Важливою частиною електричної схеми радіолюбительських пристроїв автоматики є кінцеві, або погоджують, вузли. Від елементів стійкості до перевантажень, пожежо- та електробезпеки таких вузлів залежить загальна надійність всього пристрою. Вже багато років радіоаматори збирають власні конструкції на мікросхемах. Однак більшість цифрових популярних мікросхем не містять вузла управління потужної навантаженням.

Вихідний сигнал цифрового КМОП мікросхеми, як правило, має малу навантажувальну здатність (5 … 10 мА), тому може використовуватися тільки з согласующим каскадом, підсилювачем струму. Виняток становлять мікросхеми з потужним виходом, наприклад КР1006ВІ1 (/вих = 200 … 250 мА) та аналогічні.

Вузол підсилювача струму з індикатором

Один з варіантів схемного рішення узгоджувального каскаду для удосконалення електронних вузлів на популярних мікросхемах показаний на Рис. 4.1.

Рис. 4.1. Електрична схема вузла підсилювача струму зі світлодіодним індикатором стану

На Рис. 4.1 представлений узгоджувальний каскад із застосуванням двох кремнієвих транзисторів різної провідності, причому керуюча напруга Уупр складає -2 …- 5 В. При більшій напрузі слід збільшити опір резистора R2 так, щоб струм управління в ланцюзі бази транзистора VT1 знаходився в межах 15 мкА. Іншими словами, для включення узгоджувального каскаду і навантаження напруга на вході Fynp має бути низького рівня. Для цього треба скористатися законом Ома.

Посилення каскаду за струмом сягає кількох тисяч, що цілком достатньо для включення слаботочного електромагнітного реле, наприклад РЕЗ-9 або аналогічного. Реле в свою чергу управляє потужною навантаженням з великим струмом споживання (2 … 5 А). Щоб управляти согласующим каскадом з допомогою інверсного сигналу високого рівня, достатньо підключити між виходом мікросхеми і точкою А інвертор або, помінявши обидва транзистора на прилади зворотного провідності, змінити полярність включення джерела живлення.

Діод VD1 використовується для нейтралізації кидків напруги.

Світлодіод HL1 – індикатор режиму.

Характерна особливість даного вузла (див. Рис. 4.1) – наявність індикатора режиму, світлодіода HL1. Завдяки такому схемного рішенням вдається скоротити кількість елементів і «вмонтувати» світлодіод в загальну «симфонію». Індикатор HL1 буде світитися при включенні навантаження, що збільшує загальну функціональність пристрою.

Тиристорний вузол керування навантаженням

вузол керування навантаженням в мережі 220 В

Замість реле можна використовувати тиристорний вузол керування навантаженням. Це має свої позитивні сторони, особливо в пристроях, що підключаються до змінному напрузі 220 В освітлювальної мережі і харчуються від бестрансформаторного однополу- периодной джерела живлення. На Рис. 4.2 показаний «доведений до розуму» узгоджувальний каскад для живлення від мережі 220 В з керуванням навантаженням допомогою тиристора VS 1. У цьому варіанті «мінус» Vj, є загальним проводом, що не вимагає заземлення.

При потужності активного навантаження до 60 Вт тиристор не вимагає відводу тепла.

Транзисторний вузол керування навантаженням

Існує перевірений варіант включення безрелейной навантаження середньої та великої потужності, наприклад нагрівальних тенів і резистивних спіралей. Електрична схема для такого варіанту представлена ​​на Рис. 4.3.

узгоджувального каскаду для нагревающего елемента

Особливість даного вузла полягає в транзисторному управлінні навантаженням. В якості безпосередньо нагріває елемент використовується корпус ТО-220 транзистора VT2. Для забезпечення безпечного режиму його роботи струм колектора VT2 обмежується транзистором VT3. Потужність, що розсіюється транзистором VT2, обчислюється за формулою

Залежно від необхідної потужності як локального (місцевого) нагрівача можуть використовуватися транзистори з корпусом КТ-27 (ТО-128). Такі транзистори працюють стійко, віддаючи потужність розсіювання до 25 Вт При потужності розсіювання до 60 Вт перевага віддається його «побратиму» в корпусі КТ-28 (ТО-220).

Резистор / 23. Регулює величину струму через транзистор VT2. Величина струму визначається за формулоюБільший струм ті чет по шляху найменшого опору.

Всі постійні резистори типу МЛТ, С2-33. Потужність розсіювання кожного резистора вказана на електричній схемі.

Транзистор VT1. Будь-який з серії КТ361, КТ3107, КТ814 з будь-яким буквеним індексом.

Транзистор VT2. Потужний кремнієвий транзистор п-р-п провідності зі струмом колектораМоже бути замінений транзісто рами КТ815, КТ940, КТ630 з будь-яким буквеним індексом або аналогічними.

Доданий випрямний міст VD1 … VD4. Повинен відповідати характеру навантаження і споживаному струму.

Транзистор VT3. Потужний кремнієвий транзистор п-р-п провідності зі струмом колектора

Незважаючи на те що корпус транзистора VT2 при роботі пристрою віддає більше тепла (наростання тепловіддачі в корпусі резистора більш інертно), ніж розсіюється на обмежувальному резисторі R3, Резистор підбирається з потужністю розсіювання не менше 5 Вт (наприклад, із серії ВЗР). При зменшенні опору R3 до одиниць і десятих часток ома в ланцюг колектора транзистора VT2 можна встановити міні ТЕН (на відповідні напруга і потужність) або резистивний нагрівач (спіраль). У цьому випадку вузол буде працювати як узгоджувальний каскад, керуючий резистивним нагрівачем.

Практичне застосування резистивного нагрівача або Тена (на Рис. 4.3 показано пунктиром) виправдано для зовнішнього підігріву акваріума, управління потужністю нагріву сидінь (дзеркал) в автомобілі і в інших подібних випадках. При цьому джерело живлення для такого пристрою повинен володіти відповідною потужністю.

Елементи збірки

При монтажі транзистори розташовують так, щоб виключити випадковий замикання їх висновків (враховують, що колектор транзистора середньої та великої потужності, як правило, з’єднаний з його корпусом). Це також враховують при використанні пристрою локального нагріву в рідких та інших проводять струм середовищах.

Нагрівач на транзисторі практично незамінний у вигляді локального нагрівача з невеликим прикладеним напругою. Він конструктивно простіше, ніж спіральний нагрівач з ніхромового дроту (та інших сплавів) та інші резистивні нагрівачі, легко встановлюється і просто закріплюється звичайним гвинтом. Для більшої площі впливу при передачі тепла можлива установка транзистора VT2 на радіатор.

Джерело: Кяшкаров А. П., Збери сам: Електронні конструкції за один вечір. – М .: Видавничий дім «Додека-ХХ1», 2007. – 224 с .: іл. (Серія «Збери сам»).