Цифровые устройства автоматики и телемеханики. Купить книгу Электронные устройства автоматики

Микропроцессорная релейная защита Протоколы Релейная защита ВЛ-110кВ и выше Разное Управления и автоматика Реле Монтаж и наладка. Проверка, испытания и обслуживание Проектирование, расчет и выбор.... Первичное оборудование Нормативно-техническая документация Схемы, проектирование РЗА Основы релейной защиты Защита генераторов и электродвигателей Оперативный ток и сигнализация ПС Защиты линий 0,4-35кВ Программы РЗА Защита шин (ДЗШ, дуговая), УРОВ Защиты трансформатора Охрана труда Заземление, грозозащита Курсовые, дипломы, рефераты Методические пособия

Настоящее учебное пособие является переработанным и дополненным вторым изданием пособия, вышедшего в 1983 г. Как и в первом издании, теоретическая часть состоит из описания принципов действия электронных устройств и вывода основных расчетных соотношений. Для закрепления теории в конце некоторых глав даны вопросы и задачи для самопроверки. Для облегчения работы учащегося над курсовым проектом приведены примеры расчета некоторых схем. В приложении дан вспомогательный справочный материал.

По сравнению с предыдущим изданием в данной книге практически полностью переработан раздел «Усилители», в котором существенно расширен материал об операционных усилителях за счет сокращения материала, касающегося рассмотрения многокаскадных усилителей с трансформаторной и резистивно-емкостной связями, методически переработан материал по типовым усилительным каскадам, бестраисформаторным усилителям мощности. Переработаны также главы, в которых рассматриваются стабилизаторы напряжения, генераторы гармонических колебаний. Исключены устаревшие ламповые схемы генераторов.

Предисловие ко второму изданию

Введение

УСИЛИТЕЛЬНЫЕ И РЕЛЕЙНЫЕ СХЕМЫ

Глава 1. Основные показатели усилителей

§ 1.1. Общие определения

§ 1.2. Коэффициент усиления. Линейные и нелинейные искажения

§ 1.3. Эквивалентная схема усилителя. Входное и выходное сопротивления

§ 1.4. Показатели многокаскадных усилителей

§ 1.5. Шумы в усилителях.

Глава 2. Обратная связь в усилителях

§ 2,1. Виды обратных связей

§ 2.2. Влияние обратной связи на коэффициент усиления и искажения сигнала

§ 2.3. Влияние отрицательной обратной связи на входное сопротивление усилителя

§ 2.4, Влияние отрицательной обратной связи на выходное сопротивление усилителя

Глава 3. Принципы построения усилительных каскадов на транзисторах

§ 3.1. Включение транзистора в схему усилительного каскада. Графический анализ работы каскада

§ 3.2. Режимы работы транзистора в схеме усилительного каскада. Однотактные и двухтактные схемы усилительных каскадов

Глава 4. Практические схемы усилительных каскадов на транзисторах

§ 4.1. Каскад с общим эмиттером

§ 4.2. Схемы с общим эмиттером с термокомпенсацией рабочей точки покоя

§ 4.3. Частотные искажения в схеме с общим эмиттером. Область низких частот

§ 4.4. Широкополосные каскады с общим эмиттером

§ 4.5. Каскад с общей базой (повторитель тока)

§ 4.6. Каскад с общим коллектором (повторитель напряжения)

§ 4.7. Каскад с общим истоком

§ 4.8. Каскад с общим стоком (истоковый повторитель)

§ 4.9. Выходные каскады (усилители мощности)

Глава 5. Практические схемы многокаскадных усилителей.

§ 51. Усилители с резистивно-емкостной связью

$ 5.2. Усилители с непосредственной связью (усилители постоянного тока).

§ 5 3. Дифференциальные усилители

§5 4. Усилители постоянного тока с преобразованием сигнала

§ 55. Регулировка усиления сигнала в усилителях низкой частоты

Глава 6. Операционные усилители

§ 6.1. Общие сведения

§ 6.2. Структурная схема и основные параметры

§ 6.3. Линейные схемы на операционных усилителях

§ 6.4. Устойчивость и частотная коррекция операционных усилителей

§ 6.5. Работа операционного усилителя на низкоомную нагрузку

Глава 7. Релейные схемы

§ 7.1. Электромагнитные контактные реле. Общие сведения и основные параметры

§ 7.2. Электронные реле.

§ 7.3. Электронные реле времени

§ 7.4. Фотоэлектронные реле

§ 7.5. Электронные реле на тиристорах

Раздел II

ВЫПРЯМИТЕЛИ И СТАБИЛИЗАТОРЫ

Глава 8. Выпрямители

§ 8.1. Определение и параметры выпрямителя

§ 8.2. Схемы выпрямителей

§ 8.3. Сглаживающие фильтры

§ 8.4. Фазочувствительные выпрямители и усилители

§ 8 5. Управляемые выпрямители и инверторы

Глава 9. Стабилизаторы напряжения и тока

§ 9.1. Параметрические стабилизаторы

§ 9.2. Компенсационные стабилизаторы

Раздел III

ПРИНЦИП РАДИОСВЯЗИ. ИЗБИРАТЕЛЬНЫЕ СХЕМЫ

Глава 10. Общие сведения о радиопередающих и радиоприемных устройствах радиосвязи

§ 10.1. Основные параметры радиопередающих и радиоприемных устройств

§ 10 2. Радиоприемник супергетеродинного типа

Глав а 11. Колебательные контуры

§ 11.1. Свободные колебания в контуре

§ 11.2. Вынужденные колебания в последовательном контуре

§ 11.3. Вынужденные колебания в параллельном контуре

§ 11.4. Вынужденные колебания в связанных контурах

Глава 12. Генераторы синусоидальных колебаний

§ 12.1. Принципы построения генераторов

§ 12.2. Генератор с фазовращающей RС-цепью

§ 12 3. Генератор с мостом Вина в цепи обратной связи

§ 12 4. Генераторы с колебательными контурами

§ 12 5. Стабилизация частоты генераторов. Кварцевые генераторы

Глава 13. Избирательные усилители

§ 13.1. Узкополосные LС-усилители

§ 13 2 Резонансные усилители напряжения высокой частоты

§ 13 3. Резонансные усилители мощности высокой частоты (генераторы с независимым возбуждением)

§ 13 4. Модуляция высокочастотного сигнала

Литература

Введение

Одним из главных факторов, обеспечивающих развитие всех отраслей народного хозяйства, является комплексная автоматизация производственных процессов на основе последних достижений электронной техники. К электронным устройствам автоматики предъявляются высокие требования, так как современная электронная аппаратура должна обеспечивать надежность работы сложнейших систем автоматического управления и контроля.

Cтраница 1

Автоматические электронные приборы с шириной диаграммной - ленты 275 мм выпускаются в виде потенциометров типа ЭПП и мостов типа ЭМП.

Автоматические электронные приборы с шириной диаграммной ленты 160 мм выпускаются в виде потенциометров типа ПС и ПСР, в виде мостов типа МС и МСР и в виде индукционных приборов типа ДС и ДСР.

Автоматические электронные приборы, применяемые в системе УСАКР, должны иметь реостатный задатчик с двумя ползунками, один из которых связан с измерительной системой прибора, а другой - с рукояткой задания величины, устанавливаемой на требуемое значение по шкале прибора. Подавляющее большинство из рассмотренных выше автоматических электронных приборов имеет модификации с указанным реостатным задатчиком. Для осуществления позиционного регулирования эти приборы должны иметь также встроенные позиционные регулирующие устройства.

Автоматические электронные приборы могут производить не только измерение, но и регулирование измеряемой величины. Для выполнения функции регулирования приборы снабжаются тем или иным видом регулирующего устройства. Эти устройства либо непосредственно встраиваются в прибор, либо выполняются в виде самостоятельной приставки, а в прибор при этом встраивается лишь датчик регулирующего устройства с задающим устройством. В зависимости от вида и модификации прибора применяются следующие регулирующие устройства: а) релейные электрические двухпозиционные; б) релейные электрические трехпозиционные; в) электрические статические; г) электрические изодромные; д) пневматические изодромные.

Автоматические электронные приборы с шириной диаграммной ленты 275 мм выпускаются в виде потенциометров типа ЭПП и мостов типа ЭМП.

Автоматические электронные приборы с шириной диаграммной ленты 160 мм выпускаются в виде потенциометров типа ПС и ПСР, в виде мостов типа MG и МСР и в виде индукционных приборов типа ДС и ДСР.

Автоматические электронные приборы с записью на дисковой диаграмме выпускаются со следующими регулирующими устройствами: а) электрическими двухпозиционными; б) электрическими трехпозиционными; в) пневматическими изодромными; г) с реостатным задатчиком для работы с регулирующими приставками.

Поверку автоматических электронных приборов необходимо производить при хорошо заземленном корпусе. Не рекомендуется пользоваться в качестве заземления водопроводной или отопительной системой, а также контуром, используемым для заземления станочного и силового оборудования.

Большинство автоматических электронных приборов промышленного типа с длиной шкалы более 200 мм имеют основную погрешность измерения, не превышающую 0 5 % от предела измеряемой величины.

В автоматических электронных приборах с использованием нулевого метода измерения в основном используются четыре вида измерительных схем: 1) компенсационные схемы, 2) мостовые уравновешенные схемы, 3) дифференциально-трансформаторные схемы, 4) уравновешенные схемы с ферродинамическими датчиками.

В автоматических электронных приборах с непрерывным уравновешиванием при равенстве измеряемой величины и компенсирующей следящая система находится в покое. При изменении измеряемой величины на вход нуль-указателя подается сигнал разбаланса, который, будучи усилен электронным усилителем, приводит во вращение реверсивный двигатель. Направление вращения двигателя зависит от полярности или фазй сигнала разбаланса. С осью реверсивного двигателя кинематически связаны уравновешивающее, показывающее, записывающее и регулирующее устройства. Реверсивный двигатель, придя во вращение, перемещает уравновешивающее устройство в новое равновесное положение.

В автоматических электронных приборах с использованием нулевого метода измерения в основном используются три вида измерительных схем: 1) компенсационные схемы, 2) мостовые уравновешенные схемы, 3) дифференциально-трансформаторные схемы. В этих схемах неизвестная измеряемая величина, преобразованная в электрическую величину, уравновешивается известной электрической величиной измерительной схемы.

В автоматических электронных приборах с непрерывным уравновешиванием при равенстве измеряемой величины и компенсирующей следящая система находится в покое. При изменении измеряемой величины на вход нуль-указателя подается сигнал разбаланса, который, будучи усилен электронным усилителем, приводит во вращение реверсивный двигатель. Направление вращения двигателя зависит от полярности или фазы сигнала разбаланса. С осью реверсивного двигателя кинематически связаны уравновешивающее, показывающее, записывающее и регулирующее устройства. Реверсивный двигатель, придя во вращение, перемещает уравновешивающее устройство в новое равновесное положение.

В автоматических электронных приборах для измерения неизвестной величины используется компенсационный метод, осуществляемый с немощью следящей системы. Сущность компенсационного метода заключается в том, что при изменении измеряемой величины уравновешивающую ее (компенсирующую) величину изменяют до тех пор, пока не будет достигнуто равновесие (нуль) схемы, при котором на входе нуль-прибора (электронного усилителя) сигнал будет отсутствовать.

В автоматических электронных приборах применен нулевой метод измерения. Он реализован тремя видами измерительных схем: компенсационными, мостовыми уравновешенными и дифференциально-трансформаторными.

В книге собраны принципиальные электрические схемы и описания простых электронных устройств для развития творчества радиолюбителей. Основное внимание уделено устройствам для улучшения домашнего быта, комфорту при управлении автомобилем, отдыха на природе. Представлены более 60 описаний различных схем, разработанных и проверенных автором, и варианты их реализации. Современная элементная база, используемая в рекомендуемых схемах, позволяет упростить их монтаж, расширить эксплуатационные возможности, делает повторение устройств возможным для радиолюбителей, имеющих небольшой опыт и располагающих минимумом приборов настройки. Книга рассчитана на радиолюбителей и широкие читательские круги.

* * *

Приведённый ознакомительный фрагмент книги Современная электроника в новых практических схемах и конструкциях (Андрей Кашкаров, 2008) предоставлен нашим книжным партнёром - компанией ЛитРес .

Глава 1. Электронные устройства автоматики и охраны

1.1. Полив цветов – на автомате

Тем из читателей, кто выращивает цветы на своих участках или в домашних условиях, не надо рассказывать о пользе этого увлечения. Большинство людей делает это по велению души. В последнее время даже стали проводить конкурсы и выявлять победителей в минисоревнованиях «Чей балкон краше?». Некоторые цветоводы имеют много свободного времени и с удовольствием наблюдают за ростками часами, другие ограничены во времени и могут посвятить любимому занятию только несколько минут в день. Самым главным при взращивании растений и поддержании уже взрослых декоративных цветов является создание соответствующего микроклимата – поддержание и постоянный контроль влажности почвы, окружающего воздуха и солнечных ванн. И если создать благоприятный климат окружающей температуры воздуха и дозировать солнечную энергию относительно просто – установив горшок с цветком в соответствующее место в интерьере квартиры, то поддержание влажности почвы требует ежедневного и тщательного внимания. А между тем, процесс полива можно автоматизировать, собрав и включив простое в повторении электронное устройство, схемы которого представлены на рис. 1.1 и 1.2.

Рис. 1.1. Электрическая схема дозатора и контроля влажности почвы устройства автоматического полива

Рис. 1.2. Электрическая схема таймера на 1 ч

Устройство состоит из трех частей, электрически взаимосвязанных между собой. Части устройства и их функциональная взаимосвязь отражены на рис. 1.3.

Рис. 1.3. Блок схема устройства автоматического полива растений

Контроллер влажности почвы в постоянном режиме измеряет сопротивление почвы между контактами датчика влажности R и выдает на выходе управляющий сигнал – низкий уровень напряжения, если почва засушлива и требует увлажнения.

Таймер – устройство выдержки времени – выдает на выходе положительный управляющий импульс с периодичностью один раз в час.

Дозатор полива вместе со схемой совпадений сравнивает сигналы управления от предыдущих блоков и включает исполнительное устройство – электродвигатель, нагнетающий воду из резервуара в том случае, когда оба этих сигналы имеют низкий логический уровень.

Электродвигателем управляет исполнительное реле К1, рассчитанное на напряжение 12 В и коммутирующее ток до 3 А.

1.1.1. Принцип работы устройства

На логических элементах микросхемы DD1.1, DD1.2 К561ЛА7 собран сигнализатор влажности. Перед этим узлом стоит важная задача – сигнализировать о сухой почве и не допустить ее переувлажнения, так как в последнем случае это может погубить цветы. Поэтому система полива должна включаться на короткие промежутки времени, с постоянным контролем состояния влажности почвы.

Контакты Х1 изготовлены из металлических спиц (применяемых также для вязания) длиной 30 см каждая. Контактные проводники припаиваются к спицам с помощью припоя ПОС-61 (или аналогичного) и флюса. Проводники от датчиков – спиц выполнены гибким монтажным проводом МГТФ-0,8 и имеют длину не более 50 см каждый. Большая длина проводников к датчику приведет к ложным срабатываниям логических элементов микросхемы DD1.1 и DD1.2. Переменный резистор R1 необходим для регулировки чувствительности влажности почвы. Перед первым включением движок R1 устанавливают в среднее (по схеме) положение. Датчики – спицы помещаются в почву цветочного горшка на глубину до 20 см.

Пока почва сухая, она имеет большое сопротивление электрическому току (несколько десятков МОм). Сопротивление переменного резистора R1 меньше этого значения, поэтому на выводах 1 и 2 логического элемента DD1.1 присутствует сигнал высокого логического уровня. На выводе 3 DD1.1 будет низкий уровень (так как элемент включен как инвертор), а на выводе 4 элемента DD1.2 присутствует вновь высокий уровень. Благодаря этому напряжению заряжается оксидный конденсатор С3, который необходим для инерции срабатывания узла контроля влажности.

Когда С3 зарядится до напряжения 4–6 В (несколько сек) на выходе элемента DD1.3 окажется низкий уровень напряжения – он поступит на узел сравнения напряжений, собранный на элементе DD2.1. Элемент DD2.1 (ИЛИ с инверсией) согласно таблице истинности выдаст на выходе (вывод 11) управляющий сигнал высокого логического уровня, если на входах (выводы 12 и 13 DD2.1) будет сочетания двух низких уровней (в любом другом случае сигнал на выводе 11 будет иметь низкий уровень, транзистор заперт, электродвигатель М1 не работает).

Таким образом, при появлении на выходе логического элемента DD2.1 высокого уровня, откроется транзистор VT1, который подаст питание на исполнительное реле К1. Реле К1 своими коммутирующими контактами К1.1 замкнет цепь питания электромотора М1 с номинальным напряжением 12 В. В качестве электромотора М1 используется промышленный электродвигатель омывателя лобового стекла для автомобилей семейства ВАЗ-2101 – 2107. Резервуар для воды (жидкости) емкостью 1,3 л также используется промышленный – бачок омывателя лобового стекла автомобилей указанного типа. Диод VD1 препятствует броскам обратного тока через реле К1 и защищает переход транзистора VT1.

Соответственно, если почва в цветочном горшке влажная, то на выводе 12 элемента DD2.1 окажется высокий уровень напряжения. При этом на выводе 4 элемента DD2.2 также постоянно присутствует высокий уровень напряжения, кроме тех периодов, когда от таймера (рис. 1.2) поступает управляющий импульс низкого уровня с периодичностью один раз в час.

На элементах DD1.4 и DD2.2 собран электронный дозатор, формирующий временные интервалы, в течении которых в системе нагнетается вода для полива. Таймер на микросхеме DD3 К561ИЕ16 (рис. 1.2) необходим для циклической подачи управляющих импульсов с периодичностью примерно один раз в час. Управляющие импульсы положительной полярности снимаются с вывода 3 микросхемы К561ИЕ16 (точка А), инвертируются элементом DD2.3 и подаются на вход узла электронного дозатора через конденсатор С1, который не пропускает постоянную составляющую напряжения.

Время работы электродвигателя М1 (нагнетания воды из резервуара) определяется значениями элементов времязадающей цепи С2R6. При указанных на схеме значениях этих элементов электродвигатель будет работать в течении 20 с.

Рассмотрим подробнее работу таймера, схема которого показана на рис. 1.2.

Таймер собран на одной микросхеме К561ИЕ16. Задающим генератором импульсов служит мигающий светодиод HL1. На выводе 10 (тактовый вход микросхемы DD3) присутствуют импульсы с частотой примерно 2 Гц. При вспышке светодиода, на выводе 10 оказывается высокий уровень напряжения, а при погасании светодиода этот уровень сменяется на низкий. Счетчик реагирует на отрицательный фронт импульса и начинает внутренний счет. Высокий уровень напряжения появляется последовательно на каждом выходе Q0 – Q13 счетчика.

Максимальная выдержка времени, которую может обеспечить счетчик К561ИЕ16 в данной схеме, при условии применения в качестве генератора импульсов мигающего светодиода, составит около 1 ч. Сигнал на выключение устройства нагрузки произойдет на выводе 3 (выход Q13) после того, как счетчик досчитает до 8192.

Почему для этого устройства выбрана именно микросхема К561ИЕ16? Для этого подробнее рассмотрим ее функциональные характеристики.

Микросхема К561ИЕ16 содержит 14–ти разрядный асинхронный счетчик с входным каскадом, обостряющим тактовые импульсы. На входе микросхемы установлен формирователь импульсов и триггер. Выходной сигнал поступает на вывод Q0 – Q13 от однотипных внутренних буферных усилителей. Счетчик сбрасывает выходные сигналы (переводя их в низкий логический уровень) при напряжении высокого уровня на входе сброса R (вывод 11). Содержимое счетчика увеличивается откликом на каждый отрицательный перепад на тактовом входе с (вывод 10). Максимальная тактовая частота может достигать 3 МГц, а длительность импульса сброса должна превышать 550 нс. Микросхема К561ИЕ16 широко распространена и имеет небольшую стоимость, что является дополнительным стимулом для разработки различных электронных устройств на ее основе.

В первый момент времени после подачи на микросхему питания начинает заряжаться оксидный конденсатор С5 через резистор R8, на входе сброса R микросхемы DD3 устанавливается высокий уровень, благодаря которому на всех выходах Q будет присутствовать низкий уровень.

По прошествии 60 мин (выдержка времени, обусловленная счетом до 8192 микросхемы DD3) на выводе 3 DD3 возникает напряжение высокого уровня. Оно инвертируется элементом DD2.3 и поступает через разделительный конденсатор С1 на узел дозатора полива. Принудительно сбросить счетчик в нуль можно кратковременным отключением питания или замыканием накоротко постоянного резистора R8 (подачей низкого уровня на вход сброса R микросхемы К561ИЕ16).

1.1.2. Особенности установки устройства

Воду из бачка омывателя нагнетает автомобильный электродвигатель. Патрубок – капельница также используется штатный – его можно приобрести в магазинах автотоваров или в торговых точках товаров для аквариума. Длина патрубка составляет 3–4 м. Большую длину использовать не желательно, так как напор воды будет сокращаться. На концы патрубка – капельницы надевают распылители воздуха для аквариума, через которые свободно проникает и вода. Эти распылители и, тройник – разветвитель и миниатюрный вентиль показаны на рис. 1.4. Приобрести их можно там же (у аквариумистов).

Рис. 1.4. Вентиль, тройник и распылители

Распылители для воды закрепляют на штативе или на самом стволе цветка (если толщина позволяет) в середине ствола, так, чтобы распыляющаяся влага доставалась не только почве, но и стволу и листьям цветка. Когда требуется обслуживать несколько цветков, недалеко удаленных друг от друга, на патрубок устанавливают тройник, от которого разветвляются еще два патрубка.

1.1.3. О деталях и налаживании

Кроме микросхемы К561ИЕ16 можно без изменений в схеме применить ее зарубежный аналог CD4020В. Вместо этих микросхем можно применить более дорогую по стоимости зарубежную микросхему CD4060 (у которой нет полного аналога в К561 серии). Микросхема CD4060 имеет встроенный генератор импульсов, поэтому элементы HL1 и R9, в таком случае, из схемы можно исключить.

Транзистор КТ604А заменяют любым из серий КТ815, КТ817, КТ819.

Диод VD1– любой из серий КД521, КД522, КД102, КД103, 1N4148. Постоянные резисторы типа МЛТ-0,25. Оксидные конденсаторы С2 – С5 типа К50–24, К50–29 или аналогичные. Конденсатор С1 типа КМ-6 или аналогичный. Оксидный конденсатор С4 сглаживает пульсации напряжения.

Мигающий светодиод (кроме указанного на схеме) может быть типа L-816BRSC-B, L-56DGD, ARL-5013URC-Bили аналогичным. Реле К1 – любое на напряжение срабатывания 10–12 В с током 10…50 мА, например, WJ118–1C или аналогичное.

Устройство очень экономично и непритязательно к параметрам источника питания. Ток потребления без учета тока потребления реле составляет всего 20 мА, причем большая часть расходуется мигающим светодиодом. Источник питания стабилизированный. Устройство хорошо работает при напряжении питания 9-15 В и работоспособно и при снижении напряжения питания до 5 В, однако в этом случае частота задающего генератора на мигающем светодиоде HL1 заметно увеличивается, что приводит к уменьшению времени задержки.

Устройство в налаживании не нуждается.

Время работы электродвигателя М1 (время полива) корректируется емкостью конденсатора С2. При емкости С2=1 мкФ и напряжения питания 12 В время полива составит 4 с, при С2=20 мкФ время полива увеличится до 1 мин.

Чувствительность узла контроля влажности почвы регулируют изменением сопротивления переменного резистора R1. При уменьшении сопротивления R1 чувствительность уменьшается.

Задержка включения таймера также может быть изменена путем подключения входа инвертора DD2.3 к другому выходу Q микросхемы– счетчика К561ИЕ16. Так, например, при подключении к выходу Q9 DD3 (вывод 14) управляющий импульс высокого уровня поступит на инвертор примерно через 3 мин после начала отсчета импульсов задающего генератора (микросхема сосчитает до 512).

1.1.4. Варианты практического применения

Устройство можно применять не только в соответствии с описанным выше способом – для автоматического полива растений. В жаркое время года, когда в квартире душно и уровень влажности катастрофически мал, такое устройство без изменения электрической схемы послужит для увлажнения воздуха.

Для этого распылители воды, установленные на концах патрубков – капельниц закрепляют сверху решетки комнатного вентилятора (желательно применять напольный вентилятор с высокой штангой). Один раз в час (или в другом алгоритме, «запрограммированном» радиолюбителем под конкретные задачи) нагнетатель воды и бачка распылит влагу мелкими каплями на вращающиеся лопасти вентилятора. При этом (учитывая, что вентилятор вращается в одной горизонтальной плоскости, но имеет угол свободного вращения до 90°) достигается увлажнение большой территории комнаты.

Благодаря применению аквариумных распылителей влага распыляется дозировано, мелкими каплями, поэтому утечки воды (и лужи под вентилятором) не происходит. Устройство практически опробовано автором жарким летом 2007 года.

Внимание!

Электронный таймер, описанный выше можно заменить аналогичным по назначению промышленным вариантом (и наоборот), подробно описанным в подглаве 4.2. В этом случае, нет необходимости самостоятельно собирать электронное устройство, а, например, взять готовый электронный блок.

1.2. Индикатор грозовых разрядов

Удаленные грозы создают помехи радиосвязи и навигации, а близко проходящие могут наведенным молнией сигналом вывести из строя аппаратуру связи.

Особенно опасны прямые попадания молнии, приводящие к уничтожению аппаратуры, пожарам и человеческим жертвам.

Грозовые разряды наводят мощные импульсные сигналы на линии электропередачи и связи, и даже короткие броски напряжений в них могут вызвать сбои в работе и выход из строя дорогих электронных приборов, компьютеров. Особенно велика вероятность грозовой опасности в сельской местности с протяженными открытыми линиями, с высокими мачтами антенн приемной и радиопередающей аппаратуры, которые местные радиолюбители стараются ставить повыше (на холме), на шестах или металлических мачтах.

Радиоаппаратуру желательно отключать при приближении грозы.

Близкая гроза видна и слышна, но как получить предупреждение о ней заранее? Ведь это нужно всем: туристам и рыболовам, яхтсменам и радиолюбителям, проводящим в эфире многие часы. Раннее предупреждение о грозовой опасности очень важно и другим людям, работающим или отдыхающим далеко от укрытий.

1.2.1. Методы измерения грозовой активности в цифрах

Известны два метода регистрации грозовой активности. Оба они изобретены и исследованы в конце XIX – начале XX века.

Статический – фиксация происходит по возрастанию напряженности электрического поля в атмосфере от 100 В/м (в обычном состоянии) до 1-40 кВ/м перед грозой (случаются разряды молний и при ясном небе). Этот метод широко известен многим из курса физики.

Прибор, которым можно зафиксировать напряженность поля, называют электрометром.

Современные электрометры не требуют сложных антенн, регистрируют электрическое поле атмосферы, даже если установить прибор контроля на подоконник, а электрическое поле предварительно наэлектризованной расчески из смеси пластмасс – на расстоянии в 1–2 м (предварительно наэлектризованную (натертую) эбонитовую палочку «увидят» издалека).

Второй метод – электромагнитный, в нем фиксация напряженности поля происходит по спектральному составу и интенсивности импульсов радиоволн с частотой 7-100 кГц, излучаемых молниями (разрядами).

Недаром одним из признаков приближающейся грозы является повышенный уровень шорохов (тресков), воспринимаемых человеческим ухом при прослушивании сигналов радиостанций в различных диапазонах длинных и средних волн.

Считается, что этот метод изобрел А. С. Попов.

По этому принципу создано устройство индикатора грозовых разрядов, электрическая схема которого представлена на рис. 1.5.

Рис. 1.5. Электрическая схема индикатора грозовых разрядов

1.2.2. Принцип работы устройства

Удлиняющая катушка L1, верхний (по схеме) вывод которой подключен к антенне WA1 – штырю 45–60 см, повышает эффективность входного контура L2C1 устройства. Входной контур настроен на частоту 330 кГц (выше максимума спектральной плотности импульсов радиоволн, излучаемых грозовыми электрическими разрядами).

Настройка входного контура устройства определяет также и то расстояние, с которого можно «засечь» приближающуюся грозу. При указанных на схеме элементах устройство зафиксирует приближающуюся грозу с расстояния 130–150 км (эксперимент с готовым устройством проводился в с. Ерахтур, Рязанской обл, Шиловского района летом 2007 г).

Усиленный транзистором VT1 сигнал поступает на регистрирующий каскад (VT2-VT4). Высокочастотный (ВЧ) импульс (усиленный VT1) амплитудой напряжения 1–3 В способствует тому, что транзисторы VT2 и VT3 открываются, и разряжается оксидный конденсатор С4. Ток зарядки конденсатора С4 проходит через высокочастотный диод VD1 и резистор R5, что приводит к задержке закрывания транзистора VT4 и зажиганию индикаторного светодиода НL1.

1.2.3. О деталях

Катушки L1 и L2 дроссели типа ДПМ-1, ДПМ2, ДМ, Д179–0,01 с указанными на электрической схеме соответствующими значениями индуктивности.

Вместо светодиода HL1 можно применить другой индикаторный светодиод (с током до 12 мА, чтобы устройство не потеряло в экономичности) или звуковой индикатор (например, KPI-4332–12 со встроенным генератором звуковой частоты). Звуковой индикатор вместо светодиода HL1 включают согласно указанным на его корпусе полюсам.

Резистором R4 устанавливают порог срабатывания (чувствительность) устройства.

Напряжение питания устройства 3–6 В постоянного тока. В качестве источника питания подходят 2–3 пальчиковые батарейки (аккумуляторы) типа ААА или АА или стабилизированный адаптер обязательно с трансформаторной развязкой от сети 220 В.

Поскольку устройство работает на сравнительно низких частотах, то особых требований к его элементам нет.

Транзисторы VT1-VT4 могут быть любые кремниевые малой мощности и соответствующей структуры. Вместо VT1, VT3, VT4 можно применить КТ3102 с любым буквенным индексом, 2N4401 или аналогичные по электрическим характеристикам.

Транзистор VT2 – р – п-р проводимости, например, КТ3107 с любым буквенным индексом или 2N4403.

Диод VD1 – любой импульсный (германиевый или кремниевый), например, Д9, Д18, КД503.

1.2.4. Налаживание

Устройство в налаживании не нуждается (кроме установки порога срабатывания переменным резистором R4).

Как проверить?

Правильное собранное из исправных деталей устройство просто проверить. Поднесите готовое устройство с подключенными элементами питания на 1,5–2 м к газовой плите с автоподжигом. Нажимайте кратковременно на кнопку автоподжига плиты. Индикаторный светодиод должен реагировать короткими вспышками. Если нет плиты с автоподжигом, устройство можно проверить иначе, с помощью зажигалки с пьезоэлементом. Светодиод должен кратко вспыхивать при «включении» пьезоэлемента зажигалки на расстоянии до нее 0,5–1 м.

1.2.5. Варианты практического применения

Кроме дальнего обнаружения приближающегося грозового фронта устройство хорошо работает и на близких дистанциях. Так, можно проверять работоспособность газовых плит с автоподжигом, пьезоэлектрических зажигалок (для газовых плит – есть такие отдельные устройства виде огромной спички), а также находить источники плохого контакта в электрических коммуникациях – как в закрытом помещении, так и «на воздухе». Плохой электрический контакт, например, в электропроводке (являющийся источником электромагнитных помех устройствам радиосвязи) с помощью индикатора грозовых разрядов находится с расстояния в несколько метров даже в том случае, если источник плохого контакта находится глубоко в стене.

1.2.6. Промышленные устройства аналогичного назначения

Портативные индикаторы грозовых разрядов (с ЖКИ) мне удавалось не раз видеть в свободной продаже. Как правило, эти приборы отображают скорость приближения грозы, время до ее прихода, ожидаемую интенсивность и другие параметры. Сигнализация – звуковая и световая. Прием импульсов радиоволн ведется на магнитную антенну, анализ их интенсивности, частоты и спектрального состава позволяет «умному» электронному устройству сделать вывод о приближении грозы.

1.3. Линейная индикаторная шкала

Большинство описанных схем компараторов напряжения в которых индикаторами служат линейки из светодиодов построены по принципу параллельного сравнения входного напряжения (отсюда необходимость в большом числе сравнивающих устройств – компараторов). Количество сравнивающих устройств соответствует количеству каналов (светодиодов) в линейке.

Такого недостатка лишена представленная на рис. 1.6 схема, с последовательным сравнением входного напряжения, в которой имеется только один компаратор, сравнивающий сигнал постоянного напряжения на входе с циклически изменяющимся образцовым напряжением.

Рис. 1.6. Электрическая схема устройства индикаторной шкалы

Результаты сравнения передаются на сдвиговый регистр на микросхеме D2, с выхода которого снимаются на индикаторную линейку параллельным кодом. Такое схемное решение позволяет обеспечить большую точность, наглядность и динамичность показаний. На ряду с другими положительными отличительными качествами этого устройства перед другими аналогичными – простотой изготовления, недорогими деталями, не критичностью к питающему напряжению– оно способно конкурировать за свою популярность среди радиолюбителей и профессионалов. На вход схемы можно подавать (путем маленькой доработки) переменное напряжение, импульсы – тогда оно может стать универсальным, точным индикатором со световой шкалой, не уступающей по динамике изменения показаний и точности стрелочным приборам с классом 2. В линейке светодиодов следует учитывать дискретность показаний и при необходимости проградуировать световую шкалу.

1.3.1. Принцип работы устройства

Схема работает следующим образом. Тактовый генератор на популярной КМОП – микросхеме К561ЛА7 вырабатывает прямоугольные импульсы. Максимальная тактовая частота регистра при напряжении питания 5 В – 2 МГц, U п = 12 В, f max =5 МГц. Они поступают на тактовый вход С регистра последовательного приближения D2, осуществляя потактовый сдвиг информации, загружаемой в регистр. Параллельно с этим протекает процесс измерения уровня входящего напряжения с помощью компаратора D3. Результат сравнения (высокий или низкий логический уровень) с выхода компаратора поступает на вход D данных регистра, определяя тем самым состояние его выходов. По окончания цикла преобразования входного аналогового сигнала в серию логических импульсов, на выходе СС регистра (вывод 3) появляется активный сигнал логического «нуля», который действует на вход логики D4.1. Элементы D4.1, D1.3 вырабатывает импульс остановки. Поэтому поступление импульсов на тактовый вход С регистром не воспринимается и светодиодная шкала индикатора регистрирует достигнутый входным сигналом уровень. Запирающий низкий уровень берется с выхода пересчета Q1 (второй младший разряд), так как применена светодиодная линейка из десяти светодиодов. Если применить последовательно три линейки по четыре светодиода или линейку на 12 светодиодов – их подключают последовательно к выходам Q11 – Q0 регистра. Тогда элементы логики D1.3, D4.1 исключаются, а вывод 3 (СС) соединяется с выводом 14 (St) регистра и от этого регистр последовательного приближения работает непрерывно, циклично.

Число индицируемых уровней сигнала может быть увеличено путем добавления микросхем – регистров и шкальных индикаторов. Широко применяются такие устройства в промышленной автоматике, для наглядной индикации динамических процессов. Я применяю схему в автомобиле, в качестве индикатора оборотов двигателя (тахометра).

1.3.2. Варианты практического применения

Светодиодная шкала может быть установлена в автомобиле, на щитке приборов, для индикации напряжения питания бортовой сети, уровня горючего в баке, температуры двигателя, окружающей среды и так далее. Сфера применения этой схемы может быть сколь угодно много.

1.3.3. О деталях

Светодиодную линейку АЛС361А можно заменить на АЛС361Б, АЛС362П, КИПТ03А-10Ж (желтое свечение), – 10Л (зеленое свечение), составить из двух линеек типа АЛС345А (8 индикаторов) или АЛС317Б (5 индикаторов). Или вместо светодиодной линейки последовательно установить десять светодиодов типа АЛ307БМ или аналогичных.

1.4. Устройства против краж

Противокражные системы, по утверждениям многих специалистов, являются наиболее надежными среди всех типов систем охраны, применяемых на практике в больших и малых торговых точках. Устройства действительно имеют большую вероятность определения противокражной метки (обусловлено исключительно высокой мощностью импульсов, подаваемых в антенны). Однако, даже при полном соблюдении акустомагнитной технологии (EAR) производства устройств, эти импульсы оказывают отрицательное влияние на человека (при частом и длительном воздействии) – главным образом из-за мощности. О малоизученных особенностях акустомагнитных систем рассказывается ниже.

1.4.1. Удивительные особенности противокражных систем

Противокражные системы сегодня можно увидеть почти в каждой торговой точке. Внешне они выглядят в виде двух открытых створок ворот, установленных параллельно. Между этими плоскими «воротами» человек выходит из магазина (торгового зала).

На рис. 1.7 представлено фото противокражной системы.

Рис. 1.7. Внешний вид противокражной системы

Если покупатель не несет с собой «помеченный» специальными микрометками товар, «ворота» пропускают его безропотно. Если на товаре не снята (не нейтрализована) метка, система сигнализации сработает, и оповестит торговый зал громкими тревожными звуками.

Акустомагнитная технология разработана фирмой Sensormatic. Позже, увидев успех данной технологии, концерн Tyco приобрел данную фирму. Сейчас это подразделение (и торговая марка) компании ADT (American Dynamics Technology). На сами активные устройства (антенны, блоки электроники) действие авторских прав уже не распространяется (закончился срок действия патентов). Поэтому появился еще один производитель – фирма WG.

1.4.2. Принцип работы устройства

Противокражные ворота имеют излучающе – принимающую антенну, работающую на частоте 58 кГц с возможными отклонениями ±200 Гц. Во время работы антенной излучаются импульсы амплитудой 40 В, длительностью 1,5–1,7 мс (заполненные частотой 58 кГц). Период повторения импульсов 650–750 мс.

Вокруг антенны создается большая напряженность поля, которая заставляет аморфный металл резонировать на частоте облучения.

Внимание!

Этот магнитострикционный эффект очень опасен для владельцев кардиостимуляторов.

В паузе (650–750 мс) та же самая антенна работает на прием. Мощность инициированного излучения метки экспоненциально убывает со временем по сложному закону, который производители держат в секрете. Поэтому имитировать сигнал ответа довольно сложно. Но наличие даже мало – мальски подобных сигналов сильно ухудшает работу системы. Из практики известно, что если за 50-100 м от магазина (торгового зала), в котором стоит акустомагнитная система, находится другой с подобной системой, то они создают взаимные трудно устранимые помехи. В рекламе производители утверждают, что их оборудование эффективно и безопасно (как же иначе?), но мне сдается, что с его помощью (не намеренно) ставят эксперименты по изучению влияния мощнейших (хоть и кратковременных) импульсов на здоровье человека.

Чтобы понять, что такое аморфный металл, в данном случае следует подробно рассмотреть сами метки, закладываемые продавцами в упаковки с товаром.

На рис. 1.8 представлена акустомагнитная метка.

Рис. 1.8 Акустомагнитная метка противокражной системы

Каждый из нас многократно видел и даже держал в руках эти полоски. Попробуем разобраться – как они устроены.

♦ Если оторвать от упаковки товара противокражную метку и рассмотреть ее с обратной стороны, за полупрозрачной пластмассой можно увидеть металлическую полоску.

♦ Если разрезать метку, то можно извлечь 3 металлические полоски: две из аморфного металла (они более блестящие) и одну из обычной ферромагнитной ленты.

На рис. 1.9 показано внутреннее устройство акустомагнитных меток.

Рис. 1.9. Внутреннее устройство акустомагнитных меток

1.4.3. О вреде для здоровья человека. Практические рекомендации, чтобы прожить чуть дольше

Акустомагнитные электронные устройства среди всех противокражных систем, являются наиболее вредоносно действующими на здоровье человека. Ультразвуковые частоты, которые излучают их антенны, соизмеримы по частотам с некоторыми биологически активными частотами. Пиковая же мощность излучения может измеряться киловаттами.

Выводы делайте сами.

В любом случае, при проходе через «охранные ворота» старайтесь не задерживаться (дабы не получить дозу излучения), и в частности, если система сигнализации сработала (слышен сигнал тревоги), старайтесь выйти из зоны непосредственно влияния антенн, а уже потом разбирайтесь с причиной «сработки» сигнализации.

К сожалению, часто можно видеть обратную картину. Например, срабатывает сигнализация при проходе пожилой женщины через «ворота» системы EAR. Покупательница, услышав сигнал тревоги, недоумевая о причинах такого внимания к ней электроники, останавливается в «воротах» и ждет, пока к ней подойдут охранники. Все это время она находится под облучением высокой мощности, влияние которого на организм человека фундаментально не изучено.

Эти же рекомендации касаются и другого аспекта: старайтесь как можно меньше проходить через эти ворота даже тогда, когда охранники требуют это сделать ввиду поиска активной метки, находящейся где-то на товаре, который вы только что купили. Лучшим решением может быть показ им всех купленных вещей, и пронос через ворота этих вещей по отдельности.

1.4.4. Методы борьбы с EAR

Можно ли подавлять промышленную систему EAR?

Конечно, можно. В частности путем наведения на систему помех от других источников.

Сегодня многие читатели имеют доступ в Интернет, где без труда можно (при желании) найти электрическую схему подавителя противокражной системы EAR. То есть сделать так, чтобы не включалась сигнализация при проходе через «ворота» с покупкой, с которой (по разным причинам) не сняты (не нейтрализованы) акустомагнитные метки.

Правовой вопрос о выносе из магазина неоплаченных покупок я не обсуждаю (именно поэтому не привожу схему подавителя EAR). Важно другое. Даже если лишить противокражную сигнализацию «голоса», это не уменьшит вредоносного воздействия электроники на организм человека – покупателя, при его выходе из магазина (торгового зала).

1.4.5. Как зафиксировать излучение

Для радиолюбителя, который хочет самостоятельно разобраться в проблеме и найти ее лучшее решение, предлагаю самостоятельно зафиксировать излучение противокражных систем, описанных выше.

Для этого необходимо взять с собой в магазин специальный чувствительный прибор, например, сигнализатор – индикатор высокочастотного излучения из набора Мастер Кит NS178.

1.5. Простой звуковой сигнализатор, управляемый логическим нулем

Включение звукового сигнализатора путем подключения к устройству источника питания не всегда допустимо, особенно если звуковым сигнализатором необходимо управлять другим электронным устройством, которое формирует управляющий импульс логического нуля. При этом питание на звуковой сигнализатор поступает постоянно. Такое решение оправдывается тем, что устройство формирователя звукового сигнала собрано на одной микросхеме К561 серии (по технологии КМОП), и ток потребления не превышает 10 мА.

На рис. 1.10 представлена электрическая схема звукового сигнализатора.

Рис. 1.10. Электрическая схема звукового сигнализатора

На входе устройства можно установить кнопку с контактами на замыкание. Согласно схеме (рис. 1.10) сигнал логического нуля подключается к выводу 1 микросхемы DD1 и общему проводу.

Выходной сигнал с вывода 11 микросхемы DD1.4 можно подавать на вход другой схемы или на усилительный транзисторный каскад, нагруженный, в свою очередь, на пьезоэлектрический капсюль или (если применить усилитель большей мощности) на динамическую головку.

Практическое применение устройство универсально. Звуковой сигнализатор можно применять в устройствах охраны, игрушках, радиосвязи (например, в качестве звукового генератора сигнала «передача» и тонального вызова) и в других всевозможных случаях.

В налаживании данный электронный узел не нуждается.

Источник питания – стабилизированный с выходным напряжением 5-15 В.

1.6. Простой радиопейджер

Пейджер – это устройство, передающее сигнал (в том числе сигнал тревоги) на расстояние. В данном случае приставка «радио» означает передачу сигнала по радиоволнам. Многие современные сигнализации снабжены устройством радиопейджера, в которое входит брелок – извещатель – приемник радиосигнала. В частности такими сигнализациями оборудуют автомобили.

Сегодня можно купить практически все. Те, у кого есть день, как правило, так и делают. Те, кто хочет сделать своими руками – занимаются творчеством. Для творческих натур радиолюбителей предлагаю на страницах журнала простую электрическую схему радиопейджера – устройства, которое передает на расстояние до 0,5 км в прямой видимости радиосигнал «тревога». Владелец автомобиля, имеющий такое устройство, совершенно свободен (в частности, в ночные часы) от вскакивания с теплой постели на «зов сигнализации, по звуку похожей на мою». Повторившим рекомендуемое устройство, нет надобности разбирать «своя или чужая машина запела», услышав сквозь толщу стеклопакетов, как правило, стандартный сигнал автосигнализации. Автопейджер просигнализирует прямо дома, не тревожа соседей резкими трелями.

Рассмотрим электрическую схему пейджера, представленную на рис. 1.11.

Рис. 1.11. Электрическая схема радиопейджера

Передатчик пейджера состоит из генератора и усилителя высокой частоты. Генератор выполнен на транзисторе VT1, усилитель выполнен на транзисторе VT2.

Передатчик пейджера стабилизирован кварцевым резонатором, работающим на третей гармонике кварца 48 МГц (144 MГц).

Контур C4, L1 настраивается на вторую гармонику кварца, контур C5, L2 – на третью гармонику.

Катушка L1 содержит 8 витков провода ПЭЛ-1 диаметром 0,3 мм, катушка L2 – 4 витка того же провода. При этом диаметр обеих катушек 4 мм.

В качестве антенны WA1 применен монтажный медный многожильный провод (с изоляцией) длиной 30 см. Для этих целей хорошо подходит провод МГТФ-1,0.

В точку А (см. рис. 1.11) можно подавать сигнал и от внешних источников (датчиков сигнализации и прочих). Здесь важно, чтобы сигнал в точке А состоял из импульсов звуковой частоты, принимаемой человеком на слух (100-1800 кГц). Этот сигнал «тревога» будет передан в эфир при возникновении соответствующей ситуации. О вариантах практического применения рассказано ниже.

Ограничительный резистор R4, сглаживающий пульсации конденсатор С1 и стабилитрон VD1 являются стабилизатором напряжения генератора автомобиля во время работы двигателя. Если заведомо известно, что устройство будет работать от АКБ или стабилизированного источника питания, эти элементы можно из схемы исключить.

Кнопка с фиксацией SB1 «ВКЛ» включает радиопейджер в режим ожидания. Устройство начнет излучать в эфир радиосигнал при замыкании контактов кнопки SB2, являющейся штатным концевым включателем освещения (активируемым при открывании дверей).

1.6.1. Налаживание

Налаживание проводят с отключенным ВЧ усилителем (временно разрывают точку соединения коллектора транзистора VT1 и переходного конденсатора С6).

Принудительно замкнув контакты кнопки SB1, подают питание, и проверяют генерацию на коллекторе транзистора VT1. При исправных элементах и правильных соединениях устройство в налаживании не нуждается.

1.6.2. Подключение устройства в автомобиле

Подключение производят к штатной электропроводке автомобиля с напряжением АКБ 12 В – двумя проводами подсоединяют устройство параллельно лампе освещения салона.

Передатчик пейджера достаточно мощный: при использованье приемника с чувствительностью в 0,5 мкВ радиус уверенного приема составляет 0,5 км. В качестве приемника уместно использовать любую портативную радиостанцию (трансивер), настроенную на частоту радиолюбительского 2–х метрового диапазона VHF (144 МГц), например, трансивер Kenwood TH-F7 (см. рис. 1.12).

Рис. 1.12. Трансивер Kenwood TH-F7

Или применять трансивер с возможностью сканирования и программирования частоты в указанном диапазоне радиоволн. Это рекомендуется с тем, чтобы не «корпеть» над настройкой передатчика на резонансную частоту, растягивая витки катушки L2, а просто, просканировав частотный диапазон 144–145 МГц с помощью сканера трансивера определить и зафиксировать (занести в память каналов) частоту передатчика. На этой частоте и будет работать пейджер в дальнейшем.

Внимание!

Трансивер должен быть постоянно включен в режиме приема на частоте пейджера.

1.6.3. Варианты практического применения с помощью промышленных сигнализаций

Как было отмечено выше, в точку А (см. рис. 1) можно подавать импульсы звуковой частоты амплитудой 3–6 В от других электронных устройств, например, отдельных генераторов звуковой частоты. Одним из примеров схем построения такого генератора является устройство, представленное на рис. 1.13.

Рис. 1.13. Электрическая схема генератора звуковой частоты

Это устройство выдает на выходе импульсы, соответствующие условиям, описанным выше для передатчика радиопейджера (рис. 1.11).

Устройство формирователя звукового сигнала собрано на одной микросхеме К561 серии (по технологии КМОП), и ток потребления не превышает 10 мА.

На входе устройства устанавливают кнопку с контактами на замыкание, которую подключают параллельно штатной лампе EL1 в автомобиле. При этом радиопейджер (рис. 1.11) подключают через кнопку с фиксацией SB1 непосредственно к АКБ (электросети с напряжением 12 В) автомобиля.

Кнопка имитирует подачу на вывод 1 микросхемы DD1.1 сигнал логического нуля.

Согласно схеме (рис. 1.13) сигнал логического нуля подключается к выводу 1 микросхемы DD1 и общему проводу.

Схема состоит из генератора инфранизкой частоты на элементах DD1.1, DD1.2 (на выводе 4 микросхемы импульсы с частотой 0,5 Гц) и генератора импульсов частотой 1 кГц на элементах DD1.3, DD1.4.

При сигнале низкого логического уровня на выводе 1 элемента DD1.1 (при разрыве шлейфа охраны) генераторы начинают работать, причем первый генератор управляет работой второго, поэтому на выходе узла (вывод 11 микросхемы DD1.4) пачки импульсов появляются с переменной частотой.

Выходной сигнал с вывода 11 микросхемы DD1.4 подают в точку А (рис. 1.11).

Практическое применение устройство радиопейджера вместе со звуковым сигнализатором универсально.

Радиопейджер можно применять в устройствах охраны, игрушках и в других всевозможных случаях.

Приведенную на рис. 1.13 схему можно использовать и отдельно. Тогда – источник питания должен быть стабилизированным с выходным напряжением 5-15 В.

1.6.4. Если есть промышленная сигнализация «охранник леди»

Если нет желания паять простую схему (рис. 1.13), но есть портативная сигнализация, например, «охранник леди» (представленная на рис. 1.14 и 1.15), можно пойти другим, но не менее эффективным путем.

Рис. 1.15 Промышленная сигнализация «охранник леди» в усеченном и полном виде

Сигнализация «охранник леди» работает от автономных источников питания (дисковых батарей) с номинальным напряжением 4,5 В. Мощный прерывистый звук сигнала «тревога» (звуковое давление 102 дБ по паспортным данным) реализуется благодаря резонансу пьезокапсюля сигнализации и частоты поступающих импульсов. Не менее интересен способ включения сигнала тревога.

Матерчатый ремешок, завязанный петлей, имеет на конце диэлектрический наконечник, вставляемый (и конструктивно фиксируемый) между электрическими контактами в корпусе «охранник леди». Диэлектрический наконечник принудительно размыкает контакты питания сигнализации.

Предполагается (рекомендовано производителем), что петля ремешка надевается на женскую ручку, в то время как само устройство сигнализации кладется в женскую сумочку. Тогда, при «рывке сумки» – такая ситуация, к сожалению, продолжает оставаться актуальной, контакты сигнализации замыкаются, и мощный звук оглушает не только вора, но и оповещает округу о месте нахождения незадачливого похитителя. Прибавим сюда эффект неожиданности и станет ясно, что злодею в данном случае не позавидуешь.

Русская народная пословица «на воре и шапка горит» появилась задолго до выпуска в серию так соответствующей в данном примере сигнализации «охранник леди». Однако, с помощью этой сигнализации удалось предотвратить не одно преступление и сохранить содержимое сумочек не одной барышни.

В рассматриваемом варианте радиопейджер можно без труда подключить к промышленной сигнализации «охранник леди» (и наоборот), а после подключения применять получившийся гибрид для передачи сигнала тревога на расстояние до 0, 5 км (или более 1 км на открытой местности).

К точке А (рис. 1.11) необходимо подключить точку КТ2 на печатной плате промышленной сигнализации. Это нетрудно сделать гибким многожильным проводом, например, МГТФ-0,6 или аналогичным. Также необходимо подключить общий провод (минус питания) радиопейджера к минусу питания портативной сигнализации.

Как вариант, можно даже питать портативную сигнализацию (рис. 1.14 и 1.15) и радиопейджер от одного стабилизированного источника питания (в том числе автомобильной АКБ). Для этого надо сигнализацию «охранник леди» подключить к истчонику питания через стабилизатор напряжения, состоящий из ограничительного резистора, стабилитрона и оксидного конденсатора. Аналог рекомендуемого стабилизатора (элементы VD1C1R4) показан на схеме рис. 1.11. В данном случае надо применить стабилитрон типа КС147А – КС168А, а сопротивление ограничительного резистора увеличить до 62 Ом.

Конечно, с током 10–15 мА «охранник леди» не сможет дать мощного звука и будет лишь едва «попискивать», но главная цель будет достигнута – радиосигнал распространиться на большое расстояние с помощью передатчика радиопейджера.

Название : Электронные устройства автоматики.

Современный этап развития радиоэлектронной аппаратуры характеризуется все более широким применением интегральных схем (ИС) высокой функциональной сложности. Это требует нового подхода к написанию современных учебников и учебных пособий радиоэлектронного направления. Настоящее учебное пособие является переработанным и дополненным вторым изданием пособия, вышедшего в 1983 г. Как и в первом издании, теоретическая часть состоит из описания принципов действия электронных устройств и вывода основных расчетных соотношений. Для закрепления теории в конце некоторых глав даны вопросы и задачи для самопроверки. Для облегчения работы учащегося над курсовым проектом приведены примеры расчета некоторых схем. В приложении дан вспомогательный справочный материал.

Предисловие 3
Введение 4
§ В.1. Краткий обзор развития радиоэлектроники 4
§ В.2. Микроминиатюризация электронных устройств. Перспективы их развития 5
Раздел I. Усилительные и релейные схемы 9
Глава 1. Основные показатели усилителей 9
§ 1.1. Параметры усилителей. Общие определения 9
§ 1.2. Характеристики усилителей 10
Глава 2. Принципы построения усилительных схем 19
§ 2.1. Усилительный элемент в схеме 19
§ 2.2. Режимы работы усилительного элемента в схеме 20
§ 2.3. Многокаскадные усилители 23
Глава 3. Обратная связь в усилителях 27
§ 3.1. Виды обратных связей 27
§ 3.2. Влияние обратной связи на коэффициент усиления и искажения сигнала 29
§ 3.3. Влияние обратной связи на входное сопротивление усилителя 34
§ 3.4. Влияние обратной связи на выходное сопротивление усилителя 35
Глава 4. Типовые каскады усилителей ншкой частоты в области средних
частот полосы пропускания 38
§ 4.1. Способы включения транзистора или лампы в схему усилительного каскада 38
§ 4.2. Каскады на биполярных транзисторах 39
§ 4.3. Каскады на полевых транзисторах и электронных лампах 46
§ 4.4. Обеспечение температурной стабильности рабочей точки покоя
усилительных каскадов на транзисторах 51
Глава 5. Выходные каскады усилителей низкой частоты в области средних
частот полосы пропускания 54
§ 5.1. Параметры каскада усилителя мощности 54
§ 5.2. Однотактный каскад усилителя мощности в режиме класса А 55
§ 5.3. Двухтактный каскад усилителя мощности в режиме класса В 62
Глава 6. Многокаскадные усилители напряжения 72
§ 6.1. Усилители с резистивно-емкостной RC-связъю 72
§ 6.2. Широкополосные усилители с ^С-связью 82
§ 6.3. Усилители с трансформаторной связью 87
§ 6.4. Усилители с непосредственной связью между каскадами 90
§ 6.5. Балансные усилители 96
§ 6.6. Операционные усилители 105
§ 6.7. Усилители постоянного тока с преобразованием сигнала 112
§ 6.8. Регулировка в усилителях низкой частоты 116
Глава 7. Релейные схемы 122
§ 7.1. Электромагнитные контактные реле. Общие сведения и основные параметры 122
§ 7.2. Электронные реле 123
§ 7.3. Электронные реле времени 129
§ 7,4. Фотоэлектронные реле 134
§ 7.5. Электронные реле на тиристорах 137
Раздел II. Выпрямители и стабилизаторы 144
Глава 8. Выпрямители 144
§ 8.1. Определение и параметры выпрямителя 144
§ 8.2. Схемы выпрямителей 146
§ 8.3. Сглаживающие фильтры 153
§ 8.4. Фазочувствительные выпрямители и усилители 158
§ 8.5. Управляемые выпрямители и инверторы 162
Глава 9. Стабилизаторы напряжения и тока 170
§ 9.1, Стабилизаторы напряжения 170
§ 9.2. Стабилизаторы тока 178
Раздел III. Принцип радиосвязи. Избирательные схемы 182
Глава 10. Общие сведения о радиопередающих и радиоприемных устройствах радиосвязи 182
§ 10.1. Основные параметры радиопередающих и радиоприемных устройств 182
§ 10.2. Радиоприемник супергетеродинного типа 184
Глава 11. Колебательные контуры 186
§ 11.1. Свободные колебания в контуре 186
§ 11.2. Вынужденные колебания в последовательном контуре 191
§ 11.3. Вынужденные колебания в параллельном контуре 194
§ 11.4. Вынужденные колебания в связанных контурах 198
Глава 12. Генераторы синусоидальных колебаний 206
§ 12.1. Принципы построения генераторов 206
§ 12.2. Генератор с фазовращающей С-цепью 209
§ 12.3. Генератор с мостом Вина в цепи обратной связи 213
§ 12.4. Генераторы с колебательными контурами 214
§ 12.5. Стабилизация частоты LC-генераторов. Кварцевые генераторы 216
Глава 13. Избирательные усилители 219
§ 13.1. Узкополосные ЛС-усилители 220
§ 13.2. Резонансные усилители напряжения высокой частоты 222
§ 13.3. Резонансные усилители мощности высокой частоты (генераторы с независимым возбуждением) 229
§ 13.4. Модуляция высокочастотного сигнала 236
Приложения 245
Литература 251

Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Электронные устройства автоматики - Королев Г.В. - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать djvu
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.

Принцип работы триггера. RS-, T-, D-триггер.

Одноконтактный, двухконтакотный тргиггер. Регистры, сетчики, сумматоры.

Примеры электронных устройств ЭВМ.

Методическое указание:

Логические интегральные микросхемы (ИМС) служат для операций с дискретными сигналами,принимающими два значения, например,высокий и низкий (нулевой) потенциалы. Одному из уровней сигнала приписывается символ 1 , другому – 0.

Каждая серия логических элементов содержит несколько типов логических схем, реализующих различные логические функции (И,ИЛИ,НЕ)

Упрощенная структурная схема ЭВМ содержит следующие устройства: арифметическое устройство, запоминающие устройства, устройства управления, пульт управления, устройства ввода и вывода,которые относятся к внешним устройствам, как и внешние запоминающее устройство.

Арифметическое устройство (АУ) преназначено для выполнения основных арифметических и логических операций. В состав арифметических устройств входят сумматоры,регистры,логические элементы.

Сумматор- основной узел арифметического устройства, он состоит из тригеров с логическими элементами. В арифметических устройствах применяют накапливающие сумматоры, в которых слагаемые поступают на входы последовательно и комбинационные, в которых слагаемые поступают одновременно.

Подсчет импульсов в двоичном коде осуществляется счетчиками. Они строятся на основе тригеров. Счетчики могут работать в режиме суммирования и в режиме вычитания. В первом случае единица переноса на выходе какого-либо разряда возникает при переходе этого разряда из единичного состояния в нулевое, а во втором –единица переноса возникает при переходе разряда из нулевого состояния в единичное.

Регистры- устройства, предназначенные для записи, хранения и выдачи в соответствующие цепи ЭВМ двоичного кода числа. Регистры собирают из триггеров, число которых соответствует числу разрядов в машинном слове (цифровом коде). Запоминающее устройство (ЗУ) или память предназначена для приема, хранения и выдачи исходных данных: команд,

чисел,промежуточных и конечных результатов вычислений.

Устройство управления (УУ) предназначено для управления, выполнения алгоритма вычислений.

Устройство ввода-вывода (УВВ) является внешним, или переферийным устройством ЭВМ. Оно предназначено для преобразования информации на машинный язык в устройстве ввода и обратного преобразования в устройстве вывода. Число внешних устройств современных ЭВМ сильно расширилось. Созданы специальные унифицированные устройства управления вводом-выводом – каналы ввода –вывода (КВВ). КВВ соединяются с ОЗУ по средством унифицированной системы связей,называемой интерфейсом ОЗУ.

Тема 6.14. Микропроцессоры и микро эвм

Студент должен иметь представление:

о микропроцессах и микро-ЭВМ (место в структуре вычислительной техники для комплексной автоматизации управления производством; архитектура и функции; примеры применения микропроцессорных систем)

Микропроцессоры и микро ЭВМ, их место в структуре вычислительной техники для комплексной автоматизации управления производством, в информационно-измерительных системах в технологическом оборудовании.

Архитектура и функции микропроцессоров; типовая структура микропроцессора и ее состовляющие; вспомогательные элементы микропроцессоров; устройство управления, стековая память.

Полупроводниковые запоминающие устройства (ЗУ): классификация ЗУ; основные качественные показатели.

Интерфейс в микропроцессорах и микро-ЭВМ; обмен информацией между ЗУ и устройствами ввода и вывода; устройство ввода и вывода интерфейса.

Периферийное оборудование микро-ЭВМ, устройство ввода-вывода, системы отображения информации; специализированные периферийные устройства.

Серийно выпускаемые микропроцессорные комплекты (МКП), микро-эвм, программное обеспечение, стандартизация в области МКП; примеры применения микропроцессорных систем.

Методические указания:

Микропроцессоры – это обрабатывающее и управляющее устройство, выполненное с использованием технологий больших интегральных схем (БИС) и обладающие способностью выполнять под программным управлением обработку информации, включая ввод и вывод информации, принятие решений, арифметические и логические операции.

В состав микропроцессора входят арифметико-логическое устройство, схема управления и синхронизации,регистр – аккумулятор, сверхоперативное запоминающее устройство, программный счетчик, адресный стек, регистр команд и дешифратор кода операции, схема управления памятью и вводом-выводом.

Микро-ЭВМ – это вычислительная и управляющая система, выполненная на основе микропроцессора, в состав которой входят программная памят, память данных (оперативное запоминающее устройство) ,устройство ввода-вывода,генератор тактовых сигналов,а также другие устройства,выполненные с использованием БИС или элементов с меньшей степенью интеграции.

МП и микро-ЭВМ имеют два основных направления применения: первое- традиционное для средств ВТ и второе – нетрадиционное, в котором до появления МП использование средств ВТ не предполагалось, в системах управления технологическими процессами, в измерительных приборах и др.

Микро-ЭВМ имеют ряд преимуществ по сравнению с мини-ЭВМ: достаточно мощная система команд с развитой системой адресации, многоуровневая система прерываний и малое время реакции на запросы, наличие каналов прямого доступа памяти, периферийный интерфейс в виде одной или нескольких БИС ввода-вывода.Микро-ЭВМ имеют на порядок лучшее показатели, чем мини-ЭВМ, по отношению стоимости к числу команд или к числу регистров общего назначения.

Микро-ЭВМ уступают мини-ЭВМ по следующим показателям: меньшая разрядность и в два-три раза меньшее быстродей -ствие.

Применение микро-ЭВМ в системах управления, в измерительных приборах и др. определятся следующими основными преимуществами по сравнению с устройствами с жесткой структурой: значительно большая гибкость, простота конструкций, меньшая стоимость, более высокая надежность. Данные преимущества систем на основе МП обусловили их применение вместо систем в жесткой структурой как основное направление применения.

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЕ ВОПРОСЫ

1. Электрическое поле. Взаимодействие электрических зарядов.

2. Силовая характеристика электрического поля: напряженность. Графическое изображение электрических полей.

3. Закон Кулона. Работа электрического поля

4. Электрические цепи постоянного тока. Основные элементы электрической цепи.

5. Постоянный ток. Закон Ома для участка цепи и для всей цепи.

6. Сложные электрические цепи. Законы Кирхгофа

7. Сложные электрические цепи. Понятия: узел, ветвь, контур

8. Конденсатор

9. Последовательное и параллельное соединение резисторов. Эквивалентное сопротивление, ток, напряжение

10. Магнитное поле и его характеристики

11. Эл. магнитная индукция. Магнитные силовые линии: правило буравчика

12. Явление самоиндукции. Сила Лоренца: правило левой руки

13. Явление взаимоиндукции. Магнитный поток. Правило правой руки

14. Классификация измерительных приборов

15. Устройство, принцип действия измерительных механизмов

16. Явление переменного тока. Уравнения и графики синусоидальных

17. Характеристики синусоидальных величин: амплитуда, действующее значение, мгновенное значение, период.

18. Цепь переменного тока с последовательным соединением R, L, C

19. Последовательное соединение с сопротивлением и индуктивностью.

20. Последовательное соединение с сопротивление и емкостью.

21. Многофазная система электрических цепей. Роль нулевого провода

22. Получение трехфазного тока (ЭДС)

23. Соединение приемников звездой

24. Соединение приемников треугольником

25. Устройство и принцип действия однофазного трансформатора

26. Режимы холостого хода и короткого замыкания трансформатора

27. Понятие измерения, электроизмерительного прибора, погрешности измерений

28. Устройство, назначение машин переменного тока

29. Принцип действия асинхронного двигателя

30. Электрические машины постоянного тока

31. Принцип действия двигателей постоянного тока

32. Принцип действия генератора постоянного тока

33. Автоматизация производственных процессов

34. Элементы автоматики

35. Система автоматического контроля

36. Система автоматического регулирования, управления

37. Понятие об электроприводе. Состав электропривода

38. Режимы работы электродвигателей

39. Устройства управления электроприводом

40. Передачи и распределения электрической энергии

41. Назначение и классификация электрических сетей. Схемы эл. снабжений

42. Классификация материалов по проводимости: проводники, диэлектрики и полупроводники

43. Полупроводниковые приборы. Электрофизические свойства полупроводников

44. Электрофизические свойства полупроводников

45. Устройство, принцип действия диодов

46. Устройство, принцип действия транзисторов

47. Фотоэлектронные приборы

48. Виды фотоэффекта

49. Электронные выпрямители

50. Стабилизаторы

51. Одно - двухполупериодное выпрямление

52. Электронные усилители

53. Усилительный каскад. Принцип усиления

54. Электронные генераторы

55. Электронный генератор с линейно-изменяющимся напряжением

56. Электронно-лучевой осциллограф

57. Электронные устройства автоматики

58. Устройство электронно-лучевого осциллографа

59. Интегральные схемы микроэлектроники

60. Микропроцессоры, их место в структуре вычислительной техники

Цифровые устройства автоматики и телемеханики. Купить книгу Электронные устройства автоматики - Королев Г.В

* * *

Тема 6.14. Микропроцессоры и микро эвм