Вся велика територія нашої неосяжної країни пронизана транспортними артеріями. Залізні і шосейні дороги, по яких йдуть нескінченним потоком різні вантажі – справа рук людських. А ось річки – це природні транспортні шляхи. І по них відбувається переміщення вантажів, часом у найвіддаленіші і недоступні куточки нашої країни.

Якщо на залізних і шосейних дорогах управління рухом відбувається за допомогою світлофорів, то на річках шлях вказують спеціальні пристрої – бакени. Вони невпинно, день і ніч, своїм сигналом показують безпечний шлях проходять судам. Бакени ставлять на фарватерах, де глибина річки достатня для проходження судна з вантажем. Закріплений на якорі бакен подає сигнал і попереджає капітана про правильне курсі.

І вночі, і в дощ, і в туман рідкісні гудки бакена попереджають кораблі про небезпеку.

Чинна модель бакена допоможе взяти участь у спільних змаганнях електронників і судомоделістов.

Виготовити модель можна з фотографій, а всередині розмістити електронну начинку. Схема електронного бакена наведена на рис. 5.9.

Як нам уже відомо, рідкісні сигнали виробляє спеціальний генератор імпульсів. Такий генератор повинен мати времязадающей ланцюг з великою постійної часу. А це передбачає наявність конденсатора великої місткості, і, відповідно, великі розміри.

Для того щоб розмістити електронну начинку в корпусі бакена і дотримати при цьому необхідний масштаб, треба застосувати нестандартний підхід.

Ми знаємо (див. гл. 2) про те, що теплова зворотній зв’язок дозволяє спроектувати генератор імпульсів з періодом повторення імпульсів значно більшим, ніж при використанні конденсаторів, що призводить до зменшення розмірів пристрою.

Рис. 5.9. Схема електрична електронного бакена

Генератор рідкісних імпульсів з тепловою зворотним зв’язком можна зібрати на мікросхемі типу КР1156ЕУ5. Цей генератор (на мікросхемі DA2) працює в режимі електронного ключа і періодично подає харчування на генератор звукової частоти (на мікросхемі DA1). А він, у свою чергу, і видає попереджувальні звуки.

Нагрівання і охолодження – основні процеси при передачі тепла. При нагріванні підвищення температури відбувається поступово у часі і в просторі. Отже, параметри теплової зворотного зв’язку в значній мірі залежать від конструктивного виконання цієї ланки.

У схемі генератора на рис. 5.9 зворотній зв’язок обумовлена ​​тепловими процесами між транзистором-нагрівачем (VT2) і транзисторним (VT1) чутливим елементом (датчиком).

Низький рівень напруги на вході Ст призводить до відкривання транзисторів вихідного каскаду мікросхеми DA2. При цьому на вузол нагрівача, куди входять VT2, R7, R8 і HL1, подається напруга і протікає струм. Він може бути встановлений в певних межах резистором R7, т. к. вузол являє собою токостабілізірующій двухполюсник. Тобто через транзистор-нагрівач протікає цілком певний струм і виділяється задана потужність.

Це призводить до підвищення температури як нагрівача (VT2), так і датчика (VT1). При досягненні заданої температури між його колектором і емітером напруга зменшується настільки, що на виведенні 3 встановлюється високий рівень і вихідні транзистори переходять в закритий стан. Нагрівач знеструмлюється і температура починає зменшуватися.

Таким чином, циклічність процесу забезпечується за рахунок нагрівання й охолодження транзисторів VT1 і VT2.

Ось тепер саме час зупинитися на пристрої та особливості конструкції вузла теплової зворотного зв’язку на транзисторах VT1 і VT2. В якості основних елементів застосовані транзистори типу КТ815 в корпусі КТ-27. Цей корпус має металевий теплоотвод і дозволяє забезпечити хороший тепловий контакт датчика з нагрівачем. Крім того, тепловідвід з’єднаний з колектором, а це відповідає схемі включення транзисторів. Обидва транзистора з’єднуються між собою за допомогою гвинта і гайки металевими поверхнями. Таким чином, здійснюється теплова зв’язок нагрівача і чутливого елемента.

Збірка з двох транзисторів з підготовленими (Сформовані) висновками, як показано на рис. 5.10, встановлюється на друковану плату всього пристрою (рис. 5.11).

Весь перелік необхідних для моделі електронного бакена радіоелементів наведено в табл. 5.3. Після придбання їх необхідно ретельно перевірити, чи не тільки візуально, але, бажано, і по електричних параметрам. Наприклад, резистори і транзистори можна продзвонити тестером.

Коли є всі деталі і виготовлена ​​друкована плата (її ескіз наведено на рис. 5.12), можна зробити установку всіх елементів відповідно до загального видом плати з елементами на рис. 5.11. Цю операцію треба провести ретельно і акуратно.

Рис. 5.10. Конструкція транзисторного вузла теплової зворотного зв’язку

Рис. 5.11. Розташування елементів на друкованій платі

Рис. 5.12. Ескіз друкованої плати для моделі бакена

Все паяні з’єднання повинні бути надійними. Адже саме в них криється найголовніша небезпека. Знайти в процесі перевірки ненадійний контакт дуже непросто. Після уважної

Поз. обозн.

Тип

Допустима заміна

BF1

Пьезозвонок 31118

ЗП25

Конденсатори

С1

К50-35100 мкФ 25 В

С2

К10-17 10 000 пФ

5600-22000. пф

СЗ

К10-17 10 000 пФ

2200-9100 пф

Мікросхеми

DA1, DA2

КР1156ЕУ5

Резистори С2-33 0,25 Вт 10%

С1-4, імп., 5%

R1

2 кОм

R2

4,7 кОм

R5

2 кОм

R6, R8

1 кОм

Резистори СГ13-386 0,125 Вт

R3

10 кОм

R4

47 кОм

Див текст

R7

150м

Див текст

Транзистори

VT1, VT2

КТ815

КТ817

Індикатор

HL1

Світлодіод АЛ307

АЛ307БМ, ВМ, ЕМ

Батарея

GB1

23А (12 В)

Вимикач

S1

В-3031 (від імп. Телефону)

ПД9-2

перевірки правильності встановлення всіх деталей і візуальної (оглядом), а також бажано механічної (пінцетом) перевірки пайок можна переходити до наступного етапу.

Перевірку на функціонування починають з установки змінних резисторів в середнє положення. Потім на плату можна подати напругу живлення.

Перша ознака правильної роботи пристрою – це відсутність звуку. Звуковий генератор не повинен працювати, тому що транзистори мікросхеми DA2 закриті. Це обумовлено наявністю високого рівня напруги на виводі 3 DA2. Те, що величина напруги перевищує 1,3 В, можна переконатися за допомогою тестера (мультиметра).

Далі приступаємо до перевірки генератора на мікросхемі DA2. Закоротив (можна пінцетом) резистор R6, необхідно простежити включення світлодіода HL1. Це свідчить про відкриття транзисторів вихідного каскаду DA2. Також слід звернути увагу на те, що звук повинен з’явитися.

Якщо все функціонує таким чином, значить, пристрій зібрано правильно і помилок немає.

Далі необхідно налаштувати генератор рідкісних імпульсів. Спочатку встановлюється ток нагрівального транзистора VT2 за допомогою резистора R7. Це можна зробити «на око», а можна за допомогою амперметра (Мультиметра), включивши його між висновками 1 і 8.

Наступне, що треба зробити – це встановити робочу точку датчика температури (VT1). Для цього обертанням движка резистора R4 плавно збільшуємо напругу на транзисторі VT1 (між колектором і емітером) до включення світлодіода.

Процес пішов. На нагрівачі збільшується температура, на датчику зменшується напруга (як було сказано вище), і через деякий час відбудеться вимкнення нагрівача (про що сигналізує HL1). Температура на транзисторах (VT1 і VT2) стане зменшуватися. Через деякий час при досягненні порогу спрацьовування по входу Зт нагрівач включиться знову і знову почнуть вироблятися рідкісні імпульси.

Бажаний час повторення звукового сигналу залежить від двох чинників. Перше – це температура датчика (поріг спрацьовування), він встановлюється резистором R4. Друге – потужність нагрівача. Вона залежить від струму колектора транзистора VT2 і збільшується при зменшенні опору резистора R7.

Частота звукового сигналу залежить від ємності конденсатора С2 і опору резистора R2. Збільшити гучність звукового сигналу можна шляхом підбору опору цього резистора за допомогою додаткового змінного резистора R3. Для цього замість R2 встановлюють R3 і обертанням движка домагаються максимальній гучності звуку (резонансу). Потім на місце R3 встановлюють постійний резистор потрібної величини.

Далі необхідно запастися терпінням: теплові процеси протікають повільно. При струмі близько 80 мА період повторення імпульсів становить приблизно 4 хв (з них 0,5 хв нагрівач включений, решта – вимкнений).

При формуванні імпульсів з допомогою времязадающего конденсатора знадобилося б застосувати конденсатор ємністю понад 4000 мкФ. Ось вам і виграш!

Значно збільшити період повторення імпульсів при тепловій зворотного зв’язку можна зменшенням теплової зв’язку між нагрівачем і датчиком. Це досягається введенням прокладки з матеріалу з малою теплопровідністю. Наприклад, паперу або картону.

Однак, якщо транзистори VT1 ​​і VT2 з’єднати, як показано на рис. 5.13, то теплопровідність між ними зменшиться за рахунок шару корпусу з пластмаси. В цьому випадку транзистори встановлюються на плату зі зворотного боку. Такий варіант генератора читачам пропонується перевірити самостійно.

Рис. 5.13. Конструкція транзисторного вузла теплової зворотного зв’язку з малою теплопровідністю

Джерело: 33 схеми на мікросхемі КР1156ЕУ5, © «АЛЬТЕКС», 2005 © І. Л. Кольцов, 2005