Электронные фокусы для любознательных детей

Подключения к источнику питания и к коммутируемым цепям устройств периферии удобно выполнить с помощью электромонтажного клеммника или любого подходящего разъема.

Ток потребляемый в режиме ожидания, – 3.. 5 мА.

Времязадающий конденсатор СЗ (если есть необходимость его установки в схему) надо выбрать с малым током утечки (К53-4, К52-18). Пьезокапсюль ВМ1 (ЗП-22) можно заменить наЗП-1, ЗП-18, ЗП-З или другой аналогичный. Для этой цели хорошо подходит пьезокапсюль излучатель из электронных часов в корпусе типа «пейджер».

Кремниевые транзисторы VT1, VT2 заменяют любыми из серии КТ3107, КТ502, С557. Заменять их на германиевые нежелательно из-за большого тока покоя последних. Реле (кроме вышеуказанных вместо Ml) можно заменить на RM85-2011-35-1012, BV2091 SRUH-SH-112DM и аналогичные. Все указанные типы реле рассчитаны на работу в цепи коммутации нагрузки до 250 В и током до 3 А. В качестве реле можно применить и отечественные элементы, например РЭС10, РЭС15 и аналогичные, однако они рассчитаны на работу в цепях коммутации не более 150 В, а кроме того, отечественные реле по сравнению с зарубежными обходятся дороже на один… два порядка.

2.2. Простой электронный триггер для включения

Квартирные звонки с дистанционным управлением (по радиоканалу) и выбором мелодий вносят в обыденную жизнь радиолюбителей новые варианты своего применения. Теперь, купив такое устройство не трудно дополнить его простой приставкой и применить по своему усмотрению. По паспортным данным такой звонок (например, фирмы «Paget Trading Ltd») представляет собой электронное устройство, состоящее из радиоприемника и передатчика сигналов радиочастоты 433, 925 МГц.

Их можно приобрести в магазинах электроники и строительных товаров, супермаркетах и магазинах электротоваров. Для выезжающих за границу это совсем просто – там (Шенгенская зона) супермаркеты изобилуют подобными товарами, нужно только попасть во время в сезон скидок – тогда цена будет невелика.

Пространство действия устройство распространяется до 100 м в условиях прямой видимости, что оказывается вполне достаточным для управления в пределах среднестатистической квартиры или дома.

Итак, устройство состоит и передатчика и приемника радиосигналов. Передатчик, внешне представляющий собой корпус в виде брелка для ключей, размером со стандартный спичечный коробок в доработке не нуждается. Все, что потребуется для его эффективного функционирования– это менять раз в полтора-два года аккумуляторную батарею (такую же, какая установлена в большинстве передатчиков-брелков охранной сигнализации для автомобилей). Ее напряжение 12 В, 23 АЕ, фирма-производитель GP «Ultra», но может быть и любая другая.

Антенна передатчика– кусок многожильного провода в полихлорвиниловой изоляции длиной 10 см расположен спиралью внутри корпуса «брелока». Для того, чтобы несколько увеличить дальность действия всего устройства (о таких вариантах – ниже) необходимо вместо штатной антенны установить телескопическую (например, от промышленного радиоприемника) или, в крайнем случае, использовать в качестве антенны аналогичный штатному многожильный провод длиной 90… 110 см, распушив (как лепестки цветка) на конце тонкие проводники (диаметр расходящихся лепестков 6.. 8 см. Тогда при условия аналогичной доработки антенны в устройстве приемника, удается получить дальность работы до 400 м в условиях прямой видимости.

Благодаря несложной в повторении приставке (электрическая схема представлена на рис. 2.3) такое устройство принимает на себя новое назначение. Теперь с его помощью можно дистанционно управлять электролампой или другой подобной нагрузкой.

Вход устройства приставки подключается к базовой печатной плате радиозвонка неэкранированными проводами типа МГТФ-0,4 (или аналогичными), при этом подключается общий провод и вход элемента микросхемы DD1.1. Последний подключается к контакту (выводу) 6 микросборки U2 (имеющей маркировку «cainebo CL 102К 0985RX (55-10985-101)». Кроме нее в базовой схеме присутствует микросхема логики, включенная по схеме задающего генератора импульсов (он нужен для микросборки формирователя мелодичных сигналов Ul) CD4069UBC и сама микросборка, обеспечивающая эти мелодии U1– она маркирована «sound 0985MCU (55-10985-400). Отличить U1 от U2 можно не только по соответствующим обозначениям на базовой печатной плате, но и по тому, что микросборка U1– двусторонняя, a U2 с односторонним монтажом микроэлементов.

При поступлении радиосигнала– импульса от передатчика (его длительность около 2 с обеспечивается функционально передатчиком-брелком не зависимо от продолжительности воздействия на кнопку подачи сигнала в нем) на выводе 6 U2 уровень сигнала изменяется с низкого на высокий. Вывод 6 U2 по печатному монтажу соединен с выводом 9 U1.

Последний является входом управления для формирователя мелодичного сигнала. Таким образом, для того, чтобы во время передачи сигнала по радиоканалу не включался мелодичный звонок достаточно разорвать печатный проводник от вывода 6 U2 до вывода 9 Ul. Или отпаять один из проводников, ведущих к миниатюрной динамической головке звонка.

Рис. 2.3. Электрическая схема дополнения к радиозвонку

Основой схемы на рис. 2.3 является триггер на одном элементе популярной микросхемы К561ТМ2.

Не вдаваясь в подробности ее работы (об этом написаны горы статей) отмечу только самое главное: в этой микросхеме 2 D-триггера, каждый из которых содержит по два входа асинхронного управления S и R. Триггер переключается по положительному перепаду на тактовом входе С (вывод 3 DD1.1). При этом логический уровень, присутствующий на входе D передается на прямой выход Q. При высоком логическом уровне на входе сброса R триггер обнуляется. Напряжение питания может находится в пределах 5… 15 В.

Теперь, зная работу микросхемы DD1 можно понять общий принцип работы приставки.

При включении питания в первый момент времени на вход R DD1.1 благодаря разряженному конденсатору С2 поступает высокий логический уровень, который обнуляет триггер – на прямом выходе Q устанавливается низкий уровень напряжения. Транзистор VT1 закрыт, реле К1 обесточено, лампа ELI не горит.

Примерно через треть секунды (это обусловлено емкостью оксидного конденсатора С2 и сопротивлением резистора R1) первый зарядится почти до напряжения питания и уровень на входе R (вывод 4 DD1.1) переменится на низкий.

Теперь триггер готов к приему сигналов по тактовому входу С, имеющему, как следует из схемы, низкий исходный уровень. Когда с пульта– брелока поступает в эфир радиосигнал и принимается приемным устройством на вход С микросхемы DD1.1 от схемы дистанционного звонка поступает высокий уровень. Вследствие этого триггер перебрасывается в другое устойчивое состояние – теперь на его прямом выходе Q высокий уровень напряжения. Транзистор VT1 включает реле К1, а его контакты в свою очередь замыкают электрическую цепь питания осветительной лампы ELI. В таком состоянии триггер находится до следующего положительного фронта импульса на входе С, при поступлении которого (повторного нажатия клавиши на пульте-брелоке), триггер переходит в исходное состояние, осветительная лампа ELI обесточивается.

Цепь C2R1 обеспечивает сброс триггера микросхемы DD1 в исходный режим ожидания при включении питания. Оксидный конденсатор С1 выполняет функцию фильтрующего элемента по питанию. Диод VD1 препятствует броскам обратного напряжения при включении/выключении реле.

Суммарная мощность коммутируемой нагрузки зависит от параметров электромагнитного реле К1 и в нашем случае ограничивается 150 Вт.

Из-за небольшого количества дискретных элементов приставки, все они монтируются на участке перфорированной платы размером 30 40 мм и вместе с соединительными проводами помещаются в штатный корпус дистанционного звонка в отсек для автономных элементов питания. Для уменьшения воздействия электрических помех желательно, чтобы провода, соединяющие устройство с источником питания и идущие от реле К1 к осветительной лампе стремились к минимальной длине.

О деталях

Постоянные резисторы MЛT-0,25 (MF-25).

Оксидные конденсаторы типа К50-26 на рабочее напряжение не менее 16 В. Остальные неполярные конденсаторы типа КМ-6Б. Микросхему DD1 (К561ТМ2) можно заменить на К561ТМ1 без ущерба для эффективности работы узла, но в этом случае придется изменить схему, так как выводы у этих микросхем имеют разное назначение. Подробную информацию о таком варианте замены можно уточнить в справочниках по современным микросхемам КМОП.

Транзистор VT1 – полевой, с большим входным сопротивлением. Это позволяет минимизировать ток утечки в состоянии ожидания радиосигнала и практически не оказывает влияния на выход триггера, не смотря на ограничивающий резистор R2 с малым сопротивлением.

Реле К1 можно заменить на РЭС43 (исполнение РС4.569.201) или другое, рассчитанное на напряжение срабатывания 4…4,5 В и ток 10…50 мА.

Устанавливать в устройство реле с током включения более 100 мА нежелательно, так как управляющий работой реле транзистор VT1 имеет ограничение по мощности.

Вместо КП540А можно применить полевой транзистор любой из серии КП540 или его зарубежные аналоги BUZ11, IRF510, IRF521.

Светодиод HL1 – любой, с его помощью удобно контролировать срабатывание реле, и замыкание исполнительных контактов.

При необходимости элементы HL1, R3 из схемы можно исключить без последствий.

Штатный включатель освещения на схеме показан под наименованием SA1.

Еще одна промышленно предусмотренная в устройстве опция – сигнализатор упадка напряжения питания приемника на светодиоде. Светодиод начинает светиться, если напряжение питания устройства оказывается ниже чем +4,5 В. В базовом варианте предусмотрено автономное питание – 3 пальчиковых элемента по 1,5 В каждый. Но в условиях рекомендуемого применения устройства дистанционного звонка лучше всего осуществлять стационарное питание от стабилизированного источника питания с напряжением 5 В.

Стабилизация питающего напряжения выбирается такая, чтобы отклонение не превышало ± 5 %. Таким источником может быть, например, стабилизатор на микросхеме КР142Е-Н5А. Ток потребления передатчика в активном режиме 35 мА.

Ток потребления от источника питания приемного узла в постоянном режиме не превышает 10 мА в режиме ожидания и увеличивается до 50 мА при включении указанного в схеме реле. При других типах реле ток потребления может иметь другое значение.

2.3. Простое включение периферийных устройств от порта USB персонального компьютера

При включении компьютера (далее ПК), аудиоколонки надо включить отдельным включателем на их корпусе. Если колонки установлены поодаль от места оператора, такое положение вряд ли можно назвать удобным, особенно если пользователь желает просмотреть на DVD-рекордере фильм или любые другие видеоданные, сопровождаемые звуковым оформлением. Для этого приходится дополнительно включать колонки АС ПК кнопкой на их корпусе. Это неудобно.

Как сделать так, чтобы звуковые колонки включались автоматически вместе с активацией ПК?

Самое простое решение напрашивается само собой – подключить ПК и колонки в один электрический контур– фильтр, например SVEN OPTIMA, и включать всю аппаратуру одним включателем на корпусе тройника. Но есть и другой путь.

Задавшись целью автоматизировать включение колонок для персонального компьютера (далее – ПК) электронным способом, автор провел исследования и разработал простую схему.

Самый простой способ автоматизировать включение акустических систем (колонок) ПК во время работы системного блока – использовать стандартную шину USB.

Современные ПК позволяют подключать к шине USB (на задней панели системного блока располагается не менее 6 выходов для подключения устройств сопряжения с USB портом) различные периферийные устройства– сканеры, WED-камеры, принтеры, цифровые фотоаппараты и т. п.

Для тех акустических систем, в которых не предусмотрено автоматическое включение совместно с активацией системного блока ПК будет полезным доработка, которая предлагается в данной статье. Осуществить ее способен любой человек, мало-мальски знакомый с паяльником и основами электротехники.

Узел дополнения представляет собой транзисторный ключ (усилитель тока на составном транзисторе VT1-VT2), который управляется положительным потенциалом от разъема устройства USB +5В. Это напряжение снимается с соединительного кабеля (любой конфигурации USB– лишь бы он содержал напряжение +5В) – в авторском варианте применяется соединитель USB с встроенным светодиодом– подсветкой.

Здесь следует заметить, что управляющий сигнал можно взять непосредственно с материнской платы ПК, однако, чтобы не опутывать системный блок «бородой» из проводов, можно взять управляющий сигнал с любого из соединительных кабелей USB, идущих к сканеру, WEB– камере и другим устройствам.

Для адаптации к узлу управления включения колонок АС ПК разъем USB вскрывают (разбирают) и подключают к выводам 1 и 4 соответственно схеме рис. 2.4, проводники, соединяющие транзисторный ключ VT1-VT2 и колонками АС ПК.

2.3.1. О деталях

В последнее время в розничной продаже появились соединители USB с встроенным светодиодом– подсветкой в прозрачном корпусе. В таком случае, нахождение контактов для подключения дополнительного оборудования является наиболее простой задачей.

Транзисторный ключ с элементами обчески размещается внутри корпуса ПК.

Соединения осуществляются гибким экранированным проводом. Но. Если расстояние от АС ПК до разъема USB не превышает 1 м, то соединения можно выполнить и неэкранированным проводом типа МГТФ-0,6.. МГТФ-0.8.

При включении системного блока ПК управляющий сигнал амплитудой +5 В через выпрямительный диод VD1 поступает на транзисторный усилитель VT1, VT2. При отсутствии указанных на схеме транзисторов, можно реализовать токовый ключ на других кремниевых транзисторах с большим коэффициентом усиления, например КТ342В, КТ817Б (п-р-п проводимости).

Диод VD1 можно заменить на КД522, ДЗ10, Д220 с любым буквенным индексом. Оксидные конденсаторы С1 и С2, сглаживающие пульсации по питанию типа К50-24, К50-35 или аналогичные.

При выключении системного блока управляющий сигнал с разъема USB пропадает, и колонки АС ПК автоматически отключаются.

Узел не требует настройки и при исправных деталях начинает работать надежно сразу. Печатная плата не разрабатывалась, так как все немногочисленные элементы монтируются на штатной печатной плате звуковых колонок методом навесного монтажа.

Подключение к USB ПК не оказывает отрицательного влияния на параметры звука и мощность усилителя звуковой платы ПК и колонок. Транзистор VT2 на теплоотвод не устанавливают.

2.3.2. Дополнение для улучшения работы

Уменьшение помех (фона с частотой 50 Гц)

Параллельно каждому диоду в выпрямителе сетевого источника питания, находящегося в корпусе одной из колонок, подключают неполярный конденсатор типа КМ6 (или аналогичный), емкостью 0,01 мкФ. Кроме того, параллельно выходу ИП для фильтрации фона устанавливают компактный электролитический конденсатор фирмы HITANO емкостью 3300 мкФ на рабочее напряжение 25 В, вместо малоэффективного конденсатора 1000 мкФ. Эти простые доработки снижают фоновый шум с частотой 50 Гц, присутствующий в дешевых вариантах колонок производства Китай.

Уменьшение акустического шума трансформатора

Шумность понижающего трансформатора в узле питания усилителя АС колонок можно снизить простым способом: отпаивают выводы выходной обмотки понижающего сетевого трансформатора из печатной платы, затем очищают ацетоном внешнюю поверхность Ш-образных пластин, затем аккуратно наносят тонким слоем клей «Супер-момент-гель» на поверхность пластин и, не дав клею высохнуть, закрепляют пластины скотчем. Естественный нагрев трансформатора не превышает температуры +40 °C, поэтому применение скотча в этом варианте пожаробезопасно.

Уменьшение яркости свечения светодиодного индикатора

Светодиод, сигнализирующий о подаче питания на схему усилителя АС колонок, горит очень ярко и вызывающе «бросается в глаза» при работе с ПК. При включении ограничительного постоянного резистора (3 кОм) в цепи светодиода вместо штатного постоянного резистора MЛT-0,25 сопротивлением 470 Ом интенсивность свечения уменьшится и световой поток, исходящий от корпуса колонок не будет так бросаться в глаза при работе с ПК, особенно в ночное время.

Устранение механических детонаций корпуса

При воспроизведении музыки и речи с большой громкостью колонки марки SP-324A-QC продемонстрировали посторонний шум, вызванный колебанием пластмассового корпуса колонок из-за звукового давления внутри. Таким же дефектом обладают практически все модели недорогих АС колонок, реализованных в пластмассовом корпусе. Для устранения дефекта корпуса обеих колонок надо разобрать и проложить места соединения пластмассовых частей корпуса автомобильным герметиком (под цвет корпуса колонок). Затем корпуса собрать и проложить герметиком также места винтового соединении шурупов, обеспечивающих крепление пластмассовых стенок корпусов – одну к другой. После завершения процедуры– дать просохнуть автогерметику в течение 1 часа. Тип герметика может быть любым.

Вот такими несложными методами можно улучшить эффективность работы почти всех моделей колонок для ПК.

2.4. Устройство «антисон» в детском творчестве

Датчик положения (далее – ДП) применяется в промышленных устройствах контроля состояния положения кузова автомобиля, в охранной автомобильной сигнализации, и во множестве других случаев.

Среди датчиков положения (наклона) различают шариковые и ртутные. На основе самих датчиков отечественная промышленность выпускает микроблоки (с встроенным узлом сравнения и определенным уровнем напряжения на выходе – для установки в различные устройства), например, ДПА-М18-76У-1110-Н, ДПА-Ф60-40У-2110-Н и другие аналогичные.

По типу уровня напряжения на выходе, характеристике сравнения и преобразования сигнала, такие датчика делят на цифровые и аналоговые.

Не вдаваясь в дебри технологии производства электронных компонентов, далее коснемся практической стороны применения датчиков положения (наклона) радиолюбителями в домашних (бытовых) условиях.

Ртутные датчики положения (наклона) представляют собой стеклянный корпус, сравнимый по размерам с небольшой неоновой лампой (12Л5 мм) с двумя выводами-контактами и капелькой (шариком) ртути внутри стеклянного корпуса, запаянного под вакуумом.

Датчик положения (наклона) типа 8610 имеет известный в среде установщиков автомобильных сигнализации аналог SS-053, и широко используется в автомобилях и мотоциклах (в том числе зарубежного производства) в качестве бесконтактного датчика.

С его помощью обеспечивается контроль угла наклона подвески, открывания капота, багажника (в некоторых моделях автомобилей) и в других случаях. Очевидно, ничто не препятствует использовать такой датчик и радиолюбителю при создании своих конструкций.

2.4.1. Плюсы и минусы применения

Минусы в эксплуатации:

– невозможность (без специального оборудования) точно установить угол (градус) наклона, при котором ДП будет стабильно срабатывать;

– возможная токсичность ртути при разбивании датчика;

– инерционность срабатывания, обусловленная конструктивными особенностями датчика, такими, как «тяжеловесность» капли ртути.

Если с инерционностью срабатывания датчика в простых радиолюбительских конструкциях (к которым не предъявляют завышенные требования профессиональных устройств) можно согласиться почти всегда (инерционность срабатывания составляет десятые доли секунды), то неточность срабатывания датчика в зависимости от угла и скорости наклона представляет собой более серьезную проблему.

Однако, не смотря на это, для простых конструкции данный датчик отлично подходит без каких– либо дополнительных доработок. Управление устройствами нагрузки осуществляют с помощью двух контактов ДП 8610 (нормально разомкнутых). Предельно допустимый ток коммутации – 2 А.

Рассматриваемый ДП является полностью законченным устройством, коммутирующим (управляющим) внешнюю нагрузку.

Эти возможности РДП практически реализованы в небольшом и полезном устройстве, которое недавно появилось в серийном производстве под названием «Антисон».

Внутри «черного ящика» установлены три элемента питания типа СЦ-21 (с напряжением 1,5 В – каждый, соединенные последовательно, с суммарным напряжением батареи 4,5 В), включатель, замыкающий электрическую цепь, непосредственно ДП в стеклянном вакуумном исполнении и пьезоэлектрический капсюль со встроенным генератором (звуковой частоты) 34 типа 1205FXP.

При замкнутых контактах включателя питания, и, соответственно, при замкнутых контактах ДП, что происходит при наклоне корпуса прибора, раздается звуковой сигнал. Практическое применение этого устройства очевидно и трудно переоценить автомобилисту: прибор надевается на ухо человека (для этого предусмотрена специальная конструкция корпуса, см. рис. 2.6); при вертикальном положении головы водителя звуковой капсюль не активен, зато, при наклоне головы (как правило, при утомлении водителя на длинных перегонах он склонен ко сну, и голова наклоняется вперед, к рулевому колесу автомобиля) сразу раздается звуковой сигнал тревоги.

Кроме того, сигнал тревоги (замыкание контактов ДП) происходит не только при превышении угла наклона более чем на 20° в вертикальной плоскости, но в аналогичных условиях наклона в горизонтальной и иной плоскости – это расширяет возможности применения датчика.

ДП своими контактами замыкает электрическую цепь управления устройством нагрузки. Таким устройством может быть звуковой пьезоэлектрический капсюль, световой индикатор (например, ультра-яркий светодиод), СЭМР (слаботочное электромагнитное реле на соответствующее напряжение и ток срабатывания), вход оптоэлектронного реле или токовый ключ (на транзисторе, тиристоре), управляющий силовым узлом, потребляющим большой ток от источника питания.

Напряжение элемента питания в данном случае не принципиально, и зависит только от электрических параметров «устройства нагрузки».

Сегодня ДП можно без труда приобрести практически в любом магазине радиотоваров, его стоимость не превышает 100 руб (в регионах РФ).

При закреплении датчика в корпусе устройства его надежно фиксируют расплавленным парафином или моментальным клеем.

Таким образом, удается обеспечить максимальную стабильность функционирования ДП.

По особенностям своей конструкции (вакуум внутри стеклянного корпуса) ДП 8610 практически не допускает ложных срабатываний.

Диапазон рабочих температур от -30 до +45 °C. При соответствующей защите от внешних воздействий ДП эффективно работает в жидких, влажных средах и в условиях повышенной вибрации, что делает его практически незаменимым в ряде нестандартных ситуаций.