А. Кашкаров - Электронные самоделки
Благодаря конструктивным особенностям корпуса, удачным эстетическим решениям, а также электронной схеме устройства, управляющей светодиодом хаотичными пачками импульсов, удалось получить эффект мерцания свечи.
Прогресс в области новых световых элементов необратим. Лет 10 назад повсеместно в продаже имелись специальные лампы (рассчитанные под патрон Е27 и напряжение осветительной сети 220 В), которые производили аналогичный эффект мерцающей свечи благодаря инертному (неоновому) газу в колбе лампы. Сегодня такой же эффект можно получить от светодиода.
Стоимость таких фонарей-светильников невелика и колеблется от 3 до 10 Евро. В России и ближнем зарубежье подобные светильники продаются в отделах электротоваров, сувениров и гипермаркетах.
Рассмотрим электрическую схему устройства и ее основные элементы. Электрическая схема устройства представлена на рис. 4.15.
Микросхема DA1 является конструктивно «залитой» и на печатной плате представляет собой каплю твердой композиции с тремя выводами. Функция этой микросхемы — выработка импульсов с хаотичной частотой следования и скважностью. Как только на нее поступает питание после замыкания электрической цепи включателем SB1, на выводе 3 DA1 «OUT» присутствуют хаотичные импульсы положительной полярностью амплитудой 1,5–1,6 В (при нормально заряженных аккумуляторах). Ограничительный резистор R3 ограничивает ток через светодиод HL1, чем осуществляет энергосберегающую функцию устройства в вечернее время.
Импульсы хаотичного порядка с выхода микросхемы поступают в базу транзистора VT3, на котором выполнен усилитель тока.
В свою очередь, на транзисторах VT1, VT2 собран фоточувствительный узел (фотореле), управляющее работой усилителя тока VT2 и светодиода HL1. При ясной погоде или заметной солнечной активности в пасмурный день (короче, говоря, в дневное время) солнечная батарея на элементах FBI — FB4 является генератором постоянного тока. Максимальное суммарное напряжение на ее элементах (замеренное у катода диода VD1 и общего провода) не менее 3,4 В. Это напряжение поступает в базу транзистора VT1 (включенного вместе с VT2 по схеме Дарлингтона — с максимальным коэффициентом умножения напряжения) через делитель напряжения на резисторах R1, R4. Таким образом, пока светло, напряжение на солнечной батарее достаточно для открывания транзистора VT1 и, соответственно, запирания VT2. Через транзистор VT3 ток не течет, светодиод не мерцает.
Аккумуляторы GB1, GB2, соединенные последовательно, когда SB1 замкнут, заряжаются небольшим током через диод VD1, вторая функция которого — не допустить разряд аккумуляторов в темное время суток через элементы солнечной батареи.
В вечернее (темное) время суток, когда естественного освещения недостаточно для зарядки аккумуляторов, фотореле на транзисторах VT1, VT2 разрешает протекание тока через транзистор VT3, при этом светодиод HL1 мерцает, напоминая горение свечи. В этом случае через светодиод течет ток порядка 8 мА. При погашенном светодиоде устройство практически не потребляет ток. Соответственно, хорошо заряженных аккумуляторов при условии свечения светодиода только в вечернее время и ночью (то есть V суток) было бы достаточно на трое суток (примерно, 88 час).
Однако в дневное время аккумуляторы заряжаются, поэтому на практике время работы нового фонаря увеличивается намного и зависит (в основном) от солнечной активности в дневное время, т. е. тока заряда аккумуляторов.
Как правило, фонарь устанавливают в комнате на окне, с тем, чтобы он лучше заряжался днем. На практике, устанавливать фонарь в глубину комнаты, а тем более в темные интерьеры нельзя, т. к. не удастся получить желаемый уровень зарядки аккумуляторов и заявленные в руководстве (инструкции по эксплуатации) возможности «бесконечной работы, т. к. ресурс светодиода составляет не менее 100 000 часов» не соответствуют действительности. Конечно, не из-за светодиода, а просто устройство требует постоянной солнечной энергии для подзарядки, которую в темном углу или помещении будет неоткуда взять, да и аккумуляторы имеют не бесконечный цикл заряд-разряд. Прочие замеченные недостатки устройства и пути их локализации рассмотрим далее.
4.12.2. О деталях
Устройство комплектуется аккумуляторами Ni-Cd типа АА с номинальным напряжением 1,2 В и емкостью 700 мА/ч.
Транзисторы VT1—VT3 можно заменить отечественными приборами типа КТ312, КТ343 с любым буквенным индексом или аналогичные.
И тип аккумуляторов, и их емкость, на мой взгляд, недостаточны для хорошей и долговременной работы устройства. Именно поэтому устройство не принадлежит к «профи», а является «смешной детской самоделкой», рассчитанной на широкого потребителя и имеет больше сувенирное предназначение, нежели практическое.
4.12.3. Рекомендации по улучшению работы устройства
Для улучшения работы устройства, включающего длительную бесперебойную работу в течение месяцев подряд, а не нескольких суток, необходимо сделать ряд простых изменений в схеме.
□ Параллельно диоду VD1 установить еще 2 аналогичных диода для увеличения тока заряда аккумуляторов. Главное — чтобы все три диода были аналогичными.
□ Штатные аккумуляторы заменить аккумуляторами Ni-Mh (это продлит срок их полезной эксплуатации) в таком же корпусе АА, но с емкостью от 1400 мА/ч.
□ Резистор R4 из схемы удалить. При этом фотореле будет срабатывать раньше, уже при минимальной освещенности и включать светодиод позже (в сумерки), что способствует более длительному заряду аккумуляторов, тем более с большей емкостью, чем штатные.
□ Днем эксплуатировать (как уже было отмечено ранее) фонарь лучше в максимально освещенных местах (например, на окне), а к ночи, в преддверии романтического ужина, можно переносить его уже вглубь комнаты, что придаст атмосфере человеческого общения необычность.
Глава 5
Электронные узлы и дополнения к электрическим схемам
5.1. Автомат для клавиатуры
В популярных версиях телефонов с определителями номера, таких как «АНА-31», «Русь-18», «Русь-23 PLUS» и др., последовательным нажатием кнопок клавиатуры запускаются функциональные режимы «интеллектуального» телефона.
Таков, например, режим голосового проговаривания списка поступивших звонков с информацией о времени звонка и номере абонента в АОН с версией «Русь-23 PLUS». Для голосового проговаривания списка поступивших звонков за день с номером абонента и временем звонков нужно последовательно нажать кнопки на клавиатуре АОН <*>, <*>, <7>, <0>. Для проговаривания всего списка поступивших звонков набирается последовательность <*>, <*>, <7>, <0>, <0>.
Последние версии телефонов с определителем номера многофункциональны и имеют много полезных режимов работы. Несмотря на расширенную клавиатуру в АОН (когда одна кнопка в сочетании с другими имеет несколько назначений), запускать в действие такие важные функции, как проговаривание записной книжки, необходимо последовательным нажатием нескольких кнопок.
На рис. 5.1 предлагается простая приставка к АОН, автоматически запускающая тот или иной режим «интеллектуального» телефона, после подачи управляющего цифрового импульса (от кнопки или другого устройства) с положительным фронтом в точку А схемы.
Схема проста в изготовлении и эксплуатации, не требует настройки и дорогих деталей. Реализовано устройство на четырех популярных микросхемах. Применение микросхем К561 серии обеспечивает надежность и неприхотливость к питающему напряжению (UH в диапазоне 5—15 В).
5.1.1. Особенности устройства
Схема монтируется на перфорированной монтажной плате, размерами 40^65 мм, и помещается в корпусе самого аппарата с АОН. Печатную плату автор не разрабатывал, поэтому выводы элементов соединяются гибким монтажным проводом МГТФ сечением 0,6–0,8 мм.
На микросхеме D1 (КР1006ВИ1) собран генератор инфранизкой частоты. На выходе (вывод 3) генератор формирует импульсы по форме меандра с частотой 1 Гц. Частота выходных импульсов зависит от значений элементов R1C1 и напряжения питания схемы. При первой подаче питания на схему приставки (так же, как и при замыкании контактов S1) заряжается времязадающий конденсатор С2 через резистор R4. На логическом элементе D4.1 собран времязадающий узел, обеспечивающий задержку в 6–8 сек (зависит от элементов С2R4). На выходе этого элемента присутствует низкий логический уровень. На входе сброса R (вывод 15) D2 в первый момент времени тоже присутствует низкий логический уровень, разрешающий работу счетчика. На выходе инвертора D4.2 будет высокий уровень. Генератор запускается при высоком уровне на входе сброса R (вывод 4) D1 (КР1006ВИ1). Последовательность импульсов прямоугольной формы поступает на тактовый вход счетчика D2 (К561ИЕ8). На выходах Q0—Q9 D2 последовательно появляется высокий логический уровень напряжения. На каждом выходе Q счетчика D2 высокий логический уровень появляется только на период тактового импульса с соответствующим номером. За 6–8 сек счетчик работает, при появлении высокого логического уровня на выходе Q5 D2 положительный импульс проникает на вывод 15 D2 и счетчик сбрасывается (обнуляется). Этот же импульс, инвертированный элементом D4.2, прекращает работу генератора на микросхеме D1. Если на входе ЕС (вывод 13) D2 разрешения счета присутствует низкий уровень, то счетчик выполняет свои операции синхронно с положительным перепадом на тактовом входе С.
