Микросхемы.
Микросхемы ТТЛ (74…).
На рисунке показана схема самого распространенного логического элемента — основы микросхем серии К155 и ее зарубежного аналога — серии 74. Эти серии принято называть стандартными (СТТЛ). Логический элемент микросхем серии К155 имеет среднее быстродействие tзд,р,ср.= 13 нс. и среднее значение тока потребления Iпот = 1,5…2 мА. Таким образом, энергия, затрачиваемая этим элементом на перенос одного бита информации, примерно 100 пДж.
Для обеспечения выходного напряжения высокого уровня U1вых. 2,5 В в схему на рисунке потребовалось добавить диод сдвига уровня VD4, падение напряжения на котором равно 0,7 В. Таким способом была реализована совместимость различных серий ТТЛ по логическим уровням. Микросхемы на основе инвертора, показанного на рисунке (серии К155, К555, К1533, К1531, К134, К131, К531), имеют очень большую номенклатуру и широко применяются.
| ТТЛ серия | Параметр | Нагрузка | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Российские | Зарубежные | Pпот. мВт. | tзд.р. нс | Эпот. пДж. | Cн. пФ. | Rн. кОм. |
| К155 КМ155 | 74 | 10 | 9 | 90 | 15 | 0,4 |
| К134 | 74L | 1 | 33 | 33 | 50 | 4 |
| К131 | 74H | 22 | 6 | 132 | 25 | 0,28 |
| К555 | 74LS | 2 | 9,5 | 19 | 15 | 2 |
| К531 | 74S | 19 | 3 | 57 | 15 | 0,28 |
| К1533 | 74ALS | 1,2 | 4 | 4,8 | 15 | 2 |
| К1531 | 74F | 4 | 3 | 12 | 15 | 0,28 |
Динамические параметры микросхем ТТЛ серииПри совместном использовании микросхем ТТЛ высокоскоростных, стандартных и микромощных следует учитывать, что микросхемы серии К531 дают увеличенный уровень помех по шинам питания из-за больших по силе и коротких по времени импульсов сквозного тока короткого замыкания выходных транзисторов логических элементов. При совместном применении микросхем серий К155 и К555 помехи невелики.
| Нагружаемый выход |
Число входов-нагрузок из серий | ||
|---|---|---|---|
| К555 (74LS) | К155 (74) | К531 (74S) | |
| К155, КM155, (74) | 40 | 10 | 8 |
| К155, КM155, (74), буферная | 60 | 30 | 24 |
| К555 (74LS) | 20 | 5 | 4 |
| К555 (74LS), буферная | 60 | 15 | 12 |
| К531 (74S) | 50 | 12 | 10 |
| К531 (74S), буферная | 150 | 37 | 30 |
Выходы однокристальных, т. е. расположенных в одном корпусе, логических элементов ТТЛ, можно соединять вместе. При этом надо учитывать, что импульсная помеха от сквозного тока по проводу питания пропорционально возрастет. Реально на печатной плате остаются неиспользованные входы и даже микросхемы (часто их специально «закладывают про запас») Такие входы логического элемента можно соединять вместе, при этом ток I oвх. не увеличивается. Как правило, микросхемы ТТЛ с логическими функциями И, ИЛИ потребляют от источников питании меньшие токи, если на всех входах присутствуют напряжения низкого уровня. Из-за этого входы таких неиспользуемых элементов ТТЛ следует заземлять.
| Параметр | Условия измерения | К155 | К555 | К531 | К1531 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Мин. | Тип. | Макс. | Мин. | Тип. | Макс. | Мин. | Макс. | Мин. | Макс. | |||
| U1вх, В схема |
U1вх или U0вх Присутствуют на всех входах | 2 | 2 | 2 | 2 | |||||||
| U0вх, В схема |
0,8 | 0,8 | 0,8 | |||||||||
| U0вых, В схема | Uи.п.= 4,5 В | 0,4 | 0,35 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | ||||||
| I0вых= 16 мА | I0вых= 8 мА | I0вых= 20 мА | ||||||||||
| U1вых, В схема |
Uи.п.= 4,5 В | 2,4 | 3,5 | 2,7 | 3,4 | 2,7 | 3,4 | 2,7 | ||||
| I1вых= -0,8 мА | I1вых= -0,4 мА | I1вых= -1 мА | ||||||||||
| I1вых, мкА с ОК схема | U1и.п.= 4,5 В, U1вых=5,5 В | 250 | 100 | 250 | ||||||||
| I1вых схема |
U1и.п.= 5,5 В, U1вых= 2,4 В на входе разрешения Е1 Uвх= 2 В | 40 | 20 | 50 | ||||||||
| I0вых, мкА Состояние Z схема |
U1и.п.= 5,5 В, Uвых= 0,4 В, Uвх= 2 В | -40 | -20 | -50 | ||||||||
| I1вх, мкА схема | U1и.п.= 5,5 В, U1вх= 2,7 В | 40 | 20 | 50 | 20 | |||||||
| I1вх, max, мА | U1и.п.= 5,5 В, U1вх= 10 В | 1 | 0,1 | 1 | 0,1 | |||||||
| I0вх, мА схема |
U1и.п.= 5,5 В, U0вх= 0,4 В | -1,6 | -0,4 | -2,0 | -0,6 | |||||||
| Iк.з., мА | U1и.п.= 5,5 В, U0вых= 0 В | -18 | -55 | -100 | -100 | -60 | -150 | |||||
Простые электронные устройства на КМОП-микросхемах
Как уже отмечалось ранее, существуют десятки и сотни самых разнообразных цифровых микросхем. Живописному описанию каждой их них можно было бы посвятить немало страниц.
Однако в целях экономии бумаги и для демонстрации неограниченных возможностей применения всего одной микросхемы из множества других ниже будут рассмотрены простейшие устройства, использующие только одну микросхему — К561ЛЕ5.
Сенсорный пульт управления
Сенсорный пульт управления, позволяющий включать/выключать нагрузку, разработан И.А. Нечаевым (рис. 1) [Р 1/85-49]. Устройство содержит генератор, вырабатывающий импульсы частотой 300…500 Гц.
Их скважность (отношение длительности импульса к паузе) составляет 1:40 и определяется отношением сопротивлений R1 и R2. Если к сенсорной пластинке Е1 приложить палец, начнет заряжаться конденсатор С2.
Скорость и время заряда этого конденсатора зависит от сопротивления между контактами. В соответствии с заряд-но-разрядными процессами будет изменяться величина управляющего сигнала, проходящего через схему управления.
Рис. 1. Схема сенсорного пульта управления.
Изменяя силу и время прижатия пальцев к сенсорным площадкам Е1 и Е2, можно управлять уровнем выходных сигналов, интенсивностью свечения светодиодов HL1 и HL2.
Для настройки схемы при использовании сенсорных площадок различной конфигурации и площади, возможно, придется подобрать емкости конденсаторов С2 и СЗ.
Цветорегулятор
Несложный цветорегулятор можно собрать используя генератор импульсов управляемой скважности (рис. 2). Изменяя соотношение пауза/импульс с помощью потенциометра R2 можно управлять средней силой тока, протекающего через светодиоды HL1 и HL2.
Рис. 2. Схема цветорегулятора.
Если эти светодиоды отличаются по цвету свечения, объединив их под общим светособирающим экраном, можно добиться плавного изменения цвета суммарного свечения. В качестве нагрузки можно включить лампы накаливания, получив таким образом регулятор света. Для этого придется выполнить выходные каскады на более мощных транзисторах.
Схема сенсорного выключателя
На рис. 3 показана схема сенсорного выключателя конструкции И.А. Нечаева [Р 4/89-62]. Прикосновение к площадкам Е1 и Е2 позволяет включать или выключать ток в нагрузке (светодиоды HL1 и HL2).
Рис. 3. Схема сенсорного выключателя.
Работает сенсорный выключатель следующим образом: в момент включения питания конденсаторы С1 и С2 разряжены, на входах соответствующих логических элементов устанавливаются логический нуль (выводы 1, 2 микросхемы DD1) и логическая единица (выводы 3, 5, 6 микросхемы DD1).
Соответственно, на выходе второго логического элемента установится логический нуль, а на выходе третьего — логическая единица, четвертого — снова нуль. Следовательно, один из элементов нагрузки — светодиод — будет включен, другой — выключен.
Резистор R3 создает цепь положительной обратной связи, обеспечивающей устойчивое состояние сенсорного выключателя. Для того чтобы переключить нагрузку, достаточно коснуться пальцем до сенсорных площадок Е1 и Е2.
С конденсатора С2 уровень логической единицы окажется поданным через сопротивление пальца и резистор R1 на вход первого логического элемента.
Поскольку на входе первого элемента устанавливается значение логической единицы, все остальные логические элементы одновременно изменят свое состояние. Выходные каскады переключатся.
На конденсаторе С1 установится значение логической единицы, на конденсаторе С2 — логического нуля. Для повторного переключения элементов схемы необходимо снова прикоснуться к сенсорным площадкам.
Это прикосновение приведет к очередной перезарядке конденсаторов С1 и С2 и переключению схемы в другое устойчивое состояние.
Сенсорный выключатель устойчиво работает в диапазоне питающих напряжений от 6 до 12 6. Взамен светодиодных индикаторов или параллельно им может быть включена и иная нагрузка, например, обмотка реле, управляющего работой бытовой техники, генератор звуковых или световых сигналов и т.п.
Модель электронного светофора
Модель электронного светофора (рис. 4) позволяет поочередно переключать разноцветные светодиоды, имитируя работу настоящего светофора [Рл 10/98-15].
Времязадающая цепь генератора (R2, С2) определяет частоту переключения зеленого и красного светодиодов, а цепь R1, С1 определяет время свечения желтого светодиода. Продолжительность свечения зеленого и красного светодиодов составляет около 10 сек и определяется постоянной времени R2C2, где сопротивление выражено в МОм, а емкость — в мкФ.
Рис. 4. Схема электронного «светофора».
Светофон
Светофон (рис. 5) представляет собой электронную игрушку — звуковой генератор [Р 1/90-60]. Частота генерации определяется уровнем освещенности чувствительного к свету (hv) элемента R1 (фотосопротивления, фотодиода) при приближении к нему руки. Для того чтобы звучание происходило по желанию «музыканта», включение звука происходит при отпускании пальца от сенсорных площадок Е1 и Е2.
Рис. 5. Схема светофона.
При использовании фоточувствительных приборов различного типа вероятно потребуется подбор емкости конденсатора С1, а также включение параллельно (или последовательно) фоточувствительному элементу (фотосопротивлению, фотодиоду) резисторов, задающих диапазон изменения генерируемой звуковой частоты.
Отметим попутно, что при самостоятельной доработке устройства в качестве управляющего элемента (рис. 5) можно использовать термосопротивление, имеющее малую тепловую инерцию, например, бусинкового типа.
Устройство, полученное при этом, можно наименовать термофоном или эолофоном (от греческого aiolos — ветер и phone — голос, звук) — оно будет изменять частоту звука при обдувании терморезистора.
Электромузыкальный прибор, управляемый наэлектризованным предметом (электронофон), можно получить, включив полевой транзистор вместо резистора R1.
Терменвокс
Идея терменвокса была предложена в эпоху раннего «средневековья» радиоэлектроники — на рубеже 20-30-х годов XX века изобретателем и музыкантом Львом Терменом.
В основу действия этого электромузыкального инструмента заложен принцип сопоставления (вычитания) частот двух генераторов.
Один из генераторов является эталонным, второй — управляется приближением (удалением) ладони руки. Чем ближе ладонь, тем заметнее уход частоты второго генератора, тем выше звук на выходе устройства.
Рис. 6. Схема простого самодельного терменвокса.
Модель терменвокса, одного из самых первых электромузыкальных инструментов, может быть собрана по схеме на рис. 6. Это устройство является упрощенной модификацией схемы Э. Апрелева [М 6/92-28].
Сигналы двух генераторов вычитаются в специальном смесителе сигналов. Разностная частота поступает на звукоизлучатель или усилитель низкой частоты.
Исходная частота работы генераторов близка к 90 кГц. Антенной устройства является медный или алюминиевый прут диаметром 2…4 мм длиной 25…40 мм.
Разумеется, представленная на рис. 6 схема формирования звука заметно упрощена. В частности, для «реального» инструмента обязательно необходима регулировка громкости звучания инструмента. Для этого обычно используют аналогичный второй канал.
Изображенная на рис. 6 наиболее упрощенная модель терменвокса построена на основе двух генераторов, выполненных на микросхеме.
Начальная частота генерации обоих генераторов одинакова и устанавливается конденсатором СЗ и потенциометром R1. Выходные сигналы с генераторов через диоды VD1 и VD2 поступают на вход усилителя низкой частоты (транзистор VT1).
При приближении руки к антенне WA1 изменяется частота работы верхнего по схеме генератора, что вызывает появление звука изменяющейся тональности в телефонном капсюле.
Оригинальный металлоискатель, реагирующий на появление металлического (токопроводящего) предмета в поле антенны устройства также может быть собран по схеме на рис. 6.
В сочетании с обычным металлоискателем это позволит более уверенно распознавать различные предметы (магнитные, диамагнитные, токопроводящие и токонепроводящие), попадающие в поле действия поисковой катушки или электрода.
Электромузыкальный инструмент
На микросхеме DD1 К561ЛЕ5 (рис. 7) может быть собран электромузыкальный инструмент [Рл 9/97-28]. Генератор импульсов на трех инверторах микросхемы DD1 управляется ключами S1 — Sn.
Генератор прямоугольных импульсов будет работать на частоте, определяемой подключаемыми к общей шине резисторами R1 — Rn (десятки, сотни кОм).
Рис. 7. Схема электромузыкального инструмента на микросхеме.
Ключи-клавиши S1 — Sn и ключ S2 должны замыкаться единовременно (зависимо). Как упростить коммутацию, исключив ключ SA2, следует подумать самостоятельно. Сигнал звуковой частоты через усилительный каскад (транзистор VT1) поступает на телефонный капсюль BF1 или внешний усилитель.
Индикатор электрического поля
Индикатор электрического поля или простейшего типа может быть собран по схемам, представленным на рис. 8 и 11 [Рл 9/98-16].
Входы неиспользуемых инверторов /ШОГ7-микросхем необходимо соединить с общим проводом или шиной питания (рис. 8). При приближении индикатора к сетевому проводу в первой схеме вырабатываются звуковые сигналы, воспроизводимые пьезокерамическим излучателем, во второй схеме устройство реагирует на переменное электрическое поле звуковыми сигналами.
Рис. 8. Схема искателя электропроводки.
Рис. 11. Схема индикатора электрического поля.
Фотореле, термореле
Фото- или термореле может быть выполнено по схеме, приведенной в книге Л.Д. Пономарева и А.Н. Евсеева (рис. 9). Устройство содержит регулируемый резистивный делитель напряжения, состоящий из резистора-датчика R1 и потенциометра R2.
К средней точке этого делителя подключен вход триггера Шмитта, составленный из двух логических элементов КМОП-млк-росхемы. К выходу триггера подсоединены эмиттерный повторитель и тиристорный коммутатор постоянного тока. Вместо тиристора может быть использован его транзисторный аналог.
Рис. 9. Схема фотореле, термореле.
При изменении сопротивления датчика триггер Шмитта переключается из одного устойчивого состояния в другое.
Соответственно, выходной сигнал через согласующий эмиттер-ный повторитель подается на управляющий электрод тиристора VS1. Происходит включение тиристора, срабатывает реле К1 или иная нагрузка. Для отключения нагрузки необходимо «сбросить» состояние тиристора, т.е. кратковременно отключить питание.
Такая схема может быть использована для контроля технологических и иных процессов, предупреждения критических и аварийных ситуаций, оповещения персонала о нештатном режиме работы оборудования и т.д.
Для того чтобы устройство самостоятельно включалось и отключалось, вместо тиристора следует установить кремниевый транзистор, рассчитанный на ток нагрузки.
Индикатор перегорания предохранителя
Индикатор перегорания предохранителя Л. Тесленко (рис. 10) содержит генератор импульсов на микросхеме и светодиодный индикатор [Р 11/85-44].
Рис. 10. Схема индикатора перегорания предохранителя.
Когда предохранитель цел, на вход инвертора (вывод 8 микросхемы DD1) подается напряжение высокого уровня, запрещающее работу генератора.
Стоит перегореть предохранителю, вывод 8 через сопротивление нагрузки оказывается присоединенным к общей шине. Генератор начнет работать, при этом светодиод мигает с частотой около 5 Гц.
Для индикации перегорания предохранителя при «оборванной» нагрузке параллельно сопротивлению нагрузки желательно включить резистор величиной около 1 МОм.
Простой металлоискатель
Металлоискатель на микросхеме DD1 K561ЛE5, выполненный по традиционной схеме сравнения частот опорного и поискового генераторов [Р 8/89-65], показан на рис. 12.
Рис. 12. Схема металлоискателя.
Частота опорного генератора определяется емкостью конденсатора С1 и суммарным сопротивлением резисторов R1 и R2.
Частота поискового генератора зависит от параметров LC-контура поисковой катушки (L1, С2). При приближении поисковой катушки к металлическому предмету ее индуктивность меняется, изменяя частоту генерации поискового генератора.
Сигналы с обоих генераторов через развязывающие конденсаторы С4 и С5 поступают на диодный детектор, выполненный по схеме удвоения напряжения.
Нагрузкой детектора является высокоомный телефонный капсюль BF1, и в нем выделяется сигнал разностной частоты. При использовании низкоомного телефонного капсюля может потребоваться дополнительный каскад усиления. Конденсатор С6 шунтирует на общий провод высокочастотные составляющие смешиваемых сигналов.
Поисковая катушка размещена внутри алюминиевого или медного незамкнутого кольца диаметром 200 мм. Диаметр трубки — 8 мм. Для намотки использован провод, например, ПЭЛШО диаметром 0,5 мм.
Количество витков определяется по принципу «сколько войдет». Выводы катушки присоединяют к схеме, а саму трубку соединяют с общей шиной.
Налаживание металлоискателя заключается в установке частоты опорного генератора до появления в телефонном капсюле звуковых сигналов низкой частоты. При этим, возможно, придется подобрать емкость конденсатора С1 или С2.
Устройство для рефлексотерапии
Схема прибора — электронного устройства для рефлексотерапии, разработанного И. Скулкиным — показана на рис. 13 [Рл 2/97-26]. Узел поиска биологически активных точек (БАТ) содержит усилитель на составном транзисторе VT1 — VT3 и генератор импульсов на микросхеме DD1.
Рис. 13. Схема прибора для рефлексотерапии.
Поисковый (активный) электрод (А) представляет собой закругленную иглу диаметром 1 мм. Пассивный электрод (П) состоит из отрезка телескопической антенны.
При поиске БАТ на теле человека этот электрод зажимают в руке. Когда поисковый электрод попадает на БАТ, сопротивление участка кожи резко уменьшается, а устройство реагирует на это включением светодиода.
Полярность напряжения, прикладываемого к биологически активной точке, можно изменять переключателем SA1, а переключатель SA2 переводит устройство из режима поиска БАТ в режим воздействия на них. Частоту и ток воздействия задают потенциометры R2 и R4, соответственно.
Для проверки готовности прибора к работе следует в режиме «Поиск» (SA2) установить максимальный ток воздействия и замкнуть электроды. При этом должен загореться светодиод HL1.
Электронный телеграфный ключ
Электронный телеграфный ключ на одной микросхеме K561J1E5 (рис. 14) выполнен по традиционной для таких ключей схеме [Рл KB и УКВ 1/96-23]. Релаксационный генератор собран на логических элементах с разными RC-цепями, ответственными за формирование посылок тире и точек.
Рис. 14. Схема электронного телеграфного ключа.
При нажатии на телеграфный ключ (замыкании зарядной цепи) заряжается группа конденсаторов С1 — СЗ (тире) или С2, СЗ (точка). Когда напряжение на входе логического элемента DD1.1 превысит определенный пороговый уровень, произойдет его переключение, и на выходе установится значение логического нуля.
Процесс заряда конденсаторов прервется, и они начнут разряжаться через сопротивления R2 и R3. При снижении напряжения на конденсаторах ниже определенного значения первый логический элемент вновь переключится, и процесс зарядки/разрядки конденсаторов повторится.
Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока замкнута контактная группа телеграфного манипулятора. Длительность точек и тире определяется постоянными времени зарядных и разрядных цепей (RC). Конденсаторы С1 — СЗ должны иметь малые токи утечки.
Для звуковой индикации генерируемых телеграфных сигналов предназначен генератор, выполненный на третьем и четвертом элементах микросхемы.
Генератор нагружен на пье-зокерамический излучатель типа ЗП-19. При использовании индуктивного излучателя (телефонного капсюля) последовательно с ним необходимо включить разделительный конденсатор емкостью более 0,1 мкФ.
Одновременно со звуковой, в схему введена световая индикация на светодиоде НИ (АЛ307), что позволяет визуально контролировать наличие телеграфных посылок. Для коммутации цепей передающего устройства использован буферный каскад на транзисторе VT1 (КТ315), нагруженный на реле.
Как и для других простейших телеграфных ключей, использующих подобный способ формирования точек и тире, данной конструкции присущи те же недостатки: необходимость подстройки соотношения продолжительности точек/тире сопротивлением R1 при изменении скорости передачи.
Механическая часть манипулятора может быть изготовлена из отрезка ножовочного полотна с примыкающими к нему контактными группами. В качестве таких контактов можно воспользоваться контактами разобранного крупногабаритного реле.
Многоголосый имитатор звуков
«Многоголосый» имитатор звуков, описанный М. Холодовым (рис. 15), содержит два последовательно включенных и управляемых генератора [Р 7/87-34]. Один из них работает на частоте 1…3 Гц, второй вырабатывает колебания частотой 0,2…2 кГц.
Если в цепь управления (клеммы XS1 и XS2) подключить рези-стивно-емкостной датчик, то на выходе устройства можно получить различные звуковые эффекты, разнообразие проявления которых ограничено только фантазией экспериментатора.
Если ко входу имитатора подключить переменное сопротивление 100 кОм и вращать его ручку, на выходе устройства звук будет напоминать трели соловья, затем щебетание воробья, кряканье утки, кваканье лягушки…
Рис. 15. Схема многоголосого имитатора звуков.
Устройство собрано на микросхеме К561ЛА7 (элементы И-НЕ). Имитатор при желании можно выполнить и на элементах ИЛИ-НЕ (К561ЛЕ5). Для этого потребуется самостоятельная переработка схемы.
Литература: Шустов М.А. Практическая схемотехника (Книга 1), 2003 год.
К561ЛЕ5
К561ЛЕ5 представляет собой четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕ. В принципиальной схеме одного элемента микросхемы К561ЛЕ5 видно, что последовательно соединяются p-канальные транзисторы VT1 и VT2, а параллельно — n-канальные VT3 и VT4.
Принципиальная схема элемента микросхемы К561ЛЕ5
Логика работы элемента микросхемы К561ЛЕ5 следующая. При подаче на оба входа напряжения низкого уровня, т.е. нуля, транзисторы VT1 и VT2 оказываются открытыми, а VT3 и VT4 закрытыми. Т.о. на выходе оказывается напряжение высокого уровня, т.е. единица. Если на какой-либо вход подать напряжение высокого уровня (1), то на выходе микросхемы К561ЛЕ5 будет напряжение низкого уровня (0), т.к. один из транзисторов VT1, VT2 будет закрыт, а один из VT3, VT4 открыт. Девиз логического элемента ИЛИ-НЕ — единица на любом входе даёт ноль на выходе. Таблицу истинности микросхемы К561ЛЕ5 можно видеть ниже.
| Вход | Выход Q | |
|---|---|---|
| A | B | |
| H | H | B |
| H | B | Н |
| B | H | Н |
| B | B | H |
Обозначение элемента 2ИЛИ-НЕ на схеме
Цоколёвка К561ЛЕ5
Внешний вид микросхемы К561ЛЕ5
К561ЛЕ5, КМ561ЛЕ5, КФ561ЛЕ5, ЭК561ЛЕ5, ЭКФ561ЛЕ5
Микросхемы представляют собой четыре логических элемента 2ИЛИ-НЕ. Содержат 49 интегральных элементов. | |
Назначение выводов: |
 |
Электрические параметры: Предельно допустимые режимы эксплуатации: Таблица истинности:
 | |
Понравилась статья? Поделись с друзьями!
Фотореле на микросхеме К561ЛЕ5 (К561ЛА7) Схема принципиальная
Схема фотореле
Фотореле предназначено для включения освещения с наступлением темноты и его выключения на рассвете.
Датчиком уровня естественной освещенности служит фототранзистор FT1. Ток на лампу подается через ключевой каскад на высоковольтных полевых ключевых транзисторах, работающих аналогично механическому выключателю. Поэтому, светильник может быть как на основе лампы накаливания, так и на основе любой энергосберегающей лампы (светодиодной, люминесцентной). Единственное ограничение — мощность лампы не должна быть более 200W.
В исходном состоянии, когда темно, конденсатор С1 заряжен. На выходе элемента D1.3 — единица. Она открывает полевые ключевые транзисторы VT2 и VT3, и через них поступает переменное напряжение 220V на светильник Н1. Резистор R5 ограничивает ток заряда емкости затворов полевых транзисторов.
Когда светло сопротивление эмиттер -коллектор фототранзистора FT1 снижается (он открывается). Напряжение на соединенных вместе входах D1.1 равно логическому нулю. На выходе D1.1 -единица. Транзистор VT1 открывается и разряжает конденсатор С1 через резистор R3, ограничивающий ток разряда С1. Напряжение на соединенных вместе входах D1.2 падает до логического нуля. На выходе D1.2 возникает логический ноль. Транзисторы VT3 и VT2 закрыты, поэтому напряжение на светильник не поступает.
После очередного уменьшения освещенности сопротивление эмиттер-коллектор FT1 возрастает (фототранзистор закрывается). Через R1 на соединенные вместе входы элемента D1.1 поступает напряжение логической единицы. На выходе D1.1 — ноль, поэтому транзистор VT1 закрывается. Теперь конденсатор С1 начинает медленно заряжаться через R4. Спустя некоторое время (1,5-2 минуты) напряжение на нем достигает логической единицы. На выходе D1.3 напряжение увеличивается до логической единицы. Транзисторы VT2 и VT3 открываются и светильник включается.
Благодаря задержке времени, вызванной зарядкой конденсатора С1 через R4, схема не реагирует на резкое и кратковременное увеличение освещенности, которое может иметь место, например, от влияния фар проезжающего в зоне видимости FT1 автомобиля.
Логическая схема питается от источника на диоде VD4 и параметрическом стабилизаторе VD1-R6. Конденсатор С2 сглаживает пульсации. Наиболее опасный в схеме элемент это резистор R6. На нем падает значительное напряжение и мощность. При монтаже его выводы желательно не обрезать, а изогнуть и установить резистор так, чтобы его корпус был над платой и над всем монтажом. То есть, чтобы не возникало условия для пробоя на другие детали через пыль или влажность.
При мощности потребления светильником не более 200W транзисторам VT2 и VT3 никаких радиаторов не нужно. Можно работать и со светильником мощностью до 2000W, но с соответствующими радиаторами для этих транзисторов.
Схема собрана на миниатюрной печатной плате, показанной на рисунке.
Вместо фототранзистора L-51P3C можно использовать другой фототранзистор, а так же, фоторезистор или фотодиод в обратном включении (анодом вместо эмиттера, катодом вместо коллектора). В любом случае сопротивление R1 нужно подобрать так чтобы схема надежно срабатывала (в случае с фотодиодом сопротивление R1 придется существенно увеличить, а с фоторезистором, — его сопротивление будет зависеть от номинального сопротивления фоторезистора).
Микросхема D1 — К561ЛЕ5 или К561ЛА7, а так же, К176ЛЕ5, К176ЛА7 или импортные аналоги типа CD4001, CD4011.
Транзистор КТ3102 — любой аналогичный.
Транзисторы IRF840 можно заменить на BUZ90 или другие аналоги, а так же, отечественными КП707Б — Г.
Стабилитрон КС212Ж можно заменить любым стабилитроном на 10-12V.
Диоды 1N4148 можно заменить любыми КД522, КД521. Выпрямительный диод
1N4004 можно заменить на 1N4007 или КД209.
Все конденсаторы должны быть на напряжение не ниже 12V.
Все налаживание сводится к настройке фотодатчика подбором сопротивления R1. При желании или необходимости менять настройку оперативно этот резистор можно заменить переменным.
Большую роль играет пространственная установка фотореле и светильника. Нужно сделать так, чтобы фотореле, а именно, фототранзистор располагался вне попадания на него прямого света от светильника. Например, если светильник расположен под непрозрачным навесом, то FT1 должен быть где-то над этим навесом.
Богачев А.
Фотореле К561ЛЕ5 К561ЛА7 Схема принципиальная
Описываемый в данной статье металлоискатель очень чувствителен для обнаружения металлических предметов под покровом снега, грунта, камня, на развалинах, под завалами и т.д. Работает металлоискатель на сравнении частот двух генераторов, один из которых образцовый, а второй измерительный—изменяет свои колебания при приближении к металлическим предметам. Устройство может «различать» цветные, например золото, серебро, бронза, латунь, медь, алюминий (благородные) и черные металлы (железо, чугун, сталь). Напряжение питания устройства 9 вольт, потребление тока достаточно мало, время работы зависит от источника питания. Образцовый генератор собран на элементе DD1.1, а измерительный — на элементах DD2.1 и DD2.2. Частота колебаний образцового генератора, определяемая данными его контурной катушки L1 и конденсаторов C1 и C2, около 100 кГц. Частота измерительного генератора, колебательный контур которого образуют выносная катушка L2 и конденсаторы C3—C5; ее плавно изменяют конденсатором переменной емкости C3 в пределах ±1 кГц. Элемент DD3.1 — смеситель сигналов. На его выходе формируются колебания с суммарными и разностными частотами генераторов и их гармоник. Для выделения сигналов разностной, т.е. звуковой частоты предназначен фильтр НЧ R3C6. Такое схемотехническое построение металлоискателя позволяет получить биения в несколько герц. Чтобы обеспечить прослушивание сигналов столь низких частот на головные телефоны, использовано преобразование синусоидального, а точнее — треугольного сигнала в короткие импульсы с удвоенной частотой следования. Достигается это с помощью компаратора напряжения, собранного на элементах DD3.2 — DD3.4. За один период частоты биений компаратор дважды переключается из одного логического состояния в другое. Формируемые им прямоугольные импульсы дифференцируются цепью C7R8, поэтому на телефон, подключенный к разъему X2, поступают короткие импульсы напряжения и громкость звукового сигнала слабее зависит от его частоты. В громкоговорителе, который может быть как высокоомным, так и низкоомным, слышатся «щелчки». Громкость их регулируют переменным резистором R8 (совмещен с выключателем питания SA1). Все детали, кроме разъемов и, конечно, контурной катушки измерительного генератора, размещают на печатной плате из двустороннего стеклотекстолита. Монтаж односторонний — со стороны печатных проводников. Фольга другой стороны, которую по краям платы соединяют с общим проводом питания выполняет роль экрана. Переменный конденсатор СЗ — КП-180 или другой, с максимальной емкостью 190…230 пФ; С8 — С10 — оксидные К50-35 или серий К52, К53, остальные — КМ, КЛС. Резистор R8 — СП3-3В, остальные — МЛТ. Разъемы XI и Х2 любые мало габаритные. Для повышения термостабильности конденсаторы С1, С2, С4 и С5 надо использовать с ТКЕ не хуже М1500. L1, содержащая 310 витков медного провода ПЭВ-2 0,09 мм, намотана на каркасе контура ПЧ от транзисторного радиоприемника. Выносную катушку измерительного генератора выполняют в такой последовательности. На оправке диаметром 240…250 мм наматывают 29 витков медного провода ПЭВ-2 0,62 мм, а получившийся жгут скрепляют в 10-12 местах тонкой прочной ниткой. Затем, нагревая над пламенем газовой плиты до температуры 50…60 градусов Цельсия, пропитывают заранее приготовленной эпоксидной смолой. После отверждения смолы катушку обматывают лакотканью.
|
К561ЛЕ5 — Меандр — занимательная электроника
Некоторые компьютерные мониторы при каждой подаче на них сетевого напряжения остаются выключенными, пока не будет нажата кнопка включения, даже если на их вход поступает видеосигнал. Это доставляет некоторые неудобства, не позволяя, например, включить монитор одновременно с компьютером нажатием всего на… Продолжить чтение →
Обычно для управления вентилятором охлаждения применяют схему термостата либо на специализированной микросхеме, но чаще всего на компараторе или операционном усилителе, включенным по схеме компаратора. Но что делать, если под рукой нет компаратора или ОУ, но есть цифровые КМОП-микросхемы с логическими… Продолжить чтение →
Усилители мощности ЗЧ сейчас обычно делают на интегральных микросхемах УМЗЧ. Это очень удобно, потому что позволяет относительно недорого и без существенных трудовых затрат получить достаточно качественный Hi-Fi усилитель. К тому же микросхема — УМЗЧ кроме функции усиления сигнала имеет и… Продолжить чтение →
Обычная велосипедная фара — очень полезный элемент оборудования, но не очень удобный. Динамо-машинка, крепящаяся на рулевой вилке и приводимая непосредственно от переднего колеса требует к себе слишком много внимания и бережного отношения. К тому же яркость света зависит от скорости.… Продолжить чтение →
Всего несколько часов потребуется, чтобы изготовить это устройство. Оно предназначено для проверки исправности, определения цоколёвки и напряжения стабилизации стабилитронов. Но с его помощью можно проверять и другие полупроводниковые приборы, например, определить напряжение пробоя эмиттерного перехода транзистора, которые иногда используются в… Продолжить чтение →
