкий уровень напряжения и счетчик готов к работе.

Цепь С4К5 нейтрализует паразитные помехи, заметные на экране осциллографа при вызывном сигнале телефонной линии. Аналогичный узел собран на микросхеме DD2. После того как реле К1 включилось, его контакты второй группы К1.2 переключают оптоэлектронный ключ на вход второго счетчика. После того как вторая пачка вызывных посылок, состоящая из 9 вызов-сигналов, поступит на вход приставки, на выводе 11 DD2 установится высокий уровень, который появится и на выводе сброса первого счетчика. Таким образом, микросхемы DD1 и DD2 обнулятся, транзистор VT1 закроется, и реле обесточится. Контакты К1.2 переключат оптронный ключ на тактовый вход первого счетчика и цикл повторится сначала.

О деталях

Диодный мост можно заменить на КЦ402, КЦ405 с любым буквенным индексом. Конденсатор С1 типа МБМ, МБГО, К73-3 на рабочее напряжение не ниже 100 В. Оксидный конденсатор С3 типа К50-6, К50-12 на рабочее напряжение 50 В. Конденсатор С2 — типа К50-24 на напряжение не менее 16 В. Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,5. Реле К1 — любое, уверенно срабатывающее при напряжении 10 В на обмотке. Максимально допустимая мощность нагрузки определяется электрическими характеристиками реле К1.

Оптоэлектронный ключ можно заменить КР293КП4В.

Транзистор VT1 типа КТ603, КТ608 с любым буквенным индексом. Диод VD2 препятствует броскам обратного тока через реле К1. VD2 можно заменить на КД102, КД105, КД212 с любым буквенным индексом.

Налаживание

Налаживание устройства сводится к подбору оптимального значения емкости конденсатора С3. Если емкость конденсатора увеличить, то он не успеет разрядиться в интервале времени между вызывными посылками АТС — оптронный ключ DA1 будет замкнут дольше, чем длится вызывная посылка и счетчик DD1 воспримет несколько вызывных посылок, как одну и весь алгоритм работы устройства потеряет смысл. Если емкость конденсатора С3 уменьшить, то это приведет к тому, что недостаточно сглаженные пульсации напряжения при замыкании телефонной линии с частотой 32 Гц во время вызывной посылки станут помехой для счетчика DD1.

Элементы устройства монтируются на плату, изготовленную из одностороннего фольгированного стеклотекстолита, которая закрепляется в пластмассовом корпусе 50^60 мм. Проводящая поверхность (фольга) аккуратно разрезается на сектора, к которым методом пайки крепятся выводы электронных элементов. В корпусе прибора устанавливается разъем типа МРН-14-1, благодаря которому устройство легко отстыковать и перенести в желаемое место.

Потребляемый ток устройства в режиме ожидания не более 8 мА. Напряжение питания находится в пределах 5…15 В. Если напряжение питания изменяется (относительно рекомендуемого на схеме), это повлечет за собой замену реле К1. Исполнительное реле должно четко срабатывать при напряжении на обмотке 2–2,5 В меньшем, чем напряжение источника питания.

Источник питания — стабилизированный, с понижающим трансформатором. Это обеспечивает необходимую развязку сетевого напряжения и телефонной линии.

«Плюсы и минусы» устройства

Помех для нормальной работы телефонного аппарата ТА в связи с параллельным включением данного устройства не обнаружено. Замыкание исполнительных контактов реле К1.1 происходит во время действия вызывных посылок с АТС, начиная с 9 вызова (определяется подключением к соответствующему выходу счетчика DD1) и прекращается с 9 вызов-посылкой АТС следующего звонка. Включенное состояние устройства нагрузки может иметь место сколь угодно долго, пока не поступит вторая длительная серия звонков.

Основной помехой для нормальной работы устройства являются «случайные» телефонные звонки (от которых, естественно, никто не застрахован) на данный телефонный номер, к которому подключена приставка. Если кто-то позвонит и даст серию звонков (вызовов, гудков) не менее 9, устройство включит исполнительное реле и нагрузки, а при следующей такой серии звонков, выключит нагрузку, что может привести к несанкционированным последствиям в зависимости от того, какое устройство управления или звуковой сигнализации подключено к контактам исполнительного реле К1.1. Кроме того, как показывает практика, при вызовах с мобильного телефона городская АТС «пропускает» не более 7–8 посылок с последующим сбросом. Уменьшение количества посылок, после которых произойдет реакция узла, приведет к увеличению ложных срабатываний (см. ранее).

Эти моменты следует иметь в виду при эксплуатации устройства. Таким образом, включать его надо на определенное время, когда очевидна или предполагается возможность и необходимость управления каким-либо устройством нагрузки с помощью телефонной линии.

2.3.2. Альтернативный вариант

Чтобы собрать устройство, лишенное перечисленных ранее недостатков, с тем, чтобы его можно было эксплуатировать в любое время с возможностью постоянного подключения к телефонной линии, не опасаясь ложных срабатываний, рекомендую альтернативную схему приставки, представленную на рис. 2.4.

Это устройство позволяет проверить состояние шлейфа охраны в любое время суток, а также подать импульс для включения какого-либо устройства нагрузки (например, осветительной лампы для имитации эффекта присутствия) длительностью до 1 мин. Источник питания подключается контактами исполнительного реле К2.1 только тогда, когда с телефонной линии поступит вызов-сигнал. Этим решением достигается экономичность в работе устройства.

К телефонной линии (ТЛ) постоянно подключен диодный мост VD1 через конденсатор С1. Конденсатор не пропускает постоянную составляющую напряжения, поэтому данное устройство не является нагрузкой для ТЛ (имеет большое сопротивление) пока нет вызовов.

С приходом первой посылки (вызова с ТЛ) срабатывает реле К1, контакты которого замыкают цепь управления одновибратором на микросхеме DD1. Количество замыканий реле соответствует количеству вызов-посылок от ТЛ.

На элементах микросхемы DD1 собран одновибратор, исключающий эффект «дребезга» контактов. Одновибратор необходим для стабильной помехоустойчивой работы устройства. Благодаря зарядной цепи С4R4 выходной импульс с вывода 10 DD1.1 по длительности перекрывает продолжительность вызов-посылки. После прихода пятого вызова (зависит от подключения к выходу счетчика DD2) на выводе 1 DD2 установится высокий уровень напряжения. Это приведет к остановке счета, т. к. этот же сигнал поступит на вывод 15 DD2 (вход сброса R). Далее, этот сигнал через ограничивающий резистор R6 поступит в базу транзистора VT2, включенного как усилитель тока. Транзистор VT2 открывается и вызывает срабатывание реле К3, которое соответственно своими контактами К3.1 подключает к ТЛ стандартный телефонный аппарат (ТА). ТА в данной схеме (со снятой предварительно трубкой) имитирует подключение к ТЛ реального ТА.

При поступлении сигнала вызова от ТЛ выпрямляется диодным мостом VD1 и сглаживается оксидным конденсатором С2, в результате чего постоянное напряжение поступает на узел задержки на элементах R1R2C3 и на транзистор VT1, управляющий работой реле К2. После первого вызов-сигнала с ТЛ транзистор VT1 открывается и включает реле К2, которое своими контактами К2.1 подключает источник питания к элементам устройства. Оксидный конденсатор С3 при этом заряжается с каждой вызов-посылкой через резистор R1, и после прекращения вызов-посылок отдает накопленный заряд, обеспечивая открытое состояние транзистора VT1 и включенное — реле К2 еще в течение 35–38 сек. Затем реле К2 отключается, контакты К2.1 размыкаются, напряжение питания от источника более не поступает, размыкаются контакты реле К3.1 (ТА отключается от ТЛ). Теперь восстановлено первоначальное состояние и устройство готово к приему следующих вызов-посылок.

Узел звуковой сигнализации собран на пьезоэлектрическом капсюле НА1 со встроенным генератором ЗЧ внутри. Благодаря применению такого капсюля, существенно упрощается схема, поэтому нет необходимости в дополнительном генераторе ЗЧ. Как работает звуковая сигнализация?

Принцип работы устройства

К контактам шлейфа охраны Х1 постоянно подключен концевой выключатель (геркон или микропереключатель, установленный на входной двери, датчик движения или аналогичное устройство-датчик, дистанционно контролирующее помещение) с нормально разомкнутыми контактами. При нормально разомкнутых контактах шлейф охраны считается не нарушенным.

При нарушении шлейфа охраны контакты шлейфа Х1 замыкаются и подключают звуковой капсюль НА1. Но он не активен, т. к. контакты реле К2.1 разомкнуты. Это сделано специально, чтобы «замаскировать» устройство, пока нет проверки по ТЛ. Если требуется постоянная звуковая сигнализация, капсюль НА1 подключают иначе или с помощью дублирующего шлейфа включают еще один капсюль (такие схемы многократно описаны в литературе и представляют собой «классику» охранных сигнализационных систем). Но это может только отпугнуть нарушителя.

В данном случае капсюль не звучит, пока не будет проверки с помощью ТЛ. В этом случае (см. ранее) контакты К2.1 оказываются замкнутыми, и в течение 35–38 сек (в зависимости от задержки выключения реле К2, определяемой значениями элементов С3R2) и капсюль НА1 излучает громкий звук. Его располагают рядом (снятой с ТА) с телефонной трубкой, поэтому при подключении ТА к ТЛ в линию передается звуковой сигнал.

Если в качестве капсюля НА1 применить капсюль с прерывистым сигналом ЗЧ (или с сигналом сирены — такие капсюли также есть в продаже), эффект получится еще более привлекательным.

Как проверить исправность устройства

Набрав номер телефона объекта, абонент в трубке слышит пять вызывных посылок (гудков), после этого имитацию подключения к ТЛ телефона, а далее — или тишину (или акустический фон помещения, где установлен ТА со снятой телефонной трубкой) или звуковой сигнал тревоги от капсюля НА1. Имитация автоматического снятия трубки уже может насторожить потенциальных криминальных элементов, проверяющих по телефону факт отсутствия дома хозяев, поэтому данное устройство выполняет еще одну полезную функцию по предупреждению правонарушений и преступлений.

О деталях

Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25 или аналогичные. Оксидный конденсатор С3 с малым током утечки, например, К53-8 или аналогичный. Остальные оксидные конденсаторы типа К50-24. Транзисторы VT1, VT2 однотипные. Кроме указанных на электрической схеме, их можно заменить КТ503, 2N5551, КТ603, КТ605, КТ608, КТ940 с любым буквенным индексом или аналогичные.

Реле К1—К3 на напряжение срабатывания 7—10 В с током 25–40 мА. В авторском варианте применены реле РЭС-15 (исполнение РС4.591.003). Их можно заменить WJ118-1C, Relpol RM85-2011-35-1012, 111SC-DD12-W, JZC-20F(4088) и аналогичные.

Диоды VD2, VD3 служат для исключения бросков обратного тока при включении-отключении соответствующих реле, защищая при этом соответственно транзисторы VT1 и VT2.

Остальные элементы подбирают по аналогии с предыдущей схемой. Напряжение стабилизированного источника питания 10–13 В.

«Плюсы» и «минусы»

Устройство просто в сборке и повторении, не требует дорогостоящих деталей и может быть собрано всего за один вечер. Оно также не требует налаживания, и при исправных элементах и безошибочном монтаже начинает работать сразу и надежно. По сути, электрическая схема настолько проста и естественна, что в ней попросту нечему ломаться. Именно к простоте оригинальных конструкций без потери их качества и стремится автор в своих разработках.

Самая ненадежная часть данного устройства — слаботочные электромагнитные реле (СЭМР) К1—К3. Хотя рекомендуемые реле имеют долгий срок наработки до отказа, все же предполагать, что устройство будет служить десятилетиями трудно. В этой области есть простор для дополнительного совершенствования схемы, достижимом, например, при замене СЭМР на оптроны.

Применение RC-цепи в качестве времязадающей также сделано для простоты схемы (вместо этого узла можно установить цифровой счетчик времени, более точный). Поэтому задержка выключения (отсоединения устройства от ТЛ) может колебаться время от времени и это колебание достигать 10 % от расчетного — 35 сек. Задержка выключения узла пропорционально зависит от емкости оксидного конденсатора С3. Но в данной схеме это не принципиально, т. к. и с таким «недостатком» устройство работает в авторском варианте надежно и эффективно.

Дополнительные возможности

Устройство можно совершенствовать практически до бесконечности, заменяя отдельные его блоки и узлы.

Так, например, с помощью несложной доработки устройства, которая сейчас проходит авторские испытания, можно с помощью ТА с тональным набором управлять различными устройствами нагрузки, как-то: включить мощный ревун, свет во всей квартире или заблокировать дверь на лоджию с помощью электромагнита.

При использовании реле К2 или К3 с двумя и более группами контактов разумно одну из таких групп подключить для коммутации освещения в помещении. Это придаст устройству дополнительный колорит, интерьерам привлекательность, а для криминальных элементов имитацию наличия дома хозяев. И все это можно осуществить дистанционно с помощью обычного или сотового телефона в любое время суток.

Подключив в качестве шлейфа Х1 не один, а несколько шлейфов (датчиков) и соответственно к ним различные по тональности генераторы ЗЧ (или генераторы с прерыванием), можно дистанционно с помощью ТЛ за один звонок контролировать сразу несколько устройств (например, дверь на лоджию, входную дверь, целостность стекол и даже… закрытую дверь холодильника). Поэтому в данном направлении имеется большой простор для творчества.

2.4. Что надо знать об особенностях мобильной связи каждому

2.4.1. Безопасность

С прогрессивным развитием сотовой связи мобильные телефонные аппараты стали широко доступны. Как правило, мобильный телефонный аппарат (далее МТА) может работать на расстоянии до 1500 м от базовой станции.

Как известно, каждому сотовому аппарату присваивается свой электронный серийный номер (ESN), который кодируется в микрочипе телефона при изготовлении телефона. Активируя SIM-карту (Subscriber Identity Module) — микрочип, в котором «прошит» абонентский номер, мобильный телефонный аппарат получает мобильный идентификационный номер (MIN).

Площадь, охватываемая сетью GSM (Global System for Mobile communications, — глобальная система мобильной связи), разбита на отдельные, прилегающие друг к другу ячейки (соты) — отсюда пошло название «сотовая связь», в центре которых находятся приемопередающие базовые станции. Обычно такая станция имеет шесть передатчиков, которые расположены с диаграммой направленности 120° и обеспечивают равномерное покрытие площади. Одна средняя современная станция одновременно может обслуживать до 1000 каналов. Площадь «соты» в городе составляет около 0,5–1 км², вне города в зависимости от географического расположения она может достигать и 20, и 50 км². Телефонный обмен в каждой «соте» управляется базовой станцией, которая принимает и передает сигналы в большом диапазоне радиочастот (выделенный канал — шаг для каждого сотового телефона минимальный). Базовая станция подключена к проводной телефонной сети и оснащена аппаратурой преобразования высокочастотного сигнала сотового телефона в низкочастотный сигнал проводного телефона и наоборот, чем обеспечивается сопряжение этих двух систем. Технически современная аппаратура базовой станции занимает площадь 1…3 м² и располагается в пределах одного небольшого помещения, где ее работа осуществляется в автоматическом режиме. Для стабильной работы такой станции необходимо лишь наличие проводной связи с телефонным узлом (АТС) и сетевое питание 220 В. В городах и населенных пунктах с большим скоплением домов передатчики базовых станций располагаются прямо на крышах домов. В пригородах и на открытой местности используются вышки в несколько секций (их часто можно увидеть расположенными вдоль шоссе).

Зона покрытия соседних станций соприкасается. При передвижении телефонного аппарата между зонами покрытия соседних станций происходит его периодическая регистрация. Периодически, с интервалом 10…60 мин (в зависимости от оператора), базовая станция излучает служебный сигнал. Приняв его, мобильный телефон автоматически добавляет к нему свои MIN- и ESN-номера и передает получившуюся кодовую комбинацию на базовую станцию. Таким образом, осуществляется идентификация конкретного мобильного сотового телефонного аппарата, номера счета его владельца и привязка аппарата к определенной зоне, в которой он находится в данный момент времени. Этот момент весьма важен — уже на данном этапе можно контролировать передвижения того или иного объекта, а уж кому это выгодно, вопрос другой — главное есть возможность…

Когда пользователь соединяется с кем-либо по своему телефону, базовая станция выделяет ему одну из свободных частот той зоны, в которой он находится, вносит соответствующие изменения в его счет (производит списание средств) и передает его вызов по назначению.

Если мобильный пользователь во время разговора перемещается из одной зоны связи в другую, базовая станция покидаемой зоны (соты) автоматически переводит сигнал связи на свободную частоту соседней с ней зоны (соты).

Самыми уязвимыми с точки зрения возможности перехвата ведущихся переговоров (прослушивания) являются аналоговые мобильные сотовые телефоны. В нашем регионе (Санкт-Петербург) такой стандарт присутствовал до недавнего времени — это стандарт NMT450 (он присутствует также в Беларуси). Уверенная связь и ее удаленность от базовой станции в таких системах напрямую зависят от мощности излучения передающего сотового телефона.

Аналоговый принцип передачи информации основан на излучении в эфир нецифрового радиосигнала, поэтому, настроившись на соответствующую частоту такого канала связи, теоретически можно прослушивать разговор. Однако стоит «остудить особо горячие головы» — прослушать переговоры сотовой связи данного стандарта не так-то просто, поскольку они шифруются (искажаются) и для точного распознавания речи нужен соответствующий дешифратор. Переговоры данного стандарта пеленговать проще, чем скажем, стандарта GSM — цифровой сотовой связи, мобильные телефоны которых передают и принимают информацию в виде цифрового кода. Легче всего пеленгуются стационарно расположенные или неподвижные объекты, осуществляющие сотовую связь, труднее — мобильные, т. к. перемещение абонента в процессе разговора сопровождается снижением мощности сигнала и переходом на другие частоты (при передачи сигнала от одной базовой станции к соседней).

Методы пеленгации

Приход в каждую семью сотовой связи (сегодня и школьники получают такие подарки), это реалии времени, комфорт становится уже незаменимым. Наличие у пользователя сотового телефона позволяет выявлять его местоположение как в текущий момент времени, так и все его предыдущие перемещения до этого. Текущее положение может выявляться двумя способами.

Одним из них является метод целенаправленного пеленгования сотового телефона, определяющий направление на работающий передатчик из трех… — шести точек и дающий засечку местоположения источника радиосигналов. Особенность такого метода в том, что он может применяться по чьему-либо распоряжению, например органов, уполномоченных по закону.

Второй метод — через оператора сотовой связи, который в автоматическом режиме постоянно регистрирует, где находится тот или иной абонент в данный момент времени даже в том случае, когда он не ведет никаких разговоров. Эта регистрация происходит автоматически по идентифицирующим служебным сигналам, автоматически передаваемым сотовым телефоном на базовую станцию (об этом шла речь ранее). Точность определения местонахождения абонента зависит от ряда факторов: топографии местности, наличия помех и отражения сигнала от зданий, от положения базовых станций и их загруженности (количества активных мобильных телефонов оператора в данной соте), размера соты. Отсюда, точность определения местонахождения абонента сотовой связи в городе заметно выше, чем в открытой местности, и может достигать пятна в несколько сотен метров. Анализ данных о сеансах связи абонента с различными базовыми станциями (с какой и на какую станцию подавался вызов, время вызова и тому подобное) позволяет восстановить картину всех перемещений абонента в прошлом. Данные автоматически регистрируются у оператора сотовой связи (для выписки счетов и не только…), поскольку оплата таких услуг основана на длительности использования системы связи. Эти данные могут храниться несколько лет, и это время пока не регламентируется федеральным законом, только ведомственными актами.

Труднее перехватить разговор, если он ведется с движущегося автомобиля, т. к. расстояние между пользователем сотового телефона и пеленгующей аппаратурой (если идет речь об аналоговой связи) постоянно изменяется и, если эти объекты удаляются друг от друга, особенно в пересеченной местности среди домов, сигнал ослабевает. При быстром перемещении сигнал переводится с одной базовой станции на другую, с одновременной сменой рабочей частоты — это затрудняет перехват всего разговора целиком (если он не ведется целенаправленно с участием оператора связи), поскольку для нахождения новой частоты требуется время.

Выводы из этого можно сделать самостоятельно. За собой оставлю только одну рекомендацию — отключайте свой сотовый телефон, если не желаете, чтобы ваше местонахождение стало известно.

Современные МТА способны, кроме того, вести запись нетелефонных разговоров своего прямого владельца. Что это значит?

Скрытые возможности сотовых телефонов

Современный МТА может включаться в режим диктофона (запись звуков от встроенного микрофона) по своей заданной программе или автоматически, без санкции своего владельца. Не факт, что каждый МТА записывает речь и голос владельца, а затем передает информацию, но такая возможность в каждом современном МТА технически предусмотрена. Это сродни ружью, которое висит на стене. И если действие происходит во время спектакля в театре, то почти очевидно, что до конца спектакля ружье выстрелит. Так и в данном случае — возможность записи и передачи информации у МТА есть и этот фактор надо учитывать при эксплуатации своего «мобильника».

Как происходит передача информации в эфир (информацию принимает ближайшая к МТА станция — сота)? МТА общается со станцией пачками цифровых сигналов-импульсов, которые называются тайм-слоты. Продолжительность одного служебного сеанса связи может длиться от долей секунды до нескольких секунд.

Такие сеансы служебной связи МТА с базовой станцией осуществляет постоянно, когда сотовый телефон находится во включенном состоянии. Первоначально это происходит после включения питания МТА, тогда телефон, общаясь с ближайшей станцией связи своего оператора (соответственно установленной SIM-карте), позиционирует свое положение на местности, выдает в эфир свои данные (например, идентификационный номер сотового телефона в сети и др.), т. е. регистрируется в сети. На основании этой регистрации при последующих переговорах данному абоненту начисляется платеж за соединения, услуги связи, тарификация вызовов и роуминг. Кроме тайм-слотов в сеансе связи при включении питания, МТА периодически, примерно один раз в час (а при активном перемещении постоянно) выходит на связь с близлежащей базовой станцией, позиционируя свое положение и в случае необходимости (выход за пределы соты) регистрируясь в зоне ответственности другой соседней базовой станции. Длительность и периодичность сеансов служебной связи (тайм-слотов) у разных МТА различна и составляет (периодичность) от 10 до 35 раз в сутки. При этом длительность тайм-слотов колеблется в диапазоне 2-25 мсек.

Во многих современных МТА автоматически включены функции различного рода сервисного информирования владельца, например, о прогнозе погоды или новостях, поэтому тайм-слоты у такого телефона будут чаще и длительнее. В данном случае определить, какие именно сигналы посылает ваш «мобильник» к базовой станции без специального оборудования нельзя. Можно лишь зафиксировать сам факт короткого сеанса связи, произошедшего без участия владельца МТА. Устройства для фиксации описаны в радиолюбительской литературе, например, [32].

Эту особенность «своего» МТА необходимо знать каждому владельцу сотового телефона, несмотря на то, что компании производители пока не спешат ни делиться данной информацией с покупателями своего товара, ни объяснять эти функции и их предназначение. Как говорится, предупрежденный — защищен…

Косвенным признаком работы МТА на передачу большими мощностями является быстро разряжающийся аккумулятор.

2.4.2. Как проверить сотовый телефон

На заре массовой популяризации сотовых телефонов (а это было не так и давно) среди населения преобладали мобильные телефонные аппараты (МТА), приобретенные за рубежом и требующие русификации. Кроме этого, часть сотовых телефонов, привозимых из-за рубежа в СНГ (купленных на вторичном рынке, потому что дешево), при подключении SIM-карты местного оператора оказывались заблокированными (не реализовывали часть заявленных в меню МТА и в его руководстве по эксплуатации функций). Люди несли МТА в соответствующий сервис (согласно названию МТА) и порой получали ответ: ваш телефон в России работать не будет. С тех пор МТА, привезенные из-за границы частным порядком, стали негласно делиться на «белые» и «серые». «Белые» можно реанимировать и использовать в СНГ «по полной программе», а «серые» практически безнадежны, или требуют таких вложений, которые перетягивают саму его стоимость. В связи с этим зародился тестовый способ проверки МТА.

Способ проверки сотовых телефонов (серый/белый)

Для теста надо последовательно нажать клавиши на клавиатуре: *#6# или (как вариант для других моделей МТА) *#06#. В результате высветится серия и модельный номер, указанные в паспортных данных. Такие же данные нанесены на корпусе МТА под аккумуляторной батареей. Чем они помогут?

При потере или краже аппарата эти данные требуется передать своему сотовому оператору, если, конечно, вы надеетесь найти свой телефон. После данной процедуры уведомления сотовой компании, ваш МТА вместе с SIM-картой (или даже вновь вставленной) будет находиться на контроле у вашего сотового оператора. Для того чтобы ваш МТА точно нашелся или был бы заблокирован в обслуживании у одного из операторов (которым вы пользовались до утери), требуется сообщить сотовому оператору IMEI (International Mobile Equipment Identifier — международный идентификатор мобильного оборудования) вашего МТА. Этот номер (техника опроса описана ранее в данном разделе) лучше выяснить сразу (при покупке или эксплуатации МТА) и где-нибудь записать вдали от посторонних глаз.

2.4.3. Практические новаторские решения

Подключившись с помощью проводов малого сечения (например, с помощью популярного гибкого монтажного изолированного провода МГТФ диаметром 0,6–1,00 мм) к выводам контактной пары на клавиатуре МТА, можно продублировать нажатие соответствующей кнопки клавиатуры МТА с помощью нормально разомкнутых контактов обычного (слаботочного) электромагнитного реле. Для этого могут применяться различные профессиональные и радиолюбительские конструкции, такие устройства можно найти на страницах журналов «Радиолюбитель», «Радио» и в Интернете.

Важное преимущество управления мобильным телефоном с помощью контактов слаботочного электромагнитного реле (далее СЭМР) заключается в отсутствии гальванической связи устройства управления и клавиатуры самого телефона.

Почему бы радиолюбителю-конструктору не использовать вместо СЭМР оптрон.

В большинстве случаев (типов МТА) это очевидно возможно без какого-либо изменения схемы (печатной платы), однако следует учитывать очень важный фактор — сопротивление утечки оптрона в разомкнутом состоянии коммутирующих контактов и сопротивление контактной пары при нажатой кнопке мобильного телефона. Кроме того, важна полярность подключения оптрона и полярность электрических потенциалов на клавиатуре мобильного телефона.

Владелец мобильного телефона, конечно, знает, что последнему абоненту (из списка набранных номеров) можно позвонить пользуясь только одной кнопкой (кроме кнопки включения МТА или кнопок разблокировки клавиатуры, когда такой режим включен). В большинстве телефонных мобильных аппаратов (таких как Nokia 3310, Sony Ericsson T290, Motorola S350, Motorola S380 и др.) действительно нажатием только одной кнопки можно осуществить телефонную связь с абонентом, номер которого был набран последним. Для этого нет необходимости в нажатии двух разных кнопок (как описано в некоторых статьях для радиолюбителей), а достаточно лишь четко изучить возможности и меню своего мобильного аппарата и использовать его «ручное» программирование (как описано в руководстве по эксплуатации).

Во вскрытом корпусе мобильного телефона к контактным площадкам кнопки «вызов» проводами МГТФ подпаивают два проводника длиной не более 50 см. Для этих целей применяют маломощный паяльник с мощностью 25 Вт и напряжением не более 24 В.

Устройством, которое замкнет эти контакты, может быть любое: от охранной сигнализации до сигнализатора варки яиц. Главное, что в случае нарушения шлейфа охраны или срабатывания сигнализации замкнутся контакты управляющего реле, а значит, ваш МТА пошлет вызов на заранее запрограммированный номер с целью уведомления о изменении состояния контролируемого параметра.

Абоненту, принявшему вызов, остается лишь взглянуть на номер вызывающего абонента (в большинстве случае он определяется нормально). Если это номер телефона, задействованного в охранной системе — значит, сработала охранная сигнализация.

2.5. Телефонный адаптер

Когда требуется участие в телефонном разговоре сразу нескольких абонентов или в том случае, если необходимо прослушать или записать на долговременный носитель информации телефонный разговор (либо его фрагмент), поможет простое электронное устройство телефонного адаптера. Второе предназначение этого устройства — контроль набираемого телефонного номера с помощью светодиодных или иных индикаторов. Электрическая схема устройства показана на рис. 2.5.

Включение приставки происходит автоматически.

Приставка подключается к телефонной линии с помощью катушки L1, надеваемой на телефонный шнур. Катушка L1 — это датчик магнитной индукции, с помощью которого происходит сканирование состояния телефонной линии. Слабые импульсы с катушки L1 поступают на усилитель слабых сигналов, собранный на транзисторах VT1, VT2 с большим коэффициентом усиления по току h_21e. Транзисторная схема представляет собой классический двухкаскадный усилитель звуковой частоты с отрицательной обратной связью.

К входу усилителя через разделительный конденсатор С1 (не пропускающий постоянную составляющую напряжения) подключена катушка индуктивности L1. Она служит для приема низкочастотных электромагнитных колебаний, которые излучает трансформатор телефонного аппарата или его звуковой электромагнитный капсюль, и преобразования этих сигналов в электрический ток. Благодаря применению катушки L1 электрические цепи адаптера и телефонного аппарата гальванически развязаны. А само устройство адаптера можно быстро снять, переместить на другое место или исключить.

Усиленные звуковые колебания, наведенные на катушке L1, поступают на выход устройства, который может быть подключен к светодиодным индикаторам (с помощью дополнительной схемы), или могут прослушиваться низкоомными головными телефонами, подключенными между «+» источника питания и выходом устройства.

Для питания устройства используется напряжение 5–6 В, которое может быть получено как от автономных элементов питания (4-пальчиковые батареи типа ААА), так и от стабилизированного источника питания с понижающим трансформатором. В дежурном режиме приставка потребляет ток не более 10 мА, а в активном этот ток возрастает до 60 мА.

2.5.1. О деталях

Катушка индуктивности L1 — самодельная. Она изготовляется так.

Картонный каркас создают под размеры ферритового стержня от старых моделей радиоприемников диаметром 7–8 мм и длиной 50–70 мм. На каркас наматывают 2300 витков (внавал) трансформаторным проводом ПЭЛ-1 диаметром 0,08 мм.

Транзисторы V^ и VТ2 могут быть любыми из серий КТ3102, КТ343, КТ373. Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,125 или МЛТ-0,25. Оксидные конденсаторы типа К50-29 или аналогичные.

2.5.2. Налаживание

Устройство в налаживании не нуждается и начинает работать сразу после включения питания. Корректировку сопротивления резистора R4 выполняют в том случае, если усилитель адаптера самовозбуждается (это видно по осциллограмме в точке «Выход» или слышно в подключенных к той же точке телефонах в виде писка).

Тогда сопротивление этого резистора уменьшают.

Место установки адаптера у телефонного аппарата выбирают опытным путем. Так, если телефонный аппарата содержит трансформатор, то катушку L1 устанавливают как можно ближе к нему, если трансформатора в телефоне нет (как в большинстве современных телефонных аппаратов), то адаптер с катушкой L1 прикрепляют с помощью липучки, хомута или скотча к телефонной трубке рядом со звуковым излучателем. Громкость звуковых сигналов, полученных с помощью данного адаптера, регулируется изменением положения адаптера относительно корпуса телефонного аппарата.

2.5.3. Практическое применение устройства

Адаптер можно с успехом применять и в ряде других случаев. Так, с его помощью можно записать разговор на диктофон или магнитофон, а также на компакт-диск с помощью персонального компьютера. Для этого выход адаптера экранированным проводом соединяют с высокоомным входом звукозаписывающего устройства. Кроме того, адаптер можно использовать для отыскания скрытой проводки при ремонтных работах. Для этого надо планомерно исследовать стены помещения, перемещая вдоль них катушку L1. Место расположения проводов, по которым течет ток, адаптер безошибочно укажет появлением в головных телефонах фона переменного тока. Чем громче этот фон, тем ближе находится в стене скрытый провод. Кроме того, могут быть и другие варианты применения данного устройства.

2.6. Устройство автоматического включения телефона для пенсионеров и инвалидов

Для тех радиолюбителей, у кого сохранились и без дела лежат телефонные аппараты с встроенной функцией громкой связи, будет полезна эта простая доработка. Такими встроенными системами обладают многие телефонные аппараты, в том числе зарубежного производства, например, радиотелефон Sanyo CLT-5880, представленный на рис. 2.6.

Если даже во время эксплуатации такого радиотелефона выходит из строя переносная трубка (что является частой неисправностью для данного типа радиотелефонов), база аппарата работоспособна и может быть использована в качестве самостоятельного телефона с громкой связью. Все подключения к сетевому адаптеру и телефонной линии осуществляются обычным (штатным) образом. При нажатии на кнопку Speaker (громкая связь, спикерфон) на передней панели данный телефонный аппарат включается в линию в режим громкой связи и им можно пользоваться как обычным стационарным телефоном.

Как использовать такой телефон на практике?

2.6.1. Практическое применение устройства

Очень просто с помощью небольшой доработки, позволяющей включать и выключать его автоматически.

Далеко не все люди обладают хорошим здоровьем и слухом, поэтому для тех, кому трудно передвигаться и даже держать в руках телефонную трубку (например, нашим пенсионерам), придумано простое электронное устройство, рассматриваемое далее. Оно устроено таким образом, что человеку более не требуется держать трубку у уха, а вполне возможно разговаривать по громкой связи. При этом включение телефонного аппарата (далее — ТА) происходит автоматически после пропуска 1…2 звонков. ТА подключается к линии на определенное время (в данном случае 1 мин с автоматическим отключением), в течение которого (при необходимости более длительного общения) абонент должен нажать на ТА кнопку для продолжения разговора. Устройство также полезно и тогда, когда требуется постоянный контроль за здоровьем больного (лежачего) человека. Контроль в случае крайней необходимости можно осуществлять и дистанционно, периодически набирая соответствующий телефонный номер. ТА у постели больного включится автоматически, пропустив 1…2 звонка, при этом человек в течение минуты сможет сказать о своем здоровье или попросить помощь. Далее ТА автоматически отключится, и устройство переходит в режим готовности к новым звонкам.

Абоненту, находящемуся рядом с микрофонным усилителем ТА (расстояние не более 2 м обусловлено чувствительностью микрофонного усилителя и электретного микрофона), при этом не нужно совершать никаких механических действий для ведения разговора, а нужно только говорить и слушать.

Громкость УЗЧ (усилителя звуковой частоты), замыкающегося на встроенную в ТА динамическую головку, достаточна для хорошей слышимости с расстояния в несколько метров, и имеет возможность дополнительной регулировки. Настолько же чувствителен и встроенный в ТА Sanyo электретный микрофон. Поскольку усилитель и микрофон настроены в ТА на производстве, акустический (местный) эффект не возникает. По окончании разговора устройство автоматически освобождает телефонную линию и переходит в режим ожидания следующего вызова.

Предлагаемая схема показала себя удобной и эффективной в трех важных случаях.

? Для пожилых людей и инвалидов с нарушениями в области опорно — двигательного аппарата, не способных самостоятельно передвигаться или управлять руками.

? Для «кабинетных» работников, руководителей и предпринимателей, большую часть времени находящихся рядом со стационарным телефоном, но часто отпускающим секретаршу «за молоком».

? Для обленившихся людей.

Если даже опустить последние два варианта как частные, первый случай представляется мне достаточным основанием для создания такого прибора. Электрическая схема проста и доступна для повторения радиолюбителю с небольшим опытом.

Электрическая схема устройства представлена на рис. 2.7.

Принцип работы рекомендуемого электронного устройства состоит в следующем.

При вызове абонента с телефонной станции после небольшой задержки времени (телефон пропускает 1…2 звонка) устройство автоматически подключает в линию микрофонный усилитель и усилитель ЗЧ, встроенные в ТА Sanyo. Задержка для пропуска 1…2 звонков-вызовов необходима, чтобы человек услышал сигнал вызова, если он все-таки не находится рядом с ТА. Эта задержка реализована естественным способом, благодаря применению в устройстве поляризованного электромагнитного реле РП-7 (включенного, как обычное) и оксидного конденсатора большой емкости С2, включенного параллельно катушке реле. Для заряда оксидного конденсатора С2 требуется время, которым и обусловлено задержка включения реле К1. Устройство подключено к ТЛ постоянно, но пока вызовов-звонков с ТЛ нет, конденсатор С1 не пропускает постоянную составляющую напряжения и диодный мост VD1 практически обесточен.

Эта часть схемы с элементами К1, С1, С2, VD1, ТА гальванически не связана с остальной частью схемы устройства, что исключает любое воздействие на линию связи. Реле К1 имеет одну группу контактов, она необходима для первоначального подключения источника питания к элементам устройства. Благодаря такому решению удалось сделать устройство очень экономичным, ведь элементы, составляющие его, потребляют энергию от источника питания только во время телефонных звонков, а затем (после небольшой задержки) источник питания автоматически отключается. На электрической схеме (см. рис. 2.7) источник питания с выходным напряжением 12 В (он на рисунке не показан) постоянно включен в сеть 220 В, а коммутируется только напряжение, поступающее на элементы устройства. Можно сделать (без принципиальных изменений) и наоборот, чтобы контакты К1.1 и К2.1 подключали источник питания к сети 220 В, а его выход был бы постоянно соединен с остальными элементами схемы.

Итак, после пропуска 1…2 звонков от ТЛ включается реле К1. При этом запускается реле времени на микросхемах DD1, DD2. Контакты реле К2.1 блокируют контакты К1.1 и подключают источник питания с выходным стабилизированным напряжением 12 В. Благодаря реле времени на цифровых микросхемах, обеспечивается питание всего электронного узла в течение 1 мин.

Реле времени содержит мультивибратор на элементах DD1.1, DD1.2, двоичный счетчик DD2, инвертор на транзисторе VT1 и усилитель тока на транзисторе VT2, а также обмотку реле К2. Диод VD2 гасит импульсы обратного тока при включении/выключении реле, устраняя дребезг его контактов.

Мультивибратор вырабатывает тактовые импульсы прямоугольной формы, которые с выхода микросхемы DD1.1 поступают на вход счетчика DD2 и управляют его работой. Изменяя значения элементов (соответственно сопротивление и емкость), R1 и С3 получают различную выдержку времени (задержку выключения узла). Изменяя эти параметры, радиолюбитель тем самым изменяет частоту следования импульсов мультивибратора, которая имеет естественное отклонение (в небольших пределах) из-за влияния на элементы обозначенной RC-цепи внешней температуры. Много эффективнее изменять подключение ограничивающего резистора R5 к соответствующему выводу микросхемы DD2 — выходу счетчика. Так, с указанными на схеме значениями элементов задержка выключения реле составит 60 сек, а при подключении R5 к выводу 15 DD2 задержка времени уменьшится вдвое и составит уже только 30 сек. Чем больший разряд счетчика используется, тем больше будет задержка выключения ТА. В данной схеме можно увеличить выдержку времени до 8 мин, подключив R5 к соответствующему выводу DD2.

В устройстве в качестве счетчика DD2 применена популярная микросхема — 14-разрядный счетчик пульсаций К561ИЕ16. Счетчик сбрасывает все выходные сигналы в «нуль» при напряжении высокого уровня на входе сброса R (вывод 11 DD2). Благодаря цепочке С4Я2 это происходит при каждом включении источника питания.

По функциональным особенностям микросхемы-счетчика К561ИЕ16 сигнал высокого уровня поочередно появляется на ее выходах. До того, как высокий уровень появится на выводе 11 DD2, там будет присутствовать низкий уровень. При этом транзистор VT1 находится в закрытом состоянии, соответственно транзистор VT2 — открыт, реле К2 включено и телефонный аппарат (ТА) подключен к телефонной линии (ТЛ).

Контакты реле К2.2 в ТА подключены параллельно контактам кнопки Speaker ТА Sanyo гибким проводом МГТФ-0,8 через любой разъем, например, РП10-5. На схеме данное подключение показано условно. Чтобы длительность разговора была продолжена, параллельно контактам реле К2.2 в схеме введен переключатель SB1 — для режима ручного управления разговором. По окончании разговора контакты SB1 должны быть разомкнуты. Этот переключатель можно при необходимости и не ставить.

В других ТА подключение может производиться параллельно к контактам геркона (если ТА с герконом и соответственно магнитом на телефонной трубке) или рычажного переключателя, на который ложится телефонная трубка.

Когда счетчик DD2 сосчитает необходимое количество импульсов от мультивибратора и на выводе 1 появится высокий уровень напряжения, транзистор VT1 откроется, VT2, соответственно, закроется и обесточит реле К2. В свою очередь это приведет к размыканию контактов К2.1 и, соответственно, К2.2 — ТА отключится от телефонной линии. Теперь устройство готово к приему новых звонков.

2.6.2. О деталях

В устройстве применены простые и доступные элементы. Микросхему DD1 К561ЛА7 можно заменить в данном случае на микросхему К561ЛЕ5, микросхему К561ИЕ16 — зарубежным аналогом CD4020В.

Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25 или аналогичные. Неполярные конденсаторы типа КД1, КМ6, К10, КМ5, КТ4-23 или аналогичные. Оксидные конденсаторы К50-29, К50-35 или зарубежные типа SME, Tesla или аналогичные. Диодный мост VD1 — любой из типового ряда КЦ402, КЦ405, КЦ407. Диод VD2 — КД522, КД521, Д220 с любым буквенным индексом.

Транзистор VT1 маломощный типа КТ503, КТ312, КТ315 с индексами А, Б. Транзистор VT2 типа КТ601—КТ605, КТ608, КТ815, КТ817, КТ940 с любым буквенным индексом или аналогичный.

Реле К1 — поляризованное типа РП-7 (исполнение РВ4.522.000) или РП-5 с током срабатывания 7…10 мА. Реле К2 — типа РЭС-48А (РС4.590.201, РС4.590.207, РС4.590.218) или аналогичное с двумя и более группами контактов с током срабатывания 23…28 мА.

Источник питания для устройства нужен стабилизированный с выходным напряжением 10–13 В. В активном режиме устройство потребляет ток 40 мА (в основном из-за тока потребления реле).

2.6.3. Дополнительные возможности усовершенствования устройства

Это электронное устройство можно дополнить для еще более эффективной работы, добавив к нему новые узлы или видоизменив схему.

Для использования в качестве ТА других аппаратов, со встроенным узлом громкой связи (например, в аппаратах типа АОН), потребуется отключить вместе с проводом и телефонную трубку, чтобы она, находясь на аппарате, не шунтировала контакты рычажного переключателя или геркона, к которым подключены коммутирующие контакты К2.2.

Вместо ТА возможно применять отдельно изготовленные (или взятые от готовых промышленных устройств) микрофонный усилитель и усилитель ЗЧ, подключенные к телефонной линии через согласующий трансформатор, например СТ-1А (чтобы не «подсаживать» ТЛ малым входным сопротивлением, особенно это касается выхода микрофонного усилителя). При этом хорошие результаты были достигнуты, когда в качестве УЗЧ применялся промышленный усилитель от громкоговорящей связи трамвая (приобретенный по случаю на местном рынке за бесценок). Входной разъем ТГУ (транспортное громкоговорящее устройство) имеет два входа — для динамического микрофона типа МД200 и линии с выходом 0,1…0,3 В. Подключение производится к входу микрофона (через согласующий трансформатор, как было сказано ранее). Радиолюбителю совершенно не обязательно искать именно ТГУ — в качестве УНЧ подойдет любой усилитель звуковой частоты с выходной мощностью 0,5–5 Вт. В качестве микрофонного усилителя можно применить любой подходящий.

2.7. Дистанционное управление телефонным аппаратом с помощью звука

Для того чтобы автоматизировать включение ТА, на базе радиотелефона придумано несложное, но высокоэффективное устройство усилителя слабых сигналов. После такой доработки ТА будет включаться автоматически после несильного хлопка в ладоши или постукивания по полу. При повторном (следующем) хлопке в ладоши устройство отключит ТА от ТЛ. Такое устройство несомненно будет полезно не только в качестве демонстративных экспериментов возможностей радиотехники, но и вполне практически для людей слабо слышащих, слабо видящих и имеющих проблемы с опорно-двигательным аппаратом. Так, им не потребуется нажимать каких-либо кнопок, а, услышав вызывной сигнал телефонного звонка, хлопнуть в ладоши вблизи ТА или топнуть ногой по полу. Можно предпринять и иные механические действия, производящие незначительный шум.

Например, лежа в постели просто стукнуть ладонью по стенке или по полу, не вставая и не наклоняясь к ТА. Чувствительность усилителя слабых сигналов такова, что он воспримет рассмотренные выше действия как сигнал к включению ТА в режим громкой связи даже на расстояния 2…3 м.

Таким же методом можно отключить ТА от линии. Пользу от такой приставки трудно переоценить, т. к., на мой взгляд, она позволит больному или ограниченному в движении человеку вновь почувствовать себя полностью полноценным, может помочь общению и способствовать вызову неотложной помощи, когда это необходимо.

Схема усилителя слабых сигналов представлена на рис. 2.8.

Пьезоэлектрический капсюль ВМ1 выполняет роль чувствительного микрофона, он преобразует механические и акустические колебания резкого характера в электрический ток. На основе этого принципа работает рассматриваемое устройство. На транзисторах VT1, VT2 собран непосредственно усилитель с большим коэффициентом усиления, который стал возможен благодаря применению в устройстве транзисторов С8550. На транзисторе VT3 собран усилитель тока, управляющий работой реле К1.

При акустическом воздействии вблизи капсюля ВМ1 в базе VT3 появляется импульс достаточный для открывания этого транзистора, включается реле К1, которое своими контактами замыкает кнопку Speaker в ТА Sanyo СLT-5880 (или аналогичного). ТА включается в режим громкой связи.

Поскольку капсюль (и устройство) реагирует только на резкий характер акустического воздействия (кашель, хлопки, удары, сотрясения), то телефонный сигнал-вызов не влияет на автоматическое включение ТА. Для этого потребуется вмешательство человека.

Для подключения к контактам кнопки Speaker в ТА аккуратно открывают нижнюю крышку и подпаивают к контактам два проводника гибкого монтажного провода МГТФ-0,8 (или аналогичного). Проводники желательно соединять с усилителем слабых сигналов через миниатюрный разъем, например, ДП- 1ЦМ. Проводники (во избежание помех) не должны иметь длину более 50 см, поэтому устройство-приставку располагают в любом подходящем пластмассовом корпусе вблизи ТА и постели больного.

После того, как человек поговорит, он таким же хлопком или стуком по стене сможет отключить ТА и привести устройство в готовность к новым телефонным звонкам и разговорам.

Устройство усилителя собирается на монтажной плате, а выводы для подключения удобно оформить через электрический клеммник.

2.7.1. Особенности устройства

Чувствительность узла можно регулировать, изменяя сопротивления резисторов R1 и R2. В схему введен индикаторный светодиод HL1 с током до 10 мА. Его назначение в данной схеме — чисто визуальная индикация состояния реле. Светодиод и ограничивающий его ток резистор можно из схемы удалить.

2.7.2. О деталях и монтаже

Транзисторы С8550 (КТС8550) подобраны с коэффициентом усиления по току h₂b>80, и в совокупности с капсюлем типового ряда ЗП обеспечивают большое усиление слабого сигнала без искажений. Их лучше применить так, как указано на схеме. В крайнем случае, транзисторы VT1 и VT2 можно заменить отечественными аналогами КТ373А — КТ373Б, КТ342А, КТ342В, КТ3102Б (БМ). Транзистор VT3 заменяется на КТ605, КТ815, КТ817, КТ940, КТ972, КТ630 с любым буквенным индексом.

Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25, MF-25 и аналогичные. Оксидные конденсаторы типа К50-29 и аналогичные. Оксидный конденсатор С2 служит для уменьшения пульсаций выпрямленного напряжения источника питания.

Реле типа РЭС-15 с током срабатывания 22–38 мА или аналогичные, например, TRU-5VDC-SB-SL или TTI TRD-9VDC-FB-CL. Более мощные реле применять здесь нельзя, чтобы не спровоцировать ложные срабатывания устройства (щелчок реле может быть принят капсюлем, как сигнал к действию).

Источник питания для усилителя — стабилизированный, с выходным напряжением 8…11 В. Ток, потребляемый усилителем, небольшой, зависит в основном от типа примененного электромагнитного реле и не превышает 40 мА. Несмотря на то что усилитель, представленный на схеме рис. 2.8, отлично работает и при напряжении 4 В, «опускать» нижнюю границу напряжения источника питания ниже 8 В нельзя, чтобы реле работало уверенно. При увеличении напряжения источника питания до 12 В усилитель работает с помехами (самовозбуждается).

2.7.3. Перспектива применения устройства

Устройство не может быть ограничено в использовании только предлагаемым вариантом помощи престарелым и больным людям, демонстрационными экспериментами и выставочным образцом. Практическая польза от него, на мой взгляд, перспективна. Так, усилитель можно применять в устройствах автоматики (автоматическое включение света), бытовых устройствах с задержкой выключения. Для того чтобы установить в устройстве задержку выключения (в пределах нескольких минут), надо добавить в схему (см. рис. 2.8) оксидный конденсатор С3, показанный на схеме пунктиром, увеличивая опытным путем его емкость максимум до 200 мкФ.

Интересные эффекты усилитель слабых сигналов, управляемый хлопком в ладоши, может дать также в различных игрушках для детей, включения новогодней елки и многих, многих других случаях. Поистине спектр возможностей применения этой конструкции неограничен и открывает простор для творческой деятельности радиолюбителя.

2.8. Альтернативный звукочувствительный электронный узел

Среди множества электронных устройств, повторяемых радиолюбителями, особое место занимают простые акустические сигнализаторы-датчики, которые благодаря их универсальности можно использовать в быту практически неограниченно — от систем охраны до автоматических включателей или составных частей более сложных устройств, активируемых шумовым воздействием. Как частный случай, акустические датчики можно использовать в фокусах, например, на новогодней елке, где от слов «Елочка, гори» автоматически включатся световые эффекты. Другой возможный пример — сигнализатор повышенного уровня шума в помещении, сейчас такие сигнализаторы становятся все актуальнее. Основой для всех вышеперечисленных вариантов успешно послужит рассматриваемый далее электронный узел. Его особенность в очень большой чувствительности, которая обусловлена сочетанием в схеме пьезоэлемента ВМ1 (он преобразует звуковой сигнал в электрические колебания) и транзисторов с высокими характеристиками усиления тока.

Этот электронный узел можно использовать там и тогда, где не удалось найти зарубежных транзисторов С8550, эффективных в первых каскадах усилителей слабых сигналов. Электрическая схема, представленная на рис. 2.9, поможет заменить целый узел, реализованный на транзисторах VT1, VT2 предыдущего устройства, рассмотренного чуть ранее.

При замене этих узлов следует учесть, что точку соединений коллекторов транзисторов VT2, VT3 следует подключить к точке соединения С3 и R4 на предыдущей схеме.

Первый каскад усиления реализован на транзисторе VT1. Этот полупроводниковый кремниевый прибор должен обладать высоким коэффициентом передачи тока h_21e — от этого зависит чувствительность узла. Усилитель на транзисторах VT2 и VT3 построен по принципу усиления постоянного тока. Резкий шум, тряска, хлопок или микровоздействие по капсюлю BМ1 немедленно отразится изменением напряжения на коллекторе транзисторов VT2 и VT3. Рабочий режим транзистора VT2 (смещение) задается делителем напряжения на резисторах R3 и R4. Сопротивления резисторов делителя напряжения выбрано таким, чтобы постоянное напряжение на коллекторах VT2, VT3 в режиме ожидания находилось в пределах 2,4–2,5 В.

Оксидный конденсатор С2 не пропускает постоянную составляющую напряжения на вход транзисторного усилителя.

Чувствительность узла такова, что устройство реагирует на шум резкого характера (например, хлопок) на расстоянии 4…6 м.

2.8.1. Налаживание

Устройство в налаживании не нуждается. Смонтированное без ошибок с исправными деталями устройство надежно работает в круглосуточном режиме.

Печатная плата не разрабатывалась. Элементы устройства компактно крепятся на макетной плате, их выводы соединяются перемычками из провода МГТФ-0,6. Подключения к источнику питания и к коммутируемым цепям устройств периферии удобно выполнить с помощью электромонтажного клеммника или любого подходящего разъема.

Ток, потребляемый в режиме ожидания, — 0,5 мА.

2.8.2. О деталях

Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25. Конденсатор С2 типа КМ-6, группы ТКЕ H70 или аналогичный. Пьезоэлектрический капсюль ВМ1 можно заменить на ЗП-1, ЗП-18, ЗП-22 или другой аналогичный. Для этой цели хорошо подходит пьезоэлектрический капсюль из электронных часов в корпусе типа «пейджер».

Конденсатор С3 (типа К50-24) сглаживает пульсации от источника питания. Источник питания — стабилизированный с напряжением 6…11 В. При эксплуатации устройства замечено, что чувствительность узла (при прочих равных условиях) увеличивается с уменьшением напряжения питания, а при увеличении напряжения питания свыше 11 В устройство переходит в режим самовозбуждения.

Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25. Провода к микрофону ВМ1 не экранируют. Они имеют длину не более 20 см.

Устройство эффективно и как отдельный самостоятельный электронный узел — чувствительный датчик. В этом случае вместо резистора R5 включают электромагнитное реле с током срабатывания 20–30 мА, а его коммутирующие контакты подключают к соответствующей нагрузке.

Кремниевые транзисторы VT2, VT3 могут быть любыми из серии КТ3107, КТ502, C557. Заменять их на германиевые нежелательно из-за большого тока покоя последних. Транзистор VT1 заменяют КТ342А — КТ342В, КТ3102А— КТ3102Е, КТ373А — КТ373В. Реле можно использовать КМ85-2011-35-1012, BV2091 SRUH-SH-112DM, TRU-9VDC-SB-SL и аналогичные. Все указанные типы реле рассчитаны на работу в цепи коммутации нагрузки до 250 В и током коммутации до 3 А. В качестве реле можно применить и отечественные элементы, например РЭС-10, РЭС-15 и аналогичные, однако они рассчитаны на работу в цепях коммутации не более 150 В, а кроме того, отечественные реле по сравнению с зарубежными обходятся дороже на один…два порядка.

В авторском варианте устройство используется в качестве составной части охранного сигнализационного комплекса.

Глава 3
Датчики и индикаторы

3.1. Электронные часы на ЖКИ

В современной электронной технике используется, в основном, только три типа индикаторов: светодиоды, вакуумные электролюминесцентные лампы и жидкокристаллические индикаторы (сокращенно — ЖКИ). Наибольшее распространение получили ЖКИ, что неудивительно: по сравнению с остальными типами индикаторов, они почти идеальны по электрическим характеристикам.

Светодиодные индикаторы имеют низкое напряжение питания (1,5…3,5 В), что удобно, однако их потребляемый ток довольно велик (2…20 мА), и это практически «ставит крест» на их использовании в современной микромощной радиоэлектронной аппаратуре.

У всех электронных ламп есть нить накала, потребляющая значительный ток (десятки миллиампер при напряжении единиц вольт, к тому же для управления ими нужно довольно высокое напряжение (12…18 В). И только ЖКИ при рабочем напряжении 3…5 В потребляют малые токи в доли микроампера.

Управляются они переменным напряжением, но для современной техники это — не проблема. В отличие от всех остальных индикаторов, ЖКИ практически не чувствительны к электрическим перегрузкам. И еще одна особенность: если светодиоды и ламповые индикаторы излучают свет, то ЖКИ наоборот поглощают. В итоге при ярком свете разобрать информацию на первых двух типах индикаторов очень сложно — свет «забивает» их неяркое свечение; ЖКИ в таких случаях читаются идеально (имеются в виду монохромные ЖКИ). В темноте ЖКИ не видны, но это легко исправить, добавив подсветку — хотя бы на светодиодах или лампах накаливания.

3.1.1. Электрическая схема электронных часов на ЖКИ

Жидкокристаллический индикатор представляет собой две плоские пластинки из стекла, склеенные по периметру таким образом, чтобы между стеклами оставался промежуток, его заполняют специальными жидкими кристаллами.

На обеих пластинах специальным веществом, которое прозрачно и проводит электрический ток, нарисованы собственно сегменты индикатора. Обычно одна из пластинок выполняет роль общего провода.

Жидкокристаллические индикаторы работают с поляризованным светом — для этого с обеих сторон индикатора наклеены специальные пленочные поляризаторы. В зависимости от взаимного расположения поляризаторов, ЖКИ может быть позитивным (темные символы на светлом фоне — как в часах, микрокалькуляторах) и негативным (прозрачные символы на черном фоне — используются в автомобильных магнитолах). Жидкие кристаллы, при отсутствии протекающего через них тока, располагаются внутри индикатора хаотическим образом, и практически не перекрывают свет, т. е. все сегменты прозрачны. При возникновении между какими-нибудь сегментами на обеих сторонах стекла разности потенциалов, жидкие кристаллы в этом месте упорядоченно выстраиваются поперек светового потока, перекрывая его, и соответствующий сегмент становится непрозрачным. Причем, изменяя величину приложенного напряжения, можно изменять степень непрозрачности индикатора.

Жидкие кристаллы — диэлектрик, т. е. не проводят электрический ток. Поэтому управлять ими можно только переменным напряжением: ведь две обкладки ЖКИ-стекла — это практически конденсатор, а при подаче на выводы конденсатора переменного напряжения через него течет ток. Для жидких кристаллов нужен ничтожный ток, поэтому частота управляющего напряжения может быть довольно низкой (50…100 Гц). Сверху диапазона эта частота практически не ограничена, однако не рекомендуется делать ее выше 1 кГц — проводники, которыми нарисованы сегменты, имеют конечное сопротивление (обычно 1…10 кОм), поэтому при увеличении частоты контрастность индикатора будет ухудшаться. Заодно, благодаря этому сопротивлению, индикатор нечувствителен к перегрузкам по напряжению — он выдерживает напряжение до 30…50 В (при этом сегменты, иногда вместе с дорожками, чернеют, и после снятия напряжения становятся прозрачными в течение нескольких минут, в то время как все остальные индикаторы выходят из строя уже при двукратных перегрузках. Но все равно, несмотря на отсутствие видимых повреждений, слишком увлекаться перегрузками ЖКИ не стоит — это резко уменьшает ресурс его работы, в частности, снижает контрастность.

Для управления ЖКИ обычно используются логические элементы «Исключающее ИЛИ», один из входов всех элементов соединяют вместе и подключают к генератору и общему выводу ЖКИ, а на второй вход элемента подают управляющие сигналы. Как известно, эти элементы при уровне «логического нуля» на одном из входов работают как повторители уровня с другого входа (то есть разность напряжений между выходом элемента и общим индикатора равна нулю — сегмент не виден), а при «единице» — как инверторы, и соответствующий сегмент индикатора становится видимым. Таким образом, чтобы «засветить» сегмент, на вход элемента нужно подать «единицу».

Кроме того, для работы с ЖКИ удобно использовать микросхемы серии К176: К176ИЕ3 (счетчик-делитель на 2 и 6), К176ИЕ4 (счетчик-делитель на 4 и 10) и К176ИД2 или К176ИД3 (двоично-десятичные дешифраторы, только у К176ИД3 более мощные выходы). У всех этих микросхем на выходах уже стоят элементы «Исключающее ИЛИ», что значительно упрощает схему устройства.

На рис. 3.1 приведена схема несложных электронных часов, состоящих из минимума деталей. Для большего удобства в схему добавлен узел гашения нуля в разряде десятков часов.

На специализированной микросхеме К176ИЕ12 собран кварцевый генератор, в качестве кварцевого резонатора ZQ1 можно использовать любой «часовой» кварц. Частоту генератора можно скорректировать, изменяя емкость конденсатора С1. На выводе 4 микросхемы формируются секундные импульсы — они используются для моргания разделительной точки, на выводе 10 секундные импульсы уже разделены на 60. Таким образом получаются минутные импульсы. Они поступают на линейку счетчиков DD2…DD5: DD2 считает единицы минут, DD3 — десятки минут и т. д. На диоде VD2 и резисторе R8 собрана схема обнуления часов — как только часы досчитают до 24, на выходах 4 DD4 и 2 DD5 появятся уровни логической «1», которые обнулят все счетчики. Пока количество часов меньше 24, хотя бы на одном из этих выводов присутствует уровень логического «0», который запрещает сброс.

Так как у микросхемы DD1 нет сравнительно низкочастотного выхода, пришлось задействовать тактовые выходы T1…T4. На элементах R3 и VD1 собран простейший сумматор, благодаря которому в точке соединения этих элементов — правильный меандр частотой 256 Гц. Он используется для работы ЖКИ.

На элементах DD6.1, DD6.2 собрана схема управления десятичной точкой (все остальные точки и дополнительные сегменты должны быть соединены с общим проводом индикатора). Элемент DD6.2 выполняет функцию инвертора (при уровне логической «1» на управляющем входе он замкнут и подает уровень «0» на DD6.1, при «0» — разомкнут и на вход DD6.1 поступает «1» через резистор R4), элемент DD6.1, в зависимости от уровня на выходе «1 Гц», подает на сегмент «точка» то прямой, то инвертированный сигнал генератора, т. е. точка будет видна на протяжении 0,5 сек, а следующие 0,5 сек — нет.

Конечно, было бы проще собрать этот узел на одном элементе «Исключающее ИЛИ», однако собрать на оставшихся элементах схему гашения лишнего нуля будет невозможно, а вводить в схему лишнюю микросхему — логически неразумно.

Этот самый узел гашения нуля собран на элементах DD6.3 и DD6.4. Несложно заметить, что в старшем разряде сегмент f будет виден только при коде цифры 0, при кодах цифр 1 и 2 — этот сегмент не светится. Поэтому вполне логично будет задействовать этот выход дешифратора для нашего анализатора. При уровне логической «1» на выходе генератора элемент DD6.4 соединяется с выходом f дешифратора, и заряжает или разряжает конденсатор С3. В это время на выводе 6 микросхемы DD5 уровень логической «1». Таким образом, при коде цифры «0», на выходе сегмента f будет уровень логического «0», а при кодах цифр 1 или 2 там будет уровень логической «1». Соответствующий уровень и на конденсаторе С3. При уровне логической «1» на этом конденсаторе элемент DD6.3 замкнут, и микросхема DD5 работает так же, как и остальные счетчики — разряд десятков часов виден, при уровне логического «0» на конденсаторе С3 элемент DD6.3 разомкнут, и выходы счетчика не переключаются.

3.1.2. О деталях

Микросхему DD1 в этой схеме можно заменить на К176ИЕ18, но тогда выводы 4 и 7 нужно будет разомкнуть, вывод 14 соединить с общим проводом, а сигнал для моргания точки снимать с вывода 4 микросхемы.

Напряжение питания этой схемы не должно превышать 5 В, большее напряжение вредно для индикатора. Но, если подключить все выводы индикатора через резисторы сопротивлением 100…300 кОм (потребуется 30 резисторов), напряжение можно будет повысить и до 9…12 В. Также, при питании от 5 В некоторые кварцы не запускают генератор микросхемы К176ИЕ12 (однако запущенный генератор нормально работает). В таких случаях можно уменьшить сопротивление резистора R2 в 2…4 раза.

Помимо рассмотренных здесь статических ЖКИ, существуют также динамические, или мультиплексные ЖКИ. Отличаются они тем, что у мультиплексных ЖКИ к каждому выводу подключено сразу несколько сегментов и, соответственно, на другой половине индикатора нарисовано столько же общих выводов.

Мультиплекс бывает в пропорциях 1:1…1:4 (то есть к каждому выводу подключено по 1…4 сегмента; ЖКИ с мультиплексом 1:1 обычно называют статическим) у простых 7-сегментных индикаторов, и может доходить в пропорциях до 1:00… 1:000 у графических и цветных ЖКИ для телефонов и компьютеров. Преимущества использования мультиплексных ЖКИ очевидны — благодаря этому удается значительно уменьшить количество выводов ЖКИ, да и проще изготовить состоящий из рядов «квадратиков» индикатор (дисплей), но у них есть и недостаток — напряжение питания нужно разделить на несколько «кусков» (обычно 3…5), и управлять дисплеем, комбинируя эти части по очень сложной схеме. Поэтому для управления мультиплексным ЖКИ используются только специализированные микросхемы — собрать схему управления на обычных микросхемах серии К561 почти невозможно — а сами эти микросхемы, как правило, управляются только через последовательный интерфейс, от внешнего процессора. Поэтому здесь они не будут подробно рассмотрены. А вообще чаще всего используются микросхемы D7225G (интерфейс SPI, 32 выхода на сегменты, мультиплекс от 1:1 до 1:4), PCF8576 (I2C, 32 выхода, мультиплекс 1:1 и 1:2) и PCF8577 (I2C, 40 выходов, мультиплекс от 1:1 до 1:4). Более удобна в работе микросхема D7225G — у нее сгруппированы выходы, в отличие от PCF8576, у которых группировки вообще нет. Зато PCF8576 можно использовать в качестве последовательнопараллельного регистра. Существуют и другие микросхемы, есть даже процессоры со встроенным контроллером мультиплексного ЖКИ — но эти микросхемы более популярны. Ну а все ЖКИ, с мультиплексом более 1:4, продаются только со встроенным контроллером — он может быть расположен непосредственно на самом ЖКИ-стекле (так называемые ТАВ-дисплеи, стоят во всех современных телефонах) или на плате, на которой закреплено «стекло». Иначе говоря, при выходе из строя контроллера придется покупать полностью новый дисплей, с новым контроллером — даже несмотря на то, что один из этих элементов исправен.

3.1.3. Особенности определения цоколевки индикаторов

Определить цоколевку и мультиплекс ЖК-индикаторов довольно просто, но для этого нужен любой блок питания или любое другое низковольтное устройство, включенное в сеть переменного тока через понижающий трансформатор. Понадобится один-единственный проводок, выходящий из любой части этого устройства (из его низковольтной части), с хорошей изоляцией. Берем пальцами индикатор за боковину (это будет один контакт источника питания) и касаемся проводком выводов ЖКИ. При этом загорится один или несколько сегментов. Сколько сегментов насчитали — таков и мультиплекс. При касании проводком общего вывода индикатора становятся видны все его сегменты (если индикатор статический) или строка символов — если ЖКИ мультиплексный.

3.2. Индикатор протечки

Многие семьи сегодня живут в многоэтажных домах и пользуются бытовыми стиральными машинами. Каждый, кто подключал такую машину (к электрощитку и сантехническим коммуникациям), знает, как важны оба эти действия. В частности, при некачественном подключении сливного патрубка стиральной машины к фановым трубам квартирной коммуникации может произойти протечка воды, которая не только испортит настроение и интерьер, но и доставит многочисленные хлопоты по компенсации ремонта соседям снизу.

Даже при качественном подключении стиральной машины хомуты, стягивающие гофры и патрубки водосливных шлангов, рекомендуется время от времени проверять их на надежность и при необходимости подтягивать.

Кроме того, протечки могут происходить и в других подобных случаях, как то: протечки (из-за брака строителей) сверху, если квартира расположена на последнем этаже, протечки из-за устаревших и выслуживших «все сроки» штатных сантехнических коммуникаций (труб, патрубков, сливных горловин раковин). Все эти случаи также грозят затоплением соседей, живущих снизу со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Чтобы избежать неприятностей, рекомендую собрать простое устройство сигнализатора протечки, имеющее регулировку чувствительности в широких пределах и (при установке максимальной чувствительности) реагирующее даже на слабую влажность воздуха вокруг датчика. Это устройство звуковой сигнализации обеспечивает прерывистый и громкий звук примерно 40 дБ при возникновении опасной ситуации. Электрическая схема устройства показана на рис. 3.2.

3.2.1. Принцип работы устройства

Устройство собрано на микросхеме К561ТЛ1 (в схеме используется только один ее элемент). Эта многофункциональная микросхема популярна среди радиолюбителей и имеет ряд преимуществ по сравнению с другими микросхемами К561 серии. В состав микросхемы К561ТЛ1 входят четыре однотипных элемента И (с инверсией) с передаточной характеристикой триггера Шмитта. Передаточная характеристика каждого элемента имеет два порога — порог срабатывания и порог отпускания. Разность U_сраб и U_опт есть напряжение гистерезиса, которое в данном случае пропорционально напряжению питания (зависит от него). Благодаря высокой чувствительности элементов микросхемы К561ТЛ1 удалось создать узел, реагирующий на незначительное изменение напряжения на входе.

Между входом элемента DD1.1 и «+» питания включен ограничительный резистор и переменный резистор R1, регулирующий чувствительность устройства. При верхнем (по схеме) положении движка переменного резистора R1 чувствительность узла минимальна.

Как видно из рис. 3.2, ничего сложного в схеме нет, и ее мог бы придумать, пожалуй, любой школьник. Однако вторым по значимости элементом в схеме является датчик влажности. Он конструктивно выполнен из датчика вращения электродвигателя НГМД (накопителя на гибких магнитных дисках) типа МС-5301, который сейчас является анахронизмом эпохи, но когда-то был очень популярен у тех радиолюбителей, кто увлекался самостоятельной сборкой персональных компьютеров типа «Радио-86РК», «Спектрум» и других подобных. Электродвигатель дисковода аккуратно разбирается и из него извлекается датчик вращения.

Замкнутые проводники-дорожки, расположенные в форме лабиринта, перерезаны скальпелем в одном месте. Это сделано для размыкания короткозамкнутой цепи датчика. Электрические проводники аккуратно припаиваются к штатным контактам (хорошо видны на рисунке) гибким проводом МГТФ-0,6. Устройство и датчик соединяют любые электрические провода длиной до трех метров (большая длина не испытывалась) — это может быть витая пара из тех же проводов МГТФ, телефонный провод или гибкие электрические многожильные провода. Непосредственно к датчику необходимо припаивать только гибкий провод МГТФ (или аналогичный), чтобы не спровоцировать отслоение дорожек на металлической основе датчика. А далее этот провод может быть соединен (например, через электрический клеммник) с проводами другой гибкости и сечения. На другом конце (у корпуса устройства) эти провода переходят в разъем типа B2B-XH-А или аналогичный.

Перед использованием с датчика мелкозернистой наждачной бумагой удаляют небольшой слой лака, покрывающего токопроводящие дорожки на поверхности датчика.

Пока вокруг датчика сухо, на входе элемента DD 1.1 высокий уровень напряжения. На выходе элемента (вывод 3 DD1.1) низкий уровень и сигнализация выключена. При небольшой влажности, а тем более при воздействии на датчик влаги (капель воды) на входе элемента напряжение уменьшается, благодаря передаточной характеристики триггера Шмитта, внутреннее состояние скачком изменяется на противоположное, на выводе 3 микросхемы DD1 присутствует высокий уровень. При высоком уровне на выходе элемента DD1.1 транзистор VT1 открывается и через капсюль НА1 начинает протекать ток — включается звуковая сигнализация.

Недостатком всего устройства можно отметить некоторую инертность выключения сигнализации, связанную с высыханием датчика. Однако в схеме предусмотрен выход из этой ситуации — при обнаружении протечки и ее локализации устройство сигнализации принудительно выключают включателем SB1.

Если этого не сделать, то после высыхания датчика устройство выключит сигнализацию и автоматически перейдет в режим ожидания.

Микросхемы данного типа являются маломощными, и выходной ток каждого элемента не превышает несколько миллиампер. Поэтому к выходу элемента DD1.1 подключен усилитель тока на транзисторе VT1. В цепи коллектора этого транзистора включен звуковой капсюль HA1 с встроенным прерывистым генератором ЗЧ типа KPI-4332-12, который можно приобрести в магазинах радиотоваров за 20 руб.

Элементы устройства монтируются в любом подходящем компактном корпусе. В авторском варианте используется корпус от аквариумного компрессора воздуха. Проводники питания можно соединять через разъем Х2 (например, от батареи типа 6F22 Крона) или выводить через штатное отверстие сбоку корпуса устройства.

3.2.2. Налаживание

Устройство в налаживании не нуждается и начинает работать сразу после подачи питания. Датчик располагают на полу в труднодоступном месте под трубами (где его не видно) контактной площадкой вверх, при необходимости фиксируют провода изолентой к полу. Перед первым включением движок переменного резистора R1 устанавливают в среднее положение.

Для проверки работоспособности устройства на расстоянии 0,5–1 м от датчика распыляют влагу из емкости для глажения (или другой емкости с распылителем). Этого оказывается достаточным, чтобы «проснулась» звуковая сигнализация.

3.2.3. О замене деталей и элементов

В качестве источника питания применяется промышленное устройство ПУ-1М производства завода «Северный пресс» Санкт-Петербург. Выходное напряжение 9 или 6 В — на корпусе блока имеется переключатель выходного напряжения. Источник питания с трансформаторной развязкой от сети переменного тока. Максимальный ток нагрузки — 150 мА.

Кроме указанного источника питания можно использовать любой (в том числе нестабилизированный) источник с выходным напряжением в диапазоне 7—12 В.

При подключении звукового капсюля со встроенным прерывистым генератором следует соблюдать полярность. Положительный вывод источника питания подключают к выводу капсюля с обозначением «+».

Микросхему К561ТЛ1 можно заменить на К564ТЛ1 или CD4093B. Переменный резистор R1 типа СПО-1, или аналогичный, желательно с линейной характеристикой. Постоянные резисторы типа МЛТ-0,25. Транзистор VT1 можно заменить на КТ603, КТ608, КТ801, КТ815, КТ972, 2SC1573, 2N4927 и аналогичные. Звуковой капсюль — любой с встроенным генератором, рассчитанный на постоянное напряжение 5—15 В и ток до 100 мА. Например, FXP-1212, FMQ-2015В — в этих случаях звук будет не прерывистый, а монотонный.

Оксидный конденсатор С1 сглаживает пульсации напряжения.

Включатель SB 1 штатный, расположенный в корпусе от компрессора. Можно применить и любой другой миниатюрный тумблер, например MTS-1.

Индикаторный светодиод подключен постоянно — он сигнализирует о работоспособном устройстве, находящемся в готовности. Вместо указанного на схеме применяют любой другой светодиод, с током до 20 мА, например, ARL-5013URC-B.

Очевидно, рассмотренный датчик найдется не у каждого радиолюбителя, поэтому он может быть заменен на самодельный, например, со следующими рекомендациями. Соединительные провода припаиваются к двум металлическим спицам. Спицы располагаются параллельно друг другу на полу на расстоянии 0,5–1 см (в районе ожидаемой протечки) и крепятся к полу обыкновенным лейкопластырем. Материал пола значения не имеет.

3.2.4. Варианты применения устройства

Кроме того, конструкция датчика может иметь много вариантов. Определяющее значение в данном устройстве имеет высокая чувствительность микросхемы к даже незначительному изменению сопротивления между контактами Х1.

3.3. Узел звукового сопровождения

В радиолюбительской практике часто требуется озвучить включение (подключение к питанию) какого-либо электронного узла. Звуковое сопровождение — это своеобразный индикатор состояния, отличающийся от светового, прежде всего, тем, что его можно контролировать дистанционно. Как правило, в электронных устройствах (для лучшего контроля их состояния) применяют комплекс — и звуковой и световой индикатор. Звуковой индикатор с универсальным применением представляет собой простой электронный узел, включающий звук при подаче на устройство питание и выключающий его по окончании времени задержки — 2…3 с.

Узел звукового сопровождения подключается непосредственно параллельно к контактам питания того устройства, включение которого он призван контролировать.

В основе этого электронного узла популярная микросхема К561ЛА7. Благодаря применению одного из ее логических элементов, а также использования капсюля со встроенным генератором звуковой частоты (ЗЧ) в схему нет необходимости вводить какие-либо генераторы импульсов или усилители к ним. Такой же узел несложно собрать и на логических элементах других микросхем КМОП (например, К561ЛЕ5, К561ТЛ1), однако наиболее простое схемное решение показано на рис. 3.3.

3.3.1. Принцип действия устройства

Эта схема основана на одном логическом элементе микросхемы К561ЛА7, включенном как инвертор. При подаче питания на входе элемента (выводы 1 и 2 DD1.1) присутствует низкий уровень напряжения до тех пор, пока не зарядится оксидный конденсатор С1 через ограничительный резистор R1. Пока этого не произошло, на выходе элемента (вывод 3 DD1.1) присутствует высокий уровень напряжения. Он поступает через резистор R2, ограничивающий ток, в базу транзистора VT1, работающего в режиме усилителя тока. Транзистор VT1 открыт, сопротивление его перехода коллектор-эмиттер близко к нулю и на пьезоэлектрический капсюль со встроенным генератором звуковой частоты НА1 подано напряжение питания.

Когда постоянное напряжение на пьезоэлектрическом капсюле со встроенным генератором НА1 окажется почти равным напряжению питания устройства, капсюль переходит в режим генерации колебаний звуковой частоты.

По мере заряда конденсатора С1 через резистор R1 и внутренний узел элемента DD1.1 происходит изменение состояния выхода микросхемы. Когда напряжение на обкладках конденсатора С1 достигнет уровня переключения микросхемы, она переключится и высокий уровень напряжения на выходе DD1.1 сменится низким. Транзистор VT1 закроется. Постоянное напряжение на пьезоэлектрическом капсюле со встроенным генератором НА1 окажется почти равным нулю, и капсюль перейдет в режим ожидания.

При указанных на схеме значениях элементов R1 и С1 задержка выключения звука составит около 3 сек. Ее можно увеличить, соответственно увеличив емкость конденсатора С1. В качестве конденсатора С1 лучше использовать оксидный типа К50-29, К50-35 или аналогичный с небольшим током утечки. В обратную сторону длительность временного интервала можно легко сократить, уменьшив сопротивление резистора R1. Если вместо него установить переменный резистор с линейной характеристикой, то получится устройство с регулируемой задержкой.

Функцию данного электронного узла можно поменять на обратную — т. е. сделать так, чтобы пьезоэлектрический капсюль НА1 молчал первые 3 сек после подачи на устройство питания, а затем все остальное время работал. Для этого оксидный конденсатор С1 и времязадающий резистор R1 следует поменять местами (с соблюдением полярности включения оксидного конденсатора — положительной обкладкой к «плюсу» питания). При этом средняя точка их подключения к выводам 1 и 2 элемента DD1.1 сохраняется. В таком варианте устройство без особых изменений можно применять для звукового сигнализатора открытой (сверх меры) дверцы холодильника. Кроме того, вариантов применения данного простого и надежного устройства бесконечно много и они ограничены только фантазией радиолюбителя.

3.3.2. Налаживание

Устройство в налаживании не нуждается. Элементы устройства закрепляют на монтажной плате. Корпус для устройства — любой подходящий.

3.3.3. О деталях

Постоянные резисторы R1, R2 типа МЛТ-0,25. Пьезоэлектрический капсюль может быть любым, рассчитанным на напряжение 4…20 В постоянного тока, например, FMQ-2015D, FXP1212, KPI-4332-12.

Транзистор VT1 любой кремниевый, малой и средней мощности структуры n-p-n, например, КТ603, кТ608, КТ605, КТ801, КТ972, КТ940 с любым буквенным индексом. Источник питания — стабилизированный, обеспечивающий выходное напряжение 5…15 В — в этом диапазоне микросхема DA1 функционирует стабильно.

Элементы VD1 и R3 обеспечивают функцию защиты устройства от скачков питающего напряжения. Благодаря ограничительному резистору и стабилитрону, на данный узел можно «безболезненно» подавать постоянное напряжение до 24–26 В (что актуально при использовании устройства в цепях с питанием 24 В, например, в грузовых автомобилях некоторых марок).

Стабилитрон VD1 обеспечивает напряжение стабилизации в диапазоне 9-12 В. Его можно заменить на Д814А — Д814Д, BZX55, 1N4740A, 1N4742A или аналогичные.

Если такая защита не нужна, то элементы VD1 и R3 из схемы исключают, а напряжение питания подключают к точке А.

Ток потребления в активном режиме звукового сигнала с применением указанных на схеме элементов составляет 10–12 мА. Громкость звука достаточна настолько, что сигнал хорошо слышен в помещении на расстоянии до 10 м.

3.4. Универсальные светодиодные индикаторы токовой перегрузки для источников питания

Превышение выходного тока в источниках питания свидетельствует об увеличении потребляемой мощности в устройстве нагрузки. Иногда потребляемый ток в нагрузке (из-за неисправности соединений или самого устройства нагрузки) может увеличиться вплоть до значения тока короткого замыкания (к/з), что неминуемо приведет к аварии (если источник питания не снабжен узлом защиты от перегрузки).

Последствия перегрузки могут оказаться более существенными и непоправимыми, если использовать источник питания без узла защиты (как сегодня часто делают радиолюбители, изготавливая простые источники и покупая недорогие адаптеры) — увеличится энергопотребление, выйдет из строя сетевой трансформатор, возможно возгорание отдельных элементов и неприятный запах.

Для того чтобы вовремя заметить выход источника питания в «заштатный» режим, устанавливают простые индикаторы перегрузки. Простые — потому, что они, как правило, содержат всего несколько элементов, недорогих и доступных, а установить эти индикаторы можно универсально практически в любой самодельный или промышленный источник питания.

Самая простая электронная схема индикатора токовой перегрузки показана на рис. 3.4.

Работа ее элементов основана на том, что последовательно с нагрузкой в выходной цепи источника питания включают ограничивающий резистор малого сопротивления (R3 на схеме). Данный узел можно применять универсально в источниках питания и стабилизаторах с разным выходным напряжение (испытано в условиях выходного напряжения 5—20 В). Однако значения и номиналы элементов, указанных на схеме рис. 3.4, подобраны для источника питания с выходным напряжением 12 В. Соответственно, для того чтобы расширить диапазон источников питания для данной конструкции, в выходном каскаде которых будет эффективно работать предлагаемый узел индикации, потребуется изменить параметры элементов R1—R3, VD1, VD2.

Пока перегрузки нет, источник питания и узел нагрузки работают в штатном режиме, через R3 протекает допустимый ток и падение напряжения на резисторе невелико (менее 1 В). Также невелико в этом случае и падение напряжения на диодах VD1, VD2, при этом светодиод HL1 едва светится.

При увеличении тока потребления в устройстве нагрузки или коротком замыкании между точками А и Б ток в цепи возрастает, падение напряжения на резисторе R3 может достигнуть максимального значения (выходного напряжения источника питания), вследствие чего светодиод HL1 загорится (будет мигать) в полную силу. Для наглядного эффекта в схеме применен мигающий светодиод L36B. Вместо указанного светодиода можно применить аналогичные по электрическим характеристикам приборы, например, L56B, L456B (повышенной яркости), L816BRC-B, L769BGR, TLBR5410 или подобные им.

Мощность, рассеиваемая на резисторе R3 (при токе к/з) более 5 Вт, поэтому этот резистор изготавливается самостоятельно из медной проволоки типа ПЭЛ-1 (ПЭЛ-2) диаметром 0,8 мм.

Ее берут из ненужного трансформатора. На каркас из канцелярского карандаша наматывают 8 витков этого провода, концы ее облуживают, затем каркас вынимают. Проволочный резистор R3 готов.

3.4.1. О деталях

Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25 или аналогичные.

Вместо диодов VD1, VD2 можно установить КД503, КД509, КД521 с любым буквенным индексом. Эти диоды защищают светодиод в режиме перегрузки (гасят излишнее напряжение).

К сожалению, на практике нет возможности постоянно визуально следить за состоянием индикаторного светодиода в источнике питания, поэтому разумно дополнить схему электронным узлом звукового сопровождения. Такая схема представлена на рис. 3.5.

Как видно из схемы, она работает по тому же принципу, но в отличие от предыдущей, это устройство более чувствительно и характер его работы обусловлен открыванием транзистора VT1, при установлении в его базе потенциала более 0,3 В. На транзисторе VT1 реализован усилитель тока. Транзистор выбран германиевым. Из старых запасов радиолюбителя. Его можно заменить на аналогичные по электрическим характеристикам приборы: МП16, МП39—МП42 с любым буквенным индексом. В крайнем случае, можно установить кремниевый транзистор КТ 361 или КТ3107 с любым буквенным индексом, однако тогда порог включения индикации будет иным.

Порог включения транзистора VT1 зависит от сопротивления резисторов R1 и R2 и в данной схеме при напряжении источника питания 12,5 В индикация включится при токе нагрузки, превышающем 400 мА.

В коллекторной цепи транзистора включен мигающий светодиод и капсюль со встроенным генератором ЗЧ НА1. Когда на резисторе R1 падение напряжения достигнет 0,5…0,6 В, транзистор VT1 откроется, на светодиод HL1 и капсюль НА1 поступит напряжение питания. Поскольку капсюль для светодиода является активным элементом, ограничивающим ток, режим работы светодиода в норме. Благодаря применению мигающего светодиода капсюль также будет звучать прерывисто — звук будет слышен во время паузы между вспышками светодиода.

В этой схеме можно достичь еще более интересный звуковой эффект, если вместо капсюля НА1 включить прибор KPI-4332-12, который имеет встроенный генератор с прерыванием. Таким образом звук в случае перегрузки будет напоминать сирену (этому способствует сочетание прерываний вспышек светодиода и внутренних прерываний капсюля НА1). Такой звук достаточно громкий (слышно в соседнем помещении при среднем уровне шума), обязательно будет привлекать внимание людей.

Еще одна схема индикаторов перегрузки представлена на рис. 3.6.

В тех конструкциях, где установлен плавкий (или иной, например, самовосстанавливающийся) предохранитель, часто требуется визуально контролировать их работу. Простая разработка, схема которой показана на рис. 3.6, позволяет это сделать. Здесь применен двухцветный светодиод с общим катодом и соответственно тремя выводами. Кто на практике испытывал эти диоды с одним общим выводом, знают, что они функционируют несколько иначе, чем ожидается. Шаблон мышления в том, что казалось бы, зеленый и красный цвета будут появляться у светодиода в общем корпусе соответственно при приложении (в нужной полярности) напряжения к соответственным выводам R или G. Однако, это не совсем так.

Пока предохранитель FU1 исправен, к обоим анодам светодиода HL1 приложено напряжение. Порог свечения корректируется сопротивлением резистора R1. Если предохранитель обрывает цепь питания нагрузки, то зеленый светодиод гаснет, а красный остается светить (если напряжения питания совсем не пропало). Поскольку допустимое обратное напряжение для светодиодов мало и ограничено, то для указанной конструкции в схему введены диоды с разными электрическими характеристиками VD1—VD4. То, что к зеленому светодиоду последовательно включен только один диод, а к красному три, объясняется особенностями светодиода АЛС331А, замеченными на практике. При экспериментах оказалось, что порог напряжения включения красного светодиода меньше, чем у зеленого. Чтобы уравновесить эту разницу (заметную только на практике), количество диодов неодинаково.

При перегорании предохранителя к зеленому светодиоду (G) прикладывается напряжение в обратной полярности.

Номиналы элементов в схеме даны для контроля напряжения в цепи 12 В. Вместо светодиода АЛС331А допустимо применять другие аналогичные приборы, например, КИПД18В-М, L239EGW.

3.5. Универсальные акустические датчики-выключатели

Среди радиолюбительских конструкций встречаются простые устройства, собранные по разным схемам. Их отличает набор элементов, уровень усиления и чувствительность к акустическим колебаниям. На основе чувствительных акустических устройств — датчиков, управляющих различными устройствами нагрузки, можно создавать автоматические устройства. Большое (определяющее) значение в этом случае имеет чувствительность и возможность ее регулировки. Одним из таких устройств, реагирующим на малейший шум и даже ветерок (об этом далее), является рассматриваемое устройство чувствительного акустического датчика с задержкой выключения.

Электрическая схема устройства представлена на рис. 3.7.

Усилитель слабых звуковых сигналов выполнен на высокочувствительном микрофонном усилителе DA1. Чувствительность микросхемы операционного усилителя (далее ОУ) такова, что он воспринимает входной сигнал амплитудой 1 мВ. Корректировкой сопротивления резистора R7 чувствительность усилителя можно изменять в широких пределах. Суммарный коэффициент усиления при указанных на схеме номиналах элементов составляет более 3000 и может быть еще более увеличен с помощью увеличения сопротивления резистора R7 и емкости конденсаторов С5 до 1000 пФ. Эти конденсаторы компенсационной цепочки введены в схему для устранения возможного самовозбуждения на высоких частотах усилителя при максимальном режиме усиления. Для увеличения общего коэффициента усиления также рекомендуется увеличить емкость разделительных конденсаторов С6 и С8 до 2 мкФ и 50 мкФ соответственно.

Соответственно при уменьшении сопротивления резистора R7 до 50 кОм (в 10 раз) чувствительность ОУ уменьшится так, что устройство будет реагировать только на голос человека (хлопок в ладоши или другой громкий звук) на расстоянии до 1 м от микрофона ВМ1.

Усиленный сигнал переменного напряжения с выхода ОУ DA1.1 через разделительный конденсатор C8 поступает на выпрямитель, реализованный на диодах VD1 и VD2. Выпрямленное напряжение сглаживается оксидным конденсатором С9 и шунтируется резистором R9. Цепь С9R9 одновременно является узлом задержки. Когда в точке А (на выходе схемы) появится высокий уровень напряжения (амплитудой 3,6…3,8 В), заряжающий конденсатор С9, этот уровень будет присутствовать в точке А не менее чем 4 мин. Высокий уровень в точке А является управляющим по отношению к исполнительному узлу (на схеме не показан), соответственно управляющему любой электронной нагрузкой, например, лампой накаливания в сети 220 В, установленной на лестничной клетке. В этом случае устройство будет полезно, как автомат-включатель освещения при приближении жильцов к микрофону ВМ1. Когда вблизи электретного микрофона наступит тишина, по истечении выдержки 4 мин, лампа освещения автоматически погаснет до следующего акустического воздействия на микрофон. Если шум вокруг ВМ1 сохранится во время отсчета времени после первоначального звукового воздействия, то выдержка времени соответственно увеличится и лампа освещения будет гореть до тех пор, пока шум не прекратится плюс еще 4 мин.

Если задержка выключения не нужна, то ее можно отключить. Для этого управляющий сигнал берут напрямую с вывода 7 микросхемы DA1.

Есть и еще одна интересная особенность усилителя сигналов на микросхеме DA1. Если изменить (увеличить емкость) номиналы элементов в цепи обратной связи (конденсаторы С5, С7 и разделительные конденсаторы С6, С8 — об этом написано выше), чувствительность устройства оказывается такова, что управляющий выходной сигнал появится на выводе 7 элемента DA1.2 не после звукового воздействия на микрофон, а даже при слабом ветерке, потоке воздуха, направленного на микрофон ВМ1 с расстояния 0,5–1 м. Для получения такого эффекта потребуется полностью изолировать помещение от посторонних звуков (что в больших городах сделать в бытовых условиях средней квартиры почти невозможно, ибо уровень шума с улицы превышает все мыслимые пределы). Этот авторский эксперимент проводился ночью, поэтому в связи с вышеизложенным можно рекомендовать данную разработку тем радиолюбителям, кто сможет найти для нее другое рациональное применение (взяв за основу), например, для создания шумомера — устройства фиксирующего, измеряющего уровень шума и индицирующего превышение этого уровня. В больших городах, а также в производственных помещениях такой прибор сегодня оказывается весьма актуальным, ибо позволяет сберечь людям здоровье, нервы и, как следствие, продлить жизнь.

Кроме того, рекомендованную на рис. 3.7 электронную схему можно с успехом применить как составную часть других радиолюбительских конструкций, описанных в этой книге, в качестве высокочувствительного акустического узла.

3.5.1. О деталях

Самым дорогим элементом в предлагаемой конструкции является микросхема DA1. Ее можно заменить близким по электрическим характеристикам ОУ TL072 или TL082. У них идентичное расположение выводов. Вторым по значимости в устройстве является пассивный электретный микрофон ВМ1. В отличие от активного микрофона, пассивный микрофон не имеет внутреннего усилителя и отдельного питания. Микрофон СZN-15E широко распространен в продаже и телефонных аппаратах различных марок и стоит недорого. Вместо него с не меньшим успехом можно применить отечественные электретные микрофоны МКЭ-332, МКЭ-333, МКЭ387, МКЭ-389. Оксидный конденсатор С2, например, типа К50-24 или К50-29 сглаживает пульсации напряжения источника питания. Остальные оксидные конденсаторы могут быть К50-29, К50-35. В качестве С9 надо использовать конденсатор с малым током утечки, например, К50-35, К53-1, К53-10 или аналогичные им.

Неполярные конденсаторы типа К10-17, КМ6 или аналогичные. Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,125, МЛТ-0,25, МF-25 или аналогичные.

Конденсатор С9 своей емкостью определяет время задержки выключения оконечного узла.

Оконечный (исполнительный) узел подбирается таким, чтобы он реагировал на положительный фронт импульса в точке А. Примеров таких узлов в этой книге рассмотрено много.

Налаживание устройства заключается в подборе уровня чувствительности ОУ (корректировкой сопротивления резистора R7). Для этого во время настройки этот резистор лучше заменить подстроечным, например, СП3-29В — с линейной характеристикой изменения сопротивления, а затем, когда оптимальный уровень будет установлен, выпаять резистор из схемы, замерить омметром его сопротивление и установить вместо него постоянный соответствующего сопротивления.

Источник питания для устройства с понижающим трансформатором, стабилизированный. Напряжение для питания схемы в диапазоне 5–8 В.

3.5.2. Альтернативное устройство усилителя слабых сигналов

Аналогичным по функциональности является устройство акустического датчика, электрическая схема которого представлена на рис. 3.8.

На рис. 3.8 представлено устройство усилителя слабых сигналов. Устройство реализовано на двух однотипных кремниевых транзисторах n-p-n проводимости, обладающих высоким коэффициентом усиления (80—100 по току). При звуковом воздействии на микрофон ВМ1 переменный сигнал поступает в базу транзистора VT1 и усиливается им. С коллектора транзистора VT2 снимается выходной сигнал, управляющий периферийными или исполнительными устройствами отрицательным фронтом.

Оксидный конденсатор С1 сглаживает пульсации напряжения источника питания. Резистор обратной связи R4 предохраняет усилитель слабых сигналов от самовозбуждения.

Выходной ток транзистора VT2 позволяет управлять маломощным электромагнитным реле с рабочим напряжением 5 В и током срабатывания 15…20 мА.

Расширенная схема акустического датчика показана на рис. 3.9. В отличие от предыдущей схемы она отличается дополнительными возможностями регулировки усиления и инверсии выходного сигнала.

3.5.3. Расширенная схема акустического датчика

Регулировка усиления слабых сигналов с микрофона ВМ1 осуществляется переменным резистором R6 (см. рис. 3.9). Чем меньше сопротивление данного резистора, тем больше усиление транзисторного каскада на транзисторе VT1. При длительной практике эксплуатации рекомендуемого узла удалось установить, что при сопротивлении резистора R6 равным нулю возможно самовозбуждение каскада. Чтобы его избежать, последовательно с R6 включают еще один ограничительный резистор сопротивлением 100–200 Ом.

На схеме показаны два выхода, с которых снимается управляющий сигнал для последующих схем и оконечных электронных узлов. С точки «ВЫХОД 1» снимают управляющий сигнал с отрицательным фронтом (который появляется при звуковом воздействии на микрофон ВМ1). С точки «ВЫ1ХОД 2» соответственно инверсный сигнал (с положительным фронтом).

Благодаря применению в качестве оконечного токового усилителя полевого транзистора КП501А (VT2) устройство снижает потребление тока (относительно предыдущей схемы), а также имеет возможность управления более мощной нагрузкой, например, исполнительным реле с током включения до 200 мА. Этот транзистор можно заменить на КП501 с любым буквенным индексом, а также на более мощный полевой транзистор соответствующей конфигурации.

Эти простые конструкции в налаживании не нуждаются. Все они испытаны при питании от одного и того же стабилизированного источника с напряжением 6 В. Потребляемый ток конструкции (без учета тока потребления реле) не превышает 15 мА.

Все элементы конструкций, о которых не сказано особо, надлежит использовать тех же типов, которые описаны для схемы на рис. 3.7.

3.6. Эффективные микрофонные датчики-усилители

Людям со слабым слухом будут полезны две электрические схемы, рассматриваемые далее. Если у вас есть родные или просто знакомые люди, которые в силу обстоятельств плохо слышат, помогите им, собрав одно из предлагаемых устройств. Схемы чувствительных усилителей слабых звуковых сигналов мне приходилось встречать в публикациях, кроме того, отечественная промышленность выпускает эффективные слуховые аппараты для инвалидов, однако стоимость их достаточно высока. Схемы, показанные на рис. 3.10 и рис. 3.11, имеют низкую себестоимость элементов. Они не требуют настройки, просты и надежны в эксплуатации и весьма доступны для повторения даже начинающим радиолюбителям.

3.6.1. Особенности и принцип работы устройства

Рассмотрим устройство, показанное на рис. 3.10.

Ток, потребляемый схемой от источника питания в рабочем режиме, при использовании указанных на схеме номиналов элементов — 10 мА. Выходной каскад на комплементарной паре транзисторов обеспечивает большой коэффициент усиления по току. Устройство сохраняет работоспособность при понижении напряжения питания до 3 В и может практически эксплуатироваться в таком режиме минимального питания с двумя пальчиковыми батарейками. Тогда ток, потребляемый схемой, еще более сократится, а резистор R4 следует вовсе исключить из схемы. Верхний предел напряжения питания, при котором усилитель работает без перегрузок +12 В, в этом случае сопротивление резистора R4 следует увеличить до 330–360 Ом.

Эффективная чувствительность устройства определяющим образом зависит от чувствительности микрофона и режима работы самого усилителя. Микрофон в схеме применен электретный (конденсаторный), какие стоят в современных телефонных аппаратах и старых магнитофонах. Хорошие результаты получаются при использовании в качестве микрофона В1 микрофона типа МКЭ-84, кроме того, можно применять и МКЭ-3. Возможно имеет смысл попробовать и другие типы электретных микрофонов, тогда, наверное, удастся найти наиболее эффективный вариант.

Эта схема обеспечивает громкую надежную речь в наушнике на расстоянии 7–8 м (при максимальном усилении и минимальном питании). В качестве наушника применен капсюль-наушник ТМ-4, подойдет и ТМ-2М. Можно использовать ДЭМШ, но его неудобно вставлять в ухо, или другие любые динамические наушники с эквивалентным сопротивлением от 100 Ом.

Операционный усилитель работает в режиме автоматической регулировки усиления, что позволяет максимально усиливать полезный сигнал, не допуская самовозбуждения. Делитель на R2, R3 обеспечивает заданный режим по постоянному току, резистор R6 регулирует оптимальный уровень усиленного сигнала. Его придется незначительно скорректировать при изменении напряжения питания относительно указанного на схеме. Собственно, на этом вся регулировка и заканчивается. При исправных элементах и правильном монтаже устройство работает сразу.

Схема успешно работает в качестве устройства контроля и поиска скрытой электрической проводки и телефонных проводов. При помещении катушки рядом с проводами телефонной линии можно контролировать ее состояние. На вход ОУ (вместо микрофона В1) в этом случае можно подключить катушку на ферромагнитном сердечнике типа НМ1500 диаметром 6–8 мм с намотанными внавал 400 витками провода 0,1–0,15 мм. Одним концом к общему проводу, другим к отрицательному выводу конденсатора С1, резистор R3 в этом случае надо исключить.

3.6.2. Устройство микрофонного датчика для работы с наушниками и электретным микрофоном

На рис. 3.11 показана схема, предназначенная для работы с наушниками и электретным микрофоном.

Устройство собрано на однотипных операционных усилителях микросхемы LM387. По сравнению с описанным ранее устройством, такая разработка еще более эффективна по степени усиления слабого входного сигнала и может без доработок использоваться в качестве слухового аппарата и подслушивающего устройства. Отличительным свойством данного устройства является акустическая помехоустойчивость — не восприимчивость к сигналам фона переменного напряжения, которые излучают расположенные вдоль стен квартир электрические сетевые провода. В схеме не предусмотрена ручная регулировка усиления, т. к. с указанными номиналами элементов устройство надежно работает в оптимальном режиме.

Налаживание

Настройка усилителя не нужна.

При необходимости к выходу микрофонного усилителя можно подключать звукозаписывающий аппарат (магнитофон) и более мощный усилитель. Место подключения — точка А.

О деталях

В качестве микрофона В1 использован электретный микрофон типа МКЭ-31, в качестве наушников — телефонные капсюли ТМ-4, ТМ-2М или аналогичные с суммарным сопротивлением не менее 80 Ом. Стабилизированное напряжение питания схемы от 5 до 9 В. Наилучшие результаты получены при питании от 4-пальчиковых батареек по 1,5 В. Потребление тока в активном режиме 12 мА. Конденсаторы-фильтры по питанию С7 и С8 устанавливаются непосредственно у выводов микросхемы. Для устранения эффекта акустического самовозбуждения усилителя наушники следует на гибком проводе удалить от микрофона и общей схемы. В случае применения устройства для подслушивания — наоборот, вынести на гибких (экранированных) проводах не более 1 м электретный микрофон в сторону источника слабого звука, предварительно обернув В1 картонным или металлическим рупором для улавливания, фокусировки и концентрации звуковых колебаний.

3.7. Универсальный датчик сотрясения

Среди многочисленных датчиков состояния встречаются всевозможные приборы, поражающие подчас своими конструктивными особенностями. Однако при разработке датчиков учитываются, как правило, более прозаические параметры, такие как компактность, высокая чувствительность, надежность (большое время наработки до отказа), минимальное наличие механических частей, универсальность в применении, работа в широком диапазоне температур и напряжения питания, отсутствие помех для других узлов устройства, минимальное потребление тока и др. Еще одна электрическая схема из серии датчиков воздействия — устройство датчика сотрясения — представлена на рис. 3.12.

Ее особенность в необычном включении микросхемы-компаратора DA1 во взаимодействии с индуктивным датчиком L1. Катушка L1 намотана на круглом пластмассовом каркасе диаметром 8 мм (от резонансных катушек радиоприемника ВЭФ-202 или аналогичных) проводом ПЭЛ-1 диаметром 0,6 мм внавал и содержит 150 витков. Ферритовый сердечник из каркаса не вынимается и перед первым включением схемы располагается по середине свободного хода внутри каркаса. Напротив катушки L1 на расстоянии 1…2 мм располагают кусочек феррита круглой или прямоугольной формы размерами 4^9 мм на специальных подвесках из эластичной резины так, чтобы феррит при сотрясении вибрировал на свободном расстоянии до каркаса катушки L1.

Переменный резистор R1, включенный как регулятор-ограничитель тока, позволяет регулировать чувствительность датчика. При верхнем (по схеме) положении движка переменного резистора R1 чувствительность узла максимальная.

При отсутствии механических воздействий на датчик магнитное поле и ток, протекающий через катушку L1, носит постоянный характер и составляет доли микроампер. Оксидный конденсатор С1 не пропускает постоянную составляющую напряжения на вход компаратора (вывод 2 DA1). Баланс напряжений между инвертированным и неинвертированным входами компаратора (выводы 1 и 2 DA1) не нарушается, поэтому на выходе компаратора (вывод 7 DA1) присутствует низкий уровень напряжения. Индикатор состояния узла — светодиод HL1 не светится и напряжение в базе транзистора VT1 недостаточно для его открывания. Между общим проводом и выходом (U^) присутствует напряжение (разность потенциалов), близкое к напряжению источника питания.

3.7.1. Особенности устройства

Выходное напряжение для управления устройствами нагрузки (исполнительными элементами и последующими электронными узлами) можно снимать также, используя +U_П и U_вых. Тогда в спокойном состоянии датчика напряжение на выходе узла будет стремиться к нулю, а при механическом воздействии принимать значения, близкие по напряжению к напряжению источника питания (12 В). Метод подключения выходных контактов выбирается самостоятельно при каждом конкретном случае. Если в дополнительных исполнительных узлах необходимости нет, то резистор R10 в цепи коллектора транзистора VT1 заменяют на электромагнитное реле на напряжение 8—12 В с током срабатывания не более 100 мА. При токе срабатывания реле более 100 мА, учитывая возможно длительный характер работы реле во включенном состоянии, потребуется заменить транзистор VT1, выполняющий роль усилителя тока, более мощным, например, любым из серии КТ815.

При незначительном сотрясении датчика (ферритового сердечника) вблизи катушки L1 в ней кратковременно создается ЭДС электромагнитной индукции и возникает ток и напряжение в несколько десятков микровольт. Скачок напряжения (импульс) беспрепятственно пропускает оксидный конденсатор С1 и через ограничительный резистор R2 он попадает на вход компаратора DA1.

Компенсационные цепочки в разных плечах компаратора (состоящие из элементов VD1, R5, R6 и VD4, R12) настроены таким образом, что даже такого минимального сигнала, вносящего дисбаланс напряжения на входах микросхемы, оказывается достаточно для срабатывания внутренней схемы сравнения напряжений и появления на выходе компаратора высокого уровня. Напряжение высокого уровня на выводе 7 DA1 включает светодиод HL1, сигнализирующий о воздействии на датчик, проходит через ограничительный резистор R8, детектируется диодом VD3 и через ограничительный резистор R9 поступает в базу транзистора VT1. В момент появления напряжения на выводе 7 микросхемы DA1 заряжается оксидный конденсатор С4. Он включен в схему для того, чтобы обеспечить плавную задержку выключения узла (на 2–3 сек), иначе включение нагрузки будет напоминать дребезг контактов и носить хаотичный характер. Благодаря наличию оксидного конденсатора С4 транзистор VT1, открывшись от импульса напряжения, закроется только через 2–3 сек после окончания управляющего импульса. Если емкость данного конденсатора увеличить до 50 мкФ, задержка выключения узла может составить единицы минут, что может оказаться полезным при определенных задачах, стоящих перед радиолюбителем-конструктором; например, такая задержка будет уместна, если реле, включенное вместо резистора R10, в свою очередь будет включать охранную сирену.

Поступившее в базу транзистора VT1 напряжение высокого уровня открывает его и изменяет состояние выхода узла: между положительным выводом источника питания и контактом U_вых теперь присутствует напряжение источника питания, а между общим проводом и точкой U_вых соответственно напряжение равно нулю.

В налаживании узел не нуждается. Выпрямительный диод VD2 и ограничительный резистор R7 защищают микросхему от перенапряжения источника питания и обратного случайного включения U_пит. Оксидный конденсатор С3 сглаживает пульсации напряжения. При заведомо исправном и стабилизированном источнике питания, а также при питании данного электронного узла от батарей (аккумуляторов) элементы С3, R7, VD2 можно из схемы исключить, т. к. устройство работоспособно в диапазоне напряжения питания +7…+16 В. Ток потребления в режиме покоя не превышает 5 мА. Однако при использовании устройства в автомобиле и в сочетании с нестабилизированными источниками питания, данные элементы выполняют защитную роль и позволяют применять устройство как элемент охраны — датчик сотрясения (удара) в автомобилях.

3.7.2. Монтаж элементов устройства

Элементы устройства компактно монтируются в пластмассовом корпусе и жестко прикрепляются к контролируемой поверхности. В этом может способствовать моментальный клей или липучка.

Возможности использования рекомендуемого датчика практически не ограничены. Он может являться прототипом датчика удара в автомобилях, работать в составе охранной сигнализации — тогда корпус датчика закрепляют на косяке (дверной коробке) или двери охраняемого помещения и в других аналогичных случаях, когда требуется простой, чувствительный и надежный узел контроля сотрясений и ударов.

3.7.3. О деталях

Кажущаяся сложность в изготовлении датчика и катушки L1 не более чем миф. Практика испытаний устройства показала, что даже при удалении феррита от каркаса L1 на расстоянии до 5 мм датчик уверенно срабатывает от сотрясения и качения феррита вблизи катушки. Это достигается высокой чувствительностью компаратора на микросхеме LM358N. Кроме указанной на схеме микросхемы можно применить ее полные аналоги LM358, C358C, НА17358, а также полные аналоги этого популярного компаратора, выпускающиеся другими фирмами. Отечественные микросхемы аналоги компаратора К1401УД5А — К1401УД5Б, К544УД8А — К544УД8Б, КР1040УД1А, КФ1053УД2(А).

При применении микросхемы К544УД8А — К544УД8Б чувствительность узла несколько понизится и придется изменить при подключении выводы микросхемы. Кроме того, в качестве феррита (прямоугольной формы) можно использовать обыкновенный кусочек магнита.

Транзистор VT1 — любой из серии КТ503 или аналогичный. Выпрямительный диод VD2 заменяют на КД213, КД105, Д202 или аналогичные по электрическим характеристикам с любым буквенным индексом. Остальные диоды типа КД521, КД522, Д311, Д220 с любым буквенным индексом. Переменный резистор R1 типа СПО-1, СП3-30В, СП3-12В или подстроечный типа СП5-28В, СП3-1ВБ (оба многооборотные). Главное — при выборе типа этих резисторов в том, чтобы они имели линейную характеристику изменения сопротивления. При необходимости достижения узлом максимальной и нерегулируемой чувствительности данный резистор из схемы просто исключают, а средний вывод, показанный на схеме, соединяют с верхним (по схеме) выводом катушки L1. Ограничительный резистор R7 типа МЛТ-0,5. Все остальные постоянные резисторы типа МЛТ-0,25. Оксидные конденсаторы фирмы Hitano, ESP, их аналоги, или отечественные типа К50-29, К50-35.

Индикаторный светодиод типа L63SRC, КИПД14А, КИПД-36, L1503SRC–C, КИПД41Б1-М или другие аналогичные с током до 10 мА.

В случае замены резистора R10 на слаботочное электромагнитное реле, рекомендации к выбору последнего такие: FRS1 °C-03, TRU-12VDC-SB-SL, TTI TRD-9VDC-FB-CL, Relpol RM85-2011-35-1012, РЭС-22 (исполнение РФ.4.523.023-01) или аналогичное. При выборе реле следует учитывать ток и напряжение коммутации. Все указанные здесь типы реле коммутируют ток до 3 А при напряжении до 250 В.

3.8. Датчик пропадания сетевого напряжения со звуковой индикацией состояния

Рассмотрим простое в построении устройство датчика отключения электроэнергии со звуковым сигнализатором состояния, электрическая схема которого представлена на рис. 3.13.

Устройство предназначено для сигнализирования отсутствия (исчезновения) сетевого питания 220 В. Устройство актуально для сельской местности, где напряжение в осветительной сети иногда пропадает из-за природных условий (гроза, замыкание воздушной проводки, критические нагрузки электросети), но будет полезна и широкому кругу радиолюбителей, независимо от региона проживания. Данное устройство можно дополнить ключевым каскадом с исполнительным реле К1, тогда схема будет не только сигнализировать, но и включать контактами реле аварийное питание. В таком варианте элементы DD1.4, DD2.1, DD2.2 удаляются.

3.8.1. Принцип работы схемы

Постоянное напряжение, снимаемое с трансформаторного сетевого адаптера любой марки в пределах 15 В, сглаживается оксидным конденсатором С1 (К50-12), проходит через диод VD1 (КД521, КД522, Д220 с любым буквенным индексом), ограничительный резистор R1 и поступает на вход логического элемента DD1.1 (элемент «ИЛИ» с инверсией). Нормальное состояние на выходе этого инвертора — низкий уровень напряжения (логический «0»). На элементах DD1.2, DD1.3 реализована ячейка запоминания с двумя устойчивыми состояниями, т. е. иначе говоря триггер.

При появлении высокого уровня на выводе 5 DD1.2 (при исчезновении опорного напряжения и_вх) такой же уровень будет присутствовать на выводе 10 элемента DD1.3 и сохранится здесь до снятия напряжения питания со всего электронного узла. Через ограничительный резистор R4 напряжение высокого уровня поступает на вход генератора импульсов. Цепочка С2К2 позволяет установить триггер в состояние ожидания (обнулить его) при смене аккумуляторной батареи GB1.

На элементах DD1.4, DD2.1, DD2.2 собран генератор звуковой частоты, он запускается логической «1», приходящей на вход DD1.4 (вывод 12, 13 микросхемы). Частота импульсов определяется значениями элементов С3 и R5. При указанных на схеме значениях частота генератора составляет примерно 800 Гц. Транзистор VT1 работает как усилитель звука. Благодаря ему, в качестве звукового излучателя BZ1 можно применять широкий спектр приборов от пьезоэлектрических капсюлей типа ЗП-3 с высоким сопротивлением до динамических телефонных капсюлей с сопротивлением выше 50 Ом.

Таким образом, пока на вход первого элемента приходит напряжение (контролируемые устройства в исправности), на выводе 4 элемента DD2.2 будет логический «0» и тишина в звуковом капсюле BZ1. Как только контролируемое напряжение пропадает, генератор запускается. Триггер на элементах DD1.2, DD1.3 сохраняет свое состояние и при возобновлении контролируемого питания и_вх, поэтому генератор работает постоянно. Чтобы вновь привести схему в состояние готовности (сбросить триггер), нужно кратковременно отключить аккумулятор GB1, снять и снова подключить питание и_вх. Подключение аккумулятора GB1 производится при установленном напряжении на контактах и_вх. Аккумулятор и контролируемое напряжение подключаются к устройству через разъем типа РП10-11 или аналогичный. Скорректировать тональность звучания генератора можно, изменив емкость конденсатора С3. При уменьшении емкости частота увеличивается. Общий провод питания микросхемы и контролируемой схемы необходимо соединить.

Схема проста в повторении, реализована на двух микросхемах КМОП К561ЛЕ5, не требует настройки и стабильно работает в режиме 24 часа в сутки. В качестве автономного элемента питания применяется дисковый аккумулятор 7Д-0,125 или аналогичный на напряжение 6—12 В. В виде элемента питания GB1 возможно применять автономные элементы питания (батарейки), однако маломощный аккумулятор удобен тем, что его легко подзаряжать. Ток, потребляемый элементами схемы в режиме ожидания (при высоком уровне напряжения на входе микросхемы DD1.1), ничтожно мал, он составляет всего 3 мА. Практикой установлено, что заряженного аккумулятора 7Д-0,125 хватает на три месяца постоянной работы в режиме ожидания. Поэтому нет необходимости подключать GB1 через диод в прямом направлении для постоянной подзарядки от сетевого блока питания — можно быстро испортить аккумулятор.

При необходимости автоматического включения резервного источника напряжения или дополнительной сигнализации к точке «А» подключается узел на транзисторном ключе VT2 (рисунок внизу) с исполнительным реле К1 в коллекторной цепи. Диод VD2 предотвращает броски обратного тока через обмотку реле в моменты включения-выключения К1, тем самым защищая транзистор и устраняя дребезг контактов реле.

3.8.2. Монтаж элементов устройства и варианты замены деталей

Элементы устройства устанавливают на монтажной плате. Транзистор VT1 типа КТ312, КТ315 с любым буквенным индексом. Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25. Оксидные конденсаторы К50-6, К50-12 или аналогичные. С3 — типа КМ6 или аналогичный. Реле К1 — маломощное, рассчитанное на напряжение срабатывания 7–9 В, например, РЭС-15 (исполнение РС4.591.003).

Глава 4
Полезные советы

4.1. Реанимация сервисного Zooma в фотоаппаратах

Практически в каждой семье есть портативный фотоаппарат, экспонирующий изображение на фоточувствительную пленку. Несмотря на кажущееся сегодня засилье цифровых фотоаппаратов и камер, классический способ фотографирования остается весьма популярным у населения. Когорта пленочных фотоаппаратов разнообразна — от самых простых «мыльниц», где не предусмотрено никаких регулировок (поэтому непосвященным продавцы говорят, что «все регулировки автоматические»), до фотоаппаратов среднего класса с возможностями оптических регулировок в широких пределах. Конечно, это далеко не профессиональные камеры, но все же позволяют изменять автоматический режим установки выдержки и диафрагмы на «ручной», имеют функцию автоматической подсветки против эффекта «красных глаз», сервисные функции для фотовспышки и индикации состояния фотоаппарата, автоматическую перемотку пленки, функции установки на выбранный кадр (для комплексной съемки нескольких сюжетов в одном кадре), ручной и автоматический 8-кратный Zoom, и много других полезных функций. Не повернется назвать такой фотоаппарат «мыльницей», хотя по внешнему виду он ее и напоминает.

Фотоаппараты такого класса, как Samsung Fino-800 и аналогичные, сегодня лежат без дела или потому, что они успешно заменены портативными цифровыми камерами (с хорошим разрешением и иными оптическими параметрами, иначе рассматриваемый Samsung попросту выиграет в конкуренции с цифровиком-мыльницей с разрешением менее 3 мегапикселов) или из-за неисправностей. Как мне удалось проверить на практике, пленочный Samsung отлично служит по назначению и позволяет получать негативы высокого качества, конкурентноспособные по сравнению с цифровой камерой Olimpus С-730, которая сменила пленочный Samsung в моей семье.

Если не бить такой фотоаппарат «оземь» и не использовать для подводной съемки, он претендует на высокое место по шкале надежности среди аналогичных. Но все же и у него есть недостатки, проявляющиеся со временем.

Недостатком, который удалось выявить за два-три года активной эксплуатации, является нечеткое срабатывание режима приближения-удаления (объекта экспонирования) при ручной регулировке экспозиции.

Выбрасывать Samsung Fino-800 жалко, дорого продать в связи с конкуренцией «цифровиков» невозможно. Остается одно — вдохнуть в него новую жизнь.

Для диагностики неисправности фотоаппарат потребовалось разобрать, сняв заднюю крышку, крепящуюся с помощью четырех винтов 2 мм. Оказалось, что контакты, на которые воздействует слой совмещенной гибкой прорезиненной кнопки, проводящий ток, окислились, что визуально характеризовалось зеленоватым налетом. Внешний вид контактов при снятой крышке фотоаппарата показан на рис. 4.1.

Локализация данной неисправности производится по классической схеме — контакты зачищаются стирательной резинкой, которую можно приобрести в любом магазине канцтоваров или взять «напрокат» у сынишки. После того как контакты заблестят на солнце, фотоаппарат можно собирать. После несложной реанимации этот фотоаппарат будет еще долго служить людям и радовать качественными фотографиями.

По аналогии с вариантом локализации рассмотренной неисправности можно восстановить и реанимировать «к полноценной жизни» и другие аналогичные портативные фотоаппараты.

4.2. Светильник для паяльника

Рабочее место радиолюбителя для эффективной работы требует чистоты, безопасности и комфорта. Одна из составляющих комфорта в работе состоит в пользовании удобными и надежными инструментами, важнейшим из которых является паяльник. В практике ремонта радиоаппаратуры и создании радиолюбительских конструкций нередки случаи, когда приходится подсвечивать участок монтажной (печатной) платы дополнительным источником света. Для этой цели удобно закрепить небольшой светильник на корпусе паяльника. При этом источник света должен быть небольшим, а его световой поток направленным на жало паяльника.

В литературе для радиолюбителей иногда описываются рацпредложения по установке дополнительного освещения с направленным потоком света на паяльное оборудование. Однако предлагаемый в настоящей книге метод отличается тем, что теперь не потребуется вносить никаких изменений ни в конструкцию паяльника (как это периодически предлагается другими авторами), ни затрачивать время на устройство освещения жала. Эти рекомендации легко осуществить на практике, благодаря тому, что портативные минисветильники для бытовых нужд уже появились в продаже. Один из таких светильников локальной подсветки представлен на фото рис. 4.2.

Основное отличие светильника от других экземпляров в его небольших габаритах и возможности поворота на 360°.

Клипса, расположенная в основании светильника, надежно закрепляет его на корпусе-ручке практически любого паяльника, в том числе и тех, что входят в комплект паяльной станции. Расположенная в торце светильника кнопка включения позволяет удобно включать и выключать световой поток движением только одного большого пальца правой руки, в которой обычно держат паяльник. Источником освещения служат три ультраярких светодиода типа L-793SRC-E бело-лунного цвета свечения (в некоторых моделях применяют светодиоды RS276-143); сведения получены из паспорта светильника. Светодиоды расположены в одном коллиматоре, что позволяет получить световой поток большой силы и кучности. Сила света только одного светодиода 2800 мкд (милликандел).

4.2.1. Метод закрепления устройства на ручке паяльника

Как закрепить светильник на ручке паяльника показано на фото рис. 4.3.

Источником питания служат три элемента типа LR-44 (соединены последовательно) с напряжением питания 1,35 В каждый. При непрерывном применении светильника по назначению свежих элементов питания хватит на 12–13 час (следует из электрических параметров элементов питания и светодиодов). Однако редкий радиолюбитель пользуется подсветкой в течение длительного времени непрерывно. В большинстве случаев светильник используют кратковременно для тех или иных радиомонтажных работ, когда требуется замена элемента в печатной плате. Для этих целей светильник безотказно работает годами, т. к. ресурс светодиодов (по сравнению с лампами накаливания) огромен и составляет не менее 20 000 час.

При необходимости такой светильник можно без труда снять с паяльника и применять по другому назначению (например, для подсветки клавиатуры в ноутбуке в вечернее время).

Стоимость мини-светильника (вместе с элементами питания) менее 50 руб. (в регионе Санкт-Петербурга).

4.3. Реанимация сканера Benq

Популярный сканер Benq-5000UD хорошо знаком радиолюбителям и пользователям персональных компьютеров (далее — ПК). Он обеспечивает очень хорошие характеристики копирования информации (до 2400 dpi), в том числе фотоизображений, и работает во всех известных операционных средах. Программа сканирования изображения и текста типа Miraskan-6000 (находящаяся на инсталляционном CD) позволяет читать текст с оригинала (что называется с листа печатной информации) и переводить его в режим текстового редактора с расширением doc.

Кроме того, есть и много других положительных сторон, которые сами за себя служат рекомендацией к использованию данного сканера в широких кругах пользователей. Однако есть и несомненные «минусы». Разберемся в их особенностях и рассмотрим проверенные варианты купирования недостатков популярного сканера Benq-5000UD.

Мой первый экземпляр сканера Benq-5000UD был приобретен в 2004 году, однако и сегодня, зайдя в магазин в поисках комплектующих для ПК, можно встретить в продаже этот универсальный сканер, подключаемый через порт USB. Сегодня такая длительная жизнь в ежедневно меняющемся мире ПК говорит о несомненном качестве периферийной аппаратуры для ПК. Однако на моей практике двухлетнего использования сканера Benq-5000UD (далее просто — сканера) открылись некоторые неприятные особенности его «поведения». Так, сразу после покупки я обнаружил, что сканер при включении питания (при включении ПК), несмотря на нормальную инсталляцию, начинает работать неправильно — слышны щелчки с частотой примерно 1 Гц. После 2…3 мин продолжительных механических щелчков внутри корпуса сканера они прекращаются, но сканер отказывается работать и система зависает. Вывести ее из этого состояния «задумчивости» можно только методом перезагрузки ПК. К сожалению, это устойчивая во времени «болезнь» сканера рассматриваемой марки, об этом вам расскажет любой компетентный продавец в отделе компьютерной периферии.

Если принудительно отключить питание сканера, отключив от осветительной сети 220 В адаптер — источник питания сканера (12 В; 1,3 А — импульсный источник), то, как правило, после нового включения сканер входит в нормальный штатный рабочий режим (без щелчков, зависания и нормально считывает информацию в поле сканирования). Но бывает, что выключить-включить питание сканера с помощью адаптера разово оказывается недостаточно, и приходится 2…3 раза разъединять цепь питания сканера без отсоединения USB-соединителя и без перезагрузки ПК, чтобы сканер стал работать нормально.

Сегодня всем известно, как работают гарантийные мастерские. Не отказываясь принять сканер в ремонт по гарантии, они определяют достаточно длительное время для ремонта, аргументируя задержку тем, что детали для ремонта требуется заказать. Так можно «лишиться» сканера на 2…3 месяца, расплачиваясь своим временем и нервами на нерадивость производителей или брак прибора. А если гарантия закончилась, то с вас потребуют 600 руб. за работу и примерно 1500 руб. за стоимость блока координации сканера — именно он в случае с Benq-5000UD отвечает за нормальную работу и именно при его неисправности в сканере возникают щелчки, а затем «эффект зависания». Сегодня в розничной продаже такой сканер стоит 1400 руб. (на примере Санкт-Петербурга), так что производить какой-либо ремонт с помощью сервис-центра, к сожалению, совершенно не рентабельно.

Не подвергая сомнению необходимость сдачи в ремонт неисправного сканера, если он находится на гарантии, предлагаю читателям рассмотреть вопрос самостоятельного ремонта (вывода из «коматозного» состояния) сканера в том случае, когда срок гарантии закончился и с указанными ранее неисправностями (щелчками).

В этом случае действительно лучше купить новый сканер. Такого же мнения будут и продавцы-консультанты магазина, в который вы обратитесь, ведь примерный практически проверенный автором расклад по стоимости нового сканера и стоимости ремонта был рассмотрен ранее.

Наверняка, обычный пользователь ПК сегодня именно так и поступит. Но я пойму радиолюбителя, если он захочет самостоятельно реанимировать свой сканер. Внешний вид (фото) сканера Benq-5000UD представлен на рис. 4.4.

На практике для этого надо совсем немного. Корпус сканера аккуратно вскрывают с помощью отвертки, отгибая снизу корпуса сканера стопорные заглушки. Затем, сняв верхнюю крышку, добираются до самого «сердца» сканера. Этот вид иллюстрирует фото на рис. 4.5.

На рис. 4.5 хорошо видно, что резиновый ремень-дорожка с зубцами (расположенный внизу рисунка), перемещающий направляющую с лампой, находится не на штатном месте, а в середине пути от начальной до конечной точки перемещения. В этот момент при включении сканера будут слышны механические щелчки, длящиеся до тех пор, пока направляющая с лампой не передвинется вправо (по схеме) на штатное место.

Как могла сместиться дорожка и направляющая с лампой относительно штатного места в момент включения/выключения? Ответ на этот вопрос требует дополнительного исследования алгоритма работы устройства координатора положения направляющей головки (с лампой).

Реанимация сканера заключается в том, чтобы аккуратно снять с направляющих резиновый ремень-дорожку с зубчиками и переместить лампу в крайнее левое положение так, как это показано на рис. 4.6.

Лампа и ее направляющие должны быть установлены между рисками на корпусе сканера (серого цвета). В этом положении штатное место направляющих лампы. После установки резиновый привод-ремень одевают на направляющие.

Другой ракурс изображения, имеющего тот же смысловой оттенок, показан на рис. 4.7.

Теперь, при включении (подачи питания на сканер) в первые 1…2 сек лампа будет двигаться вправо (согласно рис. 4.7), пока не упрется в нулевое положение, после этого с устройства координации положения лампы в ПК будет выдана команда готовности к сканированию и сканирование произойдет в штатном режиме.

Опытные продавцы-консультанты (относительно вопроса о сканерах Benq-5000UD) не устают утверждать, что это их «головная боль», с которой лучше мириться, чем ее же купировать и локализовать. Позвольте с ними не согласиться, тем более что локализация данной неисправности не займет у радиолюбителя много времени, не потребует специальных приборов для настройки и, разумеется, добавит «в личное дело радиолюбителя» бесценный практический опыт.

Еще одна «головная боль» для «ленивых» продавцов-консультантов в том, что они подчас неверно идентифицируют неисправность рассматриваемого сканера. Часто приходится слышать о том, что нейтрализовать рассмотренную ранее неисправность можно простым перемещением (несколько раз — туда-сюда) переключателя блокировки (транспортировки) сканера с изображением «замок» на его корпусе. Якобы, пощелкивание и в перспективе неисправность сканера зависит от этого.

В авторской практике подтверждения этому мнению не обнаружилось.

4.4. Реанимация электромеханического таймера

Несколько лет назад в широкой продаже появились механические таймеры, работающие от сети переменного тока 220 В по принципу механических часов-будильников. Как известно, в момент совпадения положения часовой и минутной стрелок с положением стрелки будильника, электрический контакт замыкается и звенит зуммер. Механический таймер также замыкает электрическую цепь питания нагрузки в определенное время.

Среди многочисленных моделей механических таймеров особое внимание занимает модель BST-59549 производства Китай. Модель электромеханического таймера (далее ЭМТ) представлена на рис. 4.8.

4.4.1. Особенности модели BST-59549

Чем примечательна эта модель?

? Своей функциональностью — таймер работает по заданному циклу постоянно. Иначе говоря, он будет включать и выключать нагрузку периодически каждый день бесконечно долго.

? Механический таймер не зависит от наличия напряжения в осветительной сети. Таким образом, в отличие от цифровых (аналогичных по назначению устройств на микросхемах и с цифровой индикацией состояния), программируемых на конкретное время включения или выключения нагрузки, механический таймер продолжает отсчет времени (чуть сбившись по времени), если электроэнергию выключат, а затем снова включат. В таком случае разница по времени — это разница времени отсутствия электроэнергии, тогда как цифровой таймер вообще прекратит свой счет.

? Этот таймер позволяет задавать любые интервалы выдержки времени в течение суток, кратные 15 минутам. Это программирование происходит вручную перемещением желтой фишки (соответствующего лепестка) в положение «вкл».

? Мощность таймера позволяет управлять устройствами нагрузки в сети 220 В до 500 Вт.

? На передней панели корпуса ЭМТ расположен выключатель для принудительного включения/отключения нагрузки.

? ЭМТ работает в режиме реального времени, т. е. в устройстве есть возможность установить текущее время путем размещения времязадающего механизма (колеса) напротив стрелки. Таким образом, можно установить ЭМТ для включения практически любых бытовых приборов в заданном интервале времени.

? Части устройства таковы, что в нем практически нечему ломаться (выходить из строя), что подтверждает электрическая схема прибора, представленная на рис. 4.9.

? Цена таймера (по Санкт-Петербургу) всего 150 руб.

При всех указанных параметрах данная модель ЭМТ, а вместе с ней и другие аналогичные способны работать в широком спектре услуг, будут полезны дома, в быту, на производстве и везде, где есть электроэнергия с напряжением 220 В и необходимость включения электроприборов на заданный интервал времени.

Использование ЭМТ можно пояснить двумя распространенными примерами:

? Периодическое включение/выключение освещения (бытовых приборов, нагревателя, вентилятора), например, для того, чтобы показать, что кто-то есть дома, т. е. ввести в заблуждения квартирных воришек.

? Периодическое включение света для аквариума. Известно, что некоторым рыбам необходимо строго дозированное освещение.

Кроме этого, бесконечно много примеров эффективного применения рассматриваемого типа ЭМТ, поэтому его можно справедливо назвать бытовым таймером.

4.4.2. Электрическая схема таймера

При подключении ЭМТ к сети 220 В через ограничительный резистор R1 напряжение поступает на катушку К1 (имеющую сопротивление 3,9 кОм). С помощью системы шестеренок и приложенного к этой катушке напряжения (с помощью электромагнитной индукции) в устройстве возникают электромагнитные колебания, благодаря которым таймер ведет собственный счет времени. Конечно, точность хода «внутренних часов» ЭМТ отличается от часов-будильников, однако уход от реального времени во время месячных испытаний ЭМТ (в беспрерывном режиме 24 час) не превысил 10 мин (за 30 дней).

В реальности на корпусе таймера имеются флажки-метки желтого цвета. На рис. 4.8 они показаны серым цветом. Этими флажками устанавливают время включения нагрузки. Отогнутый флажок означает включение нагрузки на 15 мин. Соответственно два отогнутых флажка означают включение нагрузки на 30 мин, 5 флажков — на 1 час 15 мин и т. д. Если между отогнутыми флажками (установленными по часовой стрелке по кругу с метками времени) не будут встречаться нормально загнутые желтые флажки (в центр круга), то включение нагрузки осуществляется в непрерывном режиме в соответствии с запрограммированной флажками выдержке времени. Таким образом нормально отогнутый в центр круга установочный флажок означает выключенную нагрузку. Разобраться с таким «программированием» способен любой школьник.

Для наглядности на рис. 4.10 представлена фотография «внутренностей» ЭМТ, т. е. того, что спрятано под крышкой его корпуса.

На фото в правом верхнем углу хорошо видна катушка К1, ограничительный резистор и система шестеренок. Одним из важных элементов конструкции является включатель (обозначенный на рис. 4.9, как SA1). Он представляет собой микропереключатель EML200 (очень похожий внешне на отечественный микропереключатель МП1, МП1-3 и аналогичный), способный коммутировать ток до 2 А и напряжение 250 В (эти данные вместе с маркировкой нанесены на корпус микропереключателя). Переключатель SA1 механически управляется рычагом из пластмассы, который хорошо виден на фото рис. 4.11.

4.4.3. Типичная неисправность и реанимация ЭМТ

При первом взгляде на схему и устройство таймера приходит на ум радужное впечатление, что «здесь нечему ломаться». Однако уже то, что автор озаботился рассмотрением этой проблемы, говорит об обратном.

Типичная неисправность ЭМТ BST-59549 и подобных ему (возможно, встречающихся в других регионах и с другим названием) заключается в нечетком срабатывании таймера в режиме включения нагрузки. Иначе говоря, запрограммированное «желтыми флажками» время включения нагрузки не всегда выполняется, а бывает ситуация, когда таймер то включится, то отключится. Эта ситуация неприемлема, тем более что такая нестабильность со временем переходит в заметный «дребезг контактов» и при управлении мощной нагрузкой неизбежны электрические помехи, влияющие на другие электронные устройства, включенные в одном с данным ЭМТ электрическом контуре (в пределах одного электросчетчика).

Эта неисправность происходит из-за нечеткого давления рычажка (см. рис. 4.11, внизу) на кнопку микропереключателя SA1 в момент воздействия на рычажок «установочного флажка». Причины неисправности очевидно в нарушении правил эксплуатации ЭМТ. В правилах по эксплуатации (переведенных на русский язык) четко написано, что «программировать» время включения/отключения таймера с помощью установочных флажков следует при отключенном питании (220 В) и в положении «0» принудительного переключателя (хорошо показанного на фото рис. 4.8). Если эти несложные правила нарушить (что случается сплошь и рядом), таймер начинает работать неправильно.

Всесторонне изучив рассматриваемое устройство, автор пришел к выводу, что ЭМТ данной конструкции можно легко реанимировать.

Для этого корпус таймера аккуратно вскрывают, верхнюю крышку с установочными флажками откладывают в сторону так, чтобы на нижней стороне корпуса не вылетели шестеренки часового механизма. При этом разборку доводят до того момента, который показан на рис. 4.10.

Рычажок (см. рис. 4.11, внизу) аккуратно вынимают пинцетом и на его направляющую часть (соприкасающуюся в конструкции с кнопкой микропереключателя SA1) надевают полихлорвиниловую (или из иного материала) изоляционную трубку с внутренним диаметром 4 мм. Для фиксации, или в том случае, когда трубку диаметром 4 мм найти не удалось, но есть изоляционная трубка чуть большего диаметра, ее приклеивают к рычажку моментальным клеем, аккуратно нанеся на рычажок одну каплю и дав просохнуть 1 мин.

Теперь конструкцию собирают, крышки корпуса соединяют и фиксируют штатными шурупами-саморезами.

После такой реанимации электромеханический таймер работает без сбоев и теперь уже его можно программировать без соблюдения «несложных правил» — при включенном питании 220 В и не отключая ручной переключатель — эффективность работы ЭМТ больше не изменится.

4.5. Как разбираться в трансформаторах

Принцип работы трансформатора основан на законе электромагнитной индукции. В первичной обмотке под действием напряжения в сердечнике наводится магнитный поток, пропорциональный этому напряжению, который, в свою очередь, наводит ЭДС самоиндукции во вторичных обмотках. ЭДС, наводимая во вторичных обмотках, прямо пропорциональна количеству витков этих обмоток. Силовой трансформатор служит для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения с преобразованием мощности и при неизменной частоте.

4.5.1. Немного истории

Изобретателем трансформатора был русский ученый П. Н. Яблочков. В 1876 г. Яблочков использовал индукционную катушку с двумя обмотками в качестве трансформатора для питания электрических свечей (ламп накаливания). Трансформатор Яблочкова имел незамкнутый сердечник. Трансформаторы с замкнутым сердечником (применяемые в настоящее время) появились примерно в 1884 г. С изобретением трансформатора возник технический интерес к переменному току, который до этого широко не применялся. Русский электротехник М. О. Доливо-Добровольский (1862–1919 г.) в 1889 г. предложил трехфазную систему переменного тока, построил первый трехфазный асинхронный двигатель и первый трехфазный трансформатор. На электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне в 1891 г. Доливо-Добровольский демонстрировал опытную высоковольтную электропередачу трехфазного тока протяженностью 175 км; трехфазный генератор имел мощность 230 кВт при напряжении 95 В. В дальнейшем, в качестве силовых, начали применять масляные трансформаторы, т. к. было установлено, что масло является не только хорошей изоляцией, но и хорошей охлаждающей средой.

Трансформаторы применяются при передаче электрической энергии на большие расстояния, распределении ее между приемниками энергии, а также в выпрямительных, усилительных и других устройствах, где требуется развязка электрических цепей.

4.5.2. Особенности трансформаторов и термины

«Золотой век» намоточных трансформаторов, применяемых в радиолюбительских конструкциях, да и в промышленной аппаратуре, кажется, уже прошел. Сегодня наиболее популярны понижающие двух- и многообмоточные трансформаторы, применяемые в источниках питания, и импульсные трансформаторы (для импульсных источников питания). Для преобразования, передачи электрической энергии в низковольтных устройствах популярны оптоэлектронные трансформаторы на основе оптопар. Они обеспечивают гальваническую развязку электрических цепей и значительно эффективнее намоточных трансформаторов с магнитной индукцией. Тем не менее некоторые области применения трансформаторов в классическом виде остаются. Это область мощных трансформаторов для силовых цепей. Намоточные трансформаторы в широком ассортименте продаются в магазинах, выпускаются промышленностью, а это значит, что разбираться в их особенностях необходимо и сегодня. Этому посвящен настоящий раздел, в котором читатель узнает как общие сведения о трансформаторах, так и том, как правильно классифицировать и читать их обозначения (принимать решения о применении того или иного прибора в конкретном устройстве или заменять его наиболее подходящим по электрическим характеристикам).

Индукционные трансформаторы

Индукционный трансформатор (далее трансформатор) — статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

Силовые трансформаторы

Силовой трансформатор — трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в электрических сетях и установках, предназначенных для приема и использования электрической энергии. К силовым трансформаторам относятся трансформаторы трехфазные и многофазные мощностью до 6,3 кВт и более, однофазные мощностью 5 кВт и более. Силовые трансформаторы можно увидеть невооруженным глазом недалеко от вашего дома в ближайшей «трансформаторной» будке или электрической подстанции. Также силовые трансформаторы установлены вдоль железнодорожного полотна, по которому курсируют поезда на электротяге.

Повышающий трансформатор

Повышающий трансформатор — трансформатор, у которого первичной обмоткой является обмотка, имеющая более низкое напряжение.

Понижающий трансформатор

Понижающий трансформатор — трансформатор, у которого первичной обмоткой является обмотка с более высоким напряжением.

Сигнальный (согласующий) трансформатор

Сигнальный трансформатор (согласующий) — трансформатор малой мощности, предназначенный для передачи и преобразования электрических сигналов.

Автотрансформатор — трансформатор, две или более обмотки которого гальванически связаны так, что имеют общую точку.

Импульсный сигнальный трансформатор

Импульсный сигнальный трансформатор — это сигнальный трансформатор, предназначенный для передачи, формирования, преобразования и запоминания импульсных сигналов.

Коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации трансформатора малой мощности — отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки.

Магнитная индукция

Магнитная индукция — это векторная величина, характеризующая магнитное поле и определяющая силу, действующую на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля.

Индуктивная связь — связь электрических цепей посредством магнитного поля.

4.5.3. Классификация трансформаторов

Трансформаторы классифицируют по признаку функционального назначения:

? трансформаторы питания;

? трансформаторы согласования.

Трансформаторы питания в свою очередь классифицируют:

? по напряжению:

— низковольтные;

— высоковольтные;

— высокопотенциальные;

? в зависимости от числа фаз преобразуемого напряжения:

— однофазные;

— трехфазные;

? в зависимости от числа обмоток:

— двухобмоточные;

— многообмоточные;

? в зависимости от конфигурации магнитопровода:

— стержневые;

— броневые;

— тороидальные;

? в зависимости от мощности:

— малой мощности;

— средней мощности;

— большой мощности;

? в зависимости от способа изготовления магнитопровода:

— пластинчатые;

— ленточные;

? в зависимости от коэффициента трансформации:

— повышающие;

— понижающие;

? в зависимости от вида связи между обмотками:

— с электромагнитной связью (с изолированными обмотками);

— с электромагнитной и электрической связью (со связанными обмотками);

? в зависимости от конструкции обмотки:

— катушечные;

— галетные;

— тороидальные;

? в зависимости от конструкции всего трансформатора:

— открытые;

— капсулированные;

— закрытые;

? в зависимости от назначения:

— выпрямительные;

— накальные;

— анодно-накальные;

? в зависимости от рабочей частоты:

— пониженной частоты (менее 50 Гц);

— промышленной частоты (50 Гц);

— повышенной промышленной частоты (400, 1000, 2000 Гц). Об этом подробнее в главе 5;

— повышенной частоты (до 10 000 Гц);

— высокой частоты.

4.5.4. Конструктивные особенности трансформаторов

Основными частями трансформатора являются магнитопровод и катушка с обмотками.

Материалом для магнитопровода трансформаторов служит листовая электротехническая сталь различных марок и толщины, горячей прокатки и холоднокатаная. От содержания кремния, количество которого отражено в марке стали, а также от толщины листа зависят потери мощности в магнитопроводе от вихревых токов. Толщину листа применяемой стали выбирают в зависимости от частоты сети, питающей трансформатор: с увеличением частоты толщину листа надо уменьшать. Ленточные (витые) магнитопроводы изготавливают из лент рулонной стали; предварительно лента покрывается изолирующим и склеивающим составом.

4.6. Как разбираться в цифровых фотоаппаратах

Постоянный обмен информацией, короткое время производства, экономия финансов при возможности оптимального выбора экспозиции и редактировании фотоизображений, наконец польза для окружающей среды (безотходное производство т. к. нет негатива) — вот только несколько причин, которые объясняют гигантский рост интереса к цифровым фотоаппаратам.

Сегодня многие так или иначе сталкиваются с задачей «ввода» фотографий в компьютер (далее — ПК), особенно с помощью камеры высокого (1024x768 и более) разрешения.

4.6.1. Особенности применения цифровых и пленочных камер

Если фотограф, использующий фотопленку, допускает промах, и снимки оказываются некачественными, то начинаются проблемы. Поэтому возможность мгновенного контроля качества изображения в цифровых камерах неоценима.

Что касается профессиональной фотосъемки на торжествах и важных мероприятиях (свадьбах, исторических встречах, интервью), то сегодня необходимость приглашать профессионального фотографа (90 % работы которого — это проявка пленок и печать фотографий) отпадает сама собой: с цифровой съемкой отлично справятся дизайнеры, да и сами пользователи «цифровика», которым, к тому же, открываются новые возможности творчества.

Для того чтобы сделать художественный снимок на целую полосу глянцевого журнала, нужны «серьезные» пленочные профессиональные аппараты и услуги соответствующих специалистов, однако, не отрицая пока необходимость их существования, все же рекомендую обратить внимание на профессиональные «камеры» стоимостью за 15–20 тыс. руб. А для среднестатистической бытовой съемки сложно придумать что-нибудь лучше «цифровиков».

Сегодня это действительно удобно: сделал снимок, «загнал» его в ноутбук и через Интернет (или с помощью сотового телефона) передал куда нужно. Если есть цифровой принтер, то процесс осуществляется еще проще: от момента съемки до момента печати снимка проходит несколько минут. Поэтому там, где нужна оперативность, лучше использовать цифровые камеры.

Еще одна область применения цифрового фото — Web-дизайн. Так как практически все цифровые камеры используют Motion JPEG-компрессию и «родной» для них формат JPG широко распространен среди пользователей ПК, то задача быстрого периодического обновления снимков на Web-сайте решается при помощи цифровой камеры очень легко. К тому же в Интернете редко требуются снимки с большим разрешением «на весь экран», иначе пользователи, не имеющие выделенной линии с модемом ADSL, будут долго ждать вывода изображения на экран. Кстати, познавательно, что многие фирмы, торгующие цифровыми фотоаппаратами с возможностью высокого разрешения фотоизображений, позиционируют их именно как устройства для владельцев Web-сайтов. Цифровые камеры также популярны для быстрого составления фотокаталогов продукции и рекламных проспектов, т. е. удобны не только для семейных фотоальбомов и оперативной полиграфии, но и для презентаций бизнеса.

4.6.2. Устройство цифровых фотокамер (фотоаппаратов)

Сердцем любого цифрового фотоаппарата является светочувствительная матрица CCD (Charge Coupled Device, т. е. ПЗС — прибор с зарядовой связью). Обычно в камерах используется 1/3-дюймовая CCD, состоящая из элементов, преобразующих световые волны в электрические импульсы (аналогоцифровой преобразователь (АЦП) заменяет электрические заряды цифровой информацией). Количество таких элементов более 810 000 в современных «средних» камерах с разрешением от 1024*768. Сами матрицы не являются новым изобретением — родившись как оборудование для физических экспериментов (в частности, в физике высоких энергий), они уже давно используются в видеокамерах.

Как и в обычных фотоаппаратах, качество кадра «цифровиков» во многом определяется качеством объектива. В среднем, камеры любительского уровня (и высокого, и низкого разрешения) комплектуются объективами с фокусным расстоянием около 5 мм (примерно соответствует фокусному расстоянию 35-миллиметровых объективов обычных пленочных камер) и фиксированной диафрагмой (aperture). Другие модели обладают объективами с переменным фокусным расстоянием (zoom).

4.6.3. Анализ характеристик цифрового фотоаппарата

Для многих фотографов и пользователей графических программ самым легким способом оценить цифровой фотоаппарат является анализ его оптической системы, ведь многие цифровые фотоаппараты используют в качестве оптической основы профессиональные 35-миллиметровые фотоаппараты. Как цифровые технические характеристики (глубина цвета и разрешение) практически влияют на качество изображения?

Понятие о глубине цвета в цифровом фотоаппарате

Динамический диапазон полутонов, захватываемых фотоаппаратом, от самого яркого до самого темного элемента в первую очередь определяется глубиной цвета. Это напоминает принцип действия планшетного сканера. Например, невысокие по цене (и самые простые по сервису) цифровые фотоаппараты, такие как Apple QuickTake 3500, Kodak DC-400 и Model-4 от компании Dycam, способны захватывать 24 бита цвета (8 бит данных для каждого цвета RGB-диапазона). Камеры классом повыше типа Kodak DCS-460 захватывают 36 бит, что дает более точную детализацию изображения с меньшим шумом. На самом верху классификации находится Leaf Digital Camera Black, которая производит снимки с глубиной цвета 14 бит на каждый RGB-цвет.

Понятие о разрешении в цифровом фотоаппарате

Разрешение в цифровом фотоаппарате базируется на количестве горизонтальных и вертикальных элементов изображения, которое он может захватить. Как и в сканере, эти элементы изображения называются пикселами (пс). Чем больше количество пикселов по горизонтали и вертикали, тем выше разрешение фотоаппарата и, следовательно, более четким получается изображение и более мягкими цветовые переходы.

Относительно дорогие аппараты (по цене от 10 000 руб на сентябрь 2006 г. в регионе Санкт-Петербурга), как правило, предполагают наилучшее разрешение. Например, Kodak DCS-460 обладает разрешением 2000x3000 пикселов (6 Мпс). Аппарат фирмы Apple QuickTake 3500, который стоит в розницу меньше 3000 руб., имеет самое большое разрешение — 640x480 пикселов. Такого класса фотокамерами комплектуются современные сотовые телефоны.

К сожалению, многие люди (даже знакомые с цифровой графикой) находят для себя сложным разобраться в том, каким образом размеры в пикселах превращаются в качество изображения. Для понимания этого сначала необходимо уяснить, что размеры в пикселах, как правило, основываются на разрешении 72 ppi (пиксела на дюйм). Также важно понимать, что уменьшение размера цифрового изображения увеличивает количество пикселов на дюйм. Таким образом, проблема разрешения, как правило, сводится к следующему вопросу: каков самый большой размер, до которого вы можете уменьшить (сжать) изображение без опасности потерять его высокое качество на выходе?

Для достижения наилучших результатов при выводе изображения на печать разрешение должно быть в 1,5–2 раза больше экранной частоты (измеряется в строчках на дюйм), используемой при выводе изображения.

Предположим, вы используете цифровой фотоаппарат Kodak DCS 460 и вам надо отослать изображение размером 7x7 дюймов и разрешением 225 ppi в журнал. Для того чтобы определить, можете ли вы сфотографировать изображение, которое бы отвечало этим требованиям, просто разделите требуемые пикселы на дюйм в горизонтальном и вертикальном разрешении цифрового аппарата. Максимальный возможный размер изображения с разрешением в 225 ppi будет равен приблизительно 13x9 дюймов (3000:225 = 13, 33 дюйма и 2000: 225 = 8,89 дюйма).

Таким образом, у вас не будет проблемы с отсылкой изображения размером 7x7 дюймов с разрешением в 225 ppi. Однако если вы будете использовать для печатной работы аппарат, максимальное разрешение которого 640x480 пикселов, то у вас возникнет проблема. Оптимальный размер изображения с разрешением 225 ppi будет равен 2,84x2,13 дюйма (640: 225 = 2,84; 180: 225 = 2,13) для вывода изображения с экранной частотой всего в 150 dpi (количество точек на дюйм).

Практическая работа с цифровыми фотоаппаратами

Как только станет ясно, как глубина цвета и разрешение цифрового фотоаппарата влияют на качество вывода, вопрос о выборе цифрового фотоаппарата решается сам собой. Почти все современные модели «цифровиков» имеют режим видео- и аудиозаписи, рассчитанный на короткое время (в зависимости от емкости карты памяти).

Перед тем как воспользоваться цифровым фотоаппаратом, полезно знать, что не все модели (даже не все дорогие модели) захватывают каждый нюанс цвета в изображении, особенно если условия освещения удовлетворительные.

На конкретном примере иногда делается упор на то, что аппараты фирмы Kodak дают цветовую палитру более солнечного спектра, чем, например, аналогичные по характеристикам аппараты фирмы Minolta (дающие относительно более холодные «голубые» тона). Но неискушенному покупателю сперва будет трудно это отличить, также как неспециалисту разобрать общие линии в отпечатках пальцев.

Это вовсе не означает, что цифровые фотоаппараты производят изображения плохого качества, которые нельзя использовать, а только говорит о том, что в каждом конкретном случае, возможно, понадобится прибегнуть к услугам таких программ редактирования изображений, как Adobe Photoshop, HSC Live Picture, Fauve Xres, MicrografX Picture Publisher или Corel PhotoPaint, или коррекционного программного обеспечения, поставляемого вместе с фотоаппаратом для расширения динамического диапазона изображения и установки четкости цветовой коррекции.

4.7. Как разбираться в современных телевизорах

Интерес к домашним кинотеатрам в народе неугасим. Объемы продаж кинотеатральных компонентов с каждым днем растут, как на дрожжах. Но кинотеатр состоит из нескольких сложных электронных приборов, среди которых телевизоры — самые сложные. Какой он должен быть — ваш семейный большой телевизор? Какой у него должен быть размер экрана, какая технология, какие форматы видео он должен поддерживать, а какие — необязательно, какой звук у него должен быть и, самое главное — какое изображение? Покупка телевизора — это скорее вопрос стратегии: стоит ли так далеко заглядывать в будущее и готовить аппаратуру для телевидения высокой четкости HDTV? Или же все-таки приобрести «ящик», где изображение будет ярким, четким и привычно живым?

Можно сказать, что без телевизора сегодня почти никто не живет. Однако в жизни каждого человека, уже имеющего телевизор, рано или поздно наступает момент, когда он ясно осознает, что дальше смотреть «это» уже нельзя, и тогда встает вопрос — как и какой телевизор покупать вновь.

Автор, проверивший на практике много телевизоров разных форматов и технологий, делится в этом разделе своими советами и рекомендациями по выбору оптимального варианта из многих возможных. Предположим, что перед покупкой телевизора вы имеете энную сумму, и не пытаетесь сэкономить. Если это не так, то рекомендации, приведенные ниже, окажутся полезными даже в случае оптимального выбора между извечным: цена — качество.

4.7.1. Размер экрана (диагональ)

Размер экрана телевизора лучше просчитать исходя из размеров комнаты и дистанции от дивана до телевизора. Именно дистанция определяется размером помещения, а диагональ телевизора можно выбрать. Конечно, бегать с линейкой и считать на калькуляторе угол обзора не стоит, потому что можно применить так называемое «правило пяти диагоналей», а именно, размер диагонали экрана телевизора должен соответствовать расстоянию от него, т. е. расстоянию, вычисляемому как размер диагонали, умноженный на пять. Иначе говоря, измерив расстояние от дивана до телевизора и поделив его на пять, получают диагональ будущего телевизора.

Как правило, диагональ телевизора измеряется в дюймах, а расстояние — в метрах. В табл. 4.1 рассмотрены соответствия «дюйм — метр».

Диван не должен стоят прямо у стены, правила звукоинсталяции предполагают, что за вашей спиной будут стоять колонки тыловых каналов звука.

Чтобы понять различия между технологиями, необходимо разобраться с главными техническими параметрами телевизоров, потому что именно их отличие определяет выбор телевизора той или иной технологии.

4.7.2. Характеристики телевизоров

Яркость

Яркость измеряется в физических единицах, называемых «канделы», на единицу площади экрана в квадратных метрах и определяет способность экрана отображать картинку без потерь качества в условиях высокой внешней засветки. Однако надо помнить, что максимальная яркость экрана — не главное его достоинство, тем более что абсолютное большинство телезрителей никогда не включает свои телевизоры на предельную яркость (просто незачем, да и картинка от этого только страдает). Однако яркость экрана — это тот важный параметр, который определяет общий уровень техники визуализации, и чем яркость выше, тем, как правило, картинка лучше. Яркость не главное достоинство телевизора, но и не последнее.

Контрастность

Это весьма относительная (и субъективная) величина, характеризующая соотношение между светимостью полностью включенного элемента изображения и полностью выключенного. Или, если совсем просто, между горящим пикселом и выключенным.

Для определения яркости и контрастности надо выйти в меню управления телевизором и в настройках изображения вывести эти параметры поэтапно сначала на максимум, потом на минимум и, наконец, в то положение, которое вам покажется комфортным. После такой нехитрой процедуры можно реально узнать о яркости и контрастности телевизора все, о чем не сможет рассказать ни один пресс-релиз производителя.

Разрешение

Количество элементов изображения (точки, пикселы) на площади экрана телевизора называют разрешением. Это важнейший параметр для хорошей визуальной картинки телевизора. Высокое разрешение придает картинке телевизора ощущение «слитности», а низкое разрешение, напротив, рассыпает изображение на отдельные пикселы и придает картинке «рыхлость» и зернистость.

Здесь уместно вспомнить о рекомендации просмотра больших полотен-панорам, написанных масляной краской.

Особенности человеческого зрения таковы, что вблизи точки изображения видны лучше, а издалека они сливаются в единое изображение, возникает так называемый «типографский эффект», когда отдельные точки создают цельное изображение, а издалека экран слабого разрешения выглядит нерезким. Еще один аргумент в пользу телевизоров с матрицами высокого разрешения в том, что такие телевизоры имеют, как правило, весьма производительные графические процессоры, что также способствует улучшению качества изображения.

Большой экран требует очень высокого разрешения, потому что с ростом диагонали точки изображения — пикселы — «разлетаются» в стороны, делая изображение «рыхлым» и нечетким. Для ликвидации этой проблемы дорогие телевизоры с матрицей высокого разрешения используют специальные графические чипы, которые логично заполняют пустоты между строками и элементами обычного телевизионного сигнала довольно малой четкости. Сигнал высокой четкости использует матрицу телевизора целиком, а потому желательно приобретать большой HD-Ready-телевизор.

Стандартные разрешения телевидения высокой четкости (ТВЧ) — стандарт HDTV — 1280x720 точек с прогрессивной разверткой (p) и 1920x1080 с чересстрочной разверткой (i). Значит, телевизор должен иметь матрицу не менее 720 точек по вертикали. Впрочем, 720p по качеству все же лучше, чем 1080i.

Сегодня почти все дорогие телевизоры оснащены системой HDTV. Но не всякий контент сегодняшнего дня, да и ближайшего будущего, будет нести в себе высокочеткий сигнал. Да и посмотреть высокочеткий фильм сегодня удастся с трудом. Россия (Москва и Санкт-Петербург в частности) принимает сегодня спутниковый HD-сигнал, только временами и как экспериментально — пробный. Правда некоторые компании в столице достаточно успешно зарабатывают на высокой четкости, продавая диски с HD-контентом, записанные на простые DVD-диски. Один такой 1,5-часовой фильм размешается на 3–4 дисках, но, закачав их в ПК, фильм удается посмотреть. В Москве также некоторое время в пробном режиме вещала локальная сеть IP-телевидения, используя высокий трафик, она передавала фильмы в HD-формате.

Однако HDTV формат будущего — его поддержку интенсивно готовят все ведущие производители бытовой электроники и, вероятно, уже через год ситуация изменится. К этому времени ожидается выход на промышленный выпуск дисков с высокой плотностью записи HD DVD и Blue Ray, а также выход массовых моделей плееров для HD-фильмов. Через три года на высокую четкость планируют перейти российские каналы из числа «первых кнопок». В массовом масштабе телевизоры сегодня производятся по четырем основным технологиям. Поэтому все производимые телевизоры можно подразделить на следующие типы:

? ЭЛТ-телевизоры;

? ЖК-телевизоры;

? плазменные панели;

? проекционные телевизоры.

4.7.3. Технологии современных телевизоров

ЭЛТ-телевизоры

Их все лучше знают по термину «обычный телевизор», он же кинескопный, он же на электронно-лучевой трубке (ЭЛТ) или в английской аббревиатуре — CRT (cathode-ray tube). С этими привычными каждому телевизорами многие родились и выросли, они стоят почти в каждом доме, но человечество уже «выросло из кинескопа» и двинулось к плоскопанельным телевизорам. В больших городах сегодня это массовое явление. Дальнейшее развитие электронно-лучевых телевизоров останавливают два фактора — невозможность увеличения размера и разрешения экрана. Виной тому сам принцип их действия.

Экран ЭЛТ-телевизора является пустотелой стеклянной трубкой — кинескопом, из которого выкачан воздух, а на внутренний обращенный к нам слой стекла нанесен люминофор, который светится при «бомбардировке» его пучками электронов, вылетающими из электронно-лучевой пушки. Проблема кинескопных телевизоров в том, что невозможно создать такие телевизоры с большими экранами, сам телевизор станет весить под сто килограмм и занимать слишком много места в комнате. Кроме того, технологически сложно и экономически нецелесообразно создавать кинескопы высокой четкости. Вместе с тем: ЭЛТ-телевизоры лишены многих недостатков ЖК- или плазменных телевизоров. Они дольше работают, не знают проблем с временем отклика или углом обзора, но покупать такой телевизор для домашнего кинотеатра имеет смысл тогда, когда его диагональ будет не более 29 дюймов (см. табл. 4.1).

ЖК-телевизоры

Технология жидких кристаллов имеет синонимы ЖК, LCD, TFT, но последнее технически некорректно, т. к. означает одну из самых массовых, но не единственную технологию жидкокристаллических дисплеев. Жидкокристаллические телевизоры (ЖК-телевизоры) массовых серий начинают свои диагонали с 15 дюймов и заканчивают много за 40. При этом малые размеры ЖК-панелей в какой-то степени являются уникальным свойством этой технологии, потому что других плоскопанельных телевизоров с диагональю менее

37 дюймов не бывает. ЖК-телевизоры имеют возможность поддерживать систему HDTV, но это распространяется лишь на те телевизоры, у которых достаточный размер экрана, чтобы иметь необходимое для высокой четкости разрешение. ЖК-телевизоры всегда имеют более низкое соотношение цена/размер экрана, чем, например, «плазма». Технология ЖК-телевизоров та же, что и ЖК-калькуляторов или электронных часов. Отличие от последних заключается только в том, что экран телевизора подсвечивается флуоресцентной лампой, установленной за экраном, но она имеет свой определенный срок службы и выгорает примерно через 6–7 лет. Впрочем, она меняется без замены самого экрана.

Как уже было отмечено ранее, ЖК-телевизоры могут поддерживать систему HDTV, но только в тех случаях, когда им это позволяет размер и разрешение матрицы.

На сегодняшний день такие «болячки» жидких кристаллов, как большое время отклика или малый угол обзора, окончательно ушли в прошлое, но покупать б/у модели старых линеек все равно нет смысла. И, самое главное: в магазинах России основная масса 26—27-дюймовых телевизоров, разрешение которых по вертикали не превышает 576 точек. Однако встречаются варианты 480 или даже 543 точки, а это совершенно не согласуется с тем телевизионным сигналом в 576 строк, который передает телецентр. Поэтому аппарат, согласовывая сигнал с собственной матрицей, «ломает» картинку. Выбирайте телевизор с размером матрицы не менее этой заветной цифры по вертикальному разрешению, и тогда получите идеальную картинку при просмотре телепрограмм.

Плазменные панели

Синоним технологии — PDP. Основу современного домашнего кинотеатра составляет именно плазменная панель или телевизор, потому что ни одно другое устройство пока не дает такую колоссальную контрастность и, соответственно, цветовую яркость, как «плазма». Минимальный размер экрана для плазмы 37 дюймов, и делать меньший размер производители, вероятно, не будут. Конструктивно панель выполнена как две стеклянные пластины, в проеме между которыми находятся многочисленные капсулы с газообразной смесью, которая при прохождении сквозь нее потоков электронов начинает светиться, подобно неоновой рекламе. Одна капсула отвечает за один цвет одной точки. Цветов у каждой точки три, а точек (пикселов) у некоторых моделей до 2 млн. Разумеется, миллионы плазменных огоньков создают качественную картинку на экране. Иначе говоря, плазменная панель довольно сложная, но в работе весьма красивая штука.

Большой телевизор может быть отдельным телевизором или телевизором в составе домашнего кинотеатра, в последнем случае он работает в паре с усилительными, аудио- или медиакомпонентами. Но вот парадокс: в последнем случае вашим телевизором может стать то, что телевизором не является вовсе. Как так?

Очень просто — телевизор, как электронное устройство, отличается от прочих устройств наличием ТВ-тюнера, принимающего эфирный или кабельный телевизионный сигнал, и наличием встроенной аудиосистемы. В случае с медиацентром или домашним кинотеатром эти функции может взять на себя компьютер или ресивер (в которых уже есть ТВ-тюнеры), а внешняя многоканальная акустика избавляет «плазму» от необходимости иметь собственные динамики. Так обычная плазменная панель, без собственного звука и тюнера, становится великолепным телевизором. В последние годы «плазма» начала резко сбрасывать свою немалую цену и за 5 лет подешевела более чем в 2 раза. Однако все равно она остается самым дорогим из бытовых электронных устройств и сегодня стоит не менее 30 000 руб.

Есть плазменные панели, которые под телевизионные и кинотеатральные цели не подходят.

Не всякая плазменная панель подходит для использования в домашнем кино и телевидении, и главный критерий для «отсекания» «телевизионной плазмы» от не «телевизионной» — параметр разрешения матрицы панели. Как и в случае с ЖК-телевизором, разрешение менее 576 точек по вертикали не вписывается в российский стандарт телевизионного сигнала и те плазменные панели, которые имеют меньшее разрешение, относятся (для России) к классу информационных специальных мониторов. Они, кстати, часто так и применяются, на вокзалах и аэропортах.

Проекционные телевизоры

Проекционный телевизор представлен на рис. 4.12.

Это только отчасти телевизор, на самом деле это проектор, спрятанный в глубины телевизионного корпуса, снабженный ТВ-тюнером и встроенной акустической системой. Изображение создается проектором и через систему зеркал «выбрасывается» на просветный экран телевизора. С конструкцией телевизора все относительно просто, а вот с самими проекторами — сложнее.

Сегодня известно три основных технологии изготовления проекторов и еще несколько, не получивших широкого распространения.

Первыми проекторами были проекторы электронно-лучевые, и как это не покажется странным, не сумев создать ЭЛТ-телевизор с большим экраном, его сделали с помощью все той же ЭЛТ-технологии. Для этого кинескопы разделили, и сделали из одного многоцветного три однотипных, но разного цвета. Перед каждым поставили линзу объектива и максимально увеличили яркость. Теперь свет от трех кинескопов стал падать на экран, где его совместили и получили все то же многоцветное изображение. Так появился первый ЭЛТ-проектор.

Потом его «одели» в телевизионный корпус, придали ему акустические колонки и тюнер, и получился проекционный телевизор. Их выпускают и сегодня, но из-за больших размеров проекторов этой технологии и сами телевизоры отнюдь не малы.

Проекционные телевизоры при массе своих недостатков имеют так же и массу достоинств.

Жидкие кристаллы в проекционных технологиях дали возможность резко уменьшить размеры проекторов, а за счет применения мощных ламп пошел на спад и световой поток. Но лампу пришлось охлаждать, а это прибавило шума в работе телевизора, который создали на базе ЖК-проекторов. Вторая беда ЖК-проекционных телевизоров это то, что лампы имеют относительно низкий срок работы — всего около 2000 час.

Практические примеры

DLP-проекционный телевизор (DLP — Digital Light Processing — «цифровая обработка света», разработка фирмы Texas Instruments) повторяет традиции ЖК-проекционных телевизионных приемников, но отличается более высокой контрастностью и яркостью картинки, т. к., в отличие от ЖК-телевизора, свет от лампы в нем не проходит сквозь жидкие кристаллы, а отражается от микрозеркал специально разработанного под эту технологию DMD-чипа. Предельный размер экранов проекционных телевизоров составляет около 60 дюймов. Пример такого телевизора представлен на рис. 4.13.

Как видно из рисунка, такой аппарат занимает довольно много места. Вместе с тем, за последние годы ЖК-проекционные телевизоры стали много компактней, чем первые ЭЛТ.

Общей бедой всех проекционных панелей являются: малый угол обзора, особенно в вертикальной плоскости, относительно частая смена лампы и порой не слишком удобный доступ к ней, а также размер телевизора и его вес. Зато проекционные телевизоры радуют глаз цветностью, контрастом, как правило, очень хорошим звуком (уж что-что, а места для акустики в таких корпусах хватает) и относительно невысоким коэффициентом цена/дюйм экрана.

Далее рассмотрим достоинства и недостатки телевизоров различных технологий, которые сведены в табл. 4.2.

4.7.4. «Фичи»

Каждый из нас перед покупкой какой-либо «серьезной» вещи, испытывая дефицит информации, обращается к более сведующим в конкретном вопросе людям. Часто ими становятся продавцы-консультанты магазинов. К сожалению именно потому, что лояльных к покупателю консультантов очень и очень мало. Главная задача такого специалиста — продажи магазина несмотря ни на что (а лучше продажи «задержавшегося» товара), а потому для получения больших продаж они применяют некоторые приемы, которые на жаргоне консультантов магазинов называются «фичи». Для того чтобы не стать жертвой таких «консультаций», надо их знать. Из самых любимых «фичей» консультантов и продавцов телевизоров являются яркость и контрастность последних. Когда на вас обрушивают лавину цифр и специальных терминов, а потом с «замиранием сердца» говорят о контрасте телевизора — не торопитесь «развешивать уши». Даже заявленные производителями параметры весьма относительны, а самих методик замеров контрастности много, и все они друг от друга отличаются.

Так что, например, при коэффициенте контраста 3000:1 у одной модели телевизора его картинка может оказаться хуже, чем у другого с контрастностью в 1000:1. Впрочем, всегда покупая конкретный телевизор, необходимо оценивать изображения самого аппарата, а не данные релиза производителя.

Не доверяйте разным логотипам, сокращениям и модным технологиям. Часто, и особенно у производителей второго эшелона, создание новых технологий вызвано не желанием улучшить качество изображения, а маркетинговыми интересами. Для покупателя важно — насколько качественна картинка данного телевизора, а потому сначала подсчитайте нужный вам размер экрана, затем составьте список сначала технологий, потом производителей, потом моделей, отсекая поэтапно, что не устраивает или не интересует. Затем из оставшегося списка моделей просмотрите в магазинах все, дайте самому себе паузу в одну неделю, чтобы не «замылить» взгляд, и еще раз посмотрите оставшиеся в самом последнем списке. Свой телевизор «покажется» вам сразу.

Большой или маленький?

Поделим все телевизоры только на два главных класса — на большие и малые. Вся остальная классификация телевизионных приемников по диагоналям или технологиям (например, электронно-лучевые, жидкокристаллические, плазменные, проекционные) всего лишь параметры больших и малых телевизоров.

Еще одно весомое отличие телевизоров — это то, как их эксплуатируют. Большие телевизоры дают возможность настоящего комфортного отдыха, качественной картинки и звука. Малые отличаются портативностью, небольшими размерами и экранами, чаще их держат на кухне и смотрят по утрам блоки новостей. Но телевизоры даже при единых размерах экрана могут работать в разных помещениях и условиях. Например, кто-то ставит на кухню 20-дюймовый телевизор, считая его маленьким, а другой водружает такой же в зал и для него — тот же аппарат большой. Для определения некой границы между этими классами априори примем, что самый большой из малых телевизоров может иметь размер экрана не более 21 дюйма.

Приведу пять советов по выбору размера телевизора (в связи с вышесказанным).

? Определитесь с технологией ЖК-телевизора или ЭЛТ (о важных для пользователя различиях рассказано ранее).

? Внимательно проверьте настройки телевизора: одна из распространных уловок продавцов — это искусственно улучшенное изображение у демо-аппарата.

? Посмотрите на телевизор в режиме телевещания, потому что многие магазины «гоняют» не ТВ-сигнал, а высококачественный композитный сигнал.

? Если вам показали один телевизор, а потом несут со склада другой — отказывайтесь смело, потому что брать имеет смысл именно тот аппарат, что выбрали вы, поскольку он уже был показан, что называется, «на лицо».

? Посмотрите на панель разъемов, чтобы узнать совместимы ли интерфейсы данного телевизора с теми, что использует техника, которую вы собираетесь подключать к новой покупке. Как минимум, телевизор должен обладать разъемами SCART, RCA (тюльпан), выходом на наушники и S-video.

Вариант кухня — дача

Малый телевизор на кухне до последнего времени однозначно выглядел так — 14-дюймовый ЭЛТ-телевизор с минимумом сервисных функций. Но сегодня все чаще на месте этих толстеньких карапузов можно увидеть тонкие жидкокристаллические телевизоры, цена которых варьируется от 8000 рублей. Что же человек, купивший ЖК-телевизор, приобретает, а что, возможно, теряет?

Казалось бы, ЖК-телевизор более технологически-продвинутый формат техники и его приобретение однозначное благо, но тут есть свое «но». ЖК-телевизоры бюджетного класса имеют и самую маленькую по разрешению матрицу, значение количества точек в которой не превышает 640^480 точек.

Что в этом плохого? Реальное количество строк на видимой части экрана в стандарте SECAM, в котором, кстати, и вещает наше телевидение — 576 строк, т. е. 480 это уже меньше и сам телевизор показывает с худшим качеством, чем то, что показывает телевизионная станция.

Как такое возможно?

Запросто, телевизоры с таким разрешением прекрасно работают в США и Японии, где стандарт NTSC предполагает как эти самые 480 строк. Мы же покупаем телевизоры, порой не особо интересуясь стандартами и форматами. К тому же на малобюджетных жидкокристаллических аппаратах, как правило, ставят весьма слабые графические процессоры (сродни тем видеокартам, что стоят на компьютерах), потому они нередко страдают искажениями картинки, нечеткостью, завышенной контрастностью, и завалами по темным участкам изображения, когда эти участки заливает сплошной чернотой, без каких-либо деталей.

480-строчные NTSC-телевизоры далеко не лучший вариант для отечественного телесигнала.

Особенности разных телевизоров

Огромное количество ЖК-телевизоров продаются с диагональю в 20 дюймов, и также имеют разрешение NTSC-сигнала. Поэтому даже непредвзятый телезритель ясно видит, что такой ЖК-телевизор показывает гораздо хуже, чем обычный «кинескопный». Так что же, теперь продолжать покупать для кухни или дачи эти старые электронно-лучевые телевизоры?

И да, и нет. С одной стороны, при малых размерах экрана пока ЭЛТ-телевизорам нет равных по качеству изображения. Есть еще один плюс в пользу ЭЛТ малых телевизоров. Их производители тоже не стояли на месте, и выпускают теперь телевизоры с диагональю не в 14, а в 15 дюймов.

Какая разница?

Если смотреть вблизи, а малое ТВ только так и смотрят, очень существенная, и к тому же их стали делать с абсолютно плоскими экранами, тут и борьба с искажениями картинки, да и сам телевизор красивее. И если на даче хочется смотреть кино или спорт с исключительно только высококачественной картинкой, то следует покупать именно такие телевизоры.

15-дюймовые ЭЛТ-телевизоры с плоским экраном дают сегодня лучшую картинку (чем портативные ЖК-телевизоры).

C другой стороны, жизнь не стоит на месте, и вот уже появилось множество ЖК-телевизоров нового класса. Они имеют диагональ от 15 дюймов и разрешение матрицы от 1028*768 точек, а также производительные графические процессоры, а порой и приемлемый встроенный звук. Такие телевизоры в последнее время снабжают разъемом для соединения с ПК и называют телевизорами-мониторами. Поэтому, прежде чем решить, что купить на кухню или дачу, осмотритесь с «холодным вниманием вокруг», вдруг увидите то, что конкретно нужно. Ведь правильная поставленная задача предполагает уже наполовину успешное решение. А эта информация вовремя — просто бесценна.

Смотрите на конкретный телевизор, на его картинку, и когда будете покупать его, берите то, что видели сами, а не то, что принесет продавец со склада, потому что даже внутри серии модель от модели порой отличаются по картинке весьма существенно. При покупке смотрите также на размеры, на вес, на разъемы, просто на дизайн, в конце концов, вам ведь с этим телевизором еще долго жить в единой среде обитания.

Телевизоры-мониторы

Мы привыкли поневоле рассматривать телевизор не только как нечто необходимое, но и как предмет, занимающий наше жизненное пространство. Именно поэтому в свое время классические ЭЛТ старались максимально уменьшить в габаритах, а впоследствии начали интенсивно разрабатывать «тонкие» ЖК- и плазменные телевизоры. Но есть класс людей, которые по роду своей деятельности очень много работают с персональным компьютером (например, студенты). Чтобы не загромождать жизненное пространство дополнительным «ящиком» в виде телевизора, разработчики компьютерных компонентов придумали специальные встроенные или внешние ТВ-тюнеры для компьютеров, которые позволяют смотреть телевидение через монитор. Так они получили возможность смотреть телевизор, не отрываясь от процесса обучения (работы, например, предприниматели, программисты и журналисты). Однако просмотр телепрограмм через компьютерные мониторы омрачает несколько факторов.

Во-первых, во время такого просмотра компьютер должен быть включен, а значит — естественно, шумит, во-вторых, даже когда были разработаны внешние ТВ-тюнеры, не требовавшие присутствия включенного компьютера, оставалась проблема звука, ведь монитор (если он не мультимедийный) был молчалив.

ЖК-телевизор-монитор лучший друг студента.

Специальные мультимедийные колонки это опять же дополнительное пространство на столе, и звук от пластмассового «мультимедиа» соответствующий. Тут спасло положение появление телевизоров-мониторов. Даже небольшой 15-дюймовый аппарат этого класса работает гораздо лучше телевизора с той же диагональю, т. к. уже одно только количество точек на матрице «обязывает» разработчиков всерьез относиться к картинке. К тому же в роли монитора к такому телевизору появляется столько требований (иначе его просто не продать), что поневоле подтягивается и телеуровень.

Но студент нынче ушлый, и 15 дюймов для них это что-то вроде Windows 98 для сисадмина, а потому телевизоры-мониторы с диагональю меньше 17 дюймов берут редко. Продажи растут от 17 дюймов. Стоит такой монитор чуть дороже «простого», а удовольствия «три в одном». Почему три, а не два? Да потому что такие устройства, как правило, несут на себе и неплохие колонки, и, подключив портативный МР3 или CD-плеер к такому телевизору, получается готовый медиацентр. Большие телевизоры тоже поддерживают входящий сигнал с МР3-плеера и компьютера, но случаев такого использования домашних кинотеатров практически нет. Как правило, компоненты серьезных систем не страдают от отсутствия контента, да и дефицит пространства их тоже не смущает.

Плазменные и жидкокристаллические экраны больших размеров рассчитаны на телевидение будущего. А что делать со старыми стандартами?

Многие современные HD-модели воспроизводят и SECAM, и тот же PAL не без проблем.

Соблюдай дистанцию

Причиной расхождения в качестве изображения является различие в природе видеосигналов. Если на экране HD-телевизора высокого разрешения показывать изображение повышенной четкости, то сказка о домашнем кинотеатре становится былью. Но если «раздуть» на том же экране изображение с обычным разрешением SECAM или PAL, то или придется очень далеко отойти, чтобы что-то рассмотреть, или через несколько минут начнет рябить в глазах. Производители для такого случая специально указывают, что минимальное расстояние для просмотра должно составлять четырехкратный или пятикратный (см. ранее) размер диагонали экрана. Так, при диагонали телевизора 1 метр, диван придется ставить на балкон.

Однако важен не только формат видеосигнала, но и способ его обработки в телевизоре.

Преобразование разрешения SECAM или PAL в более высокое разрешение жидкокристаллических экранов требует повышенных затрат вычислительной мощности. От этого страдает в первую очередь качество и глубина цветопередачи: например, лица становятся неестественно плоскими, структурные поверхности теряют детализацию.

Видеофильмы становятся похожими на компьютерную анимацию, или же картинка делается более «пиксельной» и, в особенности у движущегося изображения, появляются артефакты.

4.7.5. Основные различия между плазменными и ЖК-дисплеями

В отличие от обычных кинескопов, жидкокристаллические и плазменные дисплеи имеют постоянное разрешение экрана, при этом каждый световой пункт воспроизводится автономно.

Этот световой пункт (пиксел), в свою очередь, состоит из трех субпикселов, по одному на три основных цвета: красный (R), зеленый (G) и синий (B). При изменении интенсивности свечения субпикселов образуется определенный цвет основного пиксела.

В жидкокристаллических (ЖК, LCD) дисплеях субпикселы подсвечиваются сзади, и в зависимости от команд управления пропускают больше или меньше света. Конструктивной особенностью ЖК-дисплеев является ограниченный угол обзора, тем не менее в тесте они были ярче и контрастнее, чем плазменные. Кроме того, у них есть один плюс: их поверхность матовая, поэтому на ней не возникает бликов и отражений.

В плазменных дисплеях субпикселы светятся каждый самостоятельно. Это позволяет делать плазменные дисплеи крупнее жидкокристаллических.

Недостаток плазменных дисплеев: воспроизвести полностью черный экран субпикселам пока не по плечу.

4.8. Как локализовать помехи в электронных устройствах

Почти в любой области измерений значение предельно различимого слабого сигнала определяется шумом — мешающим сигналом, который забивает полезный сигнал. Даже если измеряемая величина и не мала, шум снижает точность измерения. Некоторые виды шума неустранимы принципиально (например, флуктуации измеряемой величины), и с ними надо бороться только методами усреднения сигнала и сужения полосы. Другие виды шума (например, помехи на радиочастоте и «петли заземления») можно уменьшить или исключить с помощью разных приемов, включая фильтрацию, а также тщательное продумывание расположения проводов и элементов схем. Существует шум, возникающий в процессе усиления, и его можно уменьшить применением малошумящих усилителей.

Одной из форм шумов являются мешающие сигналы или паразитные наводки. Шум в виде сигналов, приходящих по связям с источником питания и путям заземления, на практике может иметь более важное значение, чем рассматриваемый ранее внутренний шум. Например, наводка от сети 50 Гц имеет спектр в виде пика (или ряда пиков) и относительно постоянную амплитуду, а шум зажигания автомобиля, шум грозовых разрядов и другие шумы импульсных источников имеют широкий спектр и всплески амплитуды. Другим источником помех являются радио- и телепередающие станции, окружающее электрооборудование. Иногда от многих из этих источников шума можно отделаться путем тщательного экранирования и фильтрации.

Сигнал помехи может попасть в электронный прибор по входам линий питания или по линиям ввода и вывода сигнала. Помехи могут попасть в схему и через емкостную связь с проводами (электростатическая связь — наиболее серьезный эффект для точек схемы с большим полным сопротивлением), или через магнитную связь с замкнутыми контурами внутри схемы (независимо от уровня полного сопротивления), или электромагнитную связь с проводами, работающими как небольшие антенны для электромагнитных волн. Любой из этих механизмов может передавать сигнал из одной части схемы в другую.

Токи сигнала в одной части могут влиять на другую часть схемы при падении напряжения на путях заземления и линиях питания.

4.8.1. Методы исключения помех

Для решения этих часто встречающихся вопросов борьбы с помехами придумано много эффективных приемов, но в большинстве они направлены на уменьшение сигнала (или сигналов) помехи, редко когда помеха уничтожается совсем. Поэтому имеет смысл повысить уровень сигнала просто для увеличения отношения сигнал/шум. Большое значение также имеют и внешние условия: устройство, безукоризненно работающее в лаборатории, может на практике работать с огромными помехами в ином месте.

Перечислю некоторые внешние условия, которых не следует избегать:

? соседство радио- и телестанций (РЧ-помехи);

? соседство линий метро (импульсные помехи и «мусор» в линии питания);

? близость высоковольтных линий (радиопомехи, шипение);

? близость лифтов и электромоторов (всплески в линии питания), а также близко расположенные здания с регуляторами освещения и отопления (всплески в линии питания);

? близость оборудования с большими трансформаторами (магнитные наводки);

? близость электросварочных аппаратов (наводки всех видов неимоверной силы).

4.8.2. Эффективные приемы при борьбе с помехами

В борьбе с шумами, идущими по линии питания, лучше всего комбинировать линейные РЧ-фильтры и подавители переходных процессов в линии переменного тока. Этим способом можно добиться ослабления помех на 60 дБ при частотах до нескольких сот килогерц, а также эффективного подавления повреждающих всплесков.

С входами и выходами дело сложнее из-за уровней полного сопротивления и из-за того, что надо обеспечить прохождение полезных сигналов, которые могут иметь тот же частотный диапазон, что и помехи. В устройствах типа усилителей звуковых частот можно использовать фильтры нижних частот на входе и на выходе (многие помехи от близлежащих радиостанций попадают в схему через провода громкоговорителя, выполняющего роль антенн). В других ситуациях необходимы, как правило, экранированные провода. Провода с сигналами низкого уровня, в частности при высоком уровне полного сопротивления, всегда нужно экранировать. То же относится к внешнему корпусу прибора.

Емкостная связь

Внутри прибора сигналы могут проходить всюду путем электростатической связи: в какой-нибудь точке в приборе происходит скачок сигнала напряжением 10 В и на расположенном рядом входе с большим полным сопротивлением произойдет тот же скачок. Что можно сделать?

Лучше всего уменьшить емкость между этими точками (разнеся их), добавить экран (цельнометаллический футляр или даже металлическую экранирующую оплетку, исключающую этот вид связи), придвинуть провода вплотную к плате заземления (которая «глотает» электростатические пограничные поля, очень сильно ослабляя связь) и, если возможно, снизить полное сопротивление насколько удастся.

Магнитная связь

Низкочастотные магнитные поля не ослабляются металлической экранировкой. Лучший способ борьбы с этим явлением — следить, чтобы каждый замкнутый контур внутри схемы имел минимальную площадь, и стараться, чтобы схема не имела проводов в виде петли. Эффективны в борьбе с магнитной наводкой витые пары, т. к. площадь каждого витка мала, а сигналы, наведенные в следующих друг за другом витках, компенсируются.

При работе с сигналами очень низкого уровня, или устройствами, очень чувствительными к магнитным наводкам (катушки индуктивности, проволочные сопротивления), может оказаться желательным магнитное экранирование. Если внешнее магнитное поле велико, то лучше применять экран из материала с высокой магнитной проницаемостью (например, из железа или фольги) для того, чтобы предотвратить магнитное насыщение внутреннего экрана. Наиболее простым решением является удаление мешающего источника магнитного поля.

Радиочастотные помехи

Наводки радиочастоты могут быть очень коварными. Так, не внушающая подозрений часть схемы может работать как эффективный резонансный контур с огромным резонансным пиком. Кроме общего экранирования, желательно все провода делать как можно короче и избегать образования петель, в которых может возникнуть резонанс. Классической ситуацией паразитного приема высоких частот является пара шунтирующих конденсаторов, что часто рекомендуется для улучшения шунтирования питания. Такая пара образует отличный паразитный настроенный контур где-то в области от ВЧ до СВЧ (от десятков до сотен мегагерц), самовозбуждающийся при наличии усиления.

4.8.3. Обеспечение помехозащищенности аппаратурных средств компьютерной техники

Уменьшение помех в аппаратуре, собранной на интегральных микросхемах

Для подавления помех, вызванных ударами молнии в силовые линии, переключениями реле, переходными процессами при пуске электродвигателя, электрическими разрядами в аппаратуре или вблизи нее, высокочастотными полями необходима тщательная проработка цепей питания, заземления, экранирования, топологии печатных плат с учетом конкретных характеристик интегральных схем.

Интегральные схемы (ИС) ТТЛ (транзисторно-транзисторной логики), представляющие собой токовые приборы с малым входным сопротивлением, особенно чувствительны к разности потенциалов цепей питания между отдельными ИС, возникающей из-за паразитных токов.

ИС МДП (металл-диэлектрик-полупроводник) управляются напряжением и имеют высокое входное и малое выходное сопротивление, поэтому они особенно чувствительны к излучаемым помехам. Вторичная чувствительность к паразитным токам возникает в результате помех от соседних проводников, по которым передаются импульсные сигналы.

Линейные ИС имеют высокое входное и малое выходное сопротивления. В отличие от цифровых ИС для линейных ИС не указываются диапазоны напряжений. Шумовые выбросы могут просачиваться в усилитель с высоким коэффициентом усиления по шинам питания.

Практические рекомендации

Для уменьшения восприимчивости аппаратуры на ИМС (интегральных микросхемах) к электромагнитным помехам на практике необходимо:

? максимально применять развязку по цепи питания, подключая конденсаторы индивидуальной развязки к отдельным микросхемам или группам микросхем;

? выбирать достаточную ширину печатных проводников шин питания;

? не путать шину «земля» (ШЗ) с «общей шиной» системы (обратный провод источника питания). ШЗ не должна использоваться для передачи мощности. Проводники «земля» и «общий» необходимо соединять только в одной точке системы, иначе образуется замкнутый контур, излучающий помехи в схему;

? питать цепи, потребляющие большой ток, от отдельного источника. В этом случае переменные составляющие тока питания не проникают в шины, подводящие питание к маломощным логическим схемам. Следует иметь в виду, что проводники, передающие резкие изменения тока, индуктивно связаны с соседними проводниками, а последние передают фронты напряжений через емкостные связи соседним участкам схемы. В связи с этим размещению таких проводников надо уделять особое внимание;

? выбирать резисторы утечки с минимальным сопротивлением, допускаемым с точки зрения мощности потребления или других условий. Это особенно важно в ИС МДП-типа;

? в устройствах, построенных на ИС ТТЛ-типа, неиспользуемые логические входы надо подключить к положительной шине «питание» через резистор 1 кОм. В устройствах на МДП ИС неиспользуемые логические входы подключаются соответственно к положительной или отрицательной шинам, т. к. в противном случае может возникнуть состояние неопределенности в работе ИС;

? применять в линейных устройствах резисторы и конденсаторы, имеющие допуск на разброс параметров до 1 %. Исключение могут составлять резисторы утечки и конденсаторы блокирующих цепей, где допускается 20 % разброс параметров. По окончании разработки следует изучить влияние изменения параметров компонентов на работу схемы.

Если указанные ранее меры не дают желаемого эффекта, то можно применить фильтрацию сетевого напряжения и экранирование. Корпуса из металла или с проводящим покрытием в значительной степени ослабляют внешние помехи. Окна, образуемые индикаторами, шкалами или измерительными приборами, можно закрыть медными экранами. Фильтры сетевого напряжения обеспечивают защиту от помех из силовой сети, но их необходимо согласовать с аппаратурой.

Наиболее успешная борьба с помехами возможна лишь в том случае, когда разработка электрических схем и конструкций радиоэлектронной аппаратуры неразрывно связаны.

Аналогичный подход справедлив и для всех прочих электронных устройств.

4.9. Как проверить яркость разных осветительных ламп

В быту мы каждый день сталкиваемся с различными осветительными приборами, большинство из которых работают от сети 220 В и являются лампами накаливания или лампами дневного света. И те и другие выполняют одну и ту же функцию — освещение, однако принцип их действия совершенно разный. Если при замене ламп накаливания с перегоревшей спиралью мы часто ориентируемся на ее мощность и представляем себе, что сила света, исходящая от данной лампы накаливания, пропорциональна мощности (значение мощности наносится на колбу или цоколь лампы накаливания), то при замене ламп дневного света (далее ЛДС) ее мощность не всегда может быть пропорциональна силе света, а значит, и потоку освещенности территории, который является для нас окончательным и главным результатом эффективности работы ламп. Особенно это касается небольших компактных светильников с ЛДС, которые в быту применяют как локальные подсветки уголков помещения, кладовок, аквариумов и других мест.

В большинстве светильников с ЛДС сегодня применяют ЭПРА (электронные пускорегулирующие аппараты), представляющие собой высокочастотный преобразователь напряжения. Их также называют еще электронные трансформаторы. Эти устройства являются конкурентами классическим схемам с дросселем, конденсатором и стартером. Именно ЭПРА применяются в маломощных бытовых светильниках локальной подсветки и в современных аквариумах.

При неоднократных заменах вышедших из строя ЛДС в локальных светильниках, я столкнулся с тем, что не все лампы ЛДС (одинаковой мощности, размеров и даже производителя) дают одинаковый световой поток.

Оказывается, что оценить работу ЭПРА в сочетании с каждой конкретной ЛДС (силу света, что особенно актуально для аквариумной подсветки) можно простым способом.

Для этого потребуется фоторезистор (фотодиод) и омметр. Для этой цели желательно использовать фоторезисторы типа СФ2-2, СФ2-5 (или аналогичные), т. к. у этих приборов конструктивно большая площадка (окно) для фоточувствительного элемента. Фоторезистор закрепляют на столе неподвижно на расстоянии полуметра от ЛДС (которую также закрепляют неподвижно в штатном светильнике). К выводам фоторезистора подключают омметр в режиме измерения сопротивления с пределом 100–250 Ом (в зависимости от омметра). Для более точных показаний желательно применять цифровой тестер, например, М830 или его модификации.

Фиксируют сопротивление фоторезистора при нормальном горении ЛДС (после пускового режима). Затем ЛДС отключают и производят ее замену на другую с аналогичными (заявленными) параметрами. Теперь снова включают ЛДС и замеряют сопротивление фоторезистора. Если оно уменьшилось, значит, сила света второй лампы больше, яркость лучше, и наоборот. Такой результат после подборки с помощью нескольких ЛДС можно считать успешным.

Этот же метод уместно использовать при самостоятельной настройке (ремонте) ЭПРА. Путем замены элементов в ЭПРА и регулировке его тока по яркости ЛДС можно добиться лучшего результата таким простым «дедовским» методом (без использования осциллографа).

Иногда можно поэкспериментировать с изменением полярности включения ЛДС, бывают частные случае, когда ЛДС улучшает свои световые характеристики после этого.

4.10. Как просто устранить фон в усилителях ЗЧ

Усилители звуковой частоты (ЗЧ), создаваемые и ремонтируемые радиолюбителями, часто становятся источником «головной боли» из-за возникающего впоследствии фона переменного тока с частотой 50 Гц, заметного на слух в громкоговорителях и телефонах.

Если такое происходит, то следует проверить, правильно ли подключен микрофон к предварительному усилителю — далее ПУ (общий провод устройства должен быть соединен с оплеткой-экраном шнура), а также — правильно ли подключен выход ПУ и вход усилителя мощности (УМ). Дело в том, что иногда в одном устройстве применяются два усилителя (предварительный и УМ), имеющие разную полярность общего провода. Как известно, в усилительной схемотехнике такое включение не является проблемой — главное для качественного усилителя совместимость входного сопротивления, уровень шумов. Однако неправильное (некорректное) подключение усилителей между собой и предварительного усилителя к источнику звука (в том числе микрофону) зачастую является причиной фона с частотой 50 Гц.

Для того чтобы локализовать эту проблему, предлагаю простой способ, касающийся включения источников звука к предварительному усилителю (это может быть не только микрофон, но и иной источник с небольшим уровнем сигнала до 10 мВ). Разберем данный способ на основе примера с подключением микрофона.

Центральный проводник в оплетке микрофонного шнура подключается на вход усилителя (ПУ) согласно схеме, как правило, к разделительному конденсатору, ограничительному резистору или делителю напряжения.

Оплетка (экран) подключается не к общему проводу напрямую, а последовательно с RC-цепью, представляющую параллельно подключенные резистор сопротивлением 2 кОм ±20 % и оксидный конденсатор емкостью 10 мкФ с таким же допуском по возможному отклонению от номинала.

Здесь сопротивление резистора и конденсатора рассчитано для устройств с напряжением источника питания от 6 до 20 В.

Положительная обкладка оксидного конденсатора в данном случае включается сообразно полюсам источника питания (ИП) так, что если общий провод подсоединен к «минусу» ИП, то оксидный конденсатор подключается к общему проводу отрицательной обкладкой, и наоборот.

Такой метод позволяет устранить фон в большинстве усилителей с различным общим проводом источника питания, в том числе в старых ламповых усилителях, где фильтрация выпрямленного напряжения оставляет желать лучшего.

В большинстве случаев таким способом удавалось решить «проблему» фона с частотой 50 Гц в динамических головках, возникающую после замены штатного микрофона на другой (с близкими электрическими характеристиками), а также в случае замены высокоомного микрофона (например, МД-47, оснащенного согласующим трансформатором и имеющего сопротивление 1600 Ом) на низкоомный (типа МД-201).

4.11. Как сделать радиотелефон громкоговорящим?

Настольные радиотелефоны с небольшой дальностью широко популярны среди населения не только нашей страны. Однако не все знают, что радиоканал, по которому транслируется разговор в режиме дуплексной связи, можно прослушивать на радиоприемнике УКВ сигналов FM-диапазона. Некоторые модели радиотелефонов (как правило, наиболее дорогие) конструктивно обеспечивают громкую связь. В таком случае динамик (излучатель) находится в корпусе базы радиотелефона и «громкая связь» включается нажатием только одной кнопки. Но это скорее частный случай.

А как быть, если громкоговорящая связь в отдельно взятой модели радиотелефона не предусмотрена? В такой ситуации в качестве громкоговорящей приставки можно приспособить УКВ FM-радиоприемник или телевизор. Об этом далее.

В пределах одной квартиры или комнаты можно без особого труда «включить» громкую связь для того, чтобы разговор между двумя абонентами стал слышен другим людям, находящимся в помещении. Такое общение может быть на практике полезно для обмена мнениями, различных совещаний и конференций, когда обсуждаются важные и насущные вопросы на удаленном расстоянии с участием большого количества людей.

Если в помещении имеется УКВ-приемник FM-диапазона, его включают, и подносят FM-антенну к антенне трубки радиотелефона (или базы радиотелефона) на наиболее возможно близкое расстояние. Сигнал радиоволн, излучаемых радиотелефоном, имеет широкий спектр гармоник, относительно основной модулирующей частоты, поэтому FM-радиоприемник без труда поймает одну из гармоник сигнала радиотелефона. Для этого в большинстве случаев даже не требуется настраивать частоту радиоприемника. Требуется только установить нужную громкость усилителя радиоприемника, чтобы воспроизводимый динамиком сигнал воспринимался на слух комфортно и был слышен всеми без акустических искажений и «свиста» самовозбуждения.

Если прослушивать сигнал на автомобильную магнитолу, то появляется возможность записать разговор.

Для включения громкоговорящей связи с помощью телевизора даже не требуется близкого расположения антенн относительно друг друга. Дело в том, что в телевизоре используется настройка одной из программ на частоту радиотелефона, чем и достигается прием по радиоканалу и воспроизведение через внутренние динамические головки телевизора.

4.12. Доработка светильника «мерцающий фонарь»

Среди многих полезных электронных устройств, находящихся в продаже, есть и занимательные фонари с автономным питанием и автоматической подзарядкой от солнечных батарей. Многим, наверное, не раз приходилось видеть такие промышленные конструкции на прилавках магазинов, особенно часто в Европе и Скандинавии. Сделанные «под старину» (или имеющие иной внешний вид) фонари хорошо вписываются в уютный семейный интерьер городского или загородного дома. Внешний вид фонаря представлен на рис. 4.14.

4.12.1. Особенности устройства

Могут быть и другие конструкции, отличающиеся по внешнему виду (например, предназначенные для «втыкания» (вертикального крепления) непосредственно в землю на дачном участке. Предназначение у разного вида светильников может быть различным, емкость аккумуляторов и их тип (а также мощность солнечной батареи) отличается в зависимости от конструкции, но принцип действия у всех один.

При ясной погоде с большой солнечной активностью (днем) устройство, с помощью фотоэлементов солнечной батареи преобразует солнечную энергию в электрический ток, который заряжает маломощные аккумуляторы.

При наступлении темноты естественная солнечная активность снижается, зарядка аккумуляторов прекращается. Внутренняя схема «чувствует» наступление сумерек и разрешает мерцание светового элемента, которым является светодиод оранжевого свечения. Конструктивно светодиод выполнен в трубке из матовой пластмассы так, что кажется, как будто внутри корпуса фонаря мерцает свеча.

Благодаря конструктивным особенностям корпуса, удачным эстетическим решениям, а также электронной схеме устройства, управляющей светодиодом хаотичными пачками импульсов, удалось получить эффект мерцания свечи.

Прогресс в области новых световых элементов необратим. Лет 10 назад повсеместно в продаже имелись специальные лампы (рассчитанные под патрон Е27 и напряжение осветительной сети 220 В), которые производили аналогичный эффект мерцающей свечи благодаря инертному (неоновому) газу в колбе лампы. Сегодня такой же эффект можно получить от светодиода.

Стоимость таких фонарей-светильников невелика и колеблется от 3 до 10 Евро. В России и ближнем зарубежье подобные светильники продаются в отделах электротоваров, сувениров и гипермаркетах.

Рассмотрим электрическую схему устройства и ее основные элементы. Электрическая схема устройства представлена на рис. 4.15.

Микросхема DA1 является конструктивно «залитой» и на печатной плате представляет собой каплю твердой композиции с тремя выводами. Функция этой микросхемы — выработка импульсов с хаотичной частотой следования и скважностью. Как только на нее поступает питание после замыкания электрической цепи включателем SB1, на выводе 3 DA1 «OUT» присутствуют хаотичные импульсы положительной полярностью амплитудой 1,5–1,6 В (при нормально заряженных аккумуляторах). Ограничительный резистор R3 ограничивает ток через светодиод HL1, чем осуществляет энергосберегающую функцию устройства в вечернее время.

Импульсы хаотичного порядка с выхода микросхемы поступают в базу транзистора VT3, на котором выполнен усилитель тока.

В свою очередь, на транзисторах VT1, VT2 собран фоточувствительный узел (фотореле), управляющее работой усилителя тока VT2 и светодиода HL1. При ясной погоде или заметной солнечной активности в пасмурный день (короче, говоря, в дневное время) солнечная батарея на элементах FBI — FB4 является генератором постоянного тока. Максимальное суммарное напряжение на ее элементах (замеренное у катода диода VD1 и общего провода) не менее 3,4 В. Это напряжение поступает в базу транзистора VT1 (включенного вместе с VT2 по схеме Дарлингтона — с максимальным коэффициентом умножения напряжения) через делитель напряжения на резисторах R1, R4. Таким образом, пока светло, напряжение на солнечной батарее достаточно для открывания транзистора VT1 и, соответственно, запирания VT2. Через транзистор VT3 ток не течет, светодиод не мерцает.

Аккумуляторы GB1, GB2, соединенные последовательно, когда SB1 замкнут, заряжаются небольшим током через диод VD1, вторая функция которого — не допустить разряд аккумуляторов в темное время суток через элементы солнечной батареи.

В вечернее (темное) время суток, когда естественного освещения недостаточно для зарядки аккумуляторов, фотореле на транзисторах VT1, VT2 разрешает протекание тока через транзистор VT3, при этом светодиод HL1 мерцает, напоминая горение свечи. В этом случае через светодиод течет ток порядка 8 мА. При погашенном светодиоде устройство практически не потребляет ток. Соответственно, хорошо заряженных аккумуляторов при условии свечения светодиода только в вечернее время и ночью (то есть V суток) было бы достаточно на трое суток (примерно, 88 час).

Однако в дневное время аккумуляторы заряжаются, поэтому на практике время работы нового фонаря увеличивается намного и зависит (в основном) от солнечной активности в дневное время, т. е. тока заряда аккумуляторов.

Как правило, фонарь устанавливают в комнате на окне, с тем, чтобы он лучше заряжался днем. На практике, устанавливать фонарь в глубину комнаты, а тем более в темные интерьеры нельзя, т. к. не удастся получить желаемый уровень зарядки аккумуляторов и заявленные в руководстве (инструкции по эксплуатации) возможности «бесконечной работы, т. к. ресурс светодиода составляет не менее 100 000 часов» не соответствуют действительности. Конечно, не из-за светодиода, а просто устройство требует постоянной солнечной энергии для подзарядки, которую в темном углу или помещении будет неоткуда взять, да и аккумуляторы имеют не бесконечный цикл заряд-разряд. Прочие замеченные недостатки устройства и пути их локализации рассмотрим далее.

4.12.2. О деталях

Устройство комплектуется аккумуляторами Ni-Cd типа АА с номинальным напряжением 1,2 В и емкостью 700 мА/ч.

Транзисторы VT1—VT3 можно заменить отечественными приборами типа КТ312, КТ343 с любым буквенным индексом или аналогичные.

И тип аккумуляторов, и их емкость, на мой взгляд, недостаточны для хорошей и долговременной работы устройства. Именно поэтому устройство не принадлежит к «профи», а является «смешной детской самоделкой», рассчитанной на широкого потребителя и имеет больше сувенирное предназначение, нежели практическое.

4.12.3. Рекомендации по улучшению работы устройства

Для улучшения работы устройства, включающего длительную бесперебойную работу в течение месяцев подряд, а не нескольких суток, необходимо сделать ряд простых изменений в схеме.

? Параллельно диоду VD1 установить еще 2 аналогичных диода для увеличения тока заряда аккумуляторов. Главное — чтобы все три диода были аналогичными.

? Штатные аккумуляторы заменить аккумуляторами Ni-Mh (это продлит срок их полезной эксплуатации) в таком же корпусе АА, но с емкостью от 1400 мА/ч.

? Резистор R4 из схемы удалить. При этом фотореле будет срабатывать раньше, уже при минимальной освещенности и включать светодиод позже (в сумерки), что способствует более длительному заряду аккумуляторов, тем более с большей емкостью, чем штатные.

? Днем эксплуатировать (как уже было отмечено ранее) фонарь лучше в максимально освещенных местах (например, на окне), а к ночи, в преддверии романтического ужина, можно переносить его уже вглубь комнаты, что придаст атмосфере человеческого общения необычность.

Глава 5
Электронные узлы и дополнения к электрическим схемам

5.1. Автомат для клавиатуры

В популярных версиях телефонов с определителями номера, таких как «АНА-31», «Русь-18», «Русь-23 PLUS» и др., последовательным нажатием кнопок клавиатуры запускаются функциональные режимы «интеллектуального» телефона.

Таков, например, режим голосового проговаривания списка поступивших звонков с информацией о времени звонка и номере абонента в АОН с версией «Русь-23 PLUS». Для голосового проговаривания списка поступивших звонков за день с номером абонента и временем звонков нужно последовательно нажать кнопки на клавиатуре АОН <*>, <*>, <7>, <0>. Для проговаривания всего списка поступивших звонков набирается последовательность <*>, <*>, <7>, <0>, <0>.

Последние версии телефонов с определителем номера многофункциональны и имеют много полезных режимов работы. Несмотря на расширенную клавиатуру в АОН (когда одна кнопка в сочетании с другими имеет несколько назначений), запускать в действие такие важные функции, как проговаривание записной книжки, необходимо последовательным нажатием нескольких кнопок.

На рис. 5.1 предлагается простая приставка к АОН, автоматически запускающая тот или иной режим «интеллектуального» телефона, после подачи управляющего цифрового импульса (от кнопки или другого устройства) с положительным фронтом в точку А схемы.

Схема проста в изготовлении и эксплуатации, не требует настройки и дорогих деталей. Реализовано устройство на четырех популярных микросхемах. Применение микросхем К561 серии обеспечивает надежность и неприхотливость к питающему напряжению (U_H в диапазоне 5—15 В).

5.1.1. Особенности устройства

Схема монтируется на перфорированной монтажной плате, размерами 40^65 мм, и помещается в корпусе самого аппарата с АОН. Печатную плату автор не разрабатывал, поэтому выводы элементов соединяются гибким монтажным проводом МГТФ сечением 0,6–0,8 мм.

На микросхеме D1 (КР1006ВИ1) собран генератор инфранизкой частоты. На выходе (вывод 3) генератор формирует импульсы по форме меандра с частотой 1 Гц. Частота выходных импульсов зависит от значений элементов R1C1 и напряжения питания схемы. При первой подаче питания на схему приставки (так же, как и при замыкании контактов S1) заряжается времязадающий конденсатор С2 через резистор R4. На логическом элементе D4.1 собран времязадающий узел, обеспечивающий задержку в 6–8 сек (зависит от элементов С2R4). На выходе этого элемента присутствует низкий логический уровень. На входе сброса R (вывод 15) D2 в первый момент времени тоже присутствует низкий логический уровень, разрешающий работу счетчика. На выходе инвертора D4.2 будет высокий уровень. Генератор запускается при высоком уровне на входе сброса R (вывод 4) D1 (КР1006ВИ1). Последовательность импульсов прямоугольной формы поступает на тактовый вход счетчика D2 (К561ИЕ8). На выходах Q0—Q9 D2 последовательно появляется высокий логический уровень напряжения. На каждом выходе Q счетчика D2 высокий логический уровень появляется только на период тактового импульса с соответствующим номером. За 6–8 сек счетчик работает, при появлении высокого логического уровня на выходе Q5 D2 положительный импульс проникает на вывод 15 D2 и счетчик сбрасывается (обнуляется). Этот же импульс, инвертированный элементом D4.2, прекращает работу генератора на микросхеме D1. Если на входе ЕС (вывод 13) D2 разрешения счета присутствует низкий уровень, то счетчик выполняет свои операции синхронно с положительным перепадом на тактовом входе С.

Клавиатура АОН воспринимает последовательность импульсов от дополнительной схемы, как механическое нажатие/отпускание кнопок. В нашем случае необходимо нажать на АОН комбинацию: <*>, <*>, <7>, <0> — т. е. четыре кнопки.

Для новой серии последовательных импульсов необходимо кратковременно разорвать цепь питания схемы, или подать управляющий импульс положительной полярности в точку А схемы.

На микросхеме D3 собран четырехканальный коммутатор, входы (А1—А4) и выходы (В1—В4) подключены к соответствующим кнопкам клавиатуры АОН. Коммутация осуществляется управляющими сигналами высокого уровня, приходящими с выходов счетчика D2. Коммутатор имеет малое сопротивление включенного канала 80 Ом, что обеспечивает управление АОН без помех.

Вместо диодов развязки VD1—VD2 можно применить КД503, КД521, КД522, Д220 с любым буквенным индексом. Времязадающий конденсатор С2 обязательно с малым током утечки и хорошими параметрами термостабильности.

Все неиспользуемые входы логических элементов микросхем КМОП необходимо подключить к общему проводу.

5.1.2. Налаживание

Схема не требует настройки и стабильно работает в круглосуточном режиме. Рекомендую в качестве управляющего импульса (или для коммутации питания схемы) применять какое-либо автоматическое устройство, например, сенсор или акустический выключатель, реагирующий на хлопки. В последнем случае удается достичь оригинального эффекта, когда хлопок в ладоши вызывает проговаривание списка поступивших звонков. Схемы устройств акустических выключателей описаны в литературе для радиолюбителей.

Для других версий АОН последовательная комбинация кнопок может быть другой. Подключение к клавиатурам других версий АОН необходимо уточнить в соответствующей инструкции по эксплуатации.

5.2. Универсальный шлейф охраны помещений

В качестве контактов шлейфа используют прототип концевого включателя, установленный на входной двери, а в качестве вариантов — сопутствующий ему по функции геркон на замыкание (при исходном состоянии нормально закрытой двери совмещенный с герконом магнит способствует замыканию контактов, а при открывании двери контакты размыкаются). Или любое другое устройство, в том числе контакты реле, нормально замкнутые и размыкаемые при наступлении тревожного случая. Во избежание ложных срабатываний и нестабильной работы телефонного аппарата, сопротивление между коммутационными контактами шлейфа должно быть минимальным, также как и длина провода от телефона к контактам шлейфа (не более 50 см). Если этих условий выполнить нельзя, то непосредственно рядом с аппаратом устанавливают слаботочное электромагнитное реле, которое управляется внешней электронной схемой, датчиком к которой служат контакты шлейфа охраны.

Шлейф охраны представляет собой замкнутую петлю провода общим сопротивлением не более 1 кОм, подключенную к входу логики АОН. Он накоротко замыкает вход шлейфа АОН и общий провод. Даже кратковременного однократного нарушения целостности шлейфа достаточно для перехода АОН в режим активной сигнализации. Схемотехнику телефонных аппаратов с АОН нет необходимости описывать подробно, т. к. она уже многократно описана в литературе и многие радиолюбители собирали свои АОН самостоятельно. Далее наибольшую важность приобретают следующие рекомендации.

Для эффективной охраны территории с помощью шлейфа необходимо брать под охрану не только входную (любую) дверь, но и как можно больше других объектов потенциального проникновения нарушителя (окна, вторую входную дверь, дверь балкона), кроме того, необходимы различные охранные датчики перед входной дверью, акустические, инфракрасные, тепловые, емкостные датчики охраны. Таким образом, основной шлейф нужно разбить на несколько шлейфов с одинаковой эффективностью и быстродействием. Для этого разработан и прошел успешные испытания электронный узел, схема которого представлена на рис. 5.2.

Она состоит из устройства запоминания входного состояния, реализованного на D-триггерах. Простая схема реализована всего на двух КМОП-микросхемах К561 (К564, КР1564) серии, поэтому обеспечивает работоспособность при напряжении питания +5 В (от источника питания самого АОН) и является достаточно помехонезависимой. Количество входных шлейфов-каналов можно легко расширить путем добавления аналогичной микросхемы К561ТМ3.

5.2.1. Принцип работы схемы

На четырех объектах установлены нормально замкнутые охранные шлейфы Ш1—Ш4. При обрыве шлейфа или кратковременном нарушении контакта на соответствующем входе D появляется логическая «1». Автогенератор на логических элементах DD1.1, DD1.2 работает на частоте 1 кГц (корректируется элементами RC-цепи) и подает импульсы на тактовый вход С триггерной микросхемы DD2. К каждому выходу Q микросхемы DD2 подключен индикаторный светодиод с ограничительным резистором. Эта часть не является обязательной и на схеме полностью не показана. По положительному фронту тактового импульса на соответствующем выходе (выводы микросхемы 2, 10, 11, 1) появляется высокий логический уровень и загорается (для индикации состояния) соответствующий светодиод. Логический вход АОН настроен на восприятие сигнала высокого уровня как сигнала обрыва шлейфа, и этот импульс подается с инвертора элемента DD1.3. Вместо микросхемы К561ЛЕ6 можно применить другую логику (К176ЛП11) или набор дискретных диодов. Положительный полюс источника питания АОН подключается к выводам 14 микросхем DD1, DD3 и выводу 16 микросхемы DD2. Общий провод соответственно к выводам 7 DD1, DD3 и выводу 8 микросхемы DD2.

Микросхема К561ТМ3 содержит четыре D-триггера. Тактовый вход С (вывод 5) общий, как и вход переключения полярности Р (вывод 6). Если на входе Р высокий уровень, то данные передаются при положительном фронте сигнала на тактовом входе, при низком уровне на входе переключения полярности все происходит с точностью до наоборот.

5.2.2. Практические рекомендации

Для лучшей помехозащищенности входов триггера при удалении шлейфа от основной схемы более чем на 10 метров (актуально в нежилых производственных помещениях), по пути от датчиков шлейфа к входам триггера, необходимо поставить МОП-элементы буферных усилителей без инверсии. Такими элементами могут быть, например, элементы микросхемы (К176) К561ПУ3, К561ПУ4 или сборки по два последовательно соединенных инвертора К561ЛН2 на канал.

Элементы устройства удобно монтировать в корпусе самого АОН. Параллельно выводам питания микросхем следует установить оксидный конденсатор емкостью 10–50 мкФ. Проводники к удаленным датчикам шлейфа подключаются к телефону через разъем. Такое устройство исправно обеспечивает охрану объектов. В авторском исполнении в качестве шлейфов используются: Ш1 — геркон на входной двери, Ш2 — датчики удара на стеклах в комнате и включенный параллельно им на стекле балконной двери, Ш3 — емкостной датчик в другой комнате, Ш4 — инфракрасный барьер на кухне. Однако совершенно не обязательно таким образом усложнять схему и дублировать шлейфы, радиолюбителю для охраны квартиры может быть достаточно двух шлейфов. Тогда свободные входы D-триггера замыкаются на общий провод.

В офисах коммерческих предприятий количество шлейфов может быть наоборот увеличено. В качестве телефонного номера, который программируется в АОН для сообщения об обрыве шлейфа, логично использовать номер своего мобильного телефона. При включении режима охраны шлейфа в АОН предусмотрена подпрограмма задержки времени взятия под контроль помещений в 1,5…2 мин для того, чтобы хозяин квартиры (офиса) мог спокойно выйти из помещения, разблокировав входную дверь, не беспокоясь о ложном срабатывании системы.

Кроме того, важно знать, что в разных версиях аппаратов такой режим программируется с отличиями друг от друга и подробно описывается разработчиками в инструкции к АОН (его техническом паспорте).

Включают режим охраны при закрытой двери (дверях) и замкнутых контактах шлейфа охраны.

5.3. Включение трансформаторов на 400 Гц в осветительной сети 220 В 50 Гц

Если разобраться по существу в многообразии промышленных и самостоятельно изготовляемых радиолюбителями источников питания, то напрашивается удивительный вывод. В основном встречаются такие источники, в которых применяются одни и те же (из большого многообразия находящихся в продаже) понижающие трансформаторы. Все эти трансформаторы, по сути, выполняют одну роль. Благодаря магнитной индукции часть напряжения на первичной обмотке трансформатора передается на вторичную обмотку. Род тока при этом не изменяется, а коэффициент трансформации зависит от сопротивления обмоток электрическому току, мощности нагрузки, подключенной к вторичной обмотке трансформатора и приложенному напряжению U_c (на первичной обмотке). Для понижающего трансформатора, применяемого в маломощном источнике питания, по-настоящему важны несколько ранее описанных электрических параметров.

На практике, один и тот же трансформатор выдает разное напряжение на вторичной обмотке, в зависимости от напряжения на первичной обмотке. Причем важно, чтобы частота в осветительной сети равнялась 50 Гц (с незначительными отклонениями). В обозначении трансформаторов частота обязательно указывается на их корпусе.

Это замечание актуально для трансформаторов, работающих в понижающем режиме, когда первичная обмотка имеет сопротивление электрическому току много большее, чем вторичная (и последующие, в случае если трансформатор имеет несколько обмоток). На практике, для того чтобы понять — годится ли трансформатор в качестве понижающего в цепи 220 В (когда неизвестны его справочные данные или обозначение на корпусе не читается), рекомендуется проверить обмотки омметром и определить обмотку с максимальным сопротивлением. Ее и подключают в сеть 220 В. Каких-либо жестких критериев сопротивления первичной (сетевой) обмотки нет, и ее сопротивление может достигать и 100 Ом, и например, 1 кОм — все зависит от мощности и предназначения трансформатора. Разумно заметить, что включать непосредственно в сеть 220 В переменного тока трансформатор с обмоткой до 10 Ом опасно. Для этого используются автотрансформаторы (включенные между напряжением 220 В и обмоткой экспериментального трансформатора) или балластные конденсаторы, о которых написано далее.

Радиолюбителям наверняка будет полезно знать, какие сетевые трансформаторы пользуются популярностью среди электронных конструкций, уверенно зарекомендовали себя с положительной стороны по безопасности и длительности (в режиме работы 24 часа на протяжении нескольких лет) эффективной работы. Для этого в табл. 5.1 для примера приводятся названия некоторых популярных трансформаторов, которые автор не раз использовал в своих электронных конструкциях.

Кроме трансформаторов, рассчитанных на частоту 50 Гц, есть и другие, разработанные соответственно для других целей. Например, это накальные трансформаторы на частоту 400 Гц, применяемые в военной промышленности и специализированных электронных устройствах. Радиолюбитель не должен их «сбрасывать со счетов», т. к. с помощью таких «неподходящих» трансформаторов можно изготовить не один десяток полезных устройств, в сфере преобразователей напряжения и источников питания. Эти трансформаторы на практике прекрасно себя зарекомендовали в устройствах преобразования и питания с частотой 380…1000 Гц в режиме нагрузки разной (в том числе максимальной) мощности.

Рассмотрим широко распространенный трансформатор ТА1-220-400.

Его можно применять как понижающий в осветительной сети 220 В 50 Гц в качестве основного элемента источника питания. Выходной ток источника питания невелик, — порядка 70 мА, однако из-за относительно высокого выходного напряжения (до 30 В) такой источник питания оказывается незаменим, например, для питания накальных индикаторов (например, ИВ-21) и в ряде аналогичных случаев.

На рис. 5.3 представлена электрическая схема источника питания, где в качестве понижающего трансформатора применен ТА1-220-400.

Как видно из схемы, она классическая, и ничего необычного в ней нет. Точками на схеме обозначены начала обмоток трансформатора, однако, для сборки схемы оказывается достаточно только правильно подключить их выводы. Данная схема может с успехом служить тому радиолюбителю, кто озаботится самостоятельным изготовлением маломощного источника питания с выходным напряжением 2,5 В (переменный ток) и 27–30 В (постоянный ток).

Оба напряжения будут полезны для испытания необычных конструкций. Так, например, напряжение 30 В (как переменного, так и постоянного тока) уместно использовать в лаборатории радиолюбителя при настройке телефонных аппаратов с функцией АОН (и не только). Этот сигнал будет имитировать сигнал звонка-вызова с телефонной линии и для настройки АОН (или другого телефона) намного безопаснее, чем сигнал с амплитудой в два раза большей (как в реальной телефонной линии). Кроме того, выходное напряжение 2,5 В удобно использовать для питания домашних часов-будильников (с питанием 1,5…3 В, добавив небольшую выпрямительную схему), тогда не придется постоянно покупать батарейки, а также для питания зарядного устройства дисковых аккумуляторов и элементов с таким же номинальным напряжением.

5.3.1. Особенности устройства

Главное в схеме — не перепутать подключение обмоток трансформатора Т1.

Эксплуатация трансформатора на 400 Гц в сети 220 В с частотой 50 Гц практически безопасна благодаря балластному конденсатору С1 и шунтирующему резистору R1, установленным последовательно с первичной обмоткой Т1. Неполярный конденсатор, включенный в цепь переменного тока, ведет себя как сопротивление, но, в отличие от резистора, не рассеивает поглощаемую мощность в виде тепла. Это позволяет сконструировать компактный (благодаря миниатюрным трансформаторам на 400 Гц) источник питания, легкий и относительно недорогой. Емкостное сопротивление конденсатора при частоте f описывается выражением:

Х_С=¹/₂?fC,

где ? — (пи), f (частота) — выражена в Гц, С— емкость конденсатора в фарадах. В том случае, когда напряжение на нагрузке не превышает 30 В, уместно также пользоваться формулой:

С = 3200 x (I_н: U_с).

В этой формуле емкость балластного конденсатора С1 рассчитана в микрофарадах, U_c — напряжение в сети 220 В, I_н — ток нагрузки в цепи (А).

Благодаря включению в данной схеме понижающего трансформатора, безопасность использования рекомендуемого источника питания многократно повышается (относительно бестрансформаторного источника при прочих равных условиях).

Изменением емкости балластного конденсатора С1 в данной схеме удается регулировать выходное напряжение источника питания, что весьма удобно. Таким же способом можно включать в сеть 220 В и другие трансформаторы с первичными обмотками, не рассчитанными для напряжения 220 В (с низковольтными первичными обмотками). Балластный конденсатор в этом случае подбирают так, чтобы при максимальном токе нагрузки выходное напряжение трансформатора соответствовало заданному.

Балластный конденсатор С1 в данной схеме используется на рабочее напряжение не менее 300 В (например, МБГЧ-1, МБГЧ-2, К73-11, К73-17 и аналогичный).

Диоды VD1, VD2 стабилизируют напряжение на выводах 13 и 16 трансформатора Т1. Если такая стабилизация не нужна, а скачки напряжения из-за отключения/подключения нагрузки в диапазоне ±20 % допустимы, то эти диоды можно из схемы исключить.

Оксидные конденсаторы С2 и С3 сглаживают пульсации напряжения на выходе выпрямителя, реализованного на диодном мосту VD3. Отвод от середины вторичной обмотки трансформатора ТА1-220-400 (вывод 10) позволяет получить постоянное (относительно общего провода) выходное напряжение 15 В. Если в таком решении необходимости нет, то подключение вторичной обмотки может быть ограничено только выводами 6 и 7 трансформатора Т1, диодным мостом VD3 и конденсатором С3.

На накальных трансформаторах (обозначение ТА, ТН), предназначенных для работы в электрических цепях с частотой 400 Гц, можно сделать эффективные преобразователи напряжения для питания, например, электробритвы, фотовспышки или маломощных ламп дневного света. Причем основным источником питания будет автомобильный (или иной) аккумулятор с током не менее 500 мА и напряжением не менее 10 В.

5.3.2. О деталях

Кроме указанного на схеме трансформатора подойдут также ТН30-220-400, ТН32-220-400, ТН36-220-400, ТН60-220-400. В этих случаях изменяется только мощность трансформатора (соответственно 30, 32, 36 или 60 Вт) без изменения схемы. А для трансформаторов типа ТН47-220-400, ТН48-220-400 дополнительно потребуется уточнить их цоколевку выводов.

Оксидные конденсаторы С2, С3 типа К50-24, К50-29 с рабочим напряжением не менее 50 В. Постоянный резистор R1 типа МЛТ-1 или аналогичный. Выпрямительный диодный мост VD3 типа КЦ405А — КЦ405Е (или аналогичный). Его также можно заменить четырьмя дискретными диодами типа Д220, КД105 (или аналогичными) с любым буквенным индексом.

Приложения

Приложение 1
Техника безопасности при работе с радиоэлектронными устройствами и бытовой электротехникой

Требования по технике безопасности

Монтировать, обслуживать и эксплуатировать устройства, рассмотренные в этой книге и рекомендуемые к повторению, может только ответственный и квалифицированный радиолюбитель. К квалифицированному радиолюбителю могут быть отнесены лица, ознакомленные со всеми предупреждениями и замечаниями по безопасности, а также эксплуатационными и монтажными процедурами, изложенными в соответствующих инструкциях по охране труда и наставлениях (руководствах) по электробезопасности. К квалифицированным радиолюбителям относятся:

? лица, прошедшие обучение и получившие полномочия на монтаж, обслуживание и эксплуатацию электро- и радиооборудования с учетом требований правил техники безопасности (ТБ);

? лица, прошедшие обучение и способные использовать все необходимые защитные средства;

? лица, прошедшие обучение и способные оказать пострадавшим от электрического тока первую (доврачебную) медицинскую помощь.

Надежная и безопасная работа рекомендуемых в книге устройств зависит от исправности радиокомпонентов, грамотной сборки, соблюдения правил выполнения монтажа (особенно в устройствах, где применяются полевые транзисторы с управляющим напряжением) и своевременного технического обслуживания (регламента) электронных устройств и систем.

Меры безопасности

Чтобы рекомендованные в книге устройства долго вам служили, необходимо соблюдать указания по технике безопасности.

Во избежание опасности возгорания и поражения электрическим током перед первым включением электрических устройств, питающихся от напряжения 220 В осветительной сети, а также после замены деталей, необходимо при отключенном напряжении внимательно осмотреть монтажную плату с элементами, проверить правильность соединений (в соответствии с электрической схемой).

Подавать питание можно только после того, как вы удостоверитесь в правильности монтажа. Все устройства и узлы, рекомендованные читателям в этой книге, проверены автором на полное соответствие стандартам безопасности.

Автор не несет ответственности за повреждения устройств и травмы, полученные вследствие неправильной эксплуатации рекомендованных конструкций.

Электрические свойства тела человека

Электропроводность — один из параметров, характеризующих жизненную деятельность живого существа. С возникновением живого организма любого вида начинаются биоэлектрические явления, которые прекращаются только после гибели живого существа. Человек не является исключением.

Тело человека представляет собой по своим электрофизическим свойствам соленый раствор (раствор электролита). Разные ткани тела человека характеризуются разной концентрацией раствора электролита и разным его составом, вследствие чего различаются по своим диэлектрическим свойствам (табл. П1.1).

Как любой проводник, тело человека можно охарактеризовать его электрической емкостью. Приближенно емкость любого проводника может быть рассчитана как емкость шара, имеющего такую же площадь поверхности.

Поскольку внутриклеточная жидкость содержит ионы и хорошо проводит электрический ток, то внутренние ткани тела человека обладают довольно низким сопротивлением. В целом же сравнительно высокое сопротивление тела человека электрическому току определяется в основном сопротивлением поверхностных слоев кожи (эпидермиса). Проводимость кожи в значительной степени зависит от ее состояния и осуществляется через потовые и сальные железы. Внутри тела человека ток разветвляется и проходит преимущественно вдоль протоков тканевых жидкостей (кровеносных сосудов, нервных стволов, лимфатических узлов).

Общее сопротивление тела человека постоянному току (от конца одной руки до конца другой) при сухой неповрежденной коже рук составляет 10⁴…10⁶ Ом и меньше.

По отношению к переменному току человеческое тело можно рассматривать как параллельно соединенные резистор и конденсатор. Постоянный ток идет только через резистор, и если активное сопротивление тела большое, то сила тока будет невелика. Переменный ток идет и через резистор, и через конденсатор. Так как резистор и конденсатор включены параллельно, их полное сопротивление меньше чисто активного сопротивления и сила тока при данном напряжении должна быть больше, чем в случае постоянного тока.

Сопротивление человеческого тела току различно для разных индивидуумов. Оно также зависит от состояния здоровья человека. Наличие алкоголя в крови заметно уменьшает сопротивление человеческого тела.

Встречаются люди с уникальными электрическими характеристиками.

Особенности поражения электрическим током

Поражение электрическим током опасно для здоровья и даже для жизни человека. Тяжесть поражения зависит от силы тока, продолжительности его действия и от того, по какому пути протекает ток в теле человека. Особенно чувствительны к действию тока мозг и сердце, т. к. возможны нарушения их деятельности. Интересно свойство слюны человека проводить электрический ток. Изготовленные из разных металлов коронки зубов человека могут сыграть роль электродов гальванического элемента, слюна — роль электролита. Такой необычный источник тока может питать микроприемник радиоволн, вмонтированный, например, в дупло зуба. Преимущество такого устройства в том, что оно всегда будет с вами.

Большинство людей реагируют на силу тока 10^-30А. Сила тока в несколько миллиампер вызывает болевые ощущения, но не опасна для здоровья. При силе тока больше 10 мА происходит резкое сокращение мышц, и человек может оказаться не в состоянии освободиться от источника тока (например, неисправного прибора или провода). В этом случае возможна остановка дыхания; сделанное своевременно искусственное дыхание может вернуть человека к жизни.

Если ток свыше 70 мА проходит в области сердца, сердечная мышца начинает беспорядочно сокращаться, нарушается нормальное кровообращение.

Это явление называется фибрилляцией сердца; вовремя не прекращенная фибрилляция приводит к смерти. Начавшуюся фибрилляцию очень трудно остановить. Однако иногда значительно большая сила тока (порядка 1 А) к смертельному исходу не приводит. (По-видимому, при поражении сильным током происходит полная остановка сердца; после прекращения действия тока нормальная деятельность сердца возобновляется.) При еще большей силе тока (100 мА и более) происходит паралич органов дыхания и наступает мгновенная смерть. Нарушение электропроводимости центральной нервной системы, управляющей основными, жизненно необходимыми функциями человека, происходящее при этом, объясняется следующим образом. При очень низкой энергии связи между электроном и ядром в сложных полимерных органических молекулах ток порядка 10^-6А, проходящий через тело человека при электротравме, выделяет энергию, на несколько порядков превышающую ту, что необходима для разрушения межмолекулярных связей.

Все рассмотренные ранее случаи протекания тока через тело человека осуществлялись по пути рука-рука или нога-рука. Это очень важно, т. к. любой другой путь для тока чреват более страшными исходами даже при более низких токах и напряжениях. Сейчас уже не подлежит сомнению существование на теле человека областей, наиболее уязвимых к току. К ним относятся тыльная сторона кисти, шея, висок, плечо, спина. При прохождении тока через эти участки тела человека смерть наступает от нарушения мозгового кровообращения.

Одной из самых опасных разновидностей электротравм является поражение так называемым шаговым напряжением, которое возникает в зоне оборвавшегося провода линий электропередач высокого напряжения, и может действовать на расстояниях сотен метров от упавшего провода на землю. Шаговое напряжение относительно Земли составляет 50 кВ и более.

Считается, что электротравмы со смертельным исходом составляют 10–15 % от общего количества травм с тяжким исходом. В мире общее количество погибших от электрического тока в год в среднем оценивается в 22…25 тыс. человек. Это число, конечно, существенно меньше числа людей, погибающих в автокатострофах за то же время. Но все же оно велико, и, чтобы предохраниться от поражения электрическим током, надо знать, какую опасность он представляет, а также выполнять в общем-то несложные правила безопасности. Сегодня электричество стало самостоятельной отраслью естественнонаучных знаний. Оно еще уготовит людям немало неожиданностей. Некоторые «сюрпризы» науки люди уже не могут предугадать. И контуры будущего, вырисовывающиеся уже сегодня, грандиозны.

Приложение 2
Выбор пассивных элементов для электронного устройства

Практикующий радиолюбитель и специалист по ремонту радиотехники постоянно пользуются справочниками, в которых отражены электрические параметры (характеристики) различных радиоэлементов. Для того чтобы найти вариант для замены вышедшей из строя радиодетали (если недостаточно опыта), порой требуется изучить не один том справочных изданий. Учитывая тот факт, что ни один справочник по радиоэлементам до сих пор (по разным вполне объективным причинам) не может претендовать на полноту и актуальность (свежесть) информации, радиолюбитель должен иметь вблизи своей лаборатории, по меньшей мере, несколько справочных изданий. Отрицательные стороны современных справочников знают, наверное, все — это дороговизна, насыщенность информацией «от А до Я» или, наоборот, однобокая ее подача, в то время, как радиолюбителю часто требуются данные только по узкому спектру радиоэлектронных приборов, наиболее популярных или недорогих. Для этого многие радиолюбители еще с давних времен собирают радиотехнические журналы и аккуратно хранят подшивки справочной информации, опубликованной в них, создавая тем самым собственные «залежи» и «клады» полезной информации.

Обзор призван помочь увлеченным радиолюбителям собрать свои справочники, проверенные опытом как последнего, так и нескольких ранних поколений «стариков-радиолюбителей».

Если проанализировать длительную работу любых аудио- и видеоусилителей, собранных на дискретных компонентах или с применением таковых, окажется, что шумовые помехообразующие свойства данных усилителей (без исключения, самодельного и промышленного производства) в разной степени неудовлетворительны для требовательного слуха меломана или просто внимательного слушателя, привыкшего к комфорту.

Одним из основных требований, предъявляемым к усилителям, является минимальный шум на выходе. В паспортных данных промышленно изготовленного усилителя, как правило, поставленного на конвейерную сборку, присутствует такой параметр, как отношение сигнал/шум. Чем ниже этот показатель, тем качественнее усилитель. Наверное, радиолюбители замечали, что сразу после приобретения нового усилителя среднего класса А или В, его шумовые характеристики практически удовлетворительны, т. е. в динамических головках трудно зафиксировать на слух шум самого усилителя.

В процессе эксплуатации этот параметр постепенно ухудшается и вот уже на полной громкости усилителя слышен то ли «шум камыша», то ли иной постоянный шорох.

Как правило, бывший в ремонте усилитель имеет худшие качественные параметры, относительно нового. Объяснений тому может быть несколько — от установки в виде замены тех элементов, что есть в наличии, а не тех, которые необходимы по заданным параметрам (это касается всех радиоэлементов) и целым комплексом других причин. После повторной пайки усилители (как показывает практика) начинают больше шуметь даже с установленными высококачественными элементами. Основное усиление в усилителях прямого преобразования осуществляется на низких частотах. Поэтому особо важно при сборке усилителя применять те компоненты, которые впоследствии дадут меньше шумовых эффектов.

2.1. Радиоэлементы как источники шумов

По источнику возникновения шумы усилителей можно разделить на внешние и внутренние. С помехами и наводками, вызванными внешними причинами, можно успешно бороться известными способами — с помощью оптимального расположения элементов, экранирования корпуса устройства, фильтрами и фильтрующими оксидными конденсаторами по питанию. От внутренних шумов, возникающих в процессе усиления сигнала, избавиться не просто. Внутренние шумы усилителя зависят от схемотехники усилителя (совместимости транзисторов и целых каскадов), и возникают при прохождении тока через пассивные (резисторы, катушки индуктивности и конденсаторы) и активные (транзисторы) элементы схемы.

При разработке или повторении высококачественного усилителя звуковой частоты, кроме оптимального выбора вида схемы, важно правильно подобрать элементную базу и оптимизировать режим работы каскадов усилителя.

В каждом усилителе источником внутренних шумов являются тепловые и токовые шумы постоянных и переменных резисторов, фликкер-шумы конденсаторов, диодов и стабилитронов, флуктуационные шумы активных элементов, вибрационные и контактные шумы.

Контактные шумы возникают при некачественной пайке (произведенной с нарушением температурного режима) в местах соединения разъемов и отслоений контактных площадок печатного монтажа. Количество всевозможных разъемов в усилительной аппаратуре должно быть сведено к минимуму. Вибрационные шумы — это разновидность контактных шумов. Они могут проявляться при эксплуатации усилителя на подвижных объектах, с вибрацией почвы (основания), в автомобиле и при неоправданно близком расположении мощных динамических головок к конструкции усилителя. Такие шумы возникают из-за передачи механических колебаний на обкладки конденсаторов, на которые воздействует приложенное напряжение. Особенно подвержены данному недостатку керамические конденсаторы (К10, К15 и др.) с емкостью более 0,01 мкФ, установленные во входных цепях усилителя и выполняющие роль разделительных. Спектр помехи находится в диапазоне низких частот. Для борьбы с этим явлением желательно применять амортизацию всей конструкции. В оксидных конденсаторах такие помехи не возникают. Например, звуковой эффект эхо-сигнала — когда в динамических головках (учитывая стереоэффект) отчетливо слышно повторение сигнала. Для некоторых меломанов такой эффект даже приятен и необычен, но по сути это является недостатком усилителя, хотя бы потому, что его невозможно выключить (устранить).

При прямом прохождении тока собственные шумы диодов минимальны. Небольшой уровень шумов все же имеет место быть — при действии обратного напряжения образуется ток утечки, и чем он меньше, тем меньше шумовые свойства прибора. Стабилитроны и стабисторы дают больший шумовой эффект (с помощью таких полупроводников даже строят устройства со специальными эффектами — имитаторами шума прибоя, генераторы «белого» и «розового» шума). Чем большее сопротивление имеет ограничительный резистор в цепи стабилитрона (работа на малых токах), тем больше вероятность проявления внутренних шумов стабилитрона.

Рассмотрим шумы, возникающие от пассивных элементов: резисторов и конденсаторов.

2.1.1. Шумы резисторов

Собственные шумы резисторов складываются из тепловых и токовых шумов. Тепловые шумы вызваны движением электронов в токопроводящем слое, из которого частично состоит резистор. Такие шумы увеличиваются с увеличением температуры нагрева резистора, и даже температуры окружающей среды. Если на резистор не действует напряжение, то ЭДС его шумов (единицы микровольт) определяется соотношением:

Е_ш = 0,0125 x (f1 — f2) x R,

где f1 — f2 —полоса частот в килогерцах. R — сопротивление в килоомах.

При протекании через резистор тока возникают токовые шумы. Шумовое напряжение появляется из-за эффекта флуктуации контактных сопротивлений между проводниками, оно линейно зависит от приложенного напряжения. Шумовые свойства резисторов характеризуются отношением действующего значения переменной составляющей напряжения шумов (мкВ) к приложенному напряжению (В):

E_ш/U.

Частотный спектр тепловых и токовых шумов непрерывный, но есть и различия. У теплового шума он равномерно распределен по всей полосе частот, а у токового шума спадает с примерно 10 МГц. Общая величина шума пропорциональна квадратному корню сопротивления, поэтому у резисторов с низким сопротивлением шумовые качества лучше (менее значимы).

Кроме того, определяющее значение имеет материал, из которого изготовлены резисторы.

Есть несколько способов борьбы с шумами резисторов. Применение тех типов резисторов, в которых за счет технологии изготовления шумовые свойства менее значимы. У непроволочных резисторов токовые шумы значительно больше тепловых. Общий уровень шума для разных типов резисторов находится в диапазоне 0,1…100 мкВ/В. Подстроечные и переменные резисторы шумят больше постоянных, поэтому их лучше применять с небольшими номиналами или стремиться вообще исключить. Тепловые шумы можно значительно сократить, если применять резистор большей мощности рассеяния, чем это технологически требуется. Тот же эффект достигается принудительным охлаждением резисторов, например, с помощью установленного непосредственно рядом с элементами вентилятора, или помещением всей монтажной платы в холодильник. Параллельное или последовательное включение резисторов для этой цели дает ощутимо меньший эффект, т. к. возрастает количество контактных соединений, что приводит к увеличению влияния контактных шумов.

Для сравнения шумовых свойств некоторых популярных резисторов обратимся к табл. П2.1.

Из табл. П2.1 видно, что наиболее эффективно использовать в высококачественном малошумящем усилителе звуковой частоты резисторы типов С2-26, С2-29В, С2-33 и резисторы в чип исполнении (т. е. бескорпусные) С1-4. Как наиболее шумовые из популярных резисторов, кроме переменных и подстроечных, показали себя популярные и распространенные типы МЛТ, ОМЛТ.

Резисторы, применяемые в колебательных контурах, усилителях высокой частоты, должны обладать только активным сопротивлением, т. е. не изменять свое сопротивление в рабочем диапазоне частот. Пограничная частота, на которой будет эффективно работать резистор, зависит от его сопротивления и собственной емкости и определяется соотношением:

F_гр = ¹|₄?RC.

Собственные емкости резисторов С2-6, С2-13, С2-14, С2-23, С2-33, ОМЛТ находятся в интервале 0,1…1,1 пФ. Постоянные резисторы имеют допуск отклонения сопротивления от номинальной величины. Здесь важно понимать, что чем больше допустимый разброс в отклонении от номинального сопротивления резистора, тем менее стабильной может оказаться его работа. В усилителях желательно применить постоянные резисторы с допуском отклонения 0,001…2 % марки С2-23. Допуск в отечественных резисторах обозначается третьим или четвертым элементом в маркировке.

В табл. П2.2 приводятся обозначения допусков постоянных резисторов отечественного производства.

Величина допуска может быть нанесена и под номиналом, во второй строке.

Что касается резисторов, на которых маркировка читается в виде цветных полос, то для нашего случая это еще проще — постоянные резисторы с малой величиной допуска (0,1…10 %) маркируются пятью цветовыми кольцами на корпусе прибора. При этом первые три — численная величина сопротивления в омах, четвертое кольцо — множитель, а пятое — допуск. Для нашего варианта пятая полоса должна иметь цвет: золотистый (±5 %), коричневый (±1 %), красный (±2 %), зеленый (+0,5 %), голубой (+0,25 %), фиолетовый (+0,1 %). Резисторы с более широким допуском маркируются четырьмя полосами.

Маркировочные знаки на резисторах сдвинуты к одному из выводов и читаются слева направо. Если размеры резистора не позволяют разместить маркировку ближе к одному из выводов, ширина полосы первого знака делается несколько больше других.

Современные резисторы маркируются по ОСТ 11.074.009-98.

2.1.2. Маркировка резисторов

Первый элемент — буква или сочетание букв, обозначающих подкласс резисторов (в этом материале рассмотрим только резисторы, имеющие значения для усилительной и высококачественной техники): Р — резисторы постоянные, РП — переменные.

Второй элемент — группа по материалу изготовления: 1 — непроволочные, 2 — проволочные или металлофольговые.

Третий элемент — цифра, обозначающая регистрационный номер разработки. Между вторым и третьим элементом ставится дефис, например, Р1-4. Кроме того, четвертым обозначением (не всегда) ставится климатическое исполнение, что важно для высококачественных усилителей. В — всеклиматическое, Т — тропическое исполнение. Совершенно естественно, что в относительно жарком климате надежней резистор исполнения «Т».

По классификации до 1980 г. обозначение отечественных постоянных резисторов начиналось с буквы «С» — сопротивления (СП — переменные резисторы). Вторая цифра указывает на особенности токонесущей части: 1 — непроволочные тонкослойные углеродистые и бороуглеродистые, 2 — непроволочные тонкослойные металлодиэлектрические или металлоокисные, 3 — непроволочные композиционные пленочные, 4 — непроволочные композиционные объемные, 5 — проволочные, 6 — непроволочные тонкослойные металлизированные.

Единая структура условных обозначений всех резисторов, выпускаемых за рубежом, отсутствует. Поэтому каждая уважающая себя фирма обозначает резисторы по своему стандарту. Чтобы перечислить все возможные обозначения (особо важен материал резистора и технология изготовления), потребовалось бы опубликовать несколько книг.

То же справедливо относительно цветовой маркировки зарубежных резисторов. Поэтому в данной книге отмечу лишь один зарубежный стандарт обозначения (MIL).

Первый элемент обозначает серию резистора. Второй, третий, четвертый и пятый элементы — цифровой код, номинальное сопротивление. Эти данные сведены в табл. П2.3.

Шестой элемент — буквенный код, которым обозначается уровень надежности резисторов в течение 1000 час. Для пояснения этого параметра обратите внимание на табл. П2.4.

В последнее время пользуются популярностью металлопленочные резисторы MF. Материал основы — особо чистая керамика, резистивный слой — осажденный сплав Ni-Cr. Выводы таких резисторов из луженой меди. Температурный диапазон —55…+155 °C. Температурный коэффициент сопротивления ±15…±50 ppm/°C. Выпускаются с мощностью рассеяния 0,125…3 Вт. Особо малогабаритные варианты данного типа постоянных резисторов маркируются MF-S. Точность сопротивления (допуск отклонения) в пределах 0,1…5 %, что позволяет использовать их в высококачественных усилителях. Точность сопротивления и другие электрические параметры маркируются цветовыми полосами так, как рассмотрено ранее.

Еще один вариант подходящих постоянных резисторов для высококачественных усилителей звуковой частоты — металлооксидные резисторы MO. Основа та же. Резистивный слой — металлооксидная пленка дает название самому типу данных резисторов. Кроме отличий по электрическим характеристикам данный тип резисторов имеет огнеупорное покрытие, что позволяет строить на их основе устройства, работающие с высоким уровнем температуры воздуха, например, пожарной сигнализации. Малогабаритные варианты маркируются MO-S. Мощность рассеяния до 5 Вт при температуре +70 °C. Температурный коэффициент сопротивления чуть хуже: ±200 ppm/°C. Точность сопротивления (допуск) также уступают постоянным резисторам серии MF — только ±5 %. Температурный диапазон -55…+200 °C.

Постоянные резисторы серий KNP (проволочные резисторы), а также SQP и PRW (мощные проволочные резисторы с высокой перегрузочной способностью, закатанные в литой цементный корпус) для работы в высококачественном усилителе нежелательны из-за комплекса причин, одной из которых является чрезмерно нестабильный (для усилителей класса А) их температурный коэффициент сопротивления ±300 ppm/°C.

Проволочные резисторы

Кроме постоянных и переменных резисторов (наиболее популярных в практике радиолюбителя) существует отдельный подвид резисторов — проволочные. В табл. П2.5 представлены сведения, касающиеся материалов для изготовления проволочных резисторов.

Примечание.

Используя справочные данные, приведенные в табл. П2.5, можно самостоятельно изготовить проволочный резистор из соответствующего материала.

2.1.3. Шумы конденсаторов

Для переменного тока конденсатор представляет собой сопротивление, величина которого уменьшается с ростом частоты. В конденсаторах источником фликкер-шумов является ток утечки. Наибольший ток утечки у оксидных конденсаторов большой емкости. Замечено, что утечка увеличивается с увеличением емкости и снижается с увеличением допустимого рабочего напряжения U_раб.

Оксидные конденсаторы, установленные на входе и выходе усилителя в качестве разделительных (не пропускают постоянную составляющую напряжения и уменьшают влияние нагрузки или выходных каскадов предварительного усилителя на работу основного усилителя), существенно увеличивают внутренние шумы усилителя. Поэтому желательно вместо них применять пленочные конденсаторы (например, К10-17, К10-28, К10-23, КТ4-23, К73-3, К73-9, К73-17, К76-3, К10У-5, КД-1, К76-П2, КМ-5, КМ-6, из импортных — KWC), хотя это, во-первых, приведет к существенному увеличению размеров конструкции, а во-вторых, выходные конденсаторы таким образом заменить не удастся из-за относительно больших емкостей. Оксидные конденсаторы вообще являются значительным источником фликкер-шумов, которые образуются в усилителе с течением времени. По этой же причине желательно избегать их применения в цепях прохождения сигнала.

В табл. П2.6 сведены данные о некоторых популярных оксидных конденсаторах, изучив которые можно определить те или иные прерогативы в использовании данных конденсаторов. Наименьшие токи утечки среди оксидных конденсаторов имеют К53-1А, К53-18, К53-16, К52-18, К53-4.

При выборе компонентов для высококачественного усилителя необходимо принимать во внимание, кроме электрических параметров, срок изготовления и фирму-производителя. Как правило, производитель гарантирует паспортные параметры в течение ограниченного срока 3…8 лет. При длительном периоде хранения оксидных конденсаторов до введения их в рабочий режим, их токи утечки заметно возрастают. Учитывая это, при использовании долгое время хранившихся на консервации конденсаторов необходимо постепенно повышать воздействующее на них напряжение до указанного в паспортных данных номинального значения.

Поскольку токи утечки конденсатора возрастают при увеличении температуры, то следует хранить конденсаторы в недоступном для прямых солнечных лучей месте, при температуре окружающей среды в диапазоне -40…+40 °C. Для того чтобы подбирать конденсаторы для той или иной радиоэлектронной аппаратуры, необходимо знать их обозначения и сведения, определяющие их электрические параметры, такие как емкость, рабочее напряжение, материал изготовления, группу ТКЕ (температурного коэффициента емкости).

Обозначения конденсаторов

Рассмотрим обозначения отечественных конденсаторов, которые действуют с 1998 г. в соответствии с ОСТ 11.074.008.98. Первый элемент обозначения — буква или сочетание букв, определяющих тип конденсатора (К — постоянной емкости, КТ — подстроечный, КП — переменный, КС — конденсаторные сборки — не путайте с начальным обозначением микросхем, например, серии КС193ИЕ2).

Второй элемент — используемый вид материала (диэлектрика). Далее некоторые сведения, относящиеся к конденсаторам, применяемым в усилителях различного назначения.

? 10 — керамические;

? 20 — кварцевые;

? 21 — стеклянные;

? 22 — стеклокерамические;

? 23 — стеклоэмалевые;

? 26 — тонкопленочные с неорганическим диэлектриком;

? 31, 32 — слюдяные;

? 40 — бумажные и фольговые;

? 42 — бумажные металлизированные;

? 50 — оксидные (электролитические) алюминиевые;

? 51 — оксидные танталовые и ниобиевые;

? 52 — оксидные танталовые объемопористые;

? 53 — оксидно-полупроводниковые;

? 58 — с двойным электрическим слоем, они же ионисторы;

? 60 — воздушные;

? 61 — вакуумные;

? 70 — полистирольные с металлизированными обкладками;

? 72 — второпластовые;

? 73, 74 — полиэтилентерефталатные.

2.1.4. Ионисторы — особые конденсаторы

Ионисторы — это оксидные конденсаторы большой общей емкости (в несколько десятков и сотен фарад, рассчитанные на рабочее напряжение 10…50 В). В современных усилителях применение ионисторов оправдано в качестве фильтрующих элементов по питанию. Эквивалент электрической схемы ионистора в последовательном соединении (в прямом направлении) кремниевого диода, ограничительного резистора, конденсатора большой емкости (отрицательная обкладка подключена к общему проводу) и параллельно ему R_напр. Как примеры ионисторов — распространенные приборы К58-3 и К58-9.

Третий элемент в обозначении конденсатора — порядковый номер разработки: (П — для работы в цепях постоянного и переменного тока, Ч — для работы в цепях переменного тока, У — для работы в цепях переменного тока и в импульсных режимах, И — для работы в импульсных режимах).

Из старых типов, которые еще можно встретить в отечественных усилителях выпуска 1980…1990 гг. встречаются обозначения: КД — конденсаторы дисковые, КМ — конденсаторы керамические монолитные, КЛС — керамические литые секционные, КСО — конденсаторы слюдяные опрессованные, СГМ — слюдяные герметизированные малогабаритные, КБГИ — бумажные герметизированные изолированные, МБГЧ — металлобумажные герметизированные высокочастотные, КЭГ — электролитические герметизированные, ЭТО — электролитические танталовые объемно-пористые.

Типы (КД, КЛС, КСО, КГМ, КБГИ, МБГЧ, КЭГ) в усилителях желательно не применять по причине их иного предназначения и повышенным внутренним шумам.

Конденсаторы, как и постоянные резисторы, разделяются по группам допуска отклонения от номинальной емкости. Эти данные сведены в табл. П2.7. В табл. П2.8 представлены данные буквенного обозначения напряжения (маркировки) на конденсаторах.

Малогабаритные конденсаторы с малой величиной допуска (0,001…10 %), рекомендуемые к применению в высококачественных усилителях, маркируются шестью цветовыми кольцами на корпусе. Первые три кольца — численная величина емкости в пикофарадах (пФ), четвертое кольцо — множитель, пятое — допуск, шестое — ТКЕ.

Температурный коэффициент емкости (ТКЕ) характеризует относительное изменение емкости от номинального значения при изменении температуры окружающей среды. Буквенное обозначение ТКЕ может быть: М — отрицательное, П — положительное, МП — близким к нулю, Н — не нормируется. Следующие за буквой Н цифры определяют допустимые изменения емкости в интервале рабочих температур. У слюдяных конденсаторов ТКЕ обозначен первой буквой на корпусе, у керамических — каждой группе соответствует определенный цвет корпуса или цветовая точка на корпусе. В усилителях керамические конденсаторы группы «Н» по ТКЕ применяют в качестве шунтирующих, фильтровых элементов и для связи между каскадами на низкой частоте сигнала. Как и любые проводники, конденсаторы обладают некоторой индуктивностью. Чем больше емкость и размеры обкладок конденсаторов, тем больше паразитная индуктивность.

Зарубежные производители конденсаторов не имеют единой системы обозначения своих приборов. Конденсаторы малой емкости используются в усилительной технике в качестве разделительных между каскадами усилителя. Не желательно для этой цели применять лакопленочные, пленочные, металлопленочные и однослойные металлобумажные конденсаторы, т. к. при эксплуатации на малых (менее 1 В) напряжениях у данных типов наблюдается нестабильность сопротивления изоляции.

2.1.5. Выбор оксидного конденсатора для электронного устройства

При выборе оксидного конденсатора для выходных каскадов УЗЧ необходимо стремиться к тому, чтобы ток утечки не превышал значения 0,1 мА/1 мкФ. Рабочее напряжение такого конденсатора должно в два раза превышать максимальное расчетное напряжение в действующей цепи. Подача напряжения обратной полярности недопустима. Несоблюдение полярности алюминиевых оксидных конденсаторов (К50-29, К50-20, К50-24, К50-35 и аналогичные) приводит к короткому замыканию цепи и нередко заканчивается взрывом конденсатора, если он находится под напряжением. Для предотвращения несчастных случаев, которые возможны при несоблюдении полярности конденсатора, желательно использовать конденсаторы с предохранительными отверстиями на корпусе. В цепях с переменной полярностью желательно использовать керамические неполярные конденсаторы. При эксплуатации оксидных конденсаторов в качестве разделительных при малых напряжениях учитывают наличие у них собственной ЭДС, с действующим значением до 1 В. Это значение может совпадать или не совпадать с полярностью конденсатора.

Практика показывает, что оксидные конденсаторы типов К50-26, К50-20 могут изменять полярность на противоположную, с течением времени.

Это вносит в работу усилителя некачественные (нежелательные) изменения, влияющие на шумы, передачу сигналов между каскадами и в целом на нормальную работу устройства. Танталовые конденсаторы типа К52-2, К52-5, ЭТО и другие при встречном включении (как неполярные) допускают работу в цепях переменного тока с частотой до 20 кГц при действующем значении напряжения до 3 В.

Не допускайте, чтобы оксидный конденсатор находился под напряжением, превышающем его рабочее напряжение (допустимо только кратковременное перенапряжение в течение нескольких секунд). При прохождении через конденсатор импульсного тока обращают внимание на максимальное напряжение на конденсаторе (сумма постоянного напряжения и напряжения пульсаций — если конденсатор включен в электрическую цепь как сглаживающий пульсации фильтр), чтобы оно не превышало номинального значения. В противном случае, это приводит к преждевременному отклонению электрических характеристик конденсаторов (особенно оксидных) от номинальных. Например, оксидный алюминиевый конденсатор К50-24 рассчитан на работу в течение 2000 час. После этого времени предприятие-изготовитель не гарантирует сохранение номинальной емкости, тока утечки и прочих важных параметров. 2000 часов — это примерно 83 суток. Естественно, что для высококачественного усилителя нежелательно использовать такого рода конденсаторы. Практикой установлено, что эксплуатируемые при комнатной температуре усилители и приборы имеют более долговременную историю стабильной и эффективной работы, чем те, которые используются при разных, в том числе отрицательных, температурах окружающей среды. Это объясняется тем, что рабочий температурный диапазон широко популярных оксидных конденсаторов «привязан» к температуре +10…+70 °C.

Использование конденсатора при комнатной температуре гарантирует длительный срок его полезной службы. Сумма постоянного обратного напряжения и амплитуды пульсаций не должна превышать значение 2 В.

Для каждой серии современных конденсаторов указывается максимальное значение тангенса угла потерь (tgS), которое, как правило, измеряется на частоте сигнала 120 Гц при температуре окружающей среды +20 °C. Отсюда вычисляется эквивалентное последовательное сопротивление (ESR) по формуле:

где f— частота в герцах, при которой производились измерения, С — емкость конденсатора в фарадах.

В электрических цепях, где процесс заряда-разряда происходит с высокой частотой, значение емкости (по определению конденсатора) может уменьшаться. Если через конденсатор протекает импульсный ток, значение которого превышает номинальное значение тока конденсатора, то на конденсаторе выделяется избыточное тепло (его можно зафиксировать «невооруженными» руками, т. е. прикосновением), его емкость уменьшается, срок службы сокращается.

Во время пайки дискретных и чип-элементов необходимо соблюдение осторожности. Температура пайки выводов конденсаторов не должна превышать 260 °C, а контакт с жалом паяльника не более 5…7 сек.

Допустимый ток пульсации для оксидного электролитического конденсатора необходимо учитывать (он указывается персонально для каждой серии) для использования таких конденсаторов в качестве фильтрующих элементов в источниках питания мощных усилителей. Сумма постоянного напряжения на обкладках конденсатора и напряжения пульсации не должна превышать номинального рабочего напряжения. Номинально допустимые параметры определяются при окружающей температуре +85 °C и на частоте сигнала 120 Гц. При другой температуре окружающей среды и другой частоте сигнала в качестве максимально допустимого тока пульсации применяется значение тока пульсации, умноженное на коэффициент в табл. П2.9 и П2.10.

Представленные данные подтверждены многолетней практикой ремонта усилителей и справочниками.

2.2. Перспектива развития пассивных радиокомпонентов

Электронные компоненты на основе так называемых «твердых элементов» в недалеком будущем начнут вытеснять традиционные, производимые на основе сегодняшних технологий. Японские и американские технологи почти одновременно получили особый «твердый электролит», созданный из порошковой смеси различных металлов и специальных полимеров, модификации которого применяют в гальванических элементах и оксидных конденсаторах (ионисторах) сверхбольших емкостей. Гальванический элемент из такого материала при толщине 1 мкм дает напряжение до 0,5 В. Батарея из таких элементов толщиной 0,1 мм и площадью два квадратных сантиметра дает напряжение до 70 В. Не менее интересно применение «твердых электролитов» для производства новых типов конденсаторов, удельная емкость которых в тысячи раз превзойдет существующие. Электронным компонентам, созданным по новой технологии, можно придавать любую геометрическую форму, что позволит «вписывать» их в печатные платы, а также размещать их поверх других компонентов, увеличивая в десятки раз плотность монтажа. Серийный выпуск батарей и конденсаторов нового типа ожидается не ранее 2008 года.

Приложение 3
Некоторые электрические характеристики отечественных и зарубежных электретных микрофонов

Микрофон — это устройство, преобразующее звуковые колебания в электрические. «Микрофон» — от греческих слов «микро» — малый и «фон» — звук — ввел английский физик Уитсон в начале ХК века. Сегодня под микрофоном обычно понимают электрический прибор, обнаруживающий и усиливающий слабые звуки. Тогда же французский ученый Дю Монсель сказал о микрофоне: «В сущности, это есть не что иное, как передаточный телефон с батареей, но обладающий такими характерными качествами, которые делают его самостоятельным прибором, заслужив особое наименование».

В практике используется несколько типов микрофонов: пьезоэлектрические, электретные, конденсаторные, электромагнитные, электродинамические и угольные. Электретные микрофоны — популярные и распространенные сегодня в усилительной технике, заслуживают особого внимания. Именно они из всех перечисленных имеют самый широкий диапазон частот 30…20 000 Гц при самых малых габаритных размерах. Спектр применения электретных микрофонов широк — от всевозможных «жучков» — подслушивающих устройств до медицинских слуховых аппаратов и устройств дистанционного усиления телефонной связи (прототипов настоящим устройствам «hands free» — свободные руки, активно используемых сегодня в мобильной сотовой связи). В табл. П3.1 и П3.2 приводятся электрические характеристики популярных электретных микрофонов.

Приложение 4
Некоторые электрические характеристики отечественных и зарубежных динамических головок

Динамические головки или в радиолюбительском обиходе просто «динамики» различаются между собой и подразделяются на рупорные, электромагнитные, электродинамические, изодинамические, ленточные, электростатические, пьезоэлектрические и магнитострикционные. Каждый из этих типов по-своему отличается от других. В последующей подборке таблиц приводятся электрические характеристики динамических головок как старой, так и новой маркировки. Эти данные окажутся полезными радиолюбителям, занимающимся самостоятельным ремонтом и конструированием усилительной звуковой техники. В табл. П4.1 представлены справочные данные по низкочастотным динамическим головкам.

Примечание к таблицам П4.1…П4.4

1 — Наименование по ГОСТ9010-6773.78 и нестандартных динамиков.

2 — Наименование по ОСТ4.383.001-85.

3 — Номинальное электрическое сопротивление, Ом.

4 — Частота основного резонанса, Гц.

5 — Эффективный диапазон рабочих частот, кГц.

6 — Уровень характеристической чувствительности, дБ.

7 — Номинальная мощность, Вт.

8 — Мощность нормирования, Вт.

9 — Предельная шумовая мощность, Вт.

10 — Предельная долговременная мощность, Вт.

11 — Предельная кратковременная мощность, Вт.

12 — Максимальный уровень звукового давления при P = Pш, дБ.

В табл. П4.2 представлены справочные данные среднечастотных и высоко-частотных динамических головок.

В табл. П4.3 представлены справочные данные широкополосных динамических головок.

В табл. П4.4 представлены справочные данные динамических головок с плоскими диафрагмами (НЧ, СЧ, ВЧ и ШП).

В табл. П4.5 представлены справочные данные динамических головок устаревших типов низкочастотные и компрессионные.

В табл. П4.6 представлены справочные данные среднечастотных динамических головок устаревших типов.

В табл. П4.7 представлены справочные данные высокочастотных динамических головок устаревших типов.

В табл. П4.8 представлены справочные данные широкополосных динамических головок.

Приложение 5
Некоторые электрические характеристики отечественных герконов

Геркон — вакуумный коммутационный прибор, функционирующий при воздействии электромагнитного поля.

Геркон (происходит от слов «герметизированный контакт») представляет собой герметизированный переключатель с пружинными контактами из ферромагнитного материала, соприкасающимися под действием магнитного поля. Различают герконы, работающие на замыкание, переключение и размыкание электрической цепи. Внутри стеклянного баллона создается вакуум или газовая среда (азот, аргон, водород) различного давления. При определенной напряженности магнитного поля электромагнита или постоянного магнита извне свободные концы пружины (чаще из пермаллоевой проволоки), находящиеся на расстоянии нескольких десятых или сотых миллиметра, притягиваются друг к другу и замыкают контакт (или соответственно размыкают, если геркон на размыкание). При уменьшении напряженности пружины упругой силой возвращаются в исходное положение, и контакт размыкается.

У переключающих электрические цепи герконов сопротивление контакта в замкнутом состоянии должно стремиться к минимуму и, как правило, составляет 0,02—0,2 Ом, а в разомкнутом не менее 1 кОм. Большинство герконов с газовым наполнением имеет пробивное напряжение 200–500 В, поэтому применять герконы в силовых цепях с напряжением 220 В, или где коммутируется мощная нагрузка, надо со знанием дела — для мощных нагрузок существуют специальные герконы. Повышением давления газа до нескольких десятых Мн/м² (несколько атмосфер) или понижением его до 10⁴— 10⁶ мм pт. ст.) этот параметр пробивного напряжения увеличивается до 800 В.

У вакуумных герконов пробивное напряжение достигает 5000 В. Время срабатывания герконов (0,5–2 мс) и отпускания (0,1–0,7 мс) намного меньше, чем у якорных электромагнитных реле.

Различные приборы этого класса обеспечивают эффективную работу и являются составными частями интегрированных устройств автоматики и защиты, систем кодового доступа и контактных переключателей. Современная альтернатива герконам — датчики Холла (со стабилизированными МОП-уровнями напряжения на выходе) постепенно завоевывали нишу в радиотехнике, которая когда-то полностью принадлежала герконам. Важное отличие в пользу датчиков Холла (относительно герконов) является их долговременность наработки до отказа (надежность) — у некоторых не силовых герконов она составляет всего несколько тысяч срабатываний (у силовых — еще меньше). Ранее на основе маломощных герконов даже промышленным способом изготавливались клавиатуры. Радиолюбители использовали герконы в клавиатурах первых персональных компьютеров типа «РК-86», «Специалист» и «Синклер». Это время кануло в Лету.

Однако и сегодня герконы часто являются незаменимыми электронными устройствами, и поэтому справочные сведения, размещенные в табл. П5.1, представляются актуальными и своевременными. Среди герконов, выпускающихся отечественной промышленностью, много таких, о которых радиолюбитель узнает здесь впервые.

Приложение 6
Светодиоды. Справочные данные

Светодиоды различного предназначения прочно вошли в жизнь людей и уже стали незаменимы. Эти радиоэлектронные элементы применяют в качестве различных индикаторов. В последнее время прогресс технологии производства в этой области дошел до того, что светодиоды (ультраяркие, сверхъяркие) стали заменять лампы накаливания в портативных фонарях (и в других местах, где требуется локальная подсветка), соединять в кластеры и матрицы, заменять лампы накаливания в автомобилях. Примером тому служат светодиодные лампы для указателей поворотов и подсветки номерного знака «железного коня», которые уже доступны в продаже. Такой светодиод стоит всего 12 руб. На выбор в магазине вам предложат несколько вариантов цветов. Наряду с невысокой стоимостью (чуть выше, чем лампа накаливания), светодиоды повышенной яркости постепенно вытесняют лампы из всех привычных нам областей электротехники.

Полноцветные светодиоды (мультиколор), появившиеся всего несколько лет назад в розничной продаже, явились прототипом жидкокристаллических мониторов и плазменных панелей современных телевизоров.

Активно применяются в качестве индикаторов мигающие светодиоды и светодиоды с ультрафиолетовым спектром свечения. Для того чтобы разбираться в многообразии современных светодиодов, знать их электрические характеристики и грамотно заменять светодиоды, представлять различия между отечественными и зарубежными светодиодами, автор поместил справочный материал по наиболее популярным светодиодам в несколько следующих далее таблиц. Итак, рассмотрим по порядку наиболее популярные типы светодиодов.

6.1. Сверхъяркие светодиоды отечественного производства

Наиболее популярные сверхъяркие светодиоды рассмотрены в табл. П6.1.

Благодаря современной технологии и уникальной конструкции, светодиоды, приведенные в табл. 6.1, имеют возможность работать в температурной диапазоне -65…+85 °C при том, что их зарубежные аналоги по электрическим характеристикам выдерживают лишь температурный диапазон -30…+60 °C.

6.2. Мигающие светодиоды

Мигающие светодиоды занимают важную нишу в радиоэлектронике их предназначение весьма широко. Кроме использования мигающих светодиодов в качестве привлекающих визуальное внимание индикаторов (мигающее свечение намного лучше привлекает внимание, чем однообразное монохромное), их можно с успехом применять в качестве весьма стабильных источников для различного рода генераторов импульсов, параметрических сигнализаторов или сигнализаторов прерывистого звучания. Так, если до появления доступных мигающих светодиодов для прерывания генератора ЗЧ требовалось вводить в схему RC-цепочку, то теперь достаточно подключения одного мигающего светодиода, который сам по себе является электронным узлом генератора с прерыванием. Авторские эксперименты по этому поводу опубликованы в [33], [46], см. список использованной литературы. Внешний вид мигающих светодиодов — обычный, их выпускают с диаметром 2,9 (3 мм) и 5 мм.

Основные отличительные качества, выделяющие мигающий светодиод, — это стабильность частоты мигания. Ее изменение при уменьшении тока через светодиод (возможность незначительной регулировки) и широкий угол обзора. В наименовании мигающие светодиоды имеют латинскую букву «F» (табл. П6.2).

Наиболее популярные типы мигающих светодиодов представлены в табл. П6.2.

6.3. Полноцветные светодиоды

Полноцветные светодиоды приобретают среди радиолюбителей всеобщую популярность.

Например, компания PARA Light Electronics с 2005 года начала выпускать новые типы светодиодов EP-LED.

Это оригинальные изделия, трехкристальные трехцветные светодиоды с прямым током каждого из переходов до 150 мА (для типов EP204K-150G1R1B1-XX и EP201С-150G1R1B1-CA). Суммарная сила света трех диодов составляет до 17,5 кд (кандел), при этом угол свечения равен 60°.

При силе света 14 кд обеспечивается угол более 100°.

Рассеиваемая мощность при максимальном токе составляет 1,6 Вт, поэтому данные диоды требуют принятия мер по отводу тепла, например, использование радиатора.

Наиболее популярные типы полноцветных светодиодов представлены в табл. П6.3.

Один из конкурентноспособных (относительно зарубежных аналогов) полноцветный светодиод отечественного производства СДК-Ц-2-60 имеет прямой ток 40 мА, силу света 2000 мкд (2 кд), угол излучения — 60°.

Кроме того, популярные полноцветные светодиоды представлены в табл. П6.4.

6.4. Популярные одноцветные светодиоды

Наряду с отечественными производителями светодиодов в продаже уже давно появились светодиоды зарубежного производства, как ни странно имеющие наименьшую стоимость по сравнению с отечественными светодиодами. Популярные отечественные светодиоды представлены в табл. П6.5 и П6.6. Зарубежные светодиоды, на примере производства фирмы Kingbright сведены в табл. П6.7. Туда же помещены актуальные справочные данные по двухцветным светодиодам той же фирмы.

Приложение 7
Популярные динисторы. Справочные данные

Наряду с приборами, дающими возможность осуществлять линейное усиление сигналов, в электронике, в вычислительной технике, и особенно в автоматике, широкое применение находят приборы с падающим участком вольт-амперной характеристики. Эти приборы чаще всего выполняют функции электронного ключа и имеют два состояния: запертое, характеризующееся высоким сопротивлением, и отпертое, характеризующееся минимальным сопротивлением.

Динистор — это управляемый диод, состоящий из четырех чередующихся слоев p₁ — n₁-p₂-n₂. Если подать на него не очень большое напряжение U, плюсом на слой р₁ и минусом на слой n₁, то потечет ток в направлении, как показано стрелкой. В результате переходы П₁ и П₂ будут работать в прямом направлении, а переход П₂ — в обратном. Таким образом, получится как бы сочетание двух транзисторов в одном приборе.

Комбинация транзисторов p-n-p и n-p-n обладает свойствами динистора и используется на практике: одним транзистором является комбинация слоев p₁-n₁-p₂, другим, соответственно — комбинация слоев n₁-p₂-n₂. Слои p₁ и n₂ являются эмиттерами, n_i и p₂ — базами для одного транзистора и коллекторами для второго. Во избежание путаницы их называют базами. Переход П₂ называют коллекторным.

Происхождение отрицательного участка на характеристике динистора обусловлено той же причиной, что и в лавинном транзисторе. У обоих приборов на этом участке задан постоянный ток базы (у динистора он равен нулю).

Предпочтительным материалом для динисторов является кремний, т. к. у кремниевых переходов благодаря большей роли процессов генерации — рекомбинации коэффициент инжекции при малых токах близок к нулю, и с ростом тока увеличивается медленно. Еще одним преимуществом кремния является малая величина тока в запертом состоянии прибора. Однако, с другой стороны, кремниевые переходы характерны большей величиной прямого напряжения и большим сопротивлением слоев. Это ухудшает параметры динистора в открытом состоянии.

Преимущества электронных устройств с участием динисторов (многие из которых источники питания и преобразователи напряжения) — малая рассеиваемая мощность и высокая стабильность выходного напряжения; одним из недостатков является ограниченный выбор выходных напряжений, определяемый напряжениями включения (открывания) динисторов. Купирование этого недостатка полностью во власти разработчиков и производителей современной элементной базы динисторов.

Далее рассмотрим справочные данные (электрические характеристики) популярных динисторов.

Электрические характеристики популярных динисторов представлены в табл. П7.1.

Приложение 8
Слаботочные электромагнитные реле фирмы Omron

Реле фирмы Omron широко используются в бытовой технике, системах автоматизации, мобильных устройствах, информационном оборудовании. Приведенная в табл. П8.1—П8.9 справочная информация поможет при определении реле по его названию на схеме или печатной плате, заменах вышедших из строя реле, поиске их аналогов по электрическим характеристикам и правильному подбору по размерам.

Рассмотрим типы популярных реле и их назначение.

На рис. П8.1 представлен внешний вид автомобильных реле.

Реле для поверхностного монтажа 4-контактное и с размерами 7,62x4,58x3,65 мм показано на рис. П8.2.

Высокопрофильное реле с размером 7,62x8,64x3,65 мм представлено на рис. П8.3.

Реле для поверхностного монтажа, имеющего 8 контактов и размеры 7,62x9,66x3,65 мм, показано на рис. П8.4.

Внешний вид (фото) 4-контактного реле в компактном исполнении с размерами 7x3,9x2,1 мм представлен на рис. П8.5.

Примеры трех реле общего применения представлены на рис. П8.6.

Приложение 9
Микросхемы-стабилизаторы. Справочные и электрические характеристики

В табл. П9.1 представлены полные аналоги по электрическим характеристикам.

Приложение 10
Фирмы-производители электронных компонентов и их адреса в Интернете

Компоненты для радиоэлектронной промышленности выпускаются различными фирмами-производителями, филиалы которых расположены по всему миру. Чтобы не запутаться в маркировке микросхем-аналогов и других электронных компонентов, найти справочные данные и электрические характеристики, важно знать адреса (сайты) производителей. Для этого вся полезная информация о наиболее известных и популярных фирмах-производителях электронных компонентов объединена в табл. П10.1. Филиалы фирм-производителей показаны в первой строке в ячейке табл. П10.1. В основном филиал фирмы-производителя прописывается и на корпусе микросхемы, например, МAX1486 или TDA2003.

Приложение 11
Популярные отечественные диоды, стабилитроны и стабисторы. Справочные данные

Радиолюбители в повседневной практике часто применяют дискретные полупроводниковые элементы — диоды, стабилитроны и стабисторы.

Для того чтобы правильно подобрать электронный компонент, произвести замену неисправной детали или рассчитать параметры электрической схемы, требуется знание электрических параметров, обозначений и маркировки полупроводниковых приборов. Все эти сведения можно найти в специализированных справочниках. Однако удобнее работать когда все необходимые справочные данные скомпонованы вместе, находятся «перед глазами» и нет необходимости обрабатывать несколько источников информации. В подборку справочных данных, состоящую из табл. П11.1—П11.5, сведены электрические параметры и особенности маркировки наиболее популярных полупроводниковых приборов. Эти данные подготовлены автором благодаря многолетнему опыту работы с полупроводниковыми приборами.

В табл. 11.3 представлены также электрические характеристики высоковольтных (но малой мощности) стабилитронов с напряжением стабилизации 31–96 В. Справочные данные по этим стабилитронам — в конце табл. 11.3.

В табл. П11.4 представлены данные по цветовой маркировке отечественных стабилитронов и стабисторов.

Информация по цветовой маркировке диодов представлена в табл. П11.5.

Приложение 12
Отечественные и зарубежные коаксиальные кабели. Справочный обзор

Среди многообразия коаксиальных кабелей наиболее популярными являются кабели с волновым сопротивлением 75 Ом (применяемые в качестве фидеров для телевизионной техники с частотами 50—862 МГц) и кабели с волновым сопротивлением 50 Ом, применяемые в основном в качестве фидеров антенн радиопередающих (радиоприемных) устройств на частотах до 250 МГц. Во втором случае, кабели в качестве фидеров с волновым сопротивлением 50 Ом используются в том числе радиолюбителями, осуществляющими радиосвязь на дальние и короткие расстояния и применяющих для этой цели трансиверы и радиостанции с мощностью (передатчика) до 100 Вт. Наиболее популярные кабели и их обозначения представлены далее.

Однако даже в среде ВЧ-кабелей с одноименными маркировками и типами встречаются различные по материалу кабели, которые можно распознать даже визуально. Так, например, на практике можно приобрести кабель для прокладки телевизионных антенн (рекомендуется САТ50 или САТ703) с волновым сопротивлением 75 Ом разных производителей и, соответственно, разного качества. Это стало уже традицией во многих сферах жизни, не только в радиоэлектронике, и, чтобы с этим досконально разобраться, потребуется внимательно вникнуть не только в цены, но и в материал, из которого создан кабель, и в особенности маркировки. Так, например, для телевизионного фидера не принципиально, какого производства будет кабель САТ703, рекомендуемый специалистами и установочными центрами (он лучший по отзывам, чем САТ50) — итальянского или китайского. А между тем, для педантичного читателя и установщика антенн разница очевидна.

Так, на кабеле САТ703 итальянского производства указан производитель Made in Italy, в то время как на одноименном кабеле китайского производства производитель не указан, только метраж, волновое сопротивление и тип кабеля. Кроме того, итальянский кабель визуально толще на 0,5 мм и его материал плотнее (оба белого цвета и имеют двойную оплетку — из фольги и сетки медного провода), чем китайский аналог (тонкость его заметна на ощупь при непосредственном сравнении того и другого кабеля). А между тем в розницу цена на одноименный кабель сегодня составляет (для САТ703 и САТ50) 15–20 руб. за метр. Поэтому (чтобы купить лучший) требуется разбираться в их особенностях. Отечественным аналогом для телевизионного фидера является РК75-4-11 (и его аналоги). В приведенных далее сведениях по высокочастотным кабелям приводятся взаимозаменяемые пары-аналоги.

На рис. П12.1 представлено фото (изображение) куска кабеля САТ703 китайского производства с местом маркировки.

12.1. Кабели отечественного производства

12.1.1. Кабели с волновым сопротивлением 50 Ом

? РК50-0,6-21

? РК50-7-11

? РК50-2-26

? РК50-9-23

? РК50-3-11

? РК50-11-11

? РК50-4-111

? РК50-44-17

12.1.2. Кабели с волновым сопротивлением 75 Ом

? РК75-1-11

? РК75-3-22

? РК75-4-11

? РК75-7-22

? РК75-9-12

? РК75-44-17

12.1.3. Кабели с волновым сопротивлением 100 Ом

? РК100-7-11

? РК100-7-21

12.2. Зарубежные коаксиальные кабели

? САТ50

? САТ703

? RG-5

? RG-21

? RG-29

? RG-220

По американской классификации за буквами RG, обозначающими вид кабеля, через дефис следует его номер, состоящий из 1–3 цифр. Буквы F, D или C указывают на различные модификации кабеля с тем или иным номером.

Все кабели, упомянутые в таблице, имеют близкие значения коэффициента укорочения. Так, у RG-62A/U коэффициент укорочения равен 0,84; у RG-16/U — 0,67; у остальных — 0,66.

Литература и интернет-ресурсы

1. Иванов В. И., Аксенов А. И., Юшин А. М. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы. Справочник. — М.: Энергоатомиздат, 1989.

2. Юшин А. М. Оптоэлектронные приборы и их зарубежные аналоги. Справочник. — М.: РадиоСофт, 2003 (в 5-ти томах).

3. Транзисторы средней и большой мощности. — М.: Радио и связь, 1994.

4. Микросхема IR2101. — Радиомир № 10, 2004, с. 41.

5. Хорбенко И. Г. Звук, ультразвук, инфразвук. — М.: Радио и связь, 1986.

6. Кашкаров А. П. Сенсорный звуковой сигнал в автомобиле. — Электрик № 8, 2004, с. 11.

7. Кашкаров А. П. Подбор диодов для пар. — Радиомир № 10, 2004, с. 18.

8. Кашкаров А. П. Что могут старые стабилитроны? — Радиомир № 9, 2004, с. 36.

9. Кашкаров А. П. ИК автомат управления освещением. — Радио № 7, 2004, с. 40.

10. Кашкаров А. П. Коммутатор дополнительных фонарей стоп-сигнала. — Радио № 8, 2004, с. 48.

11. Кашкаров А. П. Регулятор яркости шкалы. — Радио № 9, 2004, с. 48.

12. Кашкаров А. П. КР1006ВИ1 в режиме прерывистой генерации. — Радио № 2, 2005, с. 55.

13. Кашкаров А. П. Кратковременный сигнализатор включения устройств. — Радіоаматор № 11, 2004, с. 25.

14. Кашкаров А. П. Бегущие огни + цветомузыка. — Радиомир № 11, 2004, с. 38.

15. Кашкаров А. П. Защита телефона от пиратов. — Радиомир № 12, 2004, с. 9.

16. Кашкаров А. П. Термосигнализатор для сауны. — Радиомир № 12, 2004, с. 28.

17. Кашкаров А. П. Кратковременное включение нагрузки. — Радиомир № 12, 2004, с. 32.

18. Кашкаров А. П. Охрана по радиоканалу. — Радиомир № 1, 2005, с. 21.

19. Кашкаров А. П. Управление бытовыми приборами с помощью радиозвонка. — Радио № 2, 2005, с. 12.

20. Кашкаров А. П. Наступил…зажегся свет. — Радиолюбитель № 11, 1999, с. 9.

21. Кашкаров А. П. «Магический» цветок. — Радиолюбитель № 1, 2000, с. 9.

22. Кашкаров А. П. Освещение включает ПДУ. — Радиомир № 6, 2001, с. 17.

23. Кашкаров А. П. Еще один вариант охранного устройства. — Радиомир № 9, 2001, с. 38.

24. Кашкаров А. П. Замедленное выключение света в салоне. Вторая жизнь центрального замка. — Радиомир № 2, 2002, с. 22.

25. Кашкаров А. П. Цифровой таймер. — Радиомир № 7, 2002, с. 21.

26. Кашкаров А. П. Некоторые отечественные аналоги популярных зарубежных радиоэлементов. — Радиохобби № 2, 2003, с. 31.

27. Кашкаров А. П. Радиолюбителям: Схемы для быта и отдыха. — М.: ИП РадиоСофт, 2003. — 96 с. — (Книжная полка радиолюбителя. Вып. 3).

28. Кашкаров А. П. Фото- и термодатчики в электронных схемах. — М.: Альтекс, 2004. — 212 с.

29. Кашкаров А. П. Радиолюбителям: Электронные помощники. — М.: ИП РадиоСофт, 2004. — 140 с.: ил. — (Книжная полка радиолюбителя. Вып. 7).

30. Кашкаров А. П. Радиолюбителям: Электронные узлы. — М.: РадиоСофт, 2006. — 270 с. — (Книжная полка радиолюбителя. Вып. 10).

31. Кашкаров А. П., Бутов А. Л. Радиолюбителям: Схемы для дома — М.: Горячая линия — Телеком, 2006. — 288 с. — (Массовая радиобиблиотека Вып. 1275).

32. В помощь радиолюбителю. Выпуск 1. Информационный обзор для радиолюбителей. — М.: NT Press, 2005. — c. 32, с. 54 / Кашкаров А. П./ (Электроника своими руками).

33. Кашкаров А. П. Новаторские решения в электронике. — М.: NT Press, 2006. — 256 c.

34. Кашкаров А. П, Бутов А. Л. Оригинальные конструкции для радиолюбителей. — М.: Альтекс, 2006. — 282 с.

35. Кашкаров А. П. Электронные схемы для настоящего хозяина. — М.: РадиоСофт, 2006. — 112 с.

36. Кашкаров А. П. 500 схем для радиолюбителей. Электронные датчики. — СПб.: Наука и Техника, 2007. — 208 с.

37. Кашкаров А. П. Электронные конструкции для дома и аквариума. — М.: РадиоСофт, 2007. — 138 с.

38. Кашкаров А. П. Пороговый переключатель. — Радиомир № 6, 2003, с. 20.

39. Кашкаров А. П. Сигнализация с емкостным датчиком. — Радиомир № 9, 2002, с. 17.

40. Кашкаров А. П. Автоматический сетевой выключатель. — Радиомир № 1, 2003, с. 18.

41. Кашкаров А. П. Охрана входной двери. — Радиомир № 4, 2003, с. 38.

42. Кашкаров А. П. Термометр на КР572ПВ. — Радиомир № 7, 2003, с. 35.

43. Кашкаров А. П. Реализация нестандартных звуков. — Радиомир № 8, 2003, с. 38.

44. Кашкаров А. П. Датчик присутствия. — Радиомир № 9, 2003, с. 40.

45. Кашкаров А. П. Автомат периодического включения нагрузки. — Радиомир № 10, 2003, с. 16.

46. Кашкаров А. П. Автоматические зарядные устройства. — Радіоаматор № 4, 2005, с. 55.

47. Кашкаров А. П. Квартирный звонок «Соловей». — Радиомир № 2, 2005, с. 40.

48. Кашкаров А. П. Термореле. — Радиомир № 3, 2005, с. 38.

49. Кашкаров А. П. «Переговорник» для мотоцикла. — Радиомир № 3, 2005, с. 6.

50. Кашкаров А. П. ИК-шлейф в сторожевом устройстве. — Радио № 4, 2005, с. 40.

51. Кашкаров А. П. Варианты включения пьезоэлектрических излучателей и мигающего светодиода. — Радио № 8, 2005, с. 62.

52. Кашкаров А. П. Простой звуковой сигнализатор ИК-излучения. — Радіоаматор № 3, 2005, с. 20.

53. Кашкаров А. П. Датчик давления. — Радиомир № 4, 2005, с. 34.

54. Кашкаров А. П. Разговаривая с оппонентом — всегда улыбайся. — Радиомир ВК № 5, 2005, с. 22.

55. Кашкаров А. П. Простой генератор с мощным выходом. — Радіоаматор № 5, 2005, с. 25.

56. Кашкаров А. П. Тестер в качестве индикатора работы передающего тракта радиостанции. — Радіоаматор № 11, 2005, с. 55.

57. Кашкаров А. П. Электронный регулятор громкости для абонентского громкоговорителя. — Радіоаматор № 9, 2005, с. 9.

58. Кашкаров А. П. Два в одном: новая жизнь центрального замка. — 12 Volt № 4, 2003, с. 12.

59. Кашкаров А. П. «Полевой» кипятильник. — Радиомир № 6, 2005, с. 19.

60. Кашкаров А. П. Коммутатор нагрузки. — Радиомир № 6, 2005, с. 36.

61. Кашкаров А. П. Охлаждение воды в аквариуме. — Радиомир № 7, 2005, с. 35.

62. Кашкаров А. П. Звуковой сигнализатор для автомобилистов. — Радиомир № 8, 2005, с. 24.

63. Кашкаров А. П. Локализация помех электретного микрофона. — Радиомир № 8, 2005, с. 10.

64. Кашкаров А. П. Трехвыводные проходные конденсаторы. — Радиомир № 8, 2005, с. 42.

65. Кашкаров А. П. Лечить или не лечить — вот в чем вопрос… Рекомендации по ремонту СВЧ-печи. — Машины и механизмы № 1, 2006, с. 24–27.

66. Кашкаров А. П. Задающий генератор с регулировкой частоты и скважности импульсов на КР1006ВИ1. — Радиолюбитель № 31, 2007, с. 37.

67. Кашкаров А. П. «Ползучая» неисправность плеера. — Радиомир № 3, 2006, с. 7.

68. Кашкаров А. П. Фотодатчик на триггере Шмитта. — Радиомир № 9, 2005, с. 34.

69. Кашкаров А. П. Эффективное использование многослойных керамических конденсаторов. — Радиомир № 7, 2005, с. 40.

70. Кашкаров А. П. Проверяем трансформаторы и катушки индуктивности. — Электрик № 6, 2005, с. 30.

71. Кашкаров А. П. Портативный датчик задымленности на МС145017Р. — Радиокомпоненты № 3, 2005, с. 28.

72. Кашкаров А. П. Триггерный эффект при эксплуатации промышленных включателей на основе пироэлектрических детекторов и способ его локализации. — Электрик № 8, 2005, с. 28.

73. Кашкаров А. П. Временное включение нагрузки. — Электрик № 7, 2005, с. 32.

74. Кашкаров А. П. Стабилитрон в качестве ^восстанавливающегося предохранителя. — Электрик № 10, 2005, с. 23.

75. Кашкаров А. П. Регуляторы вращения двигателей переменного тока. — Электрик № 10, 2005, с. 35.

76. Кашкаров А. П. Зависимое включение отдельных электронных устройств ПК. — Радиомир — Ваш компьютер № 10, 2005, с. 42.

77. Кашкаров А. П. Делитель частоты на 1000. — Радиомир № 11, 2005, с. 15.

78. Кашкаров А. П. Чудо ХХ века: реальность и перспективы. — Радиомир — Ваш компьютер № 10, 2005, с. 25.

79. Кашкаров А. П. Как разбираться в цифровых фотоаппаратах. — Радиолюбитель № 10, 2006, с. 6–7.

80. Кашкаров А. П. Генератор с «часовым» кварцем. — Радиолюбитель № 10, 2006, с. 17–18.

81. Кашкаров А. П. Страж с памятью. — Радиомир № 11, 2005, с. 36.

82. Кашкаров А. П. На пути к вечной лампе. — Радиомир № 12, 2005, с. 33.

83. Кашкаров А. П. Доработка автомобильной радиостанции Alan 78plusR. — Радиомир № 12, 2005, с. 36.

84. Кашкаров А. П. Автомат дозированного полива цветов. — Радиолюбитель № 1, 2007, с. 6.

85. Кашкаров А. П. Аквариумный таймер. — Радиолюбитель № 1, 2007, с. 16.

86. Кашкаров А. П. Корпус для электретного микрофона. — Радиомир № 1, 2006, с. 7.

87. Кашкаров А. П. Тоновый сигнал переключения режимов прием/передача. — Радиомир № 1, 2006, с. 45.

88. Кашкаров А. П. Восстановление аккумуляторов радиотелефонов. — Радіоаматор № 1, 2006, с. 51.

89. Кашкаров А. П. Автомат для фильтрации воды. — Радиомир № 2, 2006, с. 42.

90. Кашкаров А. П. Повторяющаяся неисправность трансивера MJ-2701. — Радиомир № 2, 2006, с. 44.

91. Кашкаров А. П. Регулятор мощности из блока управления электродрелью. — Электрик № 1–2, 2006, с. 59.

92. Кашкаров А. П. Звуковой индикатор перегорания осветительной лампы. — Электрик № 1, 2/2006, с. 58.

93. Кашкаров А. П. Ртутный датчик положения (наклона). — Радиокомпоненты № 2, 2006, с. 41.

94. Кашкаров А. П. Доработка дистанционного звонка. — Радиомир № 7, 2006, с. 40.

95. Кашкаров А. П. Тревожная сигнализация для питания. — Радиомир № 7, 2006, с. 12.

96. Кашкаров А. П. Замена усилителя мощности в автомобильной радиостанции Alan-18. — Радиомир № 7, 2006, с. 46.

97. Кашкаров А. П. Узел сканирования с запоминанием состояния. — Радіоаматор № 7, 2006, с. 48.

98. Кашкаров А. П. Измерение мощности передатчика. — Радіоаматор № 4, 2006, с. 50.

99. Кашкаров А. П. Генератор на 100 МГц. — Радіоаматор № 4, 2006, с. 51.

100. Кашкаров А. П. Сетевой сенсор. — Электрик № 3, 4/2006, с. 47.

101. Кашкаров А. П. Устранение неисправностей и простые доработки телефонных аппаратов. — Радіоаматор № 5, 2006, с. 52–54.

102. Кашкаров А. П. Радиолюбители выживают, но не сдаются… — Радіоаматор № 6, 2006, с. 12.

103. Кашкаров А. П. Дополнительный фоточувствительный и таймерный узлы к охранному датчику движения. — Радіоаматор № 6, 2006, с. 50.

104. Кашкаров А. П. Об одном исследовании надежности автосигнализации. — Радіоаматор № 6, 2006, с. 52.

105. Кашкаров А. П. Бестрансформаторный стабилизированный источник питания на интегральном стабилизаторе. — Радиолюбитель № 12, 2006, с. 45.

106. Кашкаров А. П. Увеличение зоны ультразвуковых отпугивателей. — Радиомир № 5, 2006, с. 17.

107. Кашкаров А. П. Согласование Си-Би радиостанций с антенной. — Радиомир № 5, 2006, с. 44.

108. Кашкаров А. П. Умножаем напряжение. — Электрик (Международный электротехнический журнал) № 7–8, 2006, с. 60.

109. Кашкаров А. П. Таймер отключает освещение. — Радио № 8, 2006, с. 60.

110. Кашкаров А. П. Автомобильная «мигалка». — Радиомир № 2, 2007, с. 23.

111. Кашкаров А. П. ИК фильтр из подручных материалов. — Радиомир № 6, 2006, с. 23.

112. Кашкаров А. П. Детектор валюты на светодиоде. — Радиомир № 6, 2006, с. 43.

113. Кашкаров А. П. Автоматический дачный фонарь. — Радиомир № 9, 2006, с. 43.

114. Кашкаров А. П. УФ-светодиоды на дискотеке. — Радиомир № 8, 2006, с. 43.

115. Кашкаров А. П. «Антиподслушка». — Радиомир № 8, 2006, с. 12.

116. Кашкаров А. П. Автоматическое включение фар в автомобиле. — Радиохобби № 4, 2006, с. 58.

117. Кашкаров А. П. Звуковой индикатор включения. — Радио № 10, 2006, с. 57.

118. Кашкаров А. П. Дополнительные узлы к охранному датчику движения. — Радиолюбитель № 9, 2006, с. 10.

119. Кашкаров А. П. Свет на кухне включает автоматика. — Радиолюбитель № 12, 2006, с. 9.

120. Кашкаров А. П. Терморезисторы. — Радиолюбитель № 9, 2006, с. 62.

121. Маркировка электронных компонентов. 9-е изд. — М.: Додэка — ХХ! 2004. — 208 с.

122. Уразаев В. Г. Повышение влагостойкости многослойных печатных плат. — Электронные компоненты № 3, 2002, с. 13.

123. Тигранян Р. Э. Микроклимат. Электронные системы обеспечения. — М.: РадиоСофт, 2005. — 112 с. (Книжная полка радиолюбителя. Вып. 9).

124. Рюмик С. Все о мигающих светодиодах. — Радиохобби № 1, 2002, с. 31.

125. Алешин П. Звукоизлучатели фирмы Ningbo East Electronics Ltd. — Схемотехника № 6, 2002, с. 57.

126. Малашевич Б. Отечественные ДМОП-транзисторы. Схемотехника № 7, 2002, с. 53–54.

127. Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы: Справочник. — М.: Радиолюбитель, 2000.

128. Якубовский С. В., Баранов Н. А. и др. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы. — М.: Радио и связь, 1985.

129. Лачин В. И., Савелов Н. С. Электроника. — Л.: Феникс, 2002.

130. Кашкаров А. П. Оптоэлектронные МОП-реле. — Радиомир № 9, 2005, с. 40.

131. Кашкаров А. П. Ультрафиолет шагает вперед. — Радиокомпоненты № 4 (34), 2006, с. 21.

132. Кашкаров А. П. Светодиодные лампы повышенной яркости с DC/DC-конвертером. — Радіоаматор-Электрик № 9—10, 2006, с. 45.

133. Кашкаров А. П. Термостабильный генератор с прерыванием. — Радиолюбитель № 11, 2006, с. 11.

134. Кашкаров А. П. Сигнализатор окончания (приостановки) работы стиральной машины на базе датчика MSS-1-3. — Радиолюбитель № 11, 2006, с. 18.

135. Кашкаров А. П. Пьезоизлучатели: некоторые характеристики. — Радиолюбитель № 11, 2006, с. 61.

136. Кашкаров А. П. Звуковой пробник сетевого напряжения. — Радіоаматор-Электрик № 9—10, 2006, с. 61.

137. Кашкаров А. П. Некоторые данные по микроконтроллерам семейства PICxxxx и Atmel PICxxx. — Радиолюбитель № 7, 2006, с. 66.

138. Кашкаров А. П. Современные предохранители и термостаты для радиоаппаратуры и бытовой техники. — Радиолюбитель № 8, 2006, с. 32.

139. Кашкаров А. П. Да будет рыбам свет. — Радиолюбитель № 1, 2007, с. 7.

140. Тиристоры фирмы Motorola. — Схемотехника № 1, 2002, с. 62–63.

141. Кашкаров А. П. Внешние антенны сотовых телефонов. — Радиолюбитель № 1, 2007, с. 62.

142. Кашкаров А. П. Слаботочные электромагнитные реле постоянного тока. — Радиолюбитель № 1, 2007, с. 66.

143. Технические условия на тиристоры КУ221 АО. 336. 419 ТУ.

144. Сидоров И. Н., Скорняков С. В. Трансформаторы бытовой радиоэлектронной аппаратуры. — М.: Радио и связь, 1994.

145. Шило В. Л. Популярные микросхемы КМОП. — М.: Ягуар, 1993.

146. Евсеев Ю. А, Крылов С. С. Симисторы и их применение в бытовой электроаппаратуре. — М.: Энергоатомиздат, 1990.

147. Стандартные симисторы фирмы Philips Semiconductor. — Радіоаматор-Электрик № 9, 2002, с. 16–17.

148. Изделия электронной техники — импортные компоненты. Каталог 2005. http://www.elbase.ru.

149. Каталог новых электронных компонентов фирмы «Симметрон», печатные выпуски май — сентябрь 2006. Копия — информация справочника новых компонентов www.symmetron.ru.

© Кашкаров А. П., 2007

© Оформление, издательство «БХВ-Петербург», 2007

Оглавление

Предисловие

  О книге

  Цель книги

  Авторские права

  О методах достижения ваших целей

Глава 1 Электронные схемы и конструкции на все случаи жизни

  1.1. Мощный источник питания, рассчитанный на ток в нагрузке до 10 А

    1.1.1. Налаживание

    1.1.2. О деталях

  1.2. Бестрансформаторный стабилизированный источник питания на интегральном стабилизаторе

    1.2.1. Налаживание

    1.2.2. О деталях

  1.3. Простой источник аварийного питания

    1.3.1. Принцип работы устройства

    1.3.2. Налаживание

    1.3.3. О деталях

  1.4. Ультразвуковое устройство, отпугивающее летающих насекомых

    1.4.1. Спектр применения устройства в быту

    1.4.2. О монтаже

    1.4.3. О деталях

    1.4.4. Налаживание

  1.5. Сенсорное устройство с триггером

    1.5.1. Налаживание

    1.5.2. О деталях

    1.5.3. Спектр применения устройства

    1.5.4. Особенности монтажа

  1.6. Управление для сотового телефона

    1.6.1. О деталях

  1.7. Зарядное устройство для сотовых телефонов с индикацией состояния и автоматической регулировкой выходного тока

    1.7.1. Налаживание

    1.7.2. О деталях

    1.7.3. Оформление

    1.7.4. Схема импульсного стабилизатора

    1.7.5. Оформление

  1.8. Простой аквариумный таймер

    1.8.1. Налаживание

    1.8.2. О деталях

  1.9. Устройство контроля посещений с помощью электромеханического счетчика

    1.9.1. Практическое применение устройства

Глава 2 Устройства радиосвязи и телефонии

  2.1. Индикатор занятости телефонной линии на микросхеме

    2.1.1. Принцип работы схемы

    2.1.2. Налаживание

  2.2. Световой индикатор телефонных звонков

    2.2.1. Принцип действия устройства

    2.2.2. О деталях

    2.2.3. Налаживание

  2.3. Устройства управления и проверки состояния шлейфа охраны по телефону

    2.3.1. Простой вариант устройства управления

    2.3.2. Альтернативный вариант

  2.4. Что надо знать об особенностях мобильной связи каждому

    2.4.1. Безопасность

    2.4.2. Как проверить сотовый телефон

    2.4.3. Практические новаторские решения

  2.5. Телефонный адаптер

    2.5.1. О деталях

    2.5.2. Налаживание

    2.5.3. Практическое применение устройства

  2.6. Устройство автоматического включения телефона для пенсионеров и инвалидов

    2.6.1. Практическое применение устройства

    2.6.2. О деталях

    2.6.3. Дополнительные возможности усовершенствования устройства

  2.7. Дистанционное управление телефонным аппаратом с помощью звука

    2.7.1. Особенности устройства

    2.7.2. О деталях и монтаже

    2.7.3. Перспектива применения устройства

  2.8. Альтернативный звукочувствительный электронный узел

    2.8.1. Налаживание

    2.8.2. О деталях

Глава 3 Датчики и индикаторы

  3.1. Электронные часы на ЖКИ

    3.1.1. Электрическая схема электронных часов на ЖКИ

    3.1.2. О деталях

    3.1.3. Особенности определения цоколевки индикаторов

  3.2. Индикатор протечки

    3.2.1. Принцип работы устройства

    3.2.2. Налаживание

    3.2.3. О замене деталей и элементов

    3.2.4. Варианты применения устройства

  3.3. Узел звукового сопровождения

    3.3.1. Принцип действия устройства

    3.3.2. Налаживание

    3.3.3. О деталях

  3.4. Универсальные светодиодные индикаторы токовой перегрузки для источников питания

    3.4.1. О деталях

  3.5. Универсальные акустические датчики-выключатели

    3.5.1. О деталях

    3.5.2. Альтернативное устройство усилителя слабых сигналов

    3.5.3. Расширенная схема акустического датчика

  3.6. Эффективные микрофонные датчики-усилители

    3.6.1. Особенности и принцип работы устройства

    3.6.2. Устройство микрофонного датчика для работы с наушниками и электретным микрофоном

  3.7. Универсальный датчик сотрясения

    3.7.1. Особенности устройства

    3.7.2. Монтаж элементов устройства

    3.7.3. О деталях

  3.8. Датчик пропадания сетевого напряжения со звуковой индикацией состояния

    3.8.1. Принцип работы схемы

    3.8.2. Монтаж элементов устройства и варианты замены деталей

Глава 4 Полезные советы

  4.1. Реанимация сервисного Zooma в фотоаппаратах

  4.2. Светильник для паяльника

    4.2.1. Метод закрепления устройства на ручке паяльника

  4.3. Реанимация сканера Benq

  4.4. Реанимация электромеханического таймера

    4.4.1. Особенности модели BST-59549

    4.4.2. Электрическая схема таймера

    4.4.3. Типичная неисправность и реанимация ЭМТ

  4.5. Как разбираться в трансформаторах

    4.5.1. Немного истории

    4.5.2. Особенности трансформаторов и термины

    4.5.3. Классификация трансформаторов

    4.5.4. Конструктивные особенности трансформаторов

  4.6. Как разбираться в цифровых фотоаппаратах

    4.6.1. Особенности применения цифровых и пленочных камер

    4.6.2. Устройство цифровых фотокамер (фотоаппаратов)

    4.6.3. Анализ характеристик цифрового фотоаппарата

  4.7. Как разбираться в современных телевизорах

    4.7.1. Размер экрана (диагональ)

    4.7.2. Характеристики телевизоров

    4.7.3. Технологии современных телевизоров

    4.7.4. «Фичи»

    4.7.5. Основные различия между плазменными и ЖК-дисплеями

  4.8. Как локализовать помехи в электронных устройствах

    4.8.1. Методы исключения помех

    4.8.2. Эффективные приемы при борьбе с помехами

    4.8.3. Обеспечение помехозащищенности аппаратурных средств компьютерной техники

  4.9. Как проверить яркость разных осветительных ламп

  4.10. Как просто устранить фон в усилителях ЗЧ

  4.11. Как сделать радиотелефон громкоговорящим?

  4.12. Доработка светильника «мерцающий фонарь»

    4.12.1. Особенности устройства

    4.12.2. О деталях

    4.12.3. Рекомендации по улучшению работы устройства

Глава 5 Электронные узлы и дополнения к электрическим схемам

  5.1. Автомат для клавиатуры

    5.1.1. Особенности устройства

    5.1.2. Налаживание

  5.2. Универсальный шлейф охраны помещений

    5.2.1. Принцип работы схемы

    5.2.2. Практические рекомендации

  5.3. Включение трансформаторов на 400 Гц в осветительной сети 220 В 50 Гц

    5.3.1. Особенности устройства

    5.3.2. О деталях

Приложения

  Приложение 1 Техника безопасности при работе с радиоэлектронными устройствами и бытовой электротехникой

    Требования по технике безопасности

    Меры безопасности

    Электрические свойства тела человека

    Особенности поражения электрическим током

  Приложение 2 Выбор пассивных элементов для электронного устройства

    2.1. Радиоэлементы как источники шумов

      2.1.1. Шумы резисторов

      2.1.2. Маркировка резисторов

      2.1.3. Шумы конденсаторов

      2.1.4. Ионисторы — особые конденсаторы

      2.1.5. Выбор оксидного конденсатора для электронного устройства

    2.2. Перспектива развития пассивных радиокомпонентов

  Приложение 3 Некоторые электрические характеристики отечественных и зарубежных электретных микрофонов

  Приложение 4 Некоторые электрические характеристики отечественных и зарубежных динамических головок

  Приложение 5 Некоторые электрические характеристики отечественных герконов

  Приложение 6 Светодиоды. Справочные данные

    6.1. Сверхъяркие светодиоды отечественного производства

    6.2. Мигающие светодиоды

    6.3. Полноцветные светодиоды

    6.4. Популярные одноцветные светодиоды

  Приложение 7 Популярные динисторы. Справочные данные

  Приложение 8 Слаботочные электромагнитные реле фирмы Omron

  Приложение 9 Микросхемы-стабилизаторы. Справочные и электрические характеристики

  Приложение 10 Фирмы-производители электронных компонентов и их адреса в Интернете

  Приложение 11 Популярные отечественные диоды, стабилитроны и стабисторы. Справочные данные

  Приложение 12 Отечественные и зарубежные коаксиальные кабели. Справочный обзор

    12.1. Кабели отечественного производства

      12.1.1. Кабели с волновым сопротивлением 50 Ом

      12.1.2. Кабели с волновым сопротивлением 75 Ом

      12.1.3. Кабели с волновым сопротивлением 100 Ом

    12.2. Зарубежные коаксиальные кабели

Литература и интернет-ресурсы

Наш сайт является помещением библиотеки. На основании Федерального закона Российской федерации "Об авторском и смежных правах" (в ред. Федеральных законов от 19.07.1995 N 110-ФЗ, от 20.07.2004 N 72-ФЗ) копирование, сохранение на жестком диске или иной способ сохранения произведений размещенных на данной библиотеке категорически запрешен. Все материалы представлены исключительно в ознакомительных целях.

Copyright © UniversalInternetLibrary.ru - электронные книги бесплатно