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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Tre dispositivi per amplificatore operazionale. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Radioamatore principiante [Si è verificato un errore durante il processo di questa direttiva] I progetti proposti in questo articolo dimostrano le opzioni per costruire circuiti con l'uso attivo della capacità di regolare il consumo energetico del microcircuito KR140UD1208. Il microcircuito KR140UD1208 non può non attirare l'attenzione dei radioamatori con le sue dimensioni ridotte (custodia 2101.8-1), basso consumo di corrente (da 25 a 170 μA), ampio intervallo di tensione di alimentazione (da 2x1,5 a 2x18 V) e alta guadagno (fino a 2·105). È presente una protezione da sovraccarico dello stadio di uscita [1]. L'uso del microcircuito in un amplificatore di frequenza a ultrasuoni, un amplificatore microfonico e un comparatore è descritto in [2]. Ma questo microcircuito ha un'altra proprietà unica: la capacità di regolare il consumo di corrente attraverso un'uscita speciale. Molto spesso questa opportunità viene utilizzata passivamente. Selezionare semplicemente un resistore di spegnimento dalla condizione Icontrol = (Ucontrol - 1.7/Rcontrol, dove Icontrol è la corrente nel circuito di controllo su un terminale speciale, mA; Upit è la tensione di alimentazione, V; Rcontrol è la resistenza del resistore di spegnimento, kOhm, collegato tra il terminale menzionato e i microcircuiti di alimentazione negativa. Manipolando la corrente del circuito di controllo, è possibile modificare i parametri operativi del microcircuito entro un ampio intervallo. Ma dobbiamo immediatamente avvertirvi che, secondo le condizioni tecniche, Icontrol non dovrebbe essere superiore a 200 μA, ciò significa che con una tensione di alimentazione di 9 V, la resistenza Rcontrol non dovrebbe essere inferiore a 41,5 kOhm. Indicatore di batteria scarica Questo dispositivo (Fig. 1) contiene un'unità per confrontare la tensione preimpostata con la tensione effettiva della batteria e un'unità di indicazione (generatore di suoni).
Il generatore di suoni è assemblato sul microcircuito DA1 KR140UD1208. I resistori R1, R2 e R3 forniscono polarizzazione sull'ingresso non invertente (pin 3) nel nostro caso di un alimentatore unipolare. Gli elementi C1, R4, R5 sono inclusi nel circuito di feedback, fornendo la generazione. Dall'uscita del microcircuito (pin 6), le vibrazioni della frequenza audio vengono inviate all'emettitore sonoro piezoceramico BF1. Ma il generatore di suoni inizia a funzionare solo quando il guadagno, che dipende dalla corrente consumata dal microcircuito, supera la soglia minima richiesta per l'autoeccitazione. Se l'ingresso di controllo corrente (pin 8) viene cortocircuitato con il meno dell'alimentatore (pin 4) attraverso i resistori R6 e R7, il microcircuito genera vibrazioni sonore. Se il pin 8 viene cortocircuitato tramite il resistore R6 con il positivo dell'alimentatore (pin 7), il microcircuito viene inibito e il suo consumo di corrente è minimo. L'unità di confronto della tensione è assemblata utilizzando il transistor VT1, il diodo zener VD1 e i resistori R8 -R10. Il resistore R8 è installato per chiudere in modo affidabile il transistor VT1. Il resistore R10 previene il sovraccarico e il guasto del transistor VT1 durante la configurazione. Il condensatore C2 indebolisce varie interferenze nel circuito di base. Ecco come funziona il dispositivo. Alla fem nominale della batteria, la tensione rimossa dal divisore R9R10 è sufficiente per rompere il diodo zener e il transistor VT1 è aperto. La sua transizione emettitore-collettore attraverso il resistore R6 chiude il pin di controllo del microcircuito all'alimentatore positivo. L'emettitore BF1 è silenzioso. Nonostante il fatto che in modalità standby, il transistor VT1 sia costantemente aperto, il consumo di corrente dell'indicatore è ridotto a causa dell'elevata resistenza del resistore R7. Ad una certa tensione della batteria, preimpostata dal resistore R9, la corrente attraverso il diodo zener VD1 diminuisce notevolmente e il transistor VT1 si chiude. La corrente consumata dal microcircuito aumenta e il generatore di suoni si accende, segnalando una diminuzione della tensione della batteria. L'impostazione dell'indicatore non è difficile. Dopo aver impostato il cursore del resistore R9 nella posizione superiore (secondo lo schema), collegare l'indicatore all'alimentazione del laboratorio, mentre il generatore dovrebbe funzionare e l'emettitore BF1 dovrebbe suonare. Quindi la tensione di alimentazione viene ridotta al livello di controllo richiesto. Ad esempio, se la batteria di alimentazione è composta da sei batterie TsNK-0,45 ed è noto che la scarica di ciascuno degli elementi della batteria è consentita a una tensione non inferiore a 1 V, allora 6,5 V (con un margine) sarà il massimo livello di tensione al quale funzionerà l'indicatore. Successivamente, impostare il cursore del resistore di regolazione R9 nella posizione in cui si interrompe l'indicazione del suono. Aumentando la tensione a 9 V e riducendola gradualmente a 6,5 V, assicurarsi che il generatore di suoni sia acceso in modo tempestivo. Ripetendo più volte questa procedura, si trova la posizione esatta del cursore del resistore R9, in corrispondenza della quale viene attivata l'indicazione al limite di bassa tensione pianificato. Selezionando il condensatore C1, il generatore sonoro viene sintonizzato sulla frequenza di risonanza dell'emettitore piezoceramico. Grazie al ridotto numero di parti e alle ridotte dimensioni degli elementi attivi, l'indicatore può essere facilmente posizionato all'interno dell'alloggiamento di qualsiasi dispositivo elettronico. Se il dispositivo è montato in una stazione radio tascabile degli anni precedenti di produzione (Laspi, VIS-R), è meglio collegarlo non al terminale comune dell'interruttore di alimentazione “RX” e “TX”, ma collegare collegarlo al terminale “RX”, poiché durante il funzionamento si verifica una diminuzione significativa della tensione, la trasmissione potrebbe causare falsi allarmi dell'indicatore. Se lo spazio lo consente, l'indicatore si accende tramite un microinterruttore (MP-8, MP-9) direttamente sulla batteria plus per verificarne lo stato in qualsiasi momento. L'unità di confronto utilizza un transistor in miniatura al germanio obsoleto, che è associato ad una caduta di tensione inferiore rispetto ai transistor al silicio. È accettabile utilizzare altri transistor. E inoltre. Per ridurre l'ingombro del dispositivo è opportuno sostituire le resistenze R9 e R10 con due costanti, selezionandole sperimentalmente in fase di setup. Se non è necessaria un'indicazione sonora dello stato della batteria, suggerisco un'altra opzione: con un'indicazione luminosa. In questo caso, lo schema è notevolmente semplificato (Fig. 2). Qui il microcircuito KR140UD1208 funziona come inseguitore di tensione di commutazione (o spegnimento). In altre parole, la sua tensione di uscita è uguale alla tensione di ingresso, ma questa condizione è soddisfatta solo quando il microcircuito è aperto al passaggio di un segnale. Altrimenti, la tensione di uscita è bassa e corrisponde alla tensione limite inferiore. Il nodo di confronto della tensione (stato della batteria) è simile al nodo discusso sopra. Per ridurre il numero totale di parti, lo stadio chiave (transistor VT1) è collegato allo stesso partitore di tensione dell'ingresso non invertente del microcircuito (pin 3). Il suo ingresso invertente (pin 2) è direttamente collegato all'uscita (pin 6).
Il principio di funzionamento del dispositivo è il seguente. Quando la tensione di alimentazione del REA è normale, lo stadio chiave sul transistor VT1 è aperto e chiude il pin di controllo 8 attraverso il resistore R2 al positivo dell'alimentatore. Il microcircuito è chiuso e l'uscita (pin 6) è impostata su una tensione vicina allo zero. Non appena la tensione della batteria scende al di sotto della soglia di apertura del diodo zener VD1, il transistor VT1 si chiude, il microcircuito entra in modalità attiva e il LED si accende, segnalando che la batteria è scarica. La soglia di risposta dell'indicatore viene impostata selezionando il resistore R3. Con i valori degli elementi indicati nel diagramma e con una tensione iniziale della batteria di 9 V, il LED si è acceso quando la tensione è scesa a 6,5 V. In modalità standby, entrambi gli indicatori descritti consumano una corrente non superiore a 0,1 mA. Questa corrente dipende principalmente dalla resistenza del resistore nel circuito del collettore del transistor VT1 (Fig. 1 - R7, Fig. 2 - R1). Nella modalità di visualizzazione, la corrente aumenta a circa 1 mA. Indicatore di campo elettrico L'indicatore di campo elettrico è stato sviluppato come ulteriore mezzo di protezione personale per i meccanici impegnati nella manutenzione e riparazione di apparecchiature elettriche con tensioni operative fino a 6000 V. Il suo scopo è quello di avvisare tempestivamente l'elettricista dell'approccio inaccettabile alle parti sotto tensione di un impianto elettrico sotto tensione. installazione. Le sue dimensioni ridotte e il basso consumo energetico in modalità standby rendono l'indicatore comodo da portare costantemente nel taschino degli indumenti da lavoro. Lo schema del dispositivo è mostrato in Fig. 3.
In questo dispositivo, il microcircuito KR140UD1208 funziona come comparatore. Se consideriamo che un comparatore è una sorta di scala che confronta il carico proposto (tensione) con quello di riferimento e l'unità di misura non è un chilogrammo, ma un volt, il risultato di tale confronto sarà espresso in due afferma: o la tensione di uscita è minima, ovvero Uout = U0, o massima, ovvero Uout = U1 [1]. Per il microcircuito KR140UD1208, il primo stato si forma quando la tensione sull'ingresso invertente U2 è maggiore della tensione sull'ingresso non invertente: U2 > U3, e quindi Uout = U0. Il secondo stato si ottiene quando U2 < U3, in questo caso Uout = U1. L'indicatore del campo elettrico è stato costruito su questo principio. Il transistor ad effetto di campo VT1 e il resistore R1 formano un partitore di tensione con resistenza controllata. Il segnale da esso prelevato viene ulteriormente amplificato dal transistor VT2. I resistori R3 e R4 dividono la tensione di alimentazione a metà, formando un "peso di riferimento" con cui viene confrontato il "carico" - la tensione del segnale. Nello stato iniziale, la resistenza del canale source-drain del transistor VT1 è bassa, poiché non c'è segnale al suo gate collegato all '"antenna" WA1. Il transistor VT2 è chiuso. La tensione sul pin 2 del microcircuito DA1 è vicina a Upit, il che significa che è maggiore che sul pin 3, dove è uguale a Upit/2. È soddisfatta la condizione U2 > U3, in cui Uout = U0, i transistor VT3 e VT4 sono chiusi. Quando l'indicatore viene introdotto in un campo elettrico di intensità sufficiente, la resistenza del canale source-drain del transistor ad effetto di campo VT1 aumenta, poiché è chiuso dalla tensione indotta rilevata sulla giunzione p-n del gate. Il transistor VT2 si apre, riducendo la tensione sul pin 2 di DA1. Ad un certo punto, il comparatore commuta e la tensione alla sua uscita si avvicina alla tensione di alimentazione. Il transistor VT3 si apre, consentendo il funzionamento del generatore di impulsi (VT3, VT4). La frequenza di ripetizione degli impulsi dipende dai valori del condensatore C3 e del resistore R8. Con i valoriindicati nel diagramma, la frequenza degli impulsi è di 2,5...3 Hz. Alla stessa frequenza il generatore sonoro BF1 emette segnali di allarme, confermati dai lampeggi del led HL1. Oltre al resistore R8, il circuito di controllo del consumo di corrente del microcircuito (pin 6) include il condensatore C2 e possiamo dirlo Rcontrollo → ∞. Infatti Rcontrol ha un valore finito, che dipende dalla qualità del condensatore C2. Ma questa è la DC. E per la variabile - Rcontrol dipende anche dalla capacità di questo condensatore. Non appena il generatore (VT3, VT4) inizia a funzionare, il primo impulso ricarica il condensatore C2. La corrente risultante attraverso il circuito C2R6 è significativamente maggiore della corrente di riposo e, di conseguenza, aumenta la potenza all'uscita del microcircuito. Poiché la costante di tempo R8C3, che determina la frequenza di accensione del generatore, è molto inferiore alla costante di tempo R6C2 e il condensatore C2 non ha il tempo di scaricarsi al suo stato originale, seguono segnali acustici e luminosi mentre il transistor VT2 è aperto. Nel momento in cui l'indicatore viene rimosso dal campo elettrico, il comparatore cambia. Il condensatore C2 viene scaricato attraverso la capsula BF1 e il LED HL1. Il dispositivo entra in modalità standby. Il consumo di corrente è ridotto a 60...70 μA. Il dispositivo è abbastanza sensibile. Con una "antenna" in lamina di fibra di vetro di dimensioni 55x33 mm (la parete anteriore dell'alloggiamento dell'indicatore), "riconosce" il consumatore di elettricità (lampada accesa, bollitore elettrico) a una distanza superiore a 0,5 m. in movimento, l'indicatore reagisce all'elettricità statica. Camminare su una moquette sintetica innesca quasi ogni passo. L'indicatore è assemblato su un circuito stampato in fibra di vetro a doppia faccia con dimensioni di 42x30 mm. Insieme alla batteria V23GA (diametro 10 mm, lunghezza 27 mm), è alloggiata in un involucro di banda stagnata di dimensioni 55x33x14 mm. La parete frontale del case è realizzata con lo stesso materiale del circuito. La lamina è collegata dall'esterno al gate del transistor VT1. L'esterno della custodia è rivestito con pellicola autoadesiva colorata a scopo decorativo. Il transistor VT1 può essere sostituito con KP103L o KP103K. I transistor KT3102 e KT3107 possono avere qualsiasi indice di lettera. Nel caso di utilizzo dei transistor KT315 e KT361 (che è anche accettabile), è necessario modificare il cablaggio dei conduttori stampati. Il condensatore C1 è ceramico, con una capacità compresa tra 0,068 e 0,68 μF. I restanti condensatori sono all'ossido, di piccole dimensioni. È preferibile utilizzare il LED HL1 con luce rossa, una qualsiasi delle riserve del radioamatore. Se il suono è troppo forte, per non sovraccaricare la capsula e l'oscillatore incorporato, è utile collegare in serie al LED un resistore di smorzamento con resistenza fino a 300 Ohm (non indicato nello schema). Un indicatore assemblato senza errori da parti riparabili non necessita di regolazione. Se imposti l'obiettivo di ridurre al minimo la corrente in modalità standby, dovresti prestare particolare attenzione alla selezione del condensatore C2 (in base alla corrente di dispersione minima). L'indicatore rimane operativo quando la tensione della batteria scende a 6 V. Letteratura
Autore: V. Markov, villaggio di Tuloma, regione di Murmansk.
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