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ENCICLOPÉDIA DE RÁDIO ELETRÔNICA E ENGENHARIA ELÉTRICA Toque no interruptor de reversão. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica
Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Designer de rádio amador Muitas vezes, ao fabricar um determinado circuito, incorporado pelo menos em um protótipo, ao avaliar a correspondência de seu real funcionamento e descrição, surgem pelo menos três opções lógicas: 1. O esquema não funcionou e foi rejeitado por uma razão ou outra como impraticável. 2. O esquema funcionou imediatamente e o estudo não foi realizado. Z. O circuito não funcionou, mas após um estudo cuidadoso do projeto do circuito sobre este tema, estudo construtivo, medição cuidadosa dos modos, seleção racional dos elementos de rádio e realização dos ajustes necessários, ele começou a funcionar. A primeira opção dificilmente vale a pena analisar. A segunda opção, embora tenha dado resultado positivo, pode apresentar armadilhas. Detenhamo-nos na terceira opção, a mais trabalhosa inicialmente, mas, como mostra a prática [7, 11], que resulta no funcionamento confiável do circuito no futuro. Como exemplo, considere o desenvolvimento de um esquema simples (Fig. 1) e de bom conceito [8].
O circuito “stud” (chamou imediatamente a atenção pela sua simplicidade, o que implicava uma boa repetibilidade), pelo que foram confeccionadas três placas de circuito impresso, nas quais foram instalados novos elementos de rádio de acordo com a descrição. Porém, o “cravo” não queria funcionar de forma estável. Ou exigia uma longa retenção inicial (após dois ou três dias de estado desenergizado) do sensor ou, por razões que não eram claras (à primeira vista), os transistores VT1-VT4 começaram a falhar e eram diferentes em placas diferentes . Outros tipos de transistores, SCRs foram instalados nas placas, as placas até foram deixadas de lado por algum tempo para “amadurecer”, mas isso não deu resultado positivo. Como surgia periodicamente a necessidade de um interruptor táctil deste tipo, surgiu a ideia de desenvolver, com base no “pino”, um circuito para um sensor unificado económico que funcionasse igualmente bem em circuitos tanto alimentados por baterias como alimentados por corrente alternada. rede, bem como com acoplamento galvânico com ou sem rede. Após um estudo teórico do circuito “cravo”, percebeu-se que ele possui recursos não realizados suficientes. Decidiu-se usar transistores “populares” como o KT315 como elementos ativos e (para melhor repetibilidade) com qualquer índice de letras e sem seleção preliminar. O recurso de sensibilidade (Fig. 2) foi aumentado reduzindo a resistência do resistor R1 para 1 MOhm e aumentando para 1 MOhm (e em alguns casos excluindo-o) a resistência do resistor R2, pois em [8] ele, junto com R1, forma (ver Fig. 1) um divisor de tensão proveniente da almofada do sensor, reduzindo o nível de tensão de entrada em cerca de 10 vezes. Para compensar isso, o circuito [8] utiliza elementos de amplificação (KT3102) com grande ganho de corrente, o que é inviável.
Para minimizar a influência da interferência induzida nos fios de conexão (conforme explicado em [8] introdução de R2) em projetos reais, é aconselhável conectar o sensor sensor ao circuito utilizando condutores de comprimento mínimo utilizando um fio blindado. Modos estáticos Como em [10] para KT315 a tensão máxima e-b, b-c não é especificada, para aumentar a confiabilidade de operação no circuito do sensor, foi tomada uma decisão em vez do diodo VD1 (aliás, seu tipo, bem como tipo VD2, não está especificado em [8]) instale um diodo zener do tipo KS168, conectado no mesmo sentido. Já deve desempenhar duas funções: no sentido direto, para a meia onda negativa do sinal, deve funcionar como um diodo normal, protegendo a junção da unidade VT1 dos efeitos da tensão reversa através do circuito de controle, e para a meia onda positiva, deverá atuar como limitador (supressor), normalizando o valor máximo das meias ondas da tensão de controle no nível de tensão de sua estabilização. A mesma desvantagem no estágio de entrada existe no circuito do sensor [5]. No processo de desenvolvimento do circuito (ver Fig. 1), percebeu-se que após o circuito estar desenergizado (3-4 dias), por algum motivo ele não funciona mesmo com um toque longo no sensor , mas quando os dedos fecham os terminais da bateria VT1 na placa de ensaio a placa (o que indica amplificação suficiente dos elementos ativos) é acionada. Posteriormente, o circuito funciona normalmente por um ou dois dias, então, após o mesmo período de estado desenergizado, esse fenômeno reaparece e é eliminado da mesma forma. Surgiu a suposição de que a razão para o fenômeno está na formação elétrica de C2: assim que C2 estiver suficientemente carregado pela primeira vez (e, portanto, formado), o circuito opera de forma estável mesmo após uma descarga de curto prazo (curto-circuitando os terminais ) de C2. Para forçar a formação elétrica inicial de C3 (ver Fig. 2) a um nível de 0,4 V quando a tensão de alimentação é ligada, um divisor de tensão R2R3 e um diodo chave VD3 são introduzidos no circuito do sensor. Quando esta tensão é atingida, o VD3 fecha e futuramente o divisor não afeta o funcionamento do sensor. Esta solução compensa, até certo ponto, a corrente de fuga C3 inerente aos capacitores de óxido de alta capacidade e também aumenta a sensibilidade, reduzindo o tempo de toque do sensor necessário para o funcionamento do circuito. Como resultado de medições realizadas usando um osciloscópio C1-33 com entrada aberta (resistência de entrada 1 MΩ), descobriu-se que quando o sensor é segurado por um tempo suficientemente longo, a tensão no capacitor C3 aumenta para 6.. 8 V, o que pode muito bem ser o motivo da saída de transição b-k VT2 estar fora de serviço. Portanto, um resistor R4 é introduzido em seu circuito base de maneira semelhante ao projeto do circuito que se provou bem em um regulador trinistor [4]. Como resultado disso, a constante de tempo do circuito de descarga C3R4 (b-e) VT2 aumentou significativamente, o que possibilitou obter uma velocidade de obturador muito maior com uma capacitância menor (em comparação com a Fig. 1) do capacitor de óxido C3. Para eliminar sobrecargas, os resistores limitadores R3 e R4 foram introduzidos no circuito base VT5 e VT7 pelos mesmos motivos. As medições de tensão realizadas em C3 mostraram que sua introdução não teve efeito nos parâmetros de ativação e desativação do sensor. A finalidade do capacitor C3 (ver Fig. 1) não é indicada na descrição [8]. Medições práticas em um circuito em funcionamento mostraram que sua presença reduz o limite de ativação em aproximadamente 0,1 V e aumenta a tensão de desligamento na mesma proporção, o que aumenta a velocidade total do obturador em 10...15 s. A partir disso concluiu-se que seu uso é inadequado. Durante a operação, quando o SCR está desligado e há cargas indutivas na rede, uma ampla gama de interferências pode ocorrer. Portanto, para reduzir a resistência interna de alta frequência da fonte de alimentação do sensor, o capacitor C2 foi introduzido no circuito (ver Fig. 4), o que reduziu a probabilidade de interferência de alta frequência penetrar no circuito de sinal através do circuito de potência. Como chave para controlar o VS1 (ver Fig. 1), dificilmente vale a pena usar um transistor de alta tensão e alta potência (10 W!) do tipo KT940, fornecendo uma corrente de cerca de 1 mA ao circuito de controle VS55 no estado aberto! Você pode conviver completamente com o mesmo (ver Fig. 2) KT315, conectando-o a uma fonte de tensão constante estabilizada, da qual os demais transistores do circuito do sensor recebem energia. Isso, além de estabilizar os parâmetros de chaveamento do VS1, elimina possíveis sobrecargas no circuito de seu eletrodo de controle, uma vez que a corrente em seu circuito quando o VT4 está totalmente aberto é determinada pelo valor dos resistores de extinção R10, R11. Como, segundo [10], a corrente máxima de coletor do KT315 é de 100 mA, este modo é bastante seguro para o mesmo. No processo de medição de corrente (não tensão) através do eletrodo de controle VS1 (ver Fig. 2) utilizando o avômetro Ts4342, percebeu-se que no momento de ligar há um solavanco da agulha do medidor em direção a um valor maior, e então a corrente é ajustada em um nível de 4...5 mA (dependendo das instâncias VT4 e VS1). Não encontrei informações na literatura sobre a dependência da corrente que passa pelo eletrodo de controle das mudanças na natureza da carga, então presumiu-se que a causa do fenômeno era o uso de uma carga não linear - NL1, a resistência dos quais no estado frio é muito menor do que no estado quente. O valor do resistor entre o eletrodo de controle e o cátodo (R5 - Fig. 1, R9 - Fig. 2, R7 - Fig. 3, R10 - Fig. 4, 5), recomendado na literatura, para minimizar a influência de fatores desestabilizadores nos parâmetros de ativação do SCR no eletrodo de controle do circuito não deve exceder 1 kOhm.
Não é prático alimentar o sensor diretamente da rede (ver Fig. 1), é melhor conectar sua alimentação em paralelo (ao) SCR, por exemplo, conforme recomendado [6]. De acordo com suas características corrente-tensão (Fig. 8), após ligar o VS1, ele pode ser colocado no estado fechado reduzindo a corrente que passa por ele para um valor menor que Ioff. Em dispositivos de corrente contínua, para esse fim, são utilizados um capacitor de comutação ou circuitos ressonantes seriais especiais, cuja tensão de recarga ou back-EMF, aplicada brevemente ao SCR na direção oposta, o desliga. Em circuitos de corrente alternada e pulsante, o tiristor fecha automaticamente quando o valor de sua corrente anódica passa automaticamente de zero. Este esquema usa um método de controle de amplitude chave, que é inferior ao método de controle de pulso em termos de consumo de energia para controle. Portanto, ignorar o circuito de controle enquanto o tiristor está no estado aberto, o que ocorre no nosso caso, é ideal. Além de reduzir o consumo médio de corrente do circuito de controle, tal conexão também reduzirá naturalmente a geração de calor em R10, R11 (ver Fig. 2). Neste caso, o diodo VD5 não serve mais para retificação, mas para separar a fonte de alimentação CC do sensor (C2 suavizado) e a fonte de tensão pulsante que alimenta VS1. Modos dinâmicos É conveniente (e seguro!) verificar o funcionamento dos elementos do circuito sensor em uma protoboard, utilizando uma fonte de 9...10 V DC, em modo dinâmico, desligando o elemento de atraso (C2, Fig. 3) , utilizando um LED como indicador visual do funcionamento do circuito VD3. Como neste modo o circuito é um gerador da tensão de controle a partir da tensão de pickup proveniente da almofada do sensor E1, um osciloscópio é utilizado para observar os processos que ocorrem nele. O valor da amplitude da tensão de pickup no local do sensor é de 15 V (é claro, no local específico onde as medições foram feitas). A tensão na base do VT1 é de 6 V (serve como amplificador de potência do sinal de interferência), no emissor - 6 V, na base do VT2 - cerca de 6 V (serve como amplificador de tensão e limitador de sinal na parte superior ), no coletor - 0,8 V, com clara limitação acima. No coletor VT3, o sinal tem nível de 8 V, já está formado (limitado e por baixo) e está pronto para ser enviado para a chave de saída (Fig. 3, 4) ou chave de controle VS1 (Fig. 2, 5 ), cuja função em todos os circuitos é desempenhada pelo VT4, cuja tensão do sinal com base é de cerca de 1,5 V. Ao conectar C2 (ver Fig. 3) e medir a tensão nele, é realizado usando um osciloscópio C1- 33 com uma entrada aberta (resistência de entrada 1 MOhm), descobriu-se que o circuito liga quando a tensão é de cerca de 0,8 V e desliga quando a tensão é de 0,7 V. Além disso, descobriu-se que uma tentativa de conectar ao mesmo ponto com o mesmo osciloscópio, mas com entrada fechada, fazia com que o circuito fosse ligado, já que a capacitância de atraso era a capacitância de entrada do osciloscópio. Para testar o funcionamento do sensor em corrente alternada com isolamento galvânico da rede, foi utilizado um transformador do kit de solda elétrica 2.940.005 TU, produzido pela fábrica de Vinnitsa Mayak. O circuito do sensor foi conectado ao seu conector inferior, cuja tensão alternada era de cerca de 24 V. Todos os elementos do circuito da Fig. 2 foram deixados inalterados, apenas os resistores R10, R11 para receber uma corrente de 1 mA através do diodo zener VD20 foram desviados por um resistor do tipo MLT-0,5 com resistência de 470 Ohm. Uma lâmpada incandescente com tensão de 28 V e potência de 20 W foi utilizada como carga. Ao verificar o funcionamento do circuito, o fio comum da ponta de prova da agulha do osciloscópio quebrou dentro do invólucro isolante, e o fato em si passou despercebido... O circuito parou de funcionar. Tocar no sensor ou deu um flash, ou a lâmpada brilhou, piscando com intensidade total, e a cada toque tudo acontecia de forma diferente. O tipo de inclusão foi influenciado pela área de contato, pela força de pressão, pela forma como o toque foi feito – sentado ou em pé, com a mão esquerda ou direita, etc. Os elementos do circuito não falharam mais. Depois de verificar a passagem da cascata do captador com um osciloscópio, notei que o sinal era o mesmo em todos os lugares e percebi que não havia conexão com a caixa. Soldei o fio comum e a funcionalidade do circuito foi totalmente restaurada! Comecei a procurar o motivo do estranho comportamento do circuito. Desconectei a ponta de prova de entrada C1-3Z de C2 - o circuito funcionou, desconectei o fio comum do osciloscópio - parou de funcionar, conectei o fio comum - funcionou novamente. Ficou claro que havia interferência na frequência da rede elétrica através do corpo do osciloscópio, que, obviamente, não estava aterrado em uma oficina doméstica. Verifiquei o nível de interferência no corpo do osciloscópio com uma ponta de prova de fase com lâmpada neon - brilha um pouco, verifiquei com uma ponta de prova “milagrosa” chinesa com display digital - 60 V! Verifiquei a quantidade de interferência no gabinete da fonte de alimentação ligada - o mesmo valor! Ficou claro por que, ao testar o circuito do sensor em corrente contínua alimentada por esta fonte, o circuito funcionou bem. Conectei o circuito (ver Fig. 2) obedecendo ao faseamento especificado em [8]. O "garanhão" atualizado funcionou bem. Exceto pelo microcircuito especial K145AP2 [9, 11], em nenhum lugar, e especialmente em equipamentos industriais sérios, por exemplo, no seletor de programa SVP-3 [2], o pickup foi usado como sinal de controle. Qualquer que seja o tipo de sensor utilizado - resistivo, capacitivo para interrupção ou excitação de geração - o nível do sinal de controle (apesar da diferença nos princípios físicos e no design do circuito) é sempre estável, o que não é fácil de obter usando um circuito simples de um captador sinal com a frequência da rede. Com base na análise, decidi não complicar o circuito, mas sim utilizar os recursos disponíveis do sensor - alto ganho e tensão de alimentação estabilizada, utilizando um sensor resistivo que conecta a entrada do amplificador DC no VT4-VT5 com o pólo positivo do fonte usando a resistência da pele do dedo e resistores de nutrição R1, R4. Um diagrama das opções de sensores unificados é mostrado na Fig. 4-5. O sensor funciona igualmente bem com qualquer fonte de alimentação (do problema definido no início do artigo) e é bastante seguro ao operar em uma rede de 220 V, já que o corpo humano está conectado em ambos os lados dos contatos através de resistências de 1 MΩ . Por exemplo, o valor do resistor limitador de corrente incluído no indicador de tensão unipolar (com lâmpada neon) tipo INN1, usado na indústria, é igual a 910 kOhm. Como resultado das alterações feitas, o circuito (ver Fig. 4), que está em modo “standby”, consome apenas 9 mA de uma fonte de alimentação de 1 V! No modo ligado, após tocar no sensor, o consumo de corrente é de 8 mA. A única verificação que é aconselhável realizar para selecionar os transistores VT1-VT4 instalados é “testar” as junções com um ohmímetro no limite de 100 kOhm. Ao verificar a resistência das transições na direção oposta, a agulha do medidor não deve desviar-se nem um pouco. Ajustamento. Em alguns casos, com grandes ganhos VT1-VT4 (e ausência de R2), quando o sensor é conectado a uma fonte de alimentação, NL1 acende imediatamente, embora verifique-os novamente com um ohmímetro, mesmo no limite de 1 MOhm, não faz com que a agulha do medidor se desvie, o que indica sua capacidade de manutenção. Neste caso, proceda da seguinte forma. Paralelamente à transição e-b VT1, conecte um avômetro, ligado por um voltímetro no limite de 5...10 V. Se VT1 estiver funcionando corretamente, HL1 deverá apagar. Mude o avômetro para limites de medição mais altos até que HL1 acenda novamente. Depois disso, mude o avômetro para um limite inferior, a lâmpada deverá apagar. Esta técnica permite utilizar um avômetro como armazenador de resistências, pois os avômetros (na versão do autor Ts4342) possuem uma entrada “aberta” e uma resistência de entrada da ordem de 20...25 kOhm/V, o que possibilita estimar aproximadamente o valor necessário de R2, o que reduz o ganho geral do circuito para obter uma operação precisa para transistores usados especificamente. Se necessário, em vez dos resistores limitadores de corrente R10, R11 (ver Fig. 2) do tipo MLT-2, nos quais é liberada uma potência térmica de cerca de 4 W, você pode instalar um reator reativo - um capacitor do tipo K73-17 tipo com capacidade de 0,22 μFCH 630 V. Isso mudará um pouco o circuito retificador (Fig. 6).
O conjunto do diodo KTs5V está excluído do circuito mostrado na Fig. O diodo Zener VD405 no circuito desempenha duas funções: para a meia onda negativa serve como diodo retificador e para a meia onda positiva serve como limitador no nível de tensão de estabilização. O resistor R5 serve para limitar o pico de corrente ao carregar C11. O SCR VS5 opera como um retificador de meia onda, o que tem um efeito benéfico na vida útil do NL1.
A placa foi projetada para acomodar peças do circuito da Figura 2 à Figura 6. Dependendo da opção desejada, os componentes apropriados são instalados. Os espaços para peças não utilizadas neste esquema são fechados com jumpers de fio ou deixados livres. O mesmo se aplica às conexões mútuas das placas de contato para instalação dos jumpers JP0, JP1, JP2 com o circuito. Literatura:
Autor: S. A. Elkin
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