Глава 4ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
4.1. Электронный коммутатор
Иванов Б. [12]
Большинство электронных осциллографов являются однолучевыми и позволяют наблюдать на экране форму лишь одного колебания. Но часто возникает желание увидеть одновременно формы двух колебаний, например форму сигнала на входе и выходе какого-либо устройства. Для этого необходим двухлучевой осциллограф. Однако с помощью сравнительно простой приставки однолучевой осциллограф позволяет решить эту задачу. Такой приставкой является электронный коммутатор. Он поочередно подключает на вход усилителя вертикального отклонения каждый из исследуемых сигналов.
Принципиальная схема электронного коммутатора показана на рис. 17.
Рис. 17.Принципиальная схема электронного коммутатора
Исследуемые сигналы подаются на клеммы «Вх. 1» и «Вх. 2», а сигнал с клемм «Вых.» — на соединитель «Вход У» осциллографа. Переменные резисторы R1 и R10 служат регуляторами уровня входных сигналов, подаваемых на базы коммутирующих транзисторов VT1 и VT2, которые поочередно открываются и запираются импульсами, поступающими в цепи эмиттеров с симметричного мультивибратора. Транзисторы VT1 и VT2 работают на коллекторную нагрузку R6, с которой снимается результирующий сигнал на клеммы «Вых.».
Резисторы R2, R3 и R8, R9 служат для установки режимов коммутирующих транзисторов. Переменный резистор R5 предназначен для сдвига осциллограмм в вертикальном направлении. При симметричной схеме линии разверток обоих сигналов совпадают и их осциллограммы накладываются одна на другую. При вращении резистора R5 симметрия нарушается и одна осциллограмма сдвигается по вертикали вверх, а другая — вниз.
Элементы схемы электронного коммутатора размещаются на печатной плате, показанной на рис. 18. Вместо транзисторов П416Б можно использовать КТ3107Б. При применении КТ3102Б нужно изменить на обратную полярность включения батареи питания и электролитических конденсаторов.
Рис. 18.Чертеж печатной платы электронного коммутатора
4.2. Измеритель емкости на логической микросхеме [13]
Измерение емкости конденсатора С основано на методе перезаряда конденсатора и заключается в измерении среднего значения зарядного тока. Если конденсатор периодически заряжается до напряжения U и разряжается до нуля с частотой f зарядный (или разрядный) ток I равен количеству электричества Q, протекающего через конденсатор в секунду: I = Q·f = C·U·f тогда:
C = (1/U·f)·I
Итак, если проводить измерения при постоянных значениях напряжения и частоты, емкость будет численно равна среднему значению зарядного или разрядного тока. Принципиальная схема измерителя емкости приведена на рис. 19.
Рис. 19.Принципиальная схема измерителя емкости
На элементах DD1.1 и DD1.2 собран генератор прямоугольных импульсов. Частота их повторения определяется сопротивлением одного из резисторов R1-R4 и емкостью одного из конденсаторов С1-С4. Элементы DD1.3 и DD1.4 включены параллельно для получения достаточного зарядного тока. Когда на их выходах уровень равен лог. 1, измеряемый конденсатор заряжается через диод VD2 и стрелочный прибор до напряжения питания. При уровне лог. 0 конденсатор разряжается через диод VD1 до нуля. Конденсатор С5 сглаживает колебания стрелки. Прибор имеет четыре диапазона измерений: 50, 500, 5000 пФ и 0,05 мкФ, устанавливаемые переключателем SA1. При налаживании на каждом диапазоне к гнездам XS1, XS2 подключается конденсатор известной емкости, и стрелка прибора устанавливается на нужное деление шкалы. В качестве стрелочного прибора используется миллиамперметр на 1 мА с сопротивлением рамки 240 Ом.
4.3. Прибор для проверки кварцевых резонаторов
Агафонов Ю. [14]
Прибор (рис. 20) проверяет кварцевый резонатор в реальном режиме генерации высокой частоты (от 100 кГц до 10 МГц).
Рис. 20.Принципиальная схема прибора для проверки кварцевых резонаторов
Генератор собран на полевом транзисторе VT1. С его стока высокочастотные колебания подаются на базу транзистора VT2, включенного эмиттерным повторителем, и выпрямляются диодом VD1. Выпрямленное отрицательное напряжение с анода поступает на индикатор РА1 через резисторы R3 и R4. По отклонению стрелки можно судить об исправности кварцевого резонатора. Подключение дополнительного конденсатора С4 расширяет пределы частоты генерации.
4.4. Прибор для проверки тринисторов
Борисов А. [15]
Предлагаемый прибор позволяет проверять исправность тринисторов и симисторов. Принципиальная схема прибора приведена на рис. 21.
Рис. 21.Схема прибора для проверки тринисторов
Прибор питается от сети переменного тока напряжением 220 В через сетевой трансформатор Т1. Переменное напряжение вторичной обмотки подается на зажим ХР2, предназначенный для подключения к аноду проверяемого прибора, и через резистор R4 — на зажим ХР4 для подключения к катоду. Зажим ХР3 подключается к управляющему электроду.
Если тринистор исправен, после включения питания тумблером Q1 светодиоды HL2 и HL3 гореть не должны, так как тринистор заперт. Если зажигается светодиод, тринистор пробит. Далее нужно нажать кнопку SB1. При этом на управляющий электрод тринистора подаются через диод VD1 положительные полуволны напряжения и должен загореться светодиод HL2 «П», сигнализирующий о прохождении прямого тока. Если же загорается и светодиод HL3, тринистор неисправен и пропускает обратный ток. Если HL2 не горит, тринистор оборван. При проверке исправности симистора нажатие кнопки SB1 сопровождается зажиганием обоих светодиодов. Сетевой трансформатор собирается на магнитопроводе Ш20x30. Первичная обмотка содержит 2200 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,1 мм, вторичная обмотка — 240 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,35 мм.
Глава 5ЭЛЕКТРОННЫЕ ЗВОНКИ
5.1. Сенсорный звонок
Гончар А. [16]
В этой схеме используется обычный электрический звонок, питающийся от сети переменного тока напряжением 220 В. Но вместо звонковой кнопки используется сенсорная пластина. Принципиальная схема звонка показана на рис. 22.
Рис. 22.Схема сенсорного звонка
Устройство постоянно подключено к сети. Выпрямленное диодом VD3 и стабилизированное с помощью VD4 напряжение на конденсаторе С1 составляет примерно 20 В. Составной транзистор VT1, VT2 заперт. При касании сенсорной пластины наведенное напряжение выпрямляется диодом VD1 и отпирает составной транзистор. Срабатывает электромагнитное реле К1 и контактами К1.1 включает звонок. После разряда конденсатора С1 на обмотку реле оно отпускает, и звонок выключается. Теперь следует прекратить прикосновение к сенсору. Если же продолжать его касаться, реле не сработает, так как ток ограничивается большим сопротивлением резистора R5. Таким образом, длительность звучания звонка определяется скоростью разряда конденсатора. Диод VD2 защищает транзисторы от пробоя напряжением самоиндукции обмотки реле.
Выбор электромагнитного реле определяется следующим образом: начальный ток разряда конденсатора через обмотку реле в момент отпирания составного транзистора должен превышать ток срабатывания реле. Длительность звучания звонка (время разряда конденсатора от начального тока до тока отпускания реле) должна быть не менее половины секунды.
Ток разряда конденсатора выражается формулой:
где
i — мгновенное значение тока,
Io — начальный ток разряда,
τ — постоянная времени цепи разряда, равная произведению емкости конденсатора на сопротивление обмотки реле.
Если известен ток отпускания реле Iк, можно найти время t, за которое ток разряда изменится от I0 до Iк:
Используем электромагнитное реле РЭС10, паспорт РС4.529.031-03, контакты которого допускают коммутацию переменного напряжения 220 В. Его обмотка имеет сопротивление 630 Ом, ток срабатывания 22 мА, ток отпускания 3 мА. Если конденсатор заряжен до 20 В, начальный ток разряда составит 20/630 = 31,8 мА, что гарантирует срабатывание реле. Отношение Iк/I0 окажется равным 0,0943 и натуральный логарифм этого отношения -2,36. Постоянная времени цепи разряда — 200 мкФ х 630 Ом — дает 0,126 с.
Тогда t = 0,126 х 2,36 = 0,3 с, чего совершенно недостаточно. Следует заметить, что выбор другого реле задачи не решает. Поэтому в схеме следует увеличить емкость конденсатора до 500 мкФ. Тогда пропорционально увеличится время звучания до 0,75 с.
5.2. Электронный звонок
Яковлев В. [17]
В этой схеме (рис. 23) на транзисторе VT1 и трансформаторе Т1 собран блокинг-генератор, работающий в режиме прерывистой генерации за счет цепочки R1, С4. Вырабатываемые пачки коротких импульсов со вторичной обмотки трансформатора поступают на динамическую головку ВА1, которая воспроизводит звук, похожий на трели соловья. Тумблером SA1 можно изменить характер звучания. Включение питания от сети через трансформаторный выпрямитель осуществляется с помощью обычной звонковой кнопки SB1.
Рис. 23.Схема электронного звонка
Элементы схемы, за исключением сетевого трансформатора, динамической головки, держателя предохранителя и тумблеров SA1 и SB1 размещаются на печатной плате, показанной на рис. 24.
Рис. 24.Чертеж печатной платы электронного звонка
В качестве блокинг-трансформатора Т1 используется выходной трансформатор от приемника «Россия-303», «Альпинист-407» или др. Трансформатор Т2 собирается на магнитопроводе Ш20х20, первичная обмотка содержит 3000 витков провода ПЭВ-1 диаметром 0,12 мм, вторичная — 165 витков ПЭВ-1 0,35 мм. Можно использоват