Схема генератора импульсов 1Hz — 10KHz (4011)

Принципиальная схема самодельного генератора логических импульсов с частотой от 1 Гц до 10КГц, собран на микросхеме 4011 (К561ЛА7). При ремонте и налаживании схем на цифровых микросхемах может быть очень полезен генератор логических импульсов. В общем, это генератор прямоугольных импульсов, частоту которых можно регулировать в широких пределах.

Но нужно чтобы размах этих импульсов на выходе генератора соответствовал логическим уровням в той схеме, на которую их нужно подавать.

Если с ТТЛ все ясно, то величина напряжения логической единицы для МОП и КМОП логики может быть практически любой во всем допустимом напряжении питания микросхемы, определяясь величиной напряжения питания. Ведь, практически, логическая единица у КМОП-микросхемы, это немного меньше напряжения питания.

А напряжение питания у многих КМОП микросхем может быть от 3 до 18V, соответственно и напряжение логической единицы будет в широких пределах для схем с разным напряжением питания. Поэтому, лабораторный генератор прямоугольных логических импульсов должен позволять регулировать не только их частоту, но и амплитуду согласно конкретному напряжению питания, которое присутствует в ремонтируемой или налаживаемой схеме.

Если с частотой все относительно понятно, то с амплитудой возникают некоторые вопросы, в частности с тем, что для «чистоты эксперимента» нужно регулировать не столько амплитуду, сколько уровни нуля и единицы.

Проще всего это решить, если генератор прямоугольных импульсов сделать по схеме мультивибратора на КМОП-микросхеме, например, К561ЛЕ5, а амплитуду регулировать не при помощи какого-то регулятора выходного напряжения этого мультивибратора, а путем изменения напряжения питания самой микросхемы, на которой сделан этот мультивибратор.

То есть, например, в схеме, на которую мы собирается подавать импульсы с этого генератора, напряжение питания 6V, то мы прост выставляем напряжение питания микросхемы генератора точно таким же 6V, и на выходе получаем совершенно «правильные» логические импульсы, именно такие, как они должны быть при 6-вольтом питании.

Принципиальная схема

Схема показана на рисунке. На элементах D1.1 и D1.2 микросхемы D1 собран мультивибратор. Он генерирует импульсы частотой от 1 Hz до 10 kHz в четырех диапазонах, — 1-10 Hz, 10-100Hz, 100-1000Hz и 1-10kHz.

Диапазоны переключаются переключателем S1, который переключает конденсаторы С1-С4, емкостной составляющей частотозадающей цепи. А плавно частота внутри каждого диапазона регулируется переменным резистором R2.

Ведь частота импульсов, генерируемых мультивибратором, построенным по такой схеме зависит от сопротивления между входом и выходом элемента D1.1 и емкости между входом D1.1 и выходом D1.2. Емкость меняется ступенчато при помощи переключателя S1, а сопротивление регулируется плавно при помощи переменного резистора R2.

Рис. 1. Принципиальная схема генератора импульсов 1Hz — 10KHz на микросхеме 4011.

Два других элемента микросхемы D1.3 и D1.4 служат только для исключения влияния выходных цепей на работу мультивибратора (ну, нужно же было нейти им применение). Амплитуда импульсов, а вернее, логический уровень, регулируется при помощи регулируемого стабилизатора напряжения питания на микросхеме А1.

При помощи этого стабилизатора напряжение питания микросхемы D1 регулируется в пределах от 3 до 16 V. Соответственно, и параметры выходного импульсного сигнала будут соответствовать логическим уровням при данном напряжении питания. Налаживание заключается в градуировке шкал сделанных вокруг переменных резисторов R2 и R4. Желательно чтобы эти резисторы были с линейным законом регулировки сопротивления.

При работе с прибором следует учесть, что с изменением логического уровня (напряжения питания микросхемы] несколько меняется и частота выходных импульсов.

Печатная плата

Монтаж выполнен на печатной плате, схема которой показана на рисунке выше. На рисунке печатных проводников дорожки показаны схематически, реально они шире.

Рис. 2. Печатная плата для схемы генератора импульсов.

Сначала несмываемым маркером рисуют точки пайки, а потом их соединяют между собой линиями. Как точки пайки, так и линии могут быть на много шире, чем на этом рисунке, важно только чтобы они не сливались между собой. После, плату травят в растворе хлорного железа.

Промывают бензином или спиртом чтобы смыть краску несмываемого маркера. После высыхания сверлят отверстия и переходят в монтажу.

Снегирев И. РК-12-17.

Генератор прямоугольных импульсов на популярной микросхеме к561ла7, проблемы на ВЧ.

Микросхема к561ла7 в своё время была популярна и даже любима. Вполне заслуженно, так как в ту пору это был этакий «универсальный солдат», позволявший строить не только логику, но и различные генераторы, и даже усиливать аналоговые сигналы. Забавно, что и сегодня в поисковики отправляется много запросов типа описание микросхемы К561ЛА7, аналог к561ла7, генератор на к561ла7, генератор прямоугольных импульсов на К561ЛА7 и т.п.

К сожалению, не всё так просто с этой вобщем-то полезной микросхемой…

 

Удивительно мне было обнаружить, что, например, Texas Instruments по-прежнему выпускают то, полным аналогом чего является к561ла7 — микросхему CD4011A. Для любопытных — вот ссылка на страницу с документацией или datasheet на CD4011A от TI.

 

Обратите внимание, что

цоколёвка к561ла7 отличается от привычной раскладки 4х 2И-НЕ ТТЛ (к155ла3 и компания).

Микросхема действительно удобна:

• Пренебрежимо малый входной ток утечки — отличительная черта всей КМОП логики
• Ток потребления в статическом режиме — обычно доли микроампер
• Возможность работать от 3 до 15 вольт питающего напряжения
• Симметричная, хоть и небольшая (меньше миллиампера) нагрузочная способность выходов
• Микросхема была доступна даже в непростые советские времена. Сегодня же вообще — 3 рубля штучка, а то и дешевле.

Для того, чтобы быстренько смакетировать одно плечо моста бустера DCC, я привычно использовал к561ла7 для построения классического релаксационного генератора на КМОП логике.

Резистор R2 и конденсатор C1 задают частоту генерации, примерно равную 0.7/R2C1. Резистор R1 ограничивает ток разряда конденсатора C1 через защитные диоды на входе первого инвертора Q1.

 

Принцип работы генератора вкратце таков: конденсатор охватывает два инвертора положительной обратной связью, таким образом получается защёлка, триггер. Проделайте мысленный эксперимент: замените конденсатор и R1 проводником, при этом влиянием R2 можно пренебречь (но только ненадолго).

 

Через R2 на верхнюю по схеме обкладку конденсатора подаётся ток, перезаряжающий конденсатор «в другую сторону», тоесть не дающий нашей защёлке оставаться в одном состоянии бесконечно долго. Этот ток и определяет время перезаряда конденсатора, а, следовательно, и частоту генерации. Поскольку по ВЧ защёлка охвачена положительной обратной связью в точности как в мысленном эксперименте, только что проведённом — переключение в идеале должно происходить с максимально возможной для ключей скоростью: малейшее нарастание напряжения на выходе Q2 напрямую подаётся на вход Q1, что приводит к уменьшению напряжения на выходе Q1 и ещё большему нарастанию напряжения на выходе Q2.

Формы сигналов на входе и выходе Q1:

К сожалению, в данной схеме водятся паразиты.

На частотах, по сути, предельных для данной микросхемы, в моменты переключения, когда оба элемента, Q1 и Q2 находятся в зоне аналогового усиления сигнала и совсем не похожи на логические элементы — за счёт задержки распространения сигнала создаются условия для возникновения автогенерации. На частоте, при которой сдвиг фазы, определённый этой самой задержкой, становится равен 2*π — схема возбуждается, поскольку петлевое усиление всё ещё больше единицы.

Вот как несимпатично всё выглядит на выходах Q1 и Q2:

Сигнал с такими чудесами на фронтах никак нельзя подавать на быстродействующую логику. Подавить возбуд можно намерянно снизив коэффициент усиления на частоте паразитного самовозбуждения, чтобы общее усиление оказалось меньше единицы и таким образом нарушить условие возникновения генерации.

 

В моём случае конденсатор C2 ёмкостью 2.2нФ, «подсадивший» на землю выход Q1, решил проблему. Сигнал был всё ещё с подсвистом, но амплитуды паразитного сигнала уже не хватало, чтобы следующий инвертор на него реагировал.

 

• R1 = 91 КОм
• R2 = 33 КОм
• C1 = 10 нФ
• C2 = 2.2 нФ
• F = 1.3 КГц

Для серьёзного дизайна я бы лично не стал пользоваться таким

генератором прямоугольных импульсов. Даже простенький генератор на микросхеме КМОП 555 таймера обладает лучшей стабильностью и выдаёт весьма чистенький прямоугольник.

 

Пожалуйста, если вам этот материал помог в чём-либо, или даже просто вызвал приятные ностальгические воспоминания — поделитесь с другими. Для этого просто «кликните» на иконку сети, в которой вы зарегистрированы, чтобы ваши друзья получили ссылку на данную статью. Спасибо!

Свод правил Калифорнии, раздел 8, раздел 2884. Защита цепи генератора.

Перейти к основному содержанию

Эта информация предоставляется бесплатно Департаментом производственных отношений. со своего веб-сайта www.dir.ca.gov. Эти правила предназначены для удобства пользователя, и не делается никаких заявлений или гарантий, что информация является текущим или точным.

Полный отказ от ответственности см. на странице https://www.dir.ca.gov/od_pub/disclaimer.html.

Подраздел 5. Приказы по электробезопасности
Группа 2. Приказы по электробезопасности высокого напряжения
Статья 28. Вращающиеся машины и устройства управления ими (ранее статья 77)

Вернуться к индексу Новый запрос

---

---

(a) Заземление генератора. Обмотки генератора, если они заземлены, и каркасы должны быть заземлены в соответствии со статьей 6.

(б) Общие. Цепь высокого напряжения каждого генератора должна иметь согласованную защиту, способную обнаруживать и автоматически отключать токи перегрузки и повреждения в генераторе, проводниках цепи генератора и управлении генератором.

ИСКЛЮЧЕНИЕ: Защита от перегрузки для генераторов в контролируемых местах не требует автоматического отключения коммутационного устройства при условии, что оно инициирует аварийный сигнал, требующий от оператора принятия соответствующих мер.

(c) Защита от тока неисправности.

(1) Защита от тока короткого замыкания должна быть обеспечена одним или несколькими из следующих элементов:

(A) Автоматический выключатель, контактор или другое устройство, отвечающее требованиям статьи 21.

(B) Плавкие предохранители, отвечающие требованиям статьи 23.

(2) Плавкие предохранители, используемые для отключения при неисправности, должны быть установлены в каждом незаземленном проводнике. Автоматические выключатели или контакты и связанные с ними устройства обнаружения неисправностей должны обеспечивать защиту и одновременно отключать все незаземленные проводники.

(3) При неисправностях на стороне генератора коммутационного устройства генератора система защиты от неисправностей должна автоматически отключать возбуждение от генератора.

(4) Устройства отключения в цепях генератора не должны автоматически повторно включаться после отключения.

(d) Защита от перегрузки.

(1) Каждый генератор должен быть защищен от опасного перегрева одним из следующих способов:

(A) Термозащита встроена в генератор.

(B) Внешний датчик тока.

(2) Устройства максимального тока не должны автоматически сбрасываться в случае возникновения какой-либо опасности.

(e) Комбинированная защита. Допускается, чтобы одно и то же устройство обеспечивало комбинированное прерывание при неисправности и защиту от перегрузки.

(раздел 24, часть 3, раздел 3-445-10.)

ПРИМЕЧАНИЕ: Цитируемый орган: Раздел 142.3 Трудового кодекса. Ссылка: статья 142.3 Трудового кодекса; и Раздел 18943(c), Кодекс здоровья и безопасности.

ИСТОРИЯ

1. Редакционная правка подана 11-2-83 (регистр 83, № 45).

2. Редакционная правка заголовка раздела 11-3-83 (регистр 83, № 45).

3. Поправка подана 12-10-87; оперативный 1-9-88 (регистр. 88, № 1).

Вернуться к статье 28 Содержание

Применение автоматических выключателей генератора

на электростанции с вопросами и ответами

Генераторные автоматические выключатели (GCB) играют решающую роль в системах выработки электроэнергии, обеспечивая защиту и стабильность электрической сети. В этой статье мы рассмотрим важность GCB , их основные компоненты, их различные области применения и преимущества их использования в системах производства электроэнергии.

Здесь мы уже объяснили определения генераторных автоматических выключателей.

Важность автоматических выключателей генератора

  Защита систем производства электроэнергии

Генераторные автоматические выключатели необходимы для защиты систем производства электроэнергии от повреждений, вызванных электрическими неисправностями. Они предназначены для прерывания больших токов короткого замыкания, которые могут привести к отказу оборудования, пожарам и другим угрозам безопасности. Быстро изолируя неисправность, GCB сводит к минимуму повреждение генераторов и трансформаторов, обеспечивая непрерывную работу электростанции.

Стабильность электрической сети

ПЦГ также способствуют стабильности электрической сети. В случае неисправности GCB s может устранить ток короткого замыкания в течение миллисекунд, позволяя системе выработки электроэнергии быстро возобновить нормальную работу. Такое быстрое реагирование помогает предотвратить колебания напряжения и перебои в подаче электроэнергии, обеспечивая стабильное и надежное электроснабжение потребителей.

Основные компоненты генераторных автоматических выключателей:

  Камера размыкания

Камера размыкания является основным компонентом ПЦГ. Он содержит контакты, которые размыкаются и замыкаются для прерывания электрического тока. Камера заполнена изолирующей средой, например элегазом или вакуумом, которая гасит электрическую дугу, возникающую в процессе отключения.

Новое охлаждение Hitachi Energy (ABB) для прерывателя GCB

Рабочий механизм:

Рабочий механизм отвечает за размыкание и замыкание контактов ГКБ . Он может приводиться в движение различными средствами, такими как пружина, пневматическая или гидравлическая система или электромеханический привод. Механизм обеспечивает быструю и надежную работу, позволяя ПЦГ отключать высокие токи короткого замыкания в течение миллисекунд.

Применение генераторных автоматических выключателей:

Электростанции

GCB обычно используются на электростанциях, которые вырабатывают электроэнергию из различных источников, таких как уголь, природный газ, атомная, гидроэлектроэнергия и возобновляемые источники энергии. Они обеспечивают защиту генераторов, трансформаторов и другого критического оборудования, обеспечивая эффективную и безопасную работу системы выработки электроэнергии.

 Промышленные объекты

Генераторные автоматические выключатели также используются на промышленных объектах с большими двигателями или генераторами, таких как сталелитейные заводы, химические заводы и производственные предприятия. Они защищают оборудование от повреждений, вызванных электрическими неисправностями, сокращая время простоя и минимизируя затраты на техническое обслуживание.

Преимущества использования автоматических выключателей генератора:

   Улучшенная защита

ПЦГ обеспечивают повышенную защиту систем выработки электроэнергии, защищая дорогостоящее оборудование и обеспечивая безопасную работу. Их быстрое время отклика сводит к минимуму риски, связанные с токами короткого замыкания, и предотвращает дорогостоящее повреждение генераторов и трансформаторов.

 Улучшенная стабильность сети

Быстро изолируя неисправности и позволяя системе выработки электроэнергии возобновить нормальную работу, ПЦГ способствуют стабильности электрической сети. Это помогает предотвратить колебания напряжения и перебои в подаче электроэнергии, обеспечивая надежное электроснабжение потребителей.

Генераторный автоматический выключатель компании Siemens Energy, тип HB1-C

Вывод:

Генераторные автоматические выключатели играют важную роль в системах производства электроэнергии, обеспечивая защиту и стабильность как оборудования, так и электрической сети. Их использование на электростанциях и промышленных объектах обеспечивает эффективную и безопасную работу генераторов, трансформаторов и другого ответственного оборудования, что в конечном итоге способствует надежному электроснабжению потребителей.

О автоматическом выключателе генератора (GCB): Вопросы и ответы

  В: Какова основная функция автоматического выключателя генератора?

A: Основная функция автоматического выключателя генератора — защищать системы производства электроэнергии от повреждений, вызванных электрическими неисправностями, такими как токи короткого замыкания.

В: Что такое камера отключения в ПЦГ?

A: Разрывная камера является основным компонентом GCB , который содержит контакты, которые размыкаются и замыкаются для прерывания электрического тока. Он заполнен изолирующей средой, такой как газ SF6 или вакуум, который гасит электрическую дугу, возникающую в процессе отключения.