Основні положення

Сигнали на виході дешифраторів дискретної апаратури можуть бути двох типів. Або це високий потенціал, що зберігається тільки на час натискання відповідної кнопки управління на пульті передавача, або високий потенціал, що зберігається тривалий час до повторного натискання командної кнопки.

Виконавчі пристрої в обох випадках є, як правило, електромеханічні або електронні реле.

Принципова схема

Оскільки вихідний струм мікросхем КМОП-серії, на яких збираються дешифратори, невеликий, для управління електромеханічними реле використовуються транзисторні підсилювачі струму. Можливий варіант найпростішого виконавчого пристрою наведено на рис. 7.1, а.

Електронний ключ VT1 забезпечує спрацьовування електромагнітного реле К1. Контакти реле (на малюнку не показані) здійснюють необхідні комутації навантаження. Діод VD1

   

служить для розряду електромагнітної енергії, що накопичується в обмотці реле при протікання у ній струму. Після закривання електронного ключа цей струм відгалужується в діод, розсіюючи енергію на ньому і обмотці за рахунок їх нагрівання. В іншому випадку на обмотці б виникала ЕРС самоіндукції значної величини, що могло б виводити транзистор з ладу.

На рис. 7.1, б зображено покращений варіант цієї ж схеми. Справа в тому, що для спрацьовування електромеханічного реле потрібно значно більший струм, ніж для подальшого утримання його в замкнутому стані. Наприклад для реле РЕС15 з паспортом РС4591003 ці струми рівні 21 та 5 мА відповідно. Отже, після спрацювання реле струм через його обмотку можна зменшувати, що дозволить економити енергію бортового джерела живлення. Ці міркування і покладені в основу роботи другого варіанта схеми.

При відкриванні транзистора VT2 починає протікати зарядний струм конденсатора С1, який визначається в основному резистором R2. Його величина обрана таким чином, щоб транзистор VT1 переходив в насичення. Його колекторного струму достатньо для спрацьовування реле К1. Після закінчення заряду С1 транзистор VT1 закривається, і струм через обмотку реле буде визначатися сумою її опору і опору резистора R4. Величину останнього підбирають такий, щоб струм через обмотку становив 1,2-1,3 від паспортного значення струму відпускання використовуваного реле. Після зняття вхідного сигналу кон

   

денсатор С1 розряджається через обмотку реле і послідовно з'єднані резистори R4, R3, R2.

Як VT1 і VT2 розглянутих схем можна використовувати будь-які малопотужні транзистори структури п-р-п, наприклад КТ315, КТ3102. Демпфіруючі діоди повинні витримувати струм, не менш струму спрацьовування використовуваного реле. У більшості випадків можна обійтися діодами типу КД521, КД522.

Електронні реле відрізняються від розглянутих тим, що замість електромеханічних реле в колекторний ланцюг безпосередньо включається комутована навантаження, наприклад електродвигуни. До транзисторам електронного ключа при цьому пред'являються підвищені вимоги. Їх максимально допустимий колекторний струм повинен бути не менше струму, споживаного навантаженням.

Крім того, для підвищення коефіцієнта використання живлячої напруги, опір транзистора в відкритому стані повинен бути якомога меншим. Тягові двигуни моделей середніх розмірів можуть споживати струми до 3-5 А. Пам'ятаючи про те, що вихідні струми дешифраторів не перевищують одиниці міліампер, необхідно використовувати як електронних ключів складові транзистори, мають коефіцієнт посилення по струму 750-1500.

На рис. 7.2 наведено дві практичні схеми електронних реле.

Перший варіант (рис. 7.2, а) має на увазі використання складеного транзистора типу КТ829 (А-Г), що має максимально допустимий струм колектора 8 А і коефіцієнт посилення

   

по струму не менше 750. Опір ділянки «колектор-Еміт-тер» у нього дорівнює 0,6 Ом. Дуже вигідно за цим параметром відрізняється транзистор КТ863А, що має опір насичення всього 0,06 Ом. Однак його коефіцієнт посилення по струму не перевищує 100. Для нормальної роботи з дешифраторами, зібраними на мікросхемах КМОП-серії, такий транзистор необхідно включити за схемою, наведеною на рис. 7.2, б. В якості транзистора VT2 можна використовувати КТ315, КТ3102 і їм подібні.

Ще більш цікавим застосування польових транзисторів з ізольованим затвором, номенклатура яких досить широка. Їх стокові струми досягають десятків ампер при опорі насичення в соті частки ома.

Для забезпечення реверсу виконавчого двигуна використовують мостові схеми управління. На рис. 7.3 наведено варіант такої схеми на біполярних транзисторах. При подачі високого потенціалу (+5 В) на вхід «вправо» відкривається транзистор VT1, і протікає через нього струм відкриває транзистори VT3 і VT6. Останні переходять в режим насичення, забезпечуючи подачу напруги живлення на двигун Ml. Струм через двигун протікає, за схемою, зліва направо. При подачі високої

   

потенціалу на вхід «вліво» відбувається перемикання напрямку обертання двигуна. При відсутності вхідних сигналів всі транзистори замкнені, і струм, споживаний схемою, пренебрежимо малий.

Дроселі ДР1, Др2 і конденсатор С1 служать для придушення перешкод, створюваних іскрять колектором двигуна Ml. Дроселі можуть бути саморобними. Для їх виготовлення необхідно намотати по 15 витків дроту діаметром 0,25 мм на кільцях із зовнішнім діаметром 7-10 мм з фериту будь-якої марки. Номінали резисторів вказані для живлячої напруги 6 В. При підвищенні напруги необхідно пропорційно йому збільшувати опору всіх резисторів, крім Rl-R4. Схема розрахована на застосування двигунів з струмом споживання до 8 А. Для менш потужних двигунів, які споживають струм не більше 1-2 А, в мостовому каскаді можна застосувати транзистори КТ816 на місці VT3, VT5 і КТ817 на місці VT4, VT6.

Ще зручніше використовувати комплементарних пару польових транзисторів, включивши їх так, як показано на рис. 7.4, а. Керуючі сигнали повинні мати амплітуду, рівну напрузі харчування. Працює схема наступним чином. При відсутності вхідних сигналів затвори транзисторів VT1, VT3 з'єднані з корпусом. Оскільки їх витоки підключені до плюса

джерела живлення, це рівносильно подачі на затвор негативного напруги, що відкриває транзистори з каналом р-типу.

Транзистори VT2 і VT4 мають канал n-типу, і тому підключення їх затворів до корпусу забезпечує їм замкнений стан. Двигун знеструмлений.

Подача позитивного напруги, наприклад на вхід «вправо», закриває транзистор VT3 і відмикає VT4. Через двигун протікає струм знизу вгору. При подачі позитивного напруги на вхід «вліво» відкритими виявляться транзистори VT2, VT3, і двигун буде обертатися у зворотній бік. Діоди VD1-VD4 забезпечують протікання струму самоіндукції, що виникає в обмотках двигуна при відключенні вхідних сигналів.

Польові транзистори повинні бути обов'язково з індукованими каналами. У таких транзисторів вихідний струм починає протікати при досягненні напруги на затворі деякої певної величини. Щоб у транзисторах не виникали наскрізні струми, напруга відмикання повинно бути більше половини напруги живлення.

На рис. 7.4, б приведена реальна схема, реалізована на двох микросборках DAI, DA2, що містять комплементарні пари польових транзисторів з ізольованими затворами. Транзистори мають наступні характеристики:

? максимальний струм стоку – 2 А;

? максимальне напруга «витік-стік» – 25 В;

? опір каналу у відкритому стані – не більше 0,15 Ом;

? отпирающей напруга на затворі – 3 В.

Дуже зручно для реверсивного керування двигунами використовувати спеціалізовані мікросхеми драйверів. У цьому випадку повністю відсутні навісні деталі, за винятком елементів іскрогасіння двигуна. Номенклатура таких мікросхем дуже широка. Основні типи і характеристики можна подивитися, наприклад в [17]. На рис. 7.5 наведена схема виконавчого пристрою на мікросхемі ВА6229.

   

Драйвер має широкий діапазон напруг живлення 8 – 23 В, максимальний вихідний струм – 1,2 А, вбудований захист від перевантажень. Вхід мікросхеми сумісний з рівнями ТТЛ. Можна використовувати мікросхеми, сумісні з рівнями КМОП, наприклад ВА6209 та багато інших. У кожному разі драйвер потрібно включати за рекомендованою схемою, що приводиться в довідниках.

Логіка роботи всіх мікросхем однакова. При нульових потенціалах на обох входах напруга на двигун не подається (режим холостого ходу). При подачі одиничного рівня на один з входів двигун обертається у відповідну сторону. Дуже корисний режим електричного гальмування двигуна шляхом короткого замикання його роторної обмотки. Вмикається цей режим подачею одиничних рівнів на обидва входи драйвера.

Деталі та конструкція

Друковані плати розглянутих пристроїв не наводяться через простоти їх самостійного виготовлення.

   

Дніщенко В. А.

500 схем для радіоаматорів. Дистанційне керування моделями.
СПб.: Наука і техніка, 2007. – 464 е.: мул.