04_02.pdf

Impulsowy regulator mocy DC

2006

Regulator impulsowy

jest przeznaczony do regulacji

mocy odbiorników prądu stałego,

szczególnie jako ściemniacz

żarówek niskonapięciowych.

Właściwości:

· bardzo prosta konstrukcja

· możliwość sterowania dużymi

mocami

Do czego to służy?

W praktyce konstrukcyjnej niejedno−

krotnie spotykamy się z koniecznością

regulacji mocy urządzeń zasilanych prą−

dem stałym o niewielkim napięciu. Sto−

sowane są różne metody, które są sku−

teczne w ograniczonym zakresie i ma−

ją jedną wspólną wadę: z zasady powo−

dują wydzielanie się znacznych mocy

strat na elemencie regulacyjnym, którym

w przypadku zasilania prądem stałym

najczęściej jest tranzystor. Wydzielanie

się dużych mocy niesie za sobą dwie

nieprzyjemne konsekwencje: niepo−

trzebne straty energii i nagrzewanie się

elementów regulacyjnych, co z kolei

prowadzi do konieczności stosowania

radiatorów o dużych wymiarach. Z ko−

lei impulsowe stabilizatory napięcia

i prądu, w których straty mocy są

znacznie mniejsze niż w układach linio−

wych, są urządzeniami dość złożonymi

i trudnymi w uruchamianiu. W wielu

zastosowaniach może okazać się uży−

teczny prosty i bardzo tani układ regu−

latora, pracujący na zasadzie zmiany

szerokości impulsów prądowych dostar−

czanych do odbiornika. W większości

przypadków fakt, że jakieś urządzenie

zasilane jest nie prądem stałym, ale sze−

regiem impulsów, nie ma większego

znaczenia. Częstotliwość podstawowa

generatora sterującego pracą naszego

regulatora wynosi ok. 1kHz, tak więc np.

przy zasilaniu żarówek nie może być

mowy o jakimkolwiek ich migotaniu. Za−

silanie żarówek halogenowych 12 i 24V

jest zresztą jednym z podstawowych

zastosowań proponowanego regulatora.

Z elementami pokazanymi na schema−

cie i dostarczanymi w kicie może on

dostarczać prądu o natężeniu do 10A.

Zastosowana w zasilaczu para tranzys−

torów umożliwia zasilanie odbiorników

zarówno “od plusa” jak i ”od minusa”

zasilania. Do regulatora możemy podłą−

czyć dwa odbiorniki prądu (np. dwie gir−

Rys. 1. Schemat ideowy generatora.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/96

Rys. 2. Regulacja wypełnienia impulsów

którym dokładnie widać, jak zmienia się

wypełnienie impulsów w zależności od

położenia suwaka potencjometru.

Montaż i uruchomienie

Na rysunku 3 pokazano mozaikę

ścieżek płytki drukowanej regulatora.

Przy montażu nie należy sugerować się

fotografią, która przedstawia prototyp

urządzenia, nieco zmieniony w wersji

produkcyjnej (dodano jeden kondensa−

tor elektrolityczny C3 i dwa złącza

ARK2 zastąpiono jednym ARK3). Mon−

taż układu przeprowadzamy według

podstawowych reguł, pamiętając o wlu−

towaniu podstawki pod układ scalony.

Czytelników z pewnością zdziwi i nie−

mile zaskoczy dziwne z pozoru roz−

mieszczenie tranzystorów na płytce. Są

one nieco przesunięte względem siebie,

mimo że na płytce jest wystarczająco

dużo miejsca na eleganckie ich roz−

mieszczenie. Taki układ jest jednak jak

najbardziej celowy, umożliwia on bo−

wiem łatwe przykręcenie wykonanego

z blachy radiatora do obydwóch tran−

zystorów naraz. Z ustaleniem położe−

nia tych tranzystorów nie będziemy mieli

żadnego kłopotu, ponieważ na płytce

wyraźnie zaznaczono ich obrys. Pamię−

tajmy tylko o zapewnieniu właściwej

biegunowości diod i kondensatora elek−

trolitycznego.

Po zmontowaniu układ nie wymaga

regulacji i uruchamiania. Próby wyka−

zały, że do sterowania urządzeniami

o mocy do 60W nie jest potrzebne sto−

sowanie radiatora. Przy większych mo−

cach należy układ wyposażyć w nie−

wielki radiator, wykonany z kawałka

blachy aluminiowej.

Uwaga! Urządzenie pracujące z częs−

totliwością 1kHz przy większych prądach

może być źródłem zakłóceń elektromag−

netycznych.

landy żarówek) i symultanicznie regulo−

wać płynący przez nie prąd. W takim

wypadku jedna girlanda będzie się roz−

jaśniać, a druga jednocześnie przyga−

sać. Proponowany regulator nadaje się

także do sterowania silnikami prądu sta−

łego i grzejnikami małej mocy (np. lu−

townicami niskonapięciowymi).

Jak to działa?

Schemat regulatora przedstawiony

został na rysunku 1 . Prostota układu

jest uderzająca: jeden układ scalony,

cztery oporniki, potencjometr, trzy kon−

densatory, dwie diody i dwa tranzystory

wykonawcze. Aż wierzyć się nie chce,

że tak proste urządzenie może sterować

tak dużymi prądami! Cała tajemnica tkwi

w sprytnym włączeniu diod D1 i D2

i zastosowaniu tranzystorów wykonaw−

czych zbudowanych w technologii

MOSFET. Układ NE555 pracuje w typo−

wym dla niego układzie generatora asta−

bilnego, jednak zamiast rezystora stałe−

go pomiędzy wyprowadzenia

7 i 6 NE555 włączony został poten−

cjometr i dwie odwrotnie spolaryzowa−

ne diody. Zmiana ustawienia potencjo−

metru powoduje zmianę proporcji czasu

ładowania i rozładowywania kondensa−

tora C1. Umożliwia to płynną regulację

współczynnika wypełnienia impulsów

generowanych przez układ. Impulsy te

sterują za pośrednictwem rezystorów R1

i R2 tranzystorami mocy T1 i T2. Za−

stosowanie tranzystorów typu MOSFET

zostało podyktowane chęcią ogranicze−

nia mocy strat do minimum. Na tranzys−

torach bipolarnych w stanie pełnego

przewodzenia odkłada się napięcie ok.

0,6V, co przy przepływie dużego prądu

powoduje znaczne nagrzewanie się ich

struktury. Na przykład, przy prądzie 10A

wydzielona moc strat wyniesie 6W.

W przypadku podanych tranzystorów

MOSFET napięcie to wynosi ok. 0,2V, co

przy przepływie tego samego prądu da

moc strat zaledwie 2W − trzykrotnie

mniejszą. Nie bez znaczenia jest też

fakt, że stosując tranzystory mocy MOS−

FET nie musimy używać dużego prądu

do ich sterowania. Zasadę działania

urządzenia najlepiej pokazuje rys. 2 , na

Zbigniew Raabe

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

P1: 1M W /A potencjometr obrotowy

R1, R2, R3, R4: 1k W

Kondensatory

C1, C2: 10nF

C3: 100µF

Półprzewodniki

D1, D2: 1N4148 lub odpowiednik

T1: BUZ171 lub odpowiednik

T2: BUZ10 lub odpowiednik

U1: NE555

Różne

Złącza ARK3 2 szt.

Podstawka pod układ scalony

Gałka do potencjometru

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT

jako "kit szkolny" AVT−2006.

Rys. 3. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/96

Włącznik sensorowy

z jednym czujnikiem

2011

Do czego to służy?

Moduł wyłącznika nie jest samodziel−

ną konstrukcją, lecz jest przeznaczony

do współpracy z różnymi urządzeniami,

które mają być włączane i wyłączane.

Opisywany układ umożliwia włączenie/

wyłączenie takiego urządzenia przez do−

tknięcie palcem do czujnika.

Jak to działa?

Włączniki sensorowe (dotykowe) były

niegdyś bardzo modne i powszechnie

stosowane. Ostatnio są wypierane przez

pewniejsze w działaniu mikroprzełączni−

ki, wymagające minimalnej siły nacisku.

Niemniej można sądzić że “klasyczny”

włącznik sensorowy uruchamiany deli−

katnym dotknięciem palca lub nawet

zbliżeniem ręki znajdzie zastosowanie

w wielu sytuacjach.

Schemat naszego włącznika przed−

stawiony jest na rys. 1 . Jak widać, układ

jest prosty i zbudowany na zaledwie

dwóch układach scalonych. W roli czuj−

nika dotykowo−zbliżeniowego wykorzys−

tano popularny układ NE555. Tym ra−

zem ten układ wystąpił w nowym wcie−

leniu: czujnika dotykowo − zbliżeniowe−

go. Wykorzystano tu ogromną czułość

wejścia wyzwalającego TR tego układu.

Jeżeli wejście to “wisi w powietrzu” lub

jest połączone z plusem zasilania po−

przez opornik o rezystancji rzędu me−

gaomów to wystarczy dotknąć go pal−

cem aby NE555 rozpoczął generowanie

impulsu. Jeżeli rezystancja R3 będzie

większa od 5...10M W lub w ogóle

z niej zrezygnujemy, to wystarczy na−

wet zbliżenie ręki do czujnika. Pominąw−

szy wykorzystane w niecodzienny spo−

sób wejście TR układ NE555 pracuje

w typowej dla niego aplikacji przerzutni−

ka monostabilnego. Po wyzwoleniu ukła−

du generuje on impuls o czasie trwania

Rys. 1. Schemat ideowy wyłącznika.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/96

Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1: 100k W

R2: 510k W

R3: 1M W

R4: 22k W

Kondensatory

C1: 150nF

C2, C3: 10nF

C4: 100µF

C5: 100nF

Półprzewodniki

D1, D2, D3: 1N4148 lub

odpowiednik

T1: BC548 lub odpowiednik

U1: NE555

U2: 4027

Różne

Złącze ARK3

określonym pojemnością C1 i rezystan−

cją R1. Z wartościami elementów poda−

nymi na schemacie czas trwania impulsu

będzie wynosił ok. 0,5 sek.

Wiemy już, że po dotknięciu palcem

czujnika dołączonego do wejścia TR

układ U1 wygeneruje krótki impuls do−

datni. No dobrze, ale co dalej mamy

z tym zrobić? Układ włączający jakieś

urządzenie na pół sekundy może być

wprawdzie niekiedy przydatny, ale po−

trzebujemy czegoś więcej: możliwości

włączania i wyłączania urządzenia do−

łączonego do naszego modułu przez ko−

lejne dotknięcia palcem!

Tę właśnie funkcję realizuje drugi

z zastosowanych w urządzeniu ukła−

dów scalonych − przerzutnik J−K 4027.

Nie będziemy wnikać w zasadę działa−

nia przerzutników, podamy tylko, jakie

właściwości ma przerzutnik J−K w tej

konkretnej aplikacji. Jak widać na sche−

macie obydwa wejścia danych (J, K) te−

go przerzutnika połączone są z plusem

zasilania, czyli panuje na nich stan lo−

giczny “1”. Z kolei wejścia zerujące

i ustawiające (S, R) są nieaktywne po−

nieważ połączono je z minusem zasila−

nia. Tak włączony przerzutnik J−K ma in−

teresującą nas właściwość: każdy kolej−

ny impuls doprowadzony do wejścia ze−

garowego CLK zmienia stan wyjść prze−

rzutnika na przeciwny. Do wejścia zega−

rowego dołączamy wyjście Q NE555

i już mamy to, o co nam chodziło. Każ−

de kolejne dotknięcie palcem sensora

spowoduje zmianę stanu wyjścia Q

przerzutnika i przewodzenie lub nie−

przewodzenie sterowanego z tego wy−

jścia tranzystora T1. Do kolektora tego

tranzystora możemy dołączyć układ wy−

konawczy a ponieważ domyślnie zało−

żono, że będzie to przekaźnik, układ zo−

stał wyposażony w diodę D1 zabezpie−

czającą przed przepięciami.

Montaż i uruchomienie

Na rysunku 2 przedstawiono widok

płytki obwodu drukowanego i rozmiesz−

czenie elementów. Układ montujemy

zgodnie z ogólnie znanymi zasadami

montażu urządzeń elektronicznych, nie

zapominając o wlutowaniu podstawek

pod układy scalone. Wykonanie samego

czujnika pozostawiamy już pomysłowoś−

ci Czytelników. Można jedynie podpo−

wiedzieć, że na czujnik dotykowy dosko−

nale nadaje się obudowa uszkodzonego

tranzystora małej mocy (oczywiście obu−

dowa metalowa). Jeżeli chcielibyśmy

wykorzystać nasz układ jako włącznik

zbliżeniowy to jako czujnik najlepiej na−

dawałby się odcinek ok. 30...40 cm drutu

lub kawałek blaszki. Działanie włącznika

zbliżeniowego jest najbardziej efektow−

ne gdy sam czujnik ukryjemy np. pod ta−

petą na ścianie czy też pod boazerią.

W takim zastosowaniu należy się jed−

nak liczyć z błędnymi włączeniami/wyłą−

czeniami powstałymi pod wpływem

wszechobecnych zakłóceń.

Na płytce znajduje się dodatkowe wy−

jście oznaczone jako OUT1. Może ono

być użyteczne w przypadkach kiedy

chcielibyśmy za pomocą naszego ukła−

du uruchamiać jakąś funkcję tylko na

krótki czas (wyznaczony ewentualnym

doborem C1 i R1). Możemy wtedy pod−

łączyć rezystor R4 do tego wyjścia.

Zbigniew Raabe

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT

jako "kit szkolny" AVT−2011.

E RRARE H UMANUM E ST

W trzecim numerze Elektroniki dla

Wszystkich znaleźliśmy kilka dro−

bnych błędów. Przepraszamy Czy−

telników i proponujemy, aby w swoich

egzemlarzach EdW nanieśli poprawki

lub odnośniki do tej erraty.

2. W artykule "System projektowania

modułowego" (str. 13) na rysunku 3.6

zamieszczono symbol tyrystora niezgo−

dny z przyjętymi w Polsce konwencjami.

Poprawiony rysunek przedstawiony jest

niżej.

3. W artykule o EasyTraxie, publiko−

wanym na str. 41, zdublowano

rysunek 11 (jako rys. 10 i rys. 11).

Właściwy rysunek 10 zamieszczamy

niżej.

1. W artykule "Aplikacje wzmacniaczy

operacyjnych, część 2" (str. 8) na

schemacie ideowym i w spisie ele−

mentów błędnie opisano wzmacniacz

operacyjny U1. Oczywiście, powinien

to być układ niskoszumny NE5532,

jak to wynika z treści artykułu i fo−

tografii, nie zaś zwykła kostka TL082.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/96

Miniodbiornik AM

2107

Do czego to służy?

W zasadzie tytuł wyjaśnia wszystko.

Chodzi tutaj o układ umożliwiający od−

biór stacji radiowej programu I Polskie−

go Radia na falach długich, czyli War−

szawy I. Po tym krótkim wyjaśnieniu mo−

że zostać zadane drugie pytanie − po co

konstruować taki układ, kiedy prawie na

każdym bazarze w kraju bez problemu

można nabyć za niewielką sumę radio−

odbiornik i to kilkuzakresowy a często

jeszcze z zegarem cyfrowym. Jednak

samodzielne wykonanie radia daje wiel−

ką satysfakcję początkującym elektroni−

kom. Przedstawiony poniżej układ op−

rócz właściwości dydaktycznych zapew−

ni uzyskanie urządzenia o niewielkich

wymiarach i o zasilaniu w postaci tyl−

ko jednego “paluszka”. Oczywiście sku−

teczność naszego odbiornika będzie za−

leżała od odległości od stacji nadawczej,

co jest bardzo ważne, zwłaszcza zanim

nie zostanie odbudowany zawalony

maszt pod Gąbinem (ale bez problemu

można dostroić układ do lokalnej stacji

nadającej na falach średnich).

Jak to działa?

Współczesne radioodbiorniki konstru−

owane są prawie wyłącznie w układzie

superheterodyny. Sygnał w.cz. zanim

zostanie poddany demodulacji podlega

we wcześniejszych stopniach przemia−

nie częstotliwości i wzmocnieniu (głów−

nie we wzmacniaczu pośredniej częstot−

liwości). Najkrócej mówiąc cała ta kom−

plikacja układowa ma na celu poprawę

selektywności oraz czułości odbiornika.

Oprócz odbiorników z przemianą częs−

totliwości w początkach rozwoju radio−

fonii były stosowane odbiorniki z bez−

pośrednią przemianą oraz odbiorniki de−

tektorowe. Układy takie, w zasadzie już

zapomniane, jeszcze i dzisiaj mogą być

stosowane, zwłaszcza przez młodzież

poznającą tajniki radiotechniki. Przed−

stawiony na rysunku 1 układ radiood−

biornika pracuje w układzie bezpośred−

niego wzmocnienia i umożliwia odbiór

stacji pracującej na częstotliwości

225kHz. Napięcie w.cz. zaindukowane

w uzwojeniu anteny ferrytowej jest naj−

pierw wzmacniane w dwustopniowym

wzmacniaczu pracującym na tranzysto−

rach T1 T2. Są to proste układy szeroko−

pasmowe zestawione w układach OE.

Wartości elementów L C1 zależą od od−

bieranej stacji radiofonicznej. W każ−

dym razie częstotliwość rezonansowa

tego obwodu powinna odpowiadać częs−

totliwości nadajnika stacji.

Wzmocniony sygnał 225kHz z kolek−

tora tranzystora T2 podlega demodulacji

amplitudy w detektorze D1 D2, pracują−

cym w układzie podwajacza napięcia.

Odfiltrowany sygnał m.cz. jest następnie

kierowany na trzystopniowy wzmacniacz

tranzystorowy T3...T5. Układ o tak po−

łączonych galwanicznie tranzystorach

charakteryzuje się dużym wzmocnie−

niem przy minimalnej liczbie dodatko−

wych elementów. Impedancja wyjściowa

układu jest niska, co umożliwia podłą−

czenie małego głośnika. U odbiorniku

modelowym zastosowano stereofonicz−

ne słuchawki od “walkmana”, których

cewki zostały połączone szeregowo.

Każda ze słuchawek ma rezystancję

około 20 W co w przypadku połączenia

szeregowego daje rezystancję 40 W .

Przy połączeniu równoległym (wypadko−

wa rezystancja 10 W ) układ również po−

prawnie pracował z tym, że był nieco

większy pobór prądu z bateryjki.

Montaż i uruchomienie

Układ modelowy jest zmontowany na

małej uniwersalnej płytce drukowanej

AVT−2060. Pomocą w montażu będzie

rysunek 2, przedstawiający rozmiesz−

czenie elementów na płytce. Ewentualne

zwory i przecięcia należy zaplanować

Rys. 1. Schemat ideowy nadajnika.

E LEKTRONIKA DLA WSZYSTKICH 4/96

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: