Geum.ru

Элективный курс для профильного обучения» Номинация конкурса: «Элективные учебные предметы для обучающихся старшей школы»

Вид материалаЭлективный курс
Подобный материал:
1   2   3   4   5


Практикум третий: «Электрический ток»

4.1.Постоянный электрический ток. Источники постоянного тока.

4.2. Переменный электрический ток. Источники переменного тока.

4.3. Пульсирующий электрический ток.

4.4. Электроизмерения. Измерительные приборы


Постоянный ток, DC (англ. direct current — постоянный ток) - электрический ток, неизменный (в различных смыслах) во времени.

Простейшим источником постоянного тока является химический источник (гальванический элемент или аккумулятор), поскольку полярность такого источника не может самопроизвольно измениться. Для получения постоянного тока используют также электрические машины - генераторы постоянного тока. В электронной аппаратуре, питающейся от сети переменного тока, для получения постоянного тока используют выпрямитель. Далее для уменьшения пульсаций может быть использован сглаживающий фильтр и, при необходимости, стабилизатор тока или стабилизатор напряжения.

Переменный ток, AC (англ. alternating current - переменный ток) -электрический ток, который периодически изменяется по величине и направлению. Под переменным током также подразумевают ток в обычных одно- и трёхфазных сетях. В этом случае мгновенные значения тока и напряжения изменяются по гармоническому закону. Переменный ток получают путем вращения рамки в магнитном поле. Принцип действия - явление электромагнитной индукции (появление индукционного тока в замкнутом контуре при изменении магнитного потока).

Пульсирующий электрический ток - это электроток, изменяющий свое значение с течением времени, но не изменяющий (как переменный) направления. Пульсирующие токи используются в различных типах современной техники, например, импульсных блоках питания и использующих аналогичные принципы устройствах (ЭПРА люминесцентных светильников, энергосберегающих лампах), светорегуляторах, регуляторах частоты вращения электродвигателей, например, в стиральных машинах, в выпрямителях и т. д.

Электроизмерительные приборы - класс устройств, применяемых для измерения различных электрических величин. В группу электроизмерительных приборов входят также кроме собственно измерительных приборов и другие средства измерений - меры, преобразователи, комплексные установки. Средства электрических измерений широко применяются в энергетике, связи, промышленности, на транспорте, в научных исследованиях, медицине, а также в быту — для учёта потребляемой электроэнергии. Используя специальные датчики для преобразования неэлектрических величин в электрические, электроизмерительные приборы можно использовать для измерения самых разных физических величин, что ещё больше расширяет диапазон их применения.

Наиболее существенным признаком для классификации электроизмерительной аппаратуры является измеряемая или воспроизводимая физическая величина, в соответствии с этим приборы подразделяются на ряд видов:




амперметры - для измерения силы

электрического тока; включается в

электрическую цепь

последовательно с учетом полярности.


вольтметры - для измерения

электрического напряжения;

включается в

электрическую цепь

параллельно с учетом полярности.





омметры - для измерения

электрического сопротивления;

включается в

электрическую цепь

параллельно при отсутствии в ней

электрического тока.





мультиметры (иначе тестеры, авометры) -

комбинированные приборы, имеющие

режимы амперметра вольтметра

омметра.


Практикум четвёртый: «Радиосхемы»


Различают следующие радиосхемы:


Структурные или функциональные – это схемы, на которых обозначены специальными обозначениями узлы и блоки радиотехнического устройства. С помощью структурной схемы можно легко понять общее устройство и принцип его действия. Имея только структурную схему невозможно собрать устройство.

Принципиальные - это схемы, на которых обозначены специальными обозначениями (условными знаками) все детали, элементы и соединения радиотехнического устройства указаны их названия и номинальные величины. С помощью Принципиальной схемы можно собрать устройство.

Монтажные – это схематические рисунки, на которых обозначены основные узлы, блоки, радиодетали и соединения радиотехнического устройства. Монтажные схемы могут быть очень подробные. С помощью структурной схемы можно понять устройство и конструктивные особенности устройства. Имея только монтажную схему невозможно собрать устройство.

1— транзистор структуры р- n-р в корпусе, общее обозначение;

2— транзистор структуры п-р-п в корпусе, общее обозначение,

3 — транзистор полевой с p-n-переходом и п каналом,

4 — транзистор полевой с p-n-переходом и р каналом,

5 — транзистор однопереходный с базой п типа, б1, б2 — выводы

базы, э — вывод эмиттера,

6 — фотодиод,

7 — диод выпрямительный,

8 — стабилитрон (диод лавинный выпрямительный) односторонний,

9 — диод тепло-электрический,

10 — тиристор диодный, стираемый в обратном направлении;

11 — стабилитрон (диодолавинный выпрямительный) с двусторонней проводимостью,

12 — тиристор триодный.

13 — фоторезистор,


14 — переменный резистор, реостат, общее обозначение,

15 — переменный резистор,

16 — переменный резистор с отводами,

17 — построечный резистор-потенциометр;

18 — терморезистор с положительным температурным коэффициентом прямого нагрева (подогрева),

19 — варистор,

20 — конденсатор постоянной емкости, общее обозначение,

21 — конденсатор постоянной емкости поляризованный;

22 — конденсатор оксидный поляризованный электролитический, общее обозначение;

23 — резистор постоянный, общее обозначение;

24 — резистор постоянный с номинальной мощностью 0, 05 Вт;

25 — резистор постоянный с номинальной мощностью 0, 125 Вт,

26 — резистор постоянный с номинальной мощностью 0, 25 Вт,

27 — резистор постоянный с номинальной мощностью 0, 5 Вт,

28 — резистор постоянный с номинальной мощностью 1 Вт,

29 — резистор постоянный с номинальной мощностью рассеяния 2 Вт,

30 — резистор постоянный с номинальной мощностью рассеяния 5 Вт;

31 — резистор постоянный с одним симметричным дополнительным отводом;

32 — резистор постоянный с одним несимметричным дополнительным отводом;

33 — конденсатор оксидный неполяризованный,

34 — конденсатор проходной (дуга обозначает корпус, внешний электрод),

35 — конденсатор переменной емкости (стрелка обозначает ротор);

36 — конденсатор подстроечный, общее обозначение

37 — варикап.

38 — конденсатор помехоподавляющий;

39 — светодиод,

40 — туннельный диод;

41 — лампа накаливания осветительная и сигнальная

42 — звонок электрический

43 — элемент гальванический или аккумуляторный;

44 — линия электрической связи с одним ответвлением;

45 — линия электрической связи с двумя ответвлениями;

46 — группа проводов, подключенных к одной точке электрическою соединения. два провода;

47 — четыре провода, подключенных к одной точке электрическою соединения;

48 — батарея из гальванических элементов или батарея аккумуляторная;

49 — кабель коаксиальный. Экран соединен с корпусом;


50 — обмотка трансформатора, автотрансформатора, дросселя, магнитного усилителя;

51 — рабочая обмотка магнитного усилителя;

52 — управляющая обмотка магнитного усилителя;

53 — трансформатор без сердечника (магнитопровода) с постоянной связью (точками обозначены начала обмоток);

54 — трансформатор с магнитодиэлектрическим сердечником;

55 — катушка индуктивности, дроссель без магнитопровода;

56 — трансформатор однофазный с ферромагнитным магнитопроводом и экраном между обмотками;

57 — трансформатор однофазный трехобмоточный с ферромагнитным магнитопроводом с отводом во вторичной обмотке;

58 — автотрансформатор однофазный с регулированием напряжения;

59 — предохранитель;

60 — предохранитель выключатель;

61 — предохранитель-разъединитель;

62 — соединение контактное разъемное;

63 — усилитель (направление передачи сигнала указывает вершина треугольника на горизонтальной линии связи);

64 — штырь разъемного контактного соединения;


65 — гнездо разъемною контактного соединения;

66 — контакт разборного соединения например с помощью зажима;

67 — контакт неразборного соединения, например осуществленного пайкой;

68 — выключатель кнопочный однополюсный нажимной с замыкающим контактом самовозвратом;

69 — контакт коммутационного устройства размыкающий, общее обозначение;

70 — контакт коммутационного устройства (выключателя, реле);

71 — контакт коммутационного устройства переключающий, общее обозначение. Однополюсный переключатель на два направления;

72 — контакт переключающий трехпозиционный с нейтральным положением;

73 — контакт замыкающий без самовозврата;

74 — выключатель кнопочный нажимной с размыкающим контактом;

75 — выключатель кнопочный вытяжной с замыкающим контактом;

76 — выключатель кнопочный нажимной с возвратом кнопки;

77 — выключатель кнопочный вытяжной с размыкающим контактом;

78 — выключатель кнопочный нажимной с возвратом посредством вторичного нажатия кнопки;

79 — реле электрическое с замыкающим / размыкающим и переключающим контактами;

80 — реле поляризованное на одно направление тока в обмотке с нейтральным положением;

81 — реле поляризованное на оба направления тока в обмотке с нейтральным положением;

82 — реле электротепловое без самовозврата, с возвратом посредством вторичного нажатия кнопки;

83— разъемное однополюсное соединение;

84 — гнездо пятипроводного контактного разъемного соединения;

85 штырь контактного разъемного коаксиального соединения;

86 — гнездо контактною соединения;

87 — штырь четырехпроводного соединения;

88 гнездо четырехпроводного соединения;

89 — перемычка коммутационная размыкающая цепь.


Практикум пятый: «Что следует знать о радиодеталях»



Резисторы.
Это радиодетали, которые оказывают сопротивление электрическому току. Единица измерения - Ом, кОм, мОм. На схеме обозначаются буквой «R», условное обозначение - .

Различаются по мощьности.

Конденсаторы.
Это радиодетали которые способны накапливать в себе электрический заряд. Единица измерения - Ф, мкФ, нФ, пФ. На схеме обозначаются буквой «C», условное обозначение -


Примечание.

Электролитический конденсатор отличается от обычного (неполярного), тем что имеет полярность.

Неполярный может работать в цепях переменного тока.

Катушки индуктивности
В различных цепях радиоаппаратуры применяются разнообразные по назначению и устройству катушки индуктивности. Они представляют собой незамкнутый виток проводника. Они обладают индуктивностью. Единица измерения Гн, мГн, мкГн.

Трансформаторы
Служат для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. На схеме обозначают буквой «Т». Трансформаторы, служащие для питания радиоаппаратуры называют силовыми они обозначаются буквами «ТV»

Полупроводниковые диоды
Полупроводниковый элемент, обладающий односторонней проводимостью На схеме обозначается буквами «VD», Каждый диод имеет своё название. При монтаже следует защищать от перегрева. Диод элемент полярный при монтаже следует соблюдать полярность.

Транзистор.
Полупроводниковый элемент, бывает двух структур - n-p-n и p-n-p они отличаются тем, что имеют разную полярность, подробнее будут описаны на уроке 3. На схеме обозначается буквами «VT», условное обозначение - для p-n-p и для n-p-n.

Каждый транзистор имеет своё название. При монтаже следует защищать от перегрева и соблюдать цоколёвку, т.е. помнить, что транзистор имеет три электрода базу, коллектор, эмиттер каждый из них должен быть припаян к «своей» точке.

Микросхемы
Микросхемы это сложные радиотехнические устройства предназначенные для реализации определённых функций (стабилизатор, усилитель, приёмник, процессор и т.д.). Различают микросхемы аналоговые и цифровые. Аналоговые предназначены для радиовещательных и телевизионных приёмников, усилителей и т.д.. На схеме обозначается буквами «DА». Цифровые служат основой современных ЭВМ, устройств автоматики, аппаратуры сбора хранения и переработки информации. На схеме обозначается буквами «DD».


Практикум шестой: «Оч.умелые ручки!»


На данном занятии руководитель кружка организует обучение членов кружка обслуживать и спаивать провода, различные детали, пользоваться электроизмерительными приборами. Обучающиеся отрабатывают и закрепляют практически знания, полученные во втором практикуме. Руководитель говорит об особенностях монтажа различных деталей, демонстрирует оборудование, радиодетали, учит обучающихся различным приёмам выполнения радиомонтажных работ.


Практикум седьмой. «Твой первый радиоприёмник».


Твоя первая конструкция будет называться - "Детекторный приёмник"!
На схеме (рис.1) представлен детекторный прием­ник. Детекторным он называется потому, что основным его элементом является полупроводниковый диод (детектор), выполняющий функцию детектирования - преобразования высокочастотных колебаний в низкочастотные (звуковые) колебания слышимые ухом человеком. Детекторный приёмник не имеет источника электрической энергии – источника питания он питается за счет энергии радиоволн. Принимает такой приёмник только самые мощные станции, но это радиоприёмник который может использоваться для индивидуального прослушивания передач.

К выходным гнездам ХЗ и Х4 можно подсоединить головные телефоны В1. Внешнюю антенну W1 подключают к гнез­ду X1, заземление — к гнезду Х2. Катушка L1 и конденсатор пе­ременной емкости С2 образуют входной колебательный контур приемника. Конденсатор С1 ослабляет влияние емкости антенного устройства на частоту контура. Диод V1 детектирует модулиро­ванный сигнал радиостанции, на волну которой входной контур настроен, а телефоны преобразуют его в звук.

Рис.1 Схема и конструкция радиочастотного блока приемника

124




Конденсатор СЗ пропускает радиочастотную составляющую продетектированного сигнала на землю в обход телефонов. Контурную катушку L1 можно взять готовой, например, от промышленного лампового радиовещательного приемника, в том числе устаревшей модели. Подойдет катушка так называемого входного контура СВ диапазона или контура ДВ диапазона, в за­висимости от того, на какой диапазон волн рассчитывается са­модельный приемник. Катушку можно изготовить самостоятельно. Самодельная катушка содержит 80-90 витков, для диапазона СВ, или 250-260 витков для диапазона ДВ, провода ПЭВ-1 диаметром 0,15…0,2мм намотанных на отрезке круглого стержня из феррита марки 400НН или 600 НН длиной 50..60мм четырьмя-пятью секциями по равному числу витков в каждой секции для диапазона ДВ и однорядной намотки для диапазона СВ.

Конденсатор переменной емкости С2 может быть любого типа, но лучше малогабаритный, например из набора деталей, предна­значаемых для переносных приемников, или типа КП 180. Подойдет также подстроенный керамический конденсатор типа КПК-2 с перекрытием по емкости от 10..,25 до 100...150 пФ. Кон­денсаторы С1 и СЗ могут быть любого типа; емкость конденсато­ра С1 47...75 пФ, а СЗ - 3000...10 000 пФ. Диод VI - любой из серий Д9 илb Д2. Телефоны высокоомные.

Гнезда для подключения антенны, заземления и телефонов де­лают из полосок жести шириной 5 и длиной 20...22 мм. Просвер­ливают в них по два отверстия диаметром 1,4...1,6 мм для креп­ления полукольцом.

Все детали этого блока приемника монтируют па плате размерами 40X50 мм (таких же, как размеры плат других блоков), Сверяют монтаж со схемой блока, проверяют надежность всех соединений. Если все в порядке, то подключают антенну, заземление, телефоны и настраивают приемник на волны тех радио станции, прием которых возможен в данной местности на простейшее радиоприемное устройство.

Может случиться, что сигнал принимаемой станции прослушивается в одном из крайних положений конденсатора настройки, когда его емкость минимальная или, наоборот, максимальная, » точно настроиться на эту станцию не удается. Если в контуре приемника использована готовая катушка, то, пользуясь отверткой, ставят ее подстроечный сердечник в такое положение, при котором прием сигналов радиостанции осуществляется не в самом крайнем положении ручки настройки. А если катушка самодельная с ферритовым сердечником, то такого же результата можно добиться смещением катушки по ферритовому стержню.

На этом испытание и настройку первого блока заканчивают.


Практикум восьмой: «Усилитель низкой частоты».


Твоя вторая конструкция будет называться - "Усилитель низкой частоты"!
Что для него понадобиться:
  • Транзистор МП 41 Б - VT1.
  • Конденсатор электролитический 10 мкФ * 16 В - C1.
  • Конденсатор керамический 0,01 мкФ - C2.
  • Резистор 150 кОм - R1.
  • Наушники ТОН-2 или другие высокоомные - BA1.
  • Батарейка 4,5 В - GB1.
  • Выключатель любой миниатюрный - SA1.



Схема:




Рис 1.


Внимательно рассмотри схему Рис 1!

Надеюсь, ты понял, как все там обозначается.

Чтобы правильно спаять этот усилитель надо:
  1. Вырезать подходящий кусок картона.
  2. Нарисовать на нем эту схему.
  3. Проделать дырки в картоне под лапки радиодеталей.
  4. Залудить выводы радиодеталей.
  5. Вставить радиодетали в дырки на картоне.
  6. Загнуть выводы радиодеталей с другой стороны картона и совместить их друг с другом по схеме.
  7. Спаять лапки вместе.

Забыл самое главное!!!


Транзистор необходимо поставить правильно. У него есть три вывода - 1-База, 2-Эмиттер, 3-Коллектор. На схеме база выходит из середины, эмиттер помечен стрелочкой, а коллектор это тот который остался. Ты спросишь - "А как же их отличить друг от друга, ведь на транзисторе они никак не отмечены!". Отвечаю, так: Это только для МП 35 - МП 42! У разных транзисторов разные корпуса и следовательно маркировка, маркировку ты можешь найти в справочниках.

Теперь включи усилитель и надень наушники, ты должен услышать равномерный шум. Если его нет то проверь правильно ли поставлен транзистор, батарейка, электролитический конденсатор (на нем написано, где плюс), хорошо ли спаяны выводы и нет ли где замыкания. Если тебе кажется что все правильно, а он все равно не работает, то позамыкай вход усилителя, ты должен услышать щелчки. Такой усилитель можно подключить к детекторному приёмнику о будет звучать громче.


Схемы для повторения:

Двухкаскадный усилитель 3Ч




Рис.1 Схема и конструкция двухкаскадного усилителя ЗЧ.


Двухкаскадный усилитель 3Ч (рис.1), состоящий из транзисторов V2 и VЗ, резисторов R1 - R5 и конденсаторов С4 - С6. Входными проводниками усилитель подключают к выходным гнездам ХЗ и Х4 первого блока, а головные телефоны В1 - к гнездам Х5 и Х6 усилителя. Для питания усилителя можно использовать батарею 3336Л или три элемента 332, 343, соединив их последовательно.

Если подключить такой усилитель к детекторному приёмнику получится двухблочный приёмник. Как работает такой двухблочный приемник О-V-2? Выделенный диодом V1 ток звуковой частоты течет через резистор R1, включенный в детекторную цепь вместо телефонов, и создает на нем падение напряжения продетектированного сигнала. Через оксидный конденсатор С4 это напряжение подается на базу транзистора V2, усиливается им и выделяется его погрузочным резистором R4. С этого резистора усиленное напряжение поступает непосредственно на базу транзистора VЗ второго каскада и дополнительно усиливается им. В результате через телефоны, являющиеся нагрузкой транзистора VЗ, течет во много раз усиленный ток звуковой частоты, благодаря чему звук в телефонах гораздо громче, чем при подключении к выходу первого блока,

В таком усилителе режим работы обоих транзисторов по постоянному току определяется в основном номиналами резисторов R4, R5 и напряжением источника питания. На резисторе R5 происходит падение напряжения постоянного тока, текущего через транзистор VЗ, которое через делитель R2R3 подается на базу транзистора V2 и открывает его. В свою очередь на участке эмиттер-коллектор открывшегося транзистора V2 происходит падение напряжения постоянного тока, которое в отрицательной полярности подается на базу транзистора VЗ. Таким образом, по постоянному току транзисторы усилителя взаимосвязаны и режим их работы устанавливается автоматически: отрицательное напряжение смещения на базу транзистора V2 подается с эмиттера транзистора VЗ, а на базу этого транзистора — с коллектора транзистора V2.

Конденсатор С4 разделяет выходную цепь первого блока и входную цепь второго блока по постоянному току. Без него резистор R1 оказался бы подключенным параллельно резистору R2 и режим работы обоих транзисторов был бы нарушен. Емкость этого конденсатора может быть в пределах от 3...5 до 10...20 мкФ. Отрицательной обкладкой он должен подключаться к базе транзистора V2, на которой относительно эмиттера отрицательное напряжение.

Оксидный конденсатор С5, шунтирующий резистор R5, устраняет действие отрицательной обратной связи по переменному току во втором каскаде. Его емкостное сопротивление для наиболее низких частот звукового диапазона (200...300 Гц) должно быть значительно меньше сопротивления резистора R5. Этому требованию отвечает конденсатор емкостью 10...50 мкФ.

Емкость конденсатора С6 подбирают на слух во время налаживания усилителя, добиваясь наиболее приятного тембра звучания радиопередачи. С увеличением емкости этого конденсатора примерно до 0,01 мкФ его сопротивление высшим звуковым частотам (более 5...8 кГц) уменьшается, и тембр звука становится как бы мягче.

Транзисторы, используемые в усилителе этого блока приемника, могут быть серий МП39 - МП42 с коэффициентом h=30...60. Резисторы R1 - R4 типа МЛТ-0,125 или МЛТ-0,25, оксидные конденсаторы - К50-3, К52-1 или К50-6 на номинальное напряжение не менее 6 В, конденсатор С6 - КСО, БМ или КДС.

Детали блока монтируют на плате размерами 40X50 мм. Сначала сверлят в ней 11 отверстий диаметром 1...1.5 мм. В девять из них плотно запрессовывают опорные монтажные стойки — отрезки медной луженой проволоки чуть большего диаметра и длиной 8...10 мм. К ним припаивают выводы деталей. Два отверстия справа (по рис. 2) используют для крепления гнезд, таких же, как гнезда первого блока. Затем сверлят еще два отверстия диаметром 8,5 мм. В них плотно вставляют корпусы транзисторов.

Закончив монтаж, сверяют его с принципиальной схемой блока - нет ли замыканий между проводниками, ошибок в монтаже. Включают питание и касаются отверткой входного проводника, идущего к базе транзистора V2. При этом в телефонах, подключенных к гнездам X5 и Х6, должен появиться звук низкого тона — признак работоспособности усилителя. Ко входу усилителя можно подключить звукосниматель и проиграть грампластинку.

Затем вход усилителя соединяют с выходом первого блока л настраивают его колебательный контур L1С2 на какую-либо радиостанцию. Теперь приемник должен работать значительно громче, чем без усилителя. Вместо телефонов к выходу усилителя можно подключить электромагнитный телефонный капсюль ДЗМ-4м или абонентский (радиотрансляционный) громкоговоритель, что позволит слушать радиопередачи уже всем звеном, занимающимся конструированием приемника.

Двухкаскадный усилитель ЗЧ на транзисторах разной структуры.

Схема:







Рис.1 Двухкаскадный усилитель ЗЧ на транзисторах

Выполнен с непосредственной связью между каскадами и глубокой отрицательной обратной связью по постоянному току, что делает его режим независящим от температуры окружающей среды (рис.1). Основа температурной стабилизации - резистор R4, "работающий" аналогично резистору R3 в предыдущей конструкции.

Усилитель более "чувствительный" по сравнению с однокаскадным - коэффициент усиления по напряжению достигает 20. На входные гнезда можно подавать переменное напряжение амплитудой не более 30 мВ, иначе возникнут искажения, прослушиваемые в головном телефоне.

Проверяют усилитель, прикоснувшись пинцетом (или просто пальцем) входного гнезда Х1 - в телефоне раздастся громкий звук. Усилитель потребляет ток около 8 мА.

Эту конструкцию можно использовать для усиления слабых сигналов, например, от микрофона. И конечно, он позволит значительно усилить сигнал ЗЧ, снимаемый с нагрузки детекторного приемника.


Практикум девятый: Автоматическое устройство «Электронный сторож».

Электронное реле это - обычный однокаскадный (или двух-трехкаскадный) усилитель тока, работающий в режиме переключения. Электронное реле - обязательный элемент большинства чувствительных электронных автоматов, включающих и выключающих те или иные исполнитель­ные механизмы. Электронное реле лежит в основе многих приборов, применяют такие устройства в качестве автоматических охранных устройств. Схема такого устройства приведена на рисунке 1.

Оно собрано на двух транзисторах и представляет собой усилитель постоянного тока. Пока охранный провод цел, ток от батареи GB1 протекает через него и резистор R1. Поскольку сопротивление провода незначительное, напряжение на базах транзисторов мало и они закрыты. Стоит оборвать провод, как ток от батареи потечет через резистор R1 и базовые цепи транзисторов.





Рис. 1. Схема электронного сторожа с электрическим звонком





Рис. 2. Расположение деталей малогабаритного переключателя

гирлянд на монтажной плате


Этот ток усиливается обоими транзисторами, и уже через коллекторную цепь транзистора V2 потечет ток, достаточный для работы электрического звонка В1. Питается электронный сторож от одной батареи напряжением 4,5 В. На время, когда сторож нужен, питание подают через выключатель 51.
Транзисторы возьмите типа МП39 - МП42 с любым буквенным индексом и возможно большим коэффициентом передачи тока, возможно использования транзисторов типа КТ316. Это нужно для того, чтобы резистор R1 можно было поставить возможно большего сопротивления, тогда батарея питания будет расходоваться более экономно и ее хватит надолго. Звонок подойдет любой, работающий от напряжения 3-3,5 В. Желательно, чтобы его сопротивление было возможно большим во избежание перегрева транзистора V2 при длительной работе звонка.

Детали сторожа разместите на плате (рис. 3) из изоляционного материала. Никаких монтажных шпилек не понадобится, поскольку деталей немного и выводы транзисторов и резистора достаточно подпаять к контактам выключателя и разъемов. Батарею прикрепите к плате металлической скобой.

Монтажная плата служит одновременно лицевой панелью корпуса, поэтому остается изготовить коробку высотой 30—35 мм и установить на ней плату. Налаживание «сторожа»; заключается в более точном подборе сопротивления резистора. Временно вместо него следует впаять в конструкцию цепочку из последовательно соединенных постоянного резистора сопротивлением 4,7 кОм и переменного сопротивлением 68 кОм. Установив наибольшее сопротивление переменного резистора, подключите к разъему XI электрозвонок и подайте выключателем питание. Перемещайте движок переменного резистора до тех пор, пока не раздадутся трели звонка. Измерьте получившееся сопротивление и впаяйте в электронный «сторож»; постоянный резистор с меньшим на 1-2 кОм сопротивлением (на случай обеспечения надежной работы сторожа при снижении напряжения батареи).




Рис. 3. Монтажная плата «сторожа»;: а - размещение деталей;

б - внешний вид смонтированной платы

Практикум десятый: « Фотореле».

Разновидностью электронного реле является простейшее фотореле. Ток светочувствительного элемента, изменяющийся под действием света на него, мал. Но если этот ток усилить, а на выход усилителя включить исполнительный элемент (лампу накаливания, электромагнитное реле электродвигатель), то получится фотореле - устройство, позволяющее при изменении силы света, падающего на его светочувствительный элемент, управлять различными другими приборами или механизмами.

Структурная схема такого автомата и графики токов, иллюстрирующие его работу, изображены на рис. 1.




Рис. 1


На рисунке 2 приведена такая схема. В качестве светочувствительного элемента применяется транзистор типа П401-403, П416 у которого аккуратно спилена верхняя часть корпуса. Лампа накаливания рассчитана на напряжение 1В и ток 0,068А.



-9V


HL1


VT1 П 401-403


VT2 MП 39-42


+9V

Рис. 2


Схемы для повторения:








Рис.1 Примерные конструкции фотореле и осветителя


Четкость срабатывания любого из фотореле, в значительной степени зависит от его осветителя. Наиболее эффективно фотореле будет работать, если осветитель дает узкий и яркий пучок света в направлении точно на фотоэлектронный датчик. Осветитель можно сделать в виде металлической или картонной трубки длиной 120-220 и диаметром 28 - 30 мм. Внутри трубки на одном конце укрепи малогабаритную лампу накаливания, рассчитанную на напряжение 9-12 В (например, автомобильную), а на другом — собирательную линзу (например, круглое очковое стекло) с фокусным расстоянием 100 - 120мм (рис. 1). Взаимное положение линзы и лампы в осветителе подбери опытным путем так, чтобы свет выходил из осветителя узким пучком.

Как можно использовать эти фотореле? По-разному. Можно, например, фотореле установить у входа в школу, чтобы оно включало светящуюся надпись: «Добро пожаловать». Или смонтировать его перед стенной газетой, чтобы автоматически включалась подсветка газеты, когда к ней подходят ребята. Его можно установить на модели конвейера, имитирующего погрузку ящиков с готовой продукцией. Всякий раз, когда «ящик» пересекает луч света, срабатывает электромеханический счетчик, включенный в исполнительную цепь, или вспыхивает сигнальная лампа.

Вообще же фотореле является полезнейшим учебно-наглядным пособием для физического кабинета школы. Большим успехом оно будет пользоваться и на вечерах, посвященных технике сегодняшнего дня.


Практикум одиннадцатый: «О цветомузыке».

Приставка "Цветной звук"

Одна из популярных радиолюбительских конструкций - светодинамическая установка (СДУ). Ее еще называют "цветомузыкальной приставкой". При подключении такой приставки к источнику звука, на ее экране появляются самые причудливые цветовые всполохи. Очередная конструкция - простейшее устройство, позволяющее познакомиться с принципом получения "цветного звука изображена на рисунке 1.


Рис.1 Светодинамическая установка

На входе приставки стоят два частотных фильтра - С1, R4 и R3,C2. Первый из них пропускает высшие частоты, а второй - низшие. Выделенные фильтрами сигналы поступают на усилительные каскады, нагрузками которых являются светодиоды. Причем в канале высших частот стоит светодиод HL1 зеленого цвета свечения, а в канале низших частот - красного (HL2).
Источником сигнала звуковой частоты может стать, например, радиоприемник или магнитофон. К динамической головке одного из них нужно подключить два провода в изоляции и соединить их с входными гнездами Х1 и Х2 приставки. Прослушивая воспроизводимую мелодию, вы будете наблюдать вспышки светодиодов. Кроме того, нетрудно различать "реакцию" светодиодов на звуки той или иной тональности. Скажем, при звуках барабана будет вспыхивать светодиод красного цвета свечения, а звуки скрипки вызовут вспышки светодиода зеленого цвета. Яркость светодиодов устанавливают регулятором громкости источника звукового сигнала.


Схемы для повторения:




Рис. 1 Принципиальная схема цветомузыкальной приставки

Схема возможного варианта такой приставки изображена на рис. 1. Со звуковой катушки-головки Гр усилителя звуковой частоты, например, радиоприёмника, DVD проигрывателя или домашнего кинотеатра сигнал звуковой частоты подается на базы транзисторов Т1 -Т3 через соответствующие им частотные фильтры. Роль фильтра канала высших частот выполняет конденсатор С1, он хорошо пропускает колебания наиболее высоких частот и оказывает значительное сопротивление колебаниям средних и низших частот. Дроссель Др1 и конденсатор С2, образуют фильтр средних частот. Функцию фильтра низших частот выполняет дроссель Др2, индуктивное сопротивление которого для средних и высших частот большое, а для низших малое. В коллекторные цепи транзисторов включены лампы накаливания Л1 — Л3, цвета которых соответствуют принятому частотному делению колебаний звукового диапазона. Исходное состояние транзисторов - закрытое. В это время токи коллекторных цепей транзисторов ничтожно малы и лампы, включенные в эти цепи, не светятся. Но вот заиграла музыка. В это время отрицательные полуволны сигналов, прошедших через фильтры, открывают транзисторы, в их коллекторных цепях появляются токи и лампы начинают светиться. Чем сильнее электрические сигналы, тем больше открываются транзисторы и ярче светятся лампы. Если преобладают звуки низких тонов, то ярче других светится лампа красного цвета, а если преобладают звуки высоких и средних тонов, то ярче светятся лампы синего и зеленого цветов. В результате на экране, освещающемся лампами, создаются различные цветовые гаммы. Чтобы изменяющиеся токи транзисторов не влияли на работу усилителя, являющегося источником сигналов звуковой частоты, приставка питается от самостоятельного однополупериодного выпрямителя на диоде Д1. Пульсации выпрямленного напряжения сглаживаются электролитическим конденсатором С3 большой емкости. Транзисторы приставки могут быть низкочастотными или высокочастотными, но обязательно средней (или большой) мощности, например П213, П214, ГТ403, П601, КТ814, КТ816. Лампы накаливания — от карманного электрического фонаря (3,5В х 0,28А). При наиболее громких звуках суммарный ток ламп приставки может достигать 0,7-0,8 А. Поэтому в выпрямителе блока питания должен работать диод, рассчитанный на выпрямленный ток около 1 А.. В качестве трансформатора питания можно использовать выходной трансформатор кадровой развертки ТВК-110, ТВК-90 телевизора, или любой другой трансформатор, понижающий напряжение сети до 5 -6 В. Напряжение на выходе выпрямителя должно быть не менее 7 -8 В.

Дроссель Др1 фильтра канала средних частот намотан на двух, сложенных вместе ферритовых кольцах с внешним диаметром 7 мм, а дроссель Др2 канала низших частот - на трех, сложенных вместе, таких же кольцах. На каждый из таких сердечников надо намотать по 200 витков провода ПЛШО или ПЭВ 0,1.

В коллекторные цепи транзисторов можно включить не по одной, а по две-три, соединенные параллельно, лампы. Но тогда в выпрямителе надо будет использовать диод на ток 3 — 5 А, например Д242А, а транзисторы, чтобы не перегревались, установить на теплоотводы.

Между базами и коллекторами транзисторов можно включить переменные или подстроечные резисторы сопротивлением по 2 — 3 кОм, Вместе с постоянными резисторами R1-R3 они образуют делители напряжений, открывающие транзисторы. При налаживании приставки. введенные сопротивления этих резисторов подбираются такими, чтобы нити накала ламп чуть светились. В дальнейшем этими резисторами по своему вкусу можно будет регулировать яркость свечения ламп любого из каналов цветности.


Практикум двенадцатый: «Мультивибратор и его применение».


Мультивибраторами называют электронные устройства. Генерирующие электрические колебания, близкие по форме к прямоугольной. Спектр колебаний, генерируемых мультивибратором, содержит множество гармоник - тоже электрических колебаний, но кратных колебаниям основной частоты, что и отражено в его названии: «мульти» - много, «вибро» - колеблю. Различают различные типы мультивибраторов в зависимости от их схемных решений и электрических параметров. Области применения мультивибраторов различны и широки: электронные игрушки, имитаторы звуков, автоматические устройства, пробники, вычислительная техника. Простейшими мультивибраторами доступными для быстрого и лёгкого повторения приведены на схемах ниже.

Первой практической работой радиолюбителя, начинающего знакомство с импульсной техникой, обычно бывает мультивибратор -генератор электрических импульсов, близких по форме к прямоугольным. Предлагаем и вам последовать этой традиции.

Схема возможного варианта мультивибратора приведена на рисунке 1,

устройство возбуждается и генерирует электрические импульсы. Частоте следования их зависит от номиналов указанных конденсаторов и резисторов R1 и R2.




Рис.1 Схема мультивибратора


Мультивибратор монтируется на макетной панели, т. е. подпаяйте к соответствующим выводам микросхемы конденсаторы и резисторы (рис. 1,б). Проверьте монтаж - нет ли ошибок - и особо внимательно полярность подключения электролитических конденсаторов. Исследовать работу мультивибратора можно с помощью вольтметра. Подключите к макетной панели источник питания, а к выходу второго элемента - вольтметр. Что показывает стрелка вольтметра? Напряжение постоянного тока, периодически, примерно 30 раз в минуту, возрастающее до уровня логической 1 и также резко уменьшающееся до уровня логического 0. Мультивибратор, следовательно, генерирует импульсы с частотой следования около 0,5 Гц.

Затем подключите вольтметр параллельно выходу первого элемента. И здесь он будет фиксировать переходы элемента из нулевого состояния в единичное, и наоборот, - с той же частотой, что и в предыдущем случав. Значит, и с этого выхода можно снимать электрические импульсы, но по отношению к импульсам на выходе второго элемента они будут сдвинуты по фазе на 180°.

Какие эксперименты можно провести с опытным мультивибратором? Прежде всего, попробуйте одновременно увеличить емкости обоих конденсаторов, например в два раза, подключив параллельно им такие же конденсаторы, а затем заменив их конденсаторами емкостью по 100... 200 мкФ. В первом случае частота следования импульсов должна уменьшиться, во втором - увеличиться.

Можно изменять емкость одного конденсатора, например С1. Это изменит не только частоту, но и соотношение длительности импульсов и пауз между ними - мультивибратор станет несимметричным. Конденсаторы могут быть емкостью по 1...5 мкФ. Тогда частота импульсов возрастет примерно до 500...1000 Гц. Это уже звуковая частота, и стрелка вольтметра из-за своей инерционности не сможет среагировать на нее, Чтобы в этом случае убедиться в работе мультивибратора, к его выходу нужно подключить через конденсатор емкостью 0,01...0,015 мкФ головные телефоны — в них услышите звук средней тональности. Заменив теперь один из постоянных резисторов переменным такого же номинала, вы сможете в некоторых пределах плавно изменять частоту генерируемых импульсов, в значит, и тональность звука в телефонах.


Схемы для повторения: