Устройства на микросхеме К561ЛА7 » Страница 3 » Схемы электронных устройств
| Устройства на микросхеме К561ЛА7 | |
В микросхеме К561ЛА7 (или её аналогах К1561ЛА7, К176ЛА7, CD4011), содержится четыре логических элемента 2И-НЕ (рис 1). Логика работы элемента 2И-НЕ проста, — если на обоих его входах логические единицы, то на выходе будет ноль, а если это не так (то есть, на одном из входов или на обоих входах есть ноль), то на выходе будет единица. Микросхема К561ЛА7 логики КМОП, это значит, что ее элементы сделаны на полевых транзисторах, поэтому входное сопротивление К561ЛА7 очень высокое, а потребление энергии от источника питания очень малое (это касается и всех других микросхем серий К561, К176, К1561 или CD40). И все же, лучше емкости конденсаторов и сопротивления резисторов перед пайкой измерить при помощи какого-то измерителя, например, при помощи мультиметра, который может измерять емкость и сопротивление. Особенно это важно, если вы используете детали, выпаянные из плат старой неисправной аппаратуры. Сопротивления и емкости не обязательно должны быть именно такими как на схеме, их величины могут отличаться от указанных на 20-30%. Тип кнопок и выключателей тоже значения не имеет. Но, все кнопки должны быть замыкающими и без фиксации То есть, нажал кнопку, -контакты замкнулись, а отпустил — разомкнулись. В качестве выключателей могут быть тумблеры. Микросхемы «полевой» логики, такие как К561ЛА7 (или другие аналогичные) довольно «нежные персоны». Чтобы не испортить микросхему многократными перепайками, можно сделать макетную печатную плату (рис. 9). И собирать эти схемки на её дорожках, которые более широкие и более удобно расположены для многократной перепайки. Микросхему паяют на плату один раз, а вот все остальное можно паять и перепаивать многократно. Еще лучше, если на макетную плату вместо микросхемы установить пластмассовую панельку под микросхему и устанавливать в неё микросхему только после того как все монтажные работы сделаны и хорошенько проверены. Печатная макетная плата сделана из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Если фольгировка двухсторонняя, — фольгу со стороны микросхемы протравливают полностью На рисунке 9 показана разводка платы в натуральную величину. Фольгу на стеклотекстолите нужно хорошенько зашкурить «нулевкой», затем перевести на неё рисунок 9 (можно просто кернером разметить отверстия). После того, как дорожки будут нарисованы плату протравите в растворе хлорного железа. После травления смойте краску ацетоном или бензином. Установите на плату микросхему или панельку под неё и припаяйте выводы маломощным паяльником (не более 25 Вт). Дополнительные дорожки на плате служат для распайки других деталей. Монтаж ведется объемно-печатным способом (это же макет). Чтобы не запутаться подпишите выводы микросхемы с обеих сторон печатной платы. Если какую-то из схемок захотите сделать капитально, — разведите для неё собственную плату, и выполните монтаж на ней. | |
Они боятся перегрева от многократной пайки, замыканий выходов элементов на шины питания, статического электричества.
Две схемы сенсорных датчиков (К561ЛА7, К561ТЛ1, КР1006ВИ1)
Сенсорные датчики надежны и неприхотливы, что позволяет применять их в различных радиолюбительских устройствах.
Ограничение на использование сенсоров только одно: датчики данного типа бесполезны вдали от электрических коммуникаций (в лесах, парках и т. п.), иногда ненадежно работают в сельской местности, в домах с земляным полом. Сенсор улавливает наведенное в теле человека переменное напряжение 0,05—0,5 В от находящихся рядом проводов электросетей. Если заземлить человека (намеренно или случайно) одновременно с касанием сенсорного контакта, эффекта от электрических наводок также не будет, все они уйдут «в землю». Далее рассмотрим два разных схемных решения, объединенных использованием сенсора в качестве чувствительного элемента.
На рис. 2.12 представлена электрическая схема сенсорного триггера с двумя сенсорами. Рассмотрим работу схемы на примере блока 1 (блок 2 аналогичен блоку 1).
С помощью коаксиального кабеля (РК-75) от телевизионной антенны конденсатор С1 подключается к небольшой токопроводящей площадке с максимальными размерами 60 х 60 мм. Длина коаксиального соединения может достигать 1 м.
Экран кабеля подключается к общему проводу. Конденсатор С1 пропускает сетевые наводки от тела человека с частотой 50 Гц.
Диоды VD1, VD2 выпрямляют переменное напряжение наводок, и оно через ограничивающий резистор R1 поступает на вход первого инвертора. Полевые транзисторы на входе логического элемента обладают высокой чувствительностью и, кроме инверсии сигнала, еще и усиливают его.
Рис. 2.12. Электрическая схема триггера с двумя сенсорами
Резистор R2 необходим для нейтрализации ложных срабатываний от помех из-за колебания входных токов элемента D1.1. На выходе элемента импульсный сигнал свободно проходит через конденсатор С2 (гальваническую развязку) и уже имеет форму меандра сетевой частоты, она детектируется диодами VD3, VD4 и сглаживается конденсатором СЗ.
Далее положительный фронт импульса (при касании сенсора) усиливается и дважды инвертируется логическими элементами D1.2, D1.3. С вывода 8 микросхемы K561ЛA7 положительный фронт импульса проходит через диод развязки VD6 и управляет триггером Шмита на элементе D2.
1. Элемент D2.1 находится в состоянии ожидания и удерживается делителем напряжения R4R5. Низкий логический уровень, поданный на вход D2.1, через диод VD7 от блока 2 переключит элемент (на его выходе появится и будет удерживаться состояние высокого логического уровня) — транзисторный ключ откроется, включит реле. Оно своими контактами коммутирует маломощную нагрузку. Высокий логический уровень, поступивший на вход триггера Шмита через диод VD6 от блока 1, перебросит триггер в другое устойчивое состояние, транзисторный ключ на VT1 закроется, и реле отключит нагрузку.
Диод VD5 препятствует броскам обратного напряжения при коммутации реле, защищая транзистор. Напряжение питания схемы может варьироваться от +5 до +15 В. При максимальных значениях напряжения питания чувствительность сенсорного устройства уменьшается, оказывается необходимым точнее подобрать значения элементов Rl, R2, R3 и конденсаторов С1, С2. Наилучшие результаты получены при питании схемы стабилизированным напряжением 5—8 В.
Разумеется, исполнительное реле следует подбирать исходя из напряжения питания.
На рис. 2.13 представлена другая очень чувствительная схема, реагирующая на прикосновение человека к сенсорной пластине Е1 даже через одежду.
В схеме предусмотрены регулировки чувствительности (подстроечный резистор R4) и задержки срабатывания (подстроечный резистор R1). Популярная микросхема DA1 КР1006ВИ1 (зарубежный аналог — NE555) включена по стандартной схеме. Через 2—10 с после воздействия на сенсор (задержка определяется значениями элементов времязадающей цепи R1R2C1) на выводе 3 появляется исходный (низкий) уровень напряжения.
Транзистор VT1 закрывается, но не выключает реле, так как используется тиристор VS1 в ключевом режиме. Реле находится во включенном состоянии до тех пор, пока не будет (хотя бы кратковременно) нарушена цепь питания схемы переключателем S1. Контакты реле К1 коммутируют цепь маломощной нагрузки.
Рис. 2.13. Очень чувствительная схема сенсорного датчика
Данный электронный узел можно использовать универсально, как сигнальное устройство или устройство управления любой маломощной активной нагрузкой.
Резистор R4 исключать из схемы нельзя, так как без него устройство работает ненадежно. Как видно из рисунка, R4 задает смещение тиристору и тем регулирует его порог срабатывания. Если все элементы схемы правее (по схеме) точки А исключить, то получится надежный сенсорный узел, где выход DA1 (вывод 3) будет способен управлять любыми электронными устройствами. Амплитуда управляющего напряжения в этом случае составит 2/3 напряжения питания.
Кашкаров А. П. 500 схем для радиолюбителей. Электронные датчики.
Повышающий регулятор мощности для паяльника
Иногда при пониженном напряжении в сети или пайке массивных деталей пользоваться паяльником становится просто невозможно. Тут на помощь может прийти регулятор мощности для паяльника.
Существует множество руководств и статей о том, как выполнить качественную пайку. Помимо использования качественных флюсов и припоев, качество пайки в значительной степени зависит от температуры паяльника.
Схем регулирования мощности паяльника множество: от простейшего включения диода последовательно с паяльником до очень сложных термостабилизирующих устройств.
Но, к сожалению, все такие устройства могут работать только на понижение мощности, т.е. регулировка мощности происходит от 0…100% или 50…100%.
Но иногда мощности паяльника не хватает, например когда напряжение в сети ниже 220В, или нужно прогреть крупные детали. Чаще это происходит при пайке деталей из старых плат. Для таких случаев описанный ниже регулятор мощности просто незаменим.
Сама идея не нова: нагрузка (паяльник) питается от выпрямленного сетевого напряжения, которое после сглаживания электролитическим конденсатором имеет значение в 1,41 раза больше текущего напряжения. При напряжении сети 220В выпрямленное постоянное напряжение на конденсаторе составит 310В. Даже если напряжение в сети упадет до 170В, после выпрямителя останется 170*1,41=239,7В, что позволит нагреть паяльник до оптимальной температуры.
Схема электрическая принципиальная повышающего регулятора мощности паяльника
Описание схемы регулятора мощности. Входной выпрямитель выполнен на мосту VD1 и электролитическом конденсаторе С1, рабочее напряжение которого должно быть не менее 400В.
Выходной каскад регулятора выполнен на ключевом полевом транзисторе IRF840, мощности которого достаточно для работы с паяльником до 65Вт даже без радиатора. На практике было замечено, что паяльники большой мощности в таком повышающем регуляторе не нуждаются. Даже при пониженном напряжении в сети они нагреваются выше необходимой температуры.
Ключевой транзистор управляется от ШИМ-генератора, выполненного на микросхеме DD1. Конденсатор С2 задает частоту генератора.
На деталях R5, VD4, C3 выполнен стабилизатор параметрического типа, от которого питается микросхема DD1.
Диод VD5 устанавливается на случай включения нагрузки, имеющей индуктивный характер, для защиты выходного транзистора от бросков напряжения самоиндукции. Если конструкция будет использоваться только с паяльником, то ее можно не использовать.
Конструкция и детали повышающего регулятора мощности рыболовного шнура. Конструкция регулятора произвольная, например, он может быть выполнен навесной установкой непосредственно в корпус розетки.
При этом детали должны быть небольшими.
Все резисторы 0,125Вт, за исключением R5, мощность которого не менее двух ватт. Возможно, при настройке необходимо подобрать его номинал так, чтобы напряжение питания микросхемы было 11…12В.
Возможная замена детали . Выпрямительный мост можно сделать из диодов с током не менее 2А, микросхему можно заменить на К561ЛА7. В качестве выходного транзистора вполне подойдет IRF740.
При исправных деталях и отсутствии ошибок в установке, схема регулятора мощности паяльника в наладке не нуждается.
Борис Аладышкин
Индикатор кратковременных провалов напряжения
Простая схема для определения кратковременных «просадок» сетевого напряжения.
Бытовое электроснабжение
О низком качестве бытового энергоснабжения известно всем, и об этом сказано много. Вместо допуска напряжения +/- 10 процентов, что составляет 180…240 В, сетевое напряжение может «плавать» в диапазоне 160.
Такие медленные изменения напряжения вполне успешно регулируются стабилизаторами переменного напряжения на базе автотрансформаторов, например, Ресанта. Такие стабилизаторы предназначены в основном для такой техники, как холодильник, стиральная машина, электроплита.
Электронные стабилизаторы
Современная электронная бытовая техника не требует таких стабилизаторов, так как вся стабилизация напряжения осуществляется, как правило, внутренними полупроводниковыми стабилизаторами.
В очень широком диапазоне входных сетевых напряжений способны работать импульсные блоки питания. Сейчас практически все электронное оборудование оснащено такими источниками. Например, многие современные телевизоры полностью работоспособны в диапазоне напряжений 100…280 В.
Импульсные помехи
Но, к сожалению, помимо таких медленных изменений сетевого напряжения, которые видны невооруженным глазом по мигалкам, бывают и кратковременные «провалы».
Они носят импульсный характер, и ни один стабилизатор не способен защитить от случайных импульсных помех.
Такие «сбои», незаметные даже по миганию освещения, могут принести массу неприятностей. Вдруг ни с того ни с сего недавно приобретенный компьютер самопроизвольно перезагружается, стиральная машина всегда работала старательно, снова запускает незавершенный цикл стирки, а микроволновка тоже сбивается с заданной программы.
Некоторые устройства, например телевизоры в режиме ожидания, включаются самопроизвольно или сами переключают каналы во время работы. Кажется, что электронное оборудование постепенно приходит в негодность. А может пора нести в ремонт?
Индикатор отказа сети
Информировать о таких неприятных ситуациях может описанный ниже прибор — индикатор кратковременных «просадок» сетевого напряжения. Действительно, если вдруг ваш компьютер начал самостоятельно «перезагружаться», а в это время был слышен звук индикатора, свидетельствующий о «провале» сетевого напряжения, то с достаточной долей уверенности можно сказать, что компьютер не виноват.
Схема индикатора достаточно проста и представлена на рисунке 1.
Рисунок 1. Индикатор кратковременных «провалов» сетевого напряжения.
Как видно из рисунка, принципиальная схема устройства достаточно проста, содержит небольшое количество деталей, которые к тому же не дороги и не являются дефицитом. Поэтому для повторения схемы слишком высокой квалификации не требуется: если вы умеете держать в руках паяльник, то особых проблем быть не должно.
Схема работы
Схема работает следующим образом. На элементах VD2, R3…R5, С2 и С4 собран датчик напряжения. Именно с его помощью определяются «сбои» в сети. При подаче сетевого напряжения конденсаторы С2 и С4 быстро зарядятся до напряжения, указанного на схеме. Следовательно, на входе DD1 присутствует логическая единица.
Блок питания собран на элементах VD1, VD3, R2, C3, C6. Следует отметить, что конденсатор С6 заряжается до 9V достаточно долго — около тридцати секунд.
Конденсатор С5 был разряжен при включении, то есть имел низкий логический уровень. Как видно из схемы, конденсатор С5 через резистор R8 подключен к входу триггера Шмитта, выполненного на элементах DD1.2…DD1.4. поэтому на выходе триггера Шмитта также будет низкий уровень напряжения. Поэтому светодиод HL1 будет выключен, а звуковой излучатель HA1 будет молчать. Для увеличения нагрузочной способности выходного каскада используется параллельное соединение элементов DD1.3 и DD1.4.
Здесь следует отметить, что такое соединение допустимо только в том случае, если оба логических элемента принадлежат одному корпусу микросхемы и имеют одинаковые параметры. Такое соединение элементов, находящихся в разных зданиях, недопустимо.
Вышеупомянутое состояние индикатора будет сохраняться до тех пор, пока не произойдет «провал» сетевого напряжения.
В случае значительного снижения напряжения сети длительностью не менее 60 мс конденсаторы С2 и С4 разряжаются.
Другими словами, на входе элемента DD1.1 появится низкий уровень, что приведет к высокому уровню на выходе DD1.1. Этот высокий уровень приводит к заряду через диод V5 конденсатора С5, то есть появлению высокого уровня на входе триггера Шмитта и, соответственно, такого же уровня на его выходе. (Логика триггера Шмитта была описана в одной из статей цикла «Логические микросхемы»).
Современная элементная база позволяет значительно упростить схемотехнику многих устройств. В этом случае используется излучатель звука со встроенным генератором. Поэтому для получения звука достаточно подать на излучатель постоянное напряжение.
В данном случае это будет высокое напряжение с выхода триггера Шмитта. (Когда излучатели были без встроенного генератора, его приходилось собирать еще и на микросхемах.) Параллельно звуковому излучателю устанавливался светодиод HL1, обеспечивающий световую индикацию «неисправности».
В этом состоянии триггер Шмитта будет оставаться некоторое время после окончания «сбоя». Это время обусловлено зарядом конденсатора С5 и при номиналах элементов, указанных на схеме, составит примерно 1 секунду. Можно сказать, что «срыв» во времени просто растягивается.
После разрядки конденсатора С5 прибор возвращается в режим слежения за состоянием напряжения сети. Для предотвращения ложных срабатываний прибора от помех на входе установлен противопомеховый фильтр L1, C1, R1.
Несколько слов о деталях и конструкции
Кроме элементов, указанных на схеме, возможны следующие замены. Микросхему К561ЛА7 можно заменить без переделки схемы и платы на К561ЛЕ5, либо импортным аналогом любой из серий КМОП. Не рекомендуется использовать микросхемы серии К176, не имеющие на входах встроенных защитных диодов, так как входное напряжение микросхемы в данной конструкции превышает напряжение питания. Это обстоятельство может привести к выходу из строя микросхемы серии К176 из-за «тиристорного эффекта».
Стабилитрон VD3 можно заменить любым маломощным с напряжением стабилизации около 9 В. Вместо диодов КД521 можно заменить любые импульсные кремниевые диоды, например КД503, КД510, КД522, или импортные 1N4148, Диоды КД243 можно заменить на 1N4007.
Конденсатор керамический высоковольтный С1 типа К15-5. Вместо него можно использовать пленочный конденсатор на рабочее напряжение не ниже 630В, правда из-за некоторого снижения надежности. В пленке также должен быть конденсатор С2. Электролитические конденсаторы лучше использовать импортные.
Указанный на схеме светодиод можно заменить практически любым отечественным или импортным, желательно красного цвета. Звуковой излучатель можно заменить на любой из серии ЭФМ: ЭФМ — 250, ЭФМ — 472А.
Весь индикатор смонтирован на плате, показанной на рисунке 2.
Все детали, кроме светодиода и звукового излучателя, установлены на плате. Плату можно установить в отдельный пластиковый бокс подходящих размеров или, если позволяет место, прямо в корпусе фильтра — удлинителе.
