Схемы с пояснениями простых устройств для радиолюбителей. Как читать электрические схемы. Схемы самодельных измерительных приборов
Схемы самодельных измерительных приборов
Схема прибора, разработанная на основе классического мультивибратора, но вместо нагрузочных резисторов в коллекторные цепи мультивибратора включены транзисторы противоположной основным проводимостью.
Хорошо, если в вашей лаборатории есть осциллограф. Ну а если его нет и купить его по тем или иным причинам не представляется возможным, не огорчайтесь. В большинстве случаев его с успехом может заменить логический пробник, позволяющий проконтролировать логические уровни сигналов на входах и выходах цифровых интегральных схем, определить наличие импульсов в контролируемой цепи и отразить полученную информацию в визуальной (свето-цветовой или цифровой) или звуковой (тональными сигналами различной частоты) формах. При налаживании и ремонте конструкций на цифровых интегральных схемах далеко не всегда так уж необходимо знать характеристики импульсов или точные значения уровней напряжения. Поэтому логические пробники облегчают процесс налаживания, даже если есть осциллограф.
Представлена огромная подборка разичных схем генераторов импульсов. Одни из них формируют на выходе одиночный импульс, длительность которого не зависит от длительности запускающего (входного) импульса. Применяются такие генераторы в самых разнообразных целях: имитации входных сигналов цифровых устройств, при проверке работоспособности цифровых интегральных схем, необходимости подачи на какое-то устройство определенного числа импульсов с визуальным контролем процессов и т. д. Другие генерируют пилообразные и прямоугольные импульсы различной частоты, скважности и амплитуды
Ремонт различных узлов и устройств низкочастотной радиоэлектронной аппаратуры и техники можно значительно упростить, если использовать в качестве помощника функциональный генератор, который дает возможность исследовать амплитудно-частотные характеристики любого низкочастотного устройства, переходные процессы и нелинейные характеристики любых аналоговых приборов, а также обладает возможностью генерации импульсов прямоугольной формы и упрощения процесса наладки цифровых схем.
При наладке цифровых устройств обязательно нужен еще один прибор - генератор импульсов. Промышленный генератор - прибор достаточно дорогой и редко бывает в продаже, но его аналог, пусть не такой точный и стабильный, можно собрать из доступных радиоэлементов в домашних условиях
Однако создание звукового генератора, вырабатывающего синусоидальный сигнал, дело непростое и довольно кропотливое, особенно в части налаживания. Дело в том, что любой генератор содержит, по крайней мере, два элемента: усилитель и частотнозависимую цепь, определяющую частоту колебаний. Обычно она включается между выходом и входом усилителя, создавая положительную обратную связь (ПОС). В случае ВЧ-генератора все просто - достаточно усилителя на одном транзисторе и колебательного контура, определяющего частоту. Для диапазона звуковых частот наматывать катушку сложно, да и добротность ее получается низкой. Поэтому в диапазоне звуковых частот используют RC-элементы - резисторы и конденсаторы. Они довольно плохо фильтруют основную гармонику колебаний, и потому синусоидальный сигнал оказывается искаженным, например, ограниченным по пикам. Для устранения искажений применяют цепи стабилизации амплитуды, поддерживающие низкий уровень генерируемого сигнала, когда искажения еще незаметны. Именно создание хорошей стабилизирующей цепи, не искажающей синусоидальный сигнал, и вызывает основные трудности.
Часто, собрав конструкцию, радиолюбитель видит, что устройство не работает. У человека ведь нет органов чувств, позволяющих видеть электрический ток, электромагнитное поле или процессы, происходящие в электронных схемах. Помогают это сделать радиоизмерительные приборы - глаза и уши радиолюбителя.
Поэтому нужно какое-то средство испытания и проверки телефонов и громкоговорителей, усилителей звуковой частоты, различных звукозаписывающих и звуковоспроизводящих устройств. Такое средство - это радиолюбительские схемы генераторов сигналов звуковой частоты, или, говоря проще, звуковой генератор. Традиционно он вырабатывает непрерывный синусоидальный сигнал, частоту и амплитуду которого можно изменять. Это позволяет проверять все каскады УНЧ, находить неисправности, определять коэффициент усиления, снимать амплитудно-частотные характеристики (АЧХ) и много всего другого.
Рассмотрена несложная радиолюбительская самодельная приставка превращающая ваш мультиметр в универсальный прибор проверки стабилитронов и динисторов. Имеются чертежи печатной платы
Радиолюбительская технология. В книге рассказывается о технологии работ радиолюбителя. Даются реко-мендации по обработке материалов, намотке катушек и трансформаторов, монтажу и пайке деталей. Описывается изготовление самодельных деталей элементов конструкций, простейших станков, приспособлений и инструмента.
Цифровая электроника для начинающих. Основы цифровой электроники изложены простым и доступным для начинающих способом - путем создания на макетной плате забавных и познавательных устройств на транзисторах и микросхемах, которые сразу после сборки начинают работать, не требуя пайки, наладки и программирования. Набор необходимых деталей сведен к минимуму как по количеству наименований, так и по стоимости.
По ходу изложения даются вопросы для самопроверки и закрепления материала, а также творческие задания на самостоятельную разработку схем.
Осциллографы. Основные принципы измерений. Осциллографы – незаменимый инструмент для тех, кто проектирует, производит или ремонтирует электронное оборудование. В современном быстро изменяющемся мире специалистам необходимо иметь самое лучшее оборудование для быстрого и точного решения своих насущных, связанных с измерениями задач. Будучи “глазами” инженеров в мир электроники, осциллографы являются ключевым инструментарием при изучении внутренних процессов в электронных схемах.
Спроектировать и построить катушку Тесла довольно легко. Для новичка это кажется сложной задачей (мне это тоже казалось сложным), но можно получить рабочую катушку, следуя инструкциям в этой статье и проделав небольшие расчеты. Конечно, если вы хотите очень мощную катушку, нет никакого способа кроме изучения теории и проведения множества расчетов.
Самоделки юного радиолюбителя. В книге описываются имитаторы звуков, искатели скрытой электропроводки, акустические выключатели, автоматы звукового управления моделями, электромузыкальные инструменты, приставки к электрогитарам, цветомузыкальные приставки и другие конструкции, собранные из доступных деталей
Школьная радиостанция ШК-2 - Алексеев С.М. В брошюре описаны два передатчика и два приемника, работающие на диапазонах 28 и 144 М гц, модулятор для анодно-экранной модуляции, блок питания и простые антенны. В ней рассказывается также об организации работы учащихся на коллективной радиостанции, о подготовке операторов, содержании их работы, об исследовательской работе школьников в области распространения КВ и УКВ.
Electronics For Dummies
Build your electronics workbench - and begin creating fun electronics projects right away
Packed with hundreds of colorful diagrams and photographs, this book provides step-by-step instructions for experiments that show you how electronic components work, advice on choosing and using essential tools, and exciting projects you can build in 30 minutes or less. You"ll get charged up as you transform theory into action in chapter after chapter!
Книга состоит из описаний простых конструкций, содержащих электронные компоненты, и экспериментов с ними. Кроме традиционных конструкций, чья логика работы определяется их схемотехникой, добавлены описания изделий, функционально реализующихся с помощью программирования. Тематика изделий - электронные игрушки и сувениры.
Как освоить радиоэлектронику с нуля. Если у вас есть огромное желание дружить с электроникой, если вы хотите создавать свои самоделки, но не знаете, с чего начать, - воспользуйтесь этим самоучителем. Вы узнаете, как читать принципиальные схемы, работать с паяльником, и создадите немало интересных самоделок. Вы научитесь пользоваться измерительным прибором, разрабатывать и создавать печатные платы , узнаете секреты многих профессиональных радиолюбителей. В общем, получите достаточное количество знаний для дальнейшего освоения электроники самостоятельно.
Паять просто - пошаговое руководство для начинающих. Комикс, несмотря на свой формат и объем, в мелких деталях объясняет основные принципы этого процесса, которые совсем не очевидны для людей, ни разу не державших в руках паяльник (как показывает практика, для многих державших тоже). Если вы давно хотели научиться паять сами, или планируете научить этому своих детей, то этот комикс для вас.
Электроника для любознательных. Эта книга написана специально для вас, начинающих увлекательное восхождение к вершинам электроники. Помогает освоению диалог автора книги с новичком. А еще помощниками в овладении знаниями становятся измерительные приборы, макетная плата, книги и ПК.
Энциклопедия юного радиолюбителя. Здесь Вы найдете множество практических схем как отдельных узлов и блоков, так и целых устройств. В разрешении многих вопросов поможет специальный справочник. Пользуясь удобной системой поиска, отыщешь нужный раздел, а к нему как наглядные примеры великолепно выполненные рисунки.
Книга создана специально для начинающих радиолюбителей, или, как еще у нас любят говорить, - «чайников». Она рассказывает об азах электроники и электротехники, необходимых радиолюбителю. Теоретические вопросы рассказываются в очень доступной форме и в объеме, необходимом для практической работы. Книга учит правильно паять, проводить измерения, анализ схем. Но, скорее, это книга о занимательной электронике. Ведь основа книги - радиолюбительские самоделки, доступные начинающему радиолюбителю и полезные в быту.
Это вторая книга из серии изданий, адресованных начинающему радиолюбителю в качестве учебно-практического пособия. В этой книге на более серьезном уровне продолжено знакомство с различными схемами на полупроводниковой и радиовакуумной базе, основами звукотехники, электро и радиоизмерениями. Изложение сопровождается большим количеством иллюстраций и практических схем.
Азбука радиолюбителя. Основное и единственное назначение этой книги - приобщить к радиолюбительскому творчеству ребят, не имеющих об этом ни малейшего представления. Книга построена по принципу `от азов - через знакомство - к пониманию` и может быть рекомендована школьникам средних и старших классов как путеводитель по началам радиотехники.
Ниже приводятся несложные светозвуковые схемы, в основном собранные на основе мультивибраторов, для начинающих радиолюбителей. Во всех схемах использована простейшая элементная база, не требуется сложная наладка и допускается замена элементов на аналогичные в широких пределах.
Электронная утка
Игрушечную утку можно снабдить несложной схемой имитатора «кряканья» на двух транзисторах. Схема представляет собой классический мультивибратор на двух транзисторах, в одно плечо которого включен акустический капсюль, а нагрузкой другого служат два светодиода, которые можно вставить в глаза игрушки. Обе эти нагрузки работают поочередно – то раздается звук, то вспыхивают светодиоды – глаза утки. В качестве включателя питания SA1 можно применить герконовый датчик (можно взять из датчиков СМК-1, СМК-3 и др., используемых в системах охранной сигнализации как датчики открывания двери). При поднесении магнита к геркону его контакты замыкаются и схема начинает работать. Это может происходить при наклоне игрушки к спрятанному магниту или поднесения своеобразной «волшебной палочки» с магнитом.
Транзисторы в схеме могут быть любые p-n-p типа, малой или средней мощности, например МП39 – МП42 (старого типа), КТ 209, КТ502, КТ814, с коэффициентом усиления более 50. Можно использовать и транзисторы структуры n-p-n, например КТ315, КТ 342, КТ503, но тогда нужно изменить полярность питания, включения светодиодов и полярного конденсатора С1. В качестве акустического излучателя BF1 можно использовать капсюль типа ТМ-2 или малогабаритный динамик. Налаживание схемы сводится к подбору резистора R1 для получения характерного звука кряканья.
Звук подскакивающего металлического шарика
Схема довольно точно имитирует такой звук, по мере разряда конденсатора С1 громкость «ударов» снижается, а паузы между ними уменьшаются. В конце послышится характерный металлический дребезг, после чего звук прекратится.
Транзисторы можно заменить на аналогичные, как и в предыдущей схеме.
От емкости С1 зависит общая продолжительность звучания, а С2 определяет длительность пауз между «ударами». Иногда для более правдоподобного звучания полезно подобрать транзистор VT1, так как работа имитатора зависит от его начального тока коллектора и коэффициента усиления (h21э).
Имитатор звука мотора
Им можно, например, озвучить радиоуправляемую или другую модель передвижного устройства.
Варианты замены транзисторов и динамика – как и в предыдущих схемах. Трансформатор Т1 – выходной от любого малогабаритного радиоприемника (через него в приемниках также подключен динамик).
Существует множество схем имитации звуков пения птиц, голосов животных, гудка паровоза и т.д. Предлагаемая ниже схема собрана всего на одной цифровой микросхеме К176ЛА7 (К561 ЛА7, 564ЛА7) и позволяет имитировать множество разных звуков в зависимости от величины сопротивления, подключаемого к входным контактам Х1.
Следует обратить внимание, что микросхема здесь работает «без питания», то есть на ее плюсовой вывод (ножка 14) не подается напряжение. Хотя на самом деле питание микросхемы все же осуществляется, но происходит это только при подключении сопротивления-датчика к контактам Х1. Каждый из восьми входов микросхемы соединен с внутренней шиной питания через диоды, защищающие от статического электричества или неправильного подключения. Через эти внутренние диоды и осуществляется питание микросхемы за счет наличия положительной обратной связи по питанию через входной резистор-датчик.
Схема представляет собой два мультивибратора. Первый (на элементах DD1.1, DD1.2) сразу начинает вырабатывать прямоугольные импульсы с частотой 1 … 3 Гц, а второй (DD1.3, DD1.4) включается в работу, когда на вывод 8 с первого мультивибратора поступит уровень логической «1». Он вырабатывает тональные импульсы с частотой 200 … 2000 Гц. С выхода второго мультивибратора импульсы подаются на усилитель мощности (транзистор VT1) и из динамической головки слышится промодулированный звук.
Если теперь к входным гнездам Х1 подключить переменный резистор сопротивлением до 100 кОм, то возникает обратная связь по питанию и это преображает монотонный прерывающийся звук. Перемещая движок этого резистора и меняя сопротивление можно добиться звука, напоминающего трель соловья, щебетание воробья, крякание утки, квакание лягушки и т.д.
Детали
Транзистор можно заменить на КТ3107Л, КТ361Г но в этом случае нужно поставить R4 сопротивлением 3,3 кОм, иначе уменьшится громкость звука. Конденсаторы и резисторы – любых типов с номиналами, близкими к указанным на схеме. Надо иметь в виду, что в микросхемах серии К176 ранних выпусков отсутствуют вышеуказанные защитные диоды и такие зкземпляры в данной схеме работать не будут! Проверить наличие внутренних диодов легко – просто замерить тестером сопротивления между выводом 14 микросхемы («+» питания) и ее входными выводами (или хотя бы одним из входов). Как и при проверке диодов, сопротивление в одном направление должно быть низким, в другом – высоким.
Выключатель питания в этой схеме можно не применять, так как в режиме покоя устройство потребляет ток менее 1 мкА, что значительно меньше даже тока саморазряда любой батареи!
Наладка
Правильно собранный имитатор никакой наладки не требует. Для изменения тональности звука можно подбирать конденсатор С2 от 300 до 3000 пФ и резисторы R2, R3 от 50 до 470 кОм.
Фонарь-мигалка
Частоту миганий лампы можно регулировать подбором элементов R1, R2, C1. Лампа может быть от фонарика либо автомобильная 12 В. В зависимости от этого нужно выбирать напряжение питания схемы (от 6 до 12 В) и мощность коммутирующего транзистора VT3.
Транзисторы VT1, VT2 – любые маломощные соответствующей структуры (КТ312, КТ315, КТ342, КТ 503 (n-p-n) и КТ361, КТ645, КТ502 (p-n-p), а VT3 – средней или большой мощности (КТ814, КТ816, КТ818).
Простое устройство для прослушивания звукового сопровождения ТВ - передач на наушники. Не требует никакого питания и позволяет свободно перемещаться в пределах комнаты.
Катушка L1 представляет собой «петлю» из 5…6 витков провода ПЭВ (ПЭЛ)-0.3…0.5 мм, проложенную по периметру комнаты. Она подключается параллельно динамику телевизора через переключатель SA1 как показано на рисунке. Для нормальной работы устройства выходная мощность звукового канала телевизора должна быть в пределах 2…4 Вт, а сопротивление петли – 4…8 Ом. Провод можно проложить под плинтусом или в кабельном канале, при этом нужно располагать его по возможности не ближе 50 см от проводов сети 220 В для уменьшения наводок переменного напряжения.
Катушка L2 наматывается на каркас из плотного картона или пластика в виде кольца диаметром 15…18 см, которое служит наголовником. Она содержит 500…800 витков провода ПЭВ (ПЭЛ) 0,1…0,15 мм закрепленного клеем или изолентой. К выводам катушки подключены последовательно миниатюрный регулятор громкости R и наушник (высокоомный, например ТОН-2).
Автомат выключения освещения
От множества схем подобных автоматов эта отличается предельной простотой и надежностью и в подробном описании не нуждается. Она позволяет включать освещение или какой-нибудь электроприбор на заданное непродолжительное время, а затем автоматически его отключает.
Для включения нагрузки достаточно кратковременно нажать выключатель SA1 без фиксации. При этом конденсатор успевает зарядиться и открывает транзистор, который управляет включением реле. Время включения определяется емкостью конденсатора С и с указанным на схеме номиналом (4700 мФ) составляет около 4 минут. Увеличение времени включенного состояния достигается подключением дополнительных конденсаторов параллельно С.
Транзистор может быть любым n-p-n типа средней мощности или даже маломощным, типа КТ315. Это зависит от рабочего тока применяемого реле, которое также может быть любым другим на напряжение срабатывания 6-12 В и способным коммутировать нагрузку необходимой вам мощности. Можно использовать и транзисторы p-n-p типа, но нужно будет поменять полярность напряжения питания и включения конденсатора С. Резистор R также влияет в небольших пределах на время срабатывания и может быть номиналом 15 … 47 кОм в зависимости от типа транзистора.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Электронная утка | |||||||
| VT1, VT2 | Биполярный транзистор | КТ361Б | 2 | МП39-МП42, КТ209, КТ502, КТ814 | В блокнот | ||
| HL1, HL2 | Светодиод | АЛ307Б | 2 | В блокнот | |||
| C1 | 100мкФ 10В | 1 | В блокнот | ||||
| C2 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 1 | В блокнот | |||
| R1, R2 | Резистор | 100 кОм | 2 | В блокнот | |||
| R3 | Резистор | 620 Ом | 1 | В блокнот | |||
| BF1 | Акустический излучатель | ТМ2 | 1 | В блокнот | |||
| SA1 | Геркон | 1 | В блокнот | ||||
| GB1 | Элемент питания | 4.5-9В | 1 | В блокнот | |||
| Имитатор звука подскакивающего металлического шарика | |||||||
| Биполярный транзистор | КТ361Б | 1 | В блокнот | ||||
| Биполярный транзистор | КТ315Б | 1 | В блокнот | ||||
| C1 | Электролитический конденсатор | 100мкФ 12В | 1 | В блокнот | |||
| C2 | Конденсатор | 0.22 мкФ | 1 | В блокнот | |||
| Динамическая головка | ГД 0.5...1Ватт 8 Ом | 1 | В блокнот | ||||
| GB1 | Элемент питания | 9 Вольт | 1 | В блокнот | |||
| Имитатор звука мотора | |||||||
| Биполярный транзистор | КТ315Б | 1 | В блокнот | ||||
| Биполярный транзистор | КТ361Б | 1 | В блокнот | ||||
| C1 | Электролитический конденсатор | 15мкФ 6В | 1 | В блокнот | |||
| R1 | Переменный резистор | 470 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R2 | Резистор | 24 кОм | 1 | В блокнот | |||
| T1 | Трансформатор | 1 | От любого малогабаритного радиоприемника | В блокнот | |||
| Универсальный имитатор звуков | |||||||
| DD1 | Микросхема | К176ЛА7 | 1 | К561ЛА7, 564ЛА7 | В блокнот | ||
| Биполярный транзистор | КТ3107К | 1 | КТ3107Л, КТ361Г | В блокнот | |||
| C1 | Конденсатор | 1 мкФ | 1 | В блокнот | |||
| C2 | Конденсатор | 1000 пФ | 1 | В блокнот | |||
| R1-R3 | Резистор | 330 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R4 | Резистор | 10 кОм | 1 | В блокнот | |||
| Динамическая головка | ГД 0.1...0.5Ватт 8 Ом | 1 | В блокнот | ||||
| GB1 | Элемент питания | 4.5-9В | 1 | В блокнот | |||
| Фонарь-мигалка | |||||||
| VT1, VT2 | Биполярный транзистор | ||||||
При изучении электроники возникает вопрос, как читать электрические схемы. Естественным желанием начинающего электронщика или радиолюбителя является спаять какое-то интересное электронное устройство. Однако на начальном пути достаточных теоретических знаний и практических навыков как всегда не хватает. Поэтому устройство собирают вслепую. И часто бывает, что спаянное устройство, на которое было затрачено много времени, сил и терпения, — не работает, что вызывает только разочарование и отбивает желание у начинающего радиолюбителя заниматься электроникой, так и не ощутив все прелести данной науки. Хотя, как оказывается, схема не заработала из-за допущения сущего пустяковой ошибки. На исправление такой ошибки у более опытного радиолюбителя ушло бы меньше минуты.
В данной статье приведены полезные рекомендации, которые позволят свести к минимуму количество ошибок. Помогут начинающему радиолюбителю собирать различные электронные устройства, которые заработают с первого раза.
Любая радиоэлектронная аппаратура состоит из отдельных радиодеталей, спаянных (соединенных) между собой определенным образом. Все радиодетали, их соединения и дополнительные обозначения отображаются на специальном чертеже. Такой чертеж называется электрической схемой. Каждая радиодеталь имеет свое обозначение, которое правильно называется условное графическое обозначение, сокращенно – УГО . К УГО мы вернемся дальше в этой статье.
Принципиально можно выделить два этапа совершенствования чтения электрических схем. Первый этап характерен для монтажников радиоэлектронной аппаратуры. Они просто собирают (паяют) устройства не углубляясь в назначение и принцип работы основных его узлов. По сути дела – это скучная работа, хотя, хорошо паять, нужно еще поучиться. Лично мне гораздо интересней паять то, что я полностью понимаю, как оно работает. Появляются множества вариантов для маневров. Понимаешь какой номинал, например или критичный в данной случае, а каким можно пренебречь и заменить другим. Какой транзистор можно заменить аналогом, а где следует использовать транзистор только указанной серии. Поэтому лично мне ближе второй этап.
Второй этап присущ разработчикам радиоэлектронной аппаратуры. Такой этап является самый интересный и творческий, поскольку совершенствоваться в разработке электронных схем можно бесконечно.
По этому направлению написаны целые тома книг, наиболее известной из которых является «Искусство схемотехники». Именно к этому этапу мы будем стремиться подойти. Однако здесь уже потребуются и глубокие теоретические знания, но все оно того стоит.
Обозначение источников питания
Любое радиоэлектронное устройство способно выполнять свои функции только при наличии электроэнергии. Принципиально выделяют два типа источников электроэнергии: постоянного и переменного тока. В данной статье рассматриваются исключительно источниках . К ним относятся батарейки или гальванические элементы, аккумуляторные батареи, различного рода блоки питания и т.п.
В мире насчитывается тысячи тысяч разных аккумуляторов, гальванических элементов и т.п., которые отличаются как внешним видом, так и конструкцией. Однако всех их объединяет общее функциональное назначение – снабжать постоянным током электронную аппаратуру. Поэтому на чертежах электрических схем источники они обозначаются единообразно, но все же с некоторыми небольшими отличиями.
Электрические схемы принято рисовать слева на право, то есть так, как и писать текст. Однако такого правила далеко не всегда придерживаются, особенно радиолюбители. Но, тем не менее, такое правило следует взять на вооружение и применять в дальнейшем.
Гальванический элемент или одна батарейка, неважно «пальчиковая», «мизинчиковая» или таблеточного типа, обозначается следующим образом: две параллельные черточки разной длины. Черточка большей длины обозначает положительный полюс – плюс «+», а короткая – минус «-».
Также для большей наглядности могут проставляться знаки полярности батарейки. Гальванический элемент или батарейка имеет стандартное буквенное обозначение G .
Однако радиолюбители не всегда придерживаются такой шифровки и часто вместо G
пишут букву E
, которая обозначает, что данный гальванический элемент является источником электродвижущей силы (ЭДС). Также рядом может указываться величина ЭДС, например 1,5 В.
Иногда вместо изображения источника питания показывают только его клеммы.
Группа гальванических элементов, которые могут повторно перезаряжаться, аккумуляторной батареей . На чертежах электрических схем они обозначается аналогично. Только между параллельными черточками находится пунктирная линия и применяется буквенное обозначение GB . Вторая буква как раз и обозначает «батарея».
Обозначение проводов и их соединений на схемах
Электрические провода выполняют функцию объединения всех электронных элементов в единую цепь. Они выполняют роль «трубопровода» — снабжают электронные компонент электронами. Провода характеризуются множеством параметров: сечением, материалом, изоляцией и т.п. Мы же будем иметь дело с монтажными гибкими проводами.
На печатных платах проводами служат токопроводящие дорожки. Вне зависимости от вида проводника (проволока или дорожка) на чертежах электрических схем они обозначаются единым образом – прямой линией.
Например, для того, что бы засветить лампу накаливания необходимо напряжение от аккумуляторной батареи подвести с помощью соединительных проводов к лампочке. Тогда цепь будет замкнута и в ней начнет протекать ток, который вызовет нагрев нити лампы накаливания до свечения.
Проводник принять обозначать прямой линией: горизонтальной или вертикальной. Согласно стандарту, провода или токоведущие дорожки могут изображаться под углом 90 или 135 градусов.
В разветвленных цепях проводники часто пересекаются. Если при этом не образуется электрическая связь, то точка в месте пересечения не ставится.
Обозначение общего провода
В сложных электрических цепях с целью улучшения читаемости схемы часто проводники, соединенные с отрицательной клеммой источника питания, не изображают. А вместо них применяют знаки, обозначающие отрицательных провод, который еще называют общи й или масса или шасси или земля .
Рядом со знаком заземления часто, особенно в англоязычных схемах, делается надпись GND, сокращенно от GRAUND – земля .
Однако следует знать, что общий провод не обязательно должен быть отрицательным, он также может быть и положительным. Особенно часто за положительный общий провод принимался в старых советских схемах, в которых преимущественно использовались транзисторы p — n — p структуры.
Поэтому, когда говорят, что потенциал в какой-то точке схемы равен какому-то напряжению, то это означает, что напряжение между указанной точкой и «минусом» блока питания равен соответствующему значению.
Например, если напряжение в точке 1 равно 8 В, а в точке 2 оно имеет величину 4 В, то нужно положительный щуп вольтметра установить в соответствующую точку, а отрицательный – к общему проводу или отрицательной клемме.
Таким подходом довольно часто пользуются, поскольку это очень удобно с практической точки зрения, так как достаточно указать только одну точку.
Особенно часто это применяется при настройке или регулировке радиоэлектронной аппаратуре. Поэтому учиться читать электрические схемы гораздо проще, пользуясь потенциалами в конкретных точках.
Условное графическое обозначение радиодеталей
Основу любого электронного устройства составляют радиодетали. К ним относятся , светодиоды, транзисторы, различные микросхемы и т. д. Чтобы научиться читать электрические схемы нужно хорошо знать условные графические обозначения всех радиодеталей.
Для примера рассмотрим следующий чертеж. Он состоит из батареи гальванических элементов GB 1 , резистора R 1 и светодиода VD 1 . Условное графическое обозначение (УГО) резистора имеет вид прямоугольника с двумя выводами. На чертежах он обозначается буквой R , после которой ставится его порядковый номер, например R 1 , R 2 , R 5 и т. д.
Поскольку важным параметром резистора помимо сопротивления является , то ее значение также указывается в обозначении.
УГО светодиода имеет вид треугольника с риской у его вершины; и двумя стрелочками, острия которых направлены от треугольника. Один вывод светодиода называется анодом, а второй – катодом.
Светодиод, как и «обычный» диод, пропускает ток только в одном направлении – от анода к катоду. Данный полупроводниковый прибор обозначается VD , а его тип указывается в спецификации или в описании к схеме. Характеристики конкретного типа светодиода приводятся в справочниках или «даташитах».
Как читать электрические схемы реально
Давайте вернемся к простейшей схеме, состоящей из батареи гальванических элементов GB 1 , резистора R 1 и светодиода VD 1 .
Как мы видим – цепь замкнута. Поэтому в ней протекает электрический ток I , который имеет одинаковое значение, поскольку все элементы соединены последовательно. Направление электрического тока I от положительной клеммы GB 1 через резистор R 1 , светодиод VD 1 к отрицательной клемме.
Назначение всех элементов вполне понятно. Конечной целью является свечение светодиода. Однако, чтобы он не перегрелся и не вышел из строя резистор ограничивает величину тока.
Величина напряжения, согласно второму закона Кирхгофа, на всех элементах может отличаться и зависит от сопротивления резистора R 1 и светодиод VD 1 .
Если измерить вольтметром напряжение на R 1 и VD 1 , а затем полученные значения сложить, то их сумма будет равна напряжению на GB 1 : V 1 = V 2 + V 3 .
Соберем по данному чертежу реальное устройство.
Добавляем радиодетали
Рассмотрим следующую схему, состоящую из четырех параллельных ветвей. Первая представляет собой лишь аккумуляторную батарею GB 1, напряжением 4,5 В. Во второй ветви последовательно соединены нормально замкнутые контакты K 1.1 электромагнитного реле K 1 , резистора R 1 и светодиода VD 1 . Далее по чертежу находится кнопка SB 1 .
Третья параллельная ветвь состоит из электромагнитного реле K 1 , шунтированного в обратном направлении диодом VD 2 .
В четвертой ветви имеются нормально разомкнутые контакты K 1.2 и бузер BA 1 .
Здесь присутствуют элементы, ранее нами не рассмотрены в данной статье: SB 1 – это кнопка без фиксации положения. Пока она нажата ее, контакты замкнуты. Но как только мы перестанем нажимать и уберем палец с кнопки, контакты разомкнутся. Такие кнопки еще называют тактовыми.
Следующий элемент– это электромагнитное реле K 1 . Принцип работы его заключается в следующем. Когда на катушку подано напряжение, замыкаются его разомкнутые контакты и размыкаются замкнутые контакты.
Все контакты, которые соответствуют реле K 1 , обозначаются K 1.1 , K 1.2 и т. д. Первая цифра означает принадлежность их соответствующему реле.
Бузер
Следующий элемент, ранее не знакомый нам, — это бузер. Бузер в какой-то степени можно сравнить с маленьким динамиком. При подаче переменного напряжения на его выводы раздается звук соответствующей частоты. Однако в нашей схеме отсутствует переменное напряжение. Поэтому мы будем применять активный бузер, который имеет встроенный генератор переменного тока.
Пассивный бузер – для переменного тока.
Активный бузер – для постоянного тока.
Активный бузер имеет полярность, поэтому следует ее придерживаться.
Теперь мы уже можем рассмотреть, как читать электрическую схему в целом.
В исходном состоянии контакты K 1.1 находятся в замкнутом положении. Поэтому ток протекает по цепи от GB 1 через K 1.1 , R 1 , VD 1 и возвращается снова к GB 1 .
При нажатии кнопки SB 1 ее контакты замыкаются, и создается путь для протекания тока через катушку K 1 . Когда реле получило питание ее нормально замкнутые контакты K 1.1 размыкаются, а нормально замкнутые контакты K 1.2 замыкаются. В результате гаснет светодиод VD 1 и раздается звук бузера BA 1 .
Теперь вернемся к параметрам электромагнитного реле K 1 . В спецификации или на чертеже обязательно указывается серия применяемого реле, например HLS ‑4078‑ DC 5 V . Такое реле рассчитано на номинальное рабочее напряжение 5 В. Однако GB 1 = 4,5 В, но реле имеет некоторый допустимы диапазон срабатывания, поэтому оно будет хорошо работать и при напряжении 4,5 В.
Для выбора бузера часто достаточно знать лишь его напряжение, однако иногда нужно знать и ток. Также следует не забывать и о его типе – пассивный или активный.
Диод VD 2 серии 1 N 4148 предназначен для защиты элементов, которые производят размыкание цепи, от перенапряжения. В данном случае можно обойтись и без него, поскольку цепь размыкает кнопка SB 1 . Но если ее размыкает транзистор или тиристор, то VD 2 нужно обязательно устанавливать.
Учимся читать схемы с транзисторами
На данном чертеже мы видим VT 1 и двигатель M 1 . Для определенности будем применять транзистор типа 2 N 2222 , который работает в .
Чтобы транзистор открылся, нужно на его базу подать положительный потенциал относительно эмиттера – для n — p — n типа; для p — n — p типа нужно подавать отрицательный потенциал относительно эмиттера.
Кнопка SA 1 с фиксацией, то есть он сохраняет свое положение после нажатия. Двигатель M 1 постоянного тока.
В исходном состоянии цепь разомкнута контактами SA 1 . При нажатии кнопки SA1 создается несколько путей протеканию тока. Первый путь – «+» GB 1 – контакты SA 1 – резистор R 1 – переход база-эмиттер транзистора VT 1 – «-» GB 1 . Под действием протекающего тока через переход база-эмиттер транзистор открывается и образуется второй путь току – «+»GB 1 – SA 1 – катушка реле K 1 – коллектор-эмиттер VT 1 – «-» GB 1 .
Получив питание, реле K 1 замыкает свои разомкнутые контакты K 1.1 в цепи двигателя M 1 . Таким образом, создается третий путь: «+» GB 1 – SA 1 – K 1.1 – M 1 – «-» GB 1 .
Теперь давайте все подытожим. Для того чтобы научиться читать электрические схемы, на первых порах достаточно лишь четко понимать законы Кирхгофа, Ома, электромагнитной индукции; способы соединения резисторов, конденсаторов; также следует знать назначение всех элементом. Также поначалу следует собирать те устройства, на которые имеются максимально подробные описания назначения отдельных компонентов и узлов.
Разобраться в общем подходе к разработке электронных устройств по чертежам, с множеством практических и наглядных примеров поможет мой очень полезный для начинающих курс . Пройдя данный курс, Вы сразу почувствуете, что перешли от новичка на новый уровень.
Приведены несколько схем простых устройств и узлов, которые могут быть изготовлены начинающими радиолюбителями.
Однокаскадный усилитель ЗЧ
Это простейшая конструкция, которая позволяет продемонстрировать усилительные способности транзистора Правда, коэффициент усиления по напряжению невелик - он не превышает 6, поэтому сфера применения такого устройства ограничена.
Тем не менее его можно подключить, скажем, к детекторному радиоприемнику (он должен быть нагружен на резистор 10 кОм) и с помощью головного телефона BF1 прослушивать передачи местной радиостанции.
Усиливаемый сигнал поступает на входные гнезда X1, Х2, а напряжение питания (как и во всех остальных конструкциях этого автора, оно составляет 6 В - четыре гальванических элемента напряжением по 1,5 В, соединенных последовательно) подается на гнезда ХЗ, Х4.
Делитель R1R2 задает напряжение смещения на базе транзистора, а резистор R3 обеспечивает обратную связь по току, что способствует температурной стабилизации работы усили теля.
Рис. 1. Схема однокаскадного усилителя ЗЧ на транзисторе.
Как происходит стабилизация? Предположим, что под воздействием температуры увеличился ток коллекто ра транзистора Соответственно увеличится падение напряжения на резисто ре R3. В итоге уменьшится ток эмитте ра, а значит, и ток коллектора - он достигнет первоначального значения.
Нагрузка усилительного каскада - головной телефон сопротивлением 60.. 100 Ом. Проверить работу усилителя несложно, нужно коснуться входного гнезда Х1 например, пинцетом в телефоне должно прослушиваться слабое жужжание, как результат наводки пере менного тока. Ток коллектора транзис тора составляет около 3 мА.
Двухкаскадный УЗЧ на транзисторах разной структуры
Он выполнен с непосредственной связью между каскадами и глубокой отрицательной обратной связью по постоянному току, что делает его режим независящим от температуры окружающей среды. Основа температурной стабилизации - резистор R4, работаю щий 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.
Рис. 2. Схема двухкаскадного усилителя ЗЧ на транзисторах разной структуры.
Эту конструкцию можно использовать для усиления слабых сигналов например, от микрофона. И конечно он позволит значительно усилить сигнал 34, снимаемый с нагрузки детекторного приемника.
Двухкаскадный УЗЧ на транзисторах одинаковой структуры
Здесь также использована непосредственная связь между каскадами, но стабилизация режима работы несколько отличается от предыдущих конструкций.
Допустим, что ток коллектора транзистора VТ1 уменьшился Падение напряжения на этом транзисторе увеличится что приведет к увеличению напряжения на резисторе R3, включенном в цепи эмиттера транзис тора VТ2.
Благодаря связи транзисторов через резистор R2, увеличится ток базы входного транзистора, что приведет к увеличению его тока коллектора. В итоге первоначальное изменение тока коллектора этого транзистора будет скомпенсировано.
Рис. 3. Схема двухкаскадного усилителя ЗЧ на транзисторах одинаковой структуры.
Чувствительность усилителя весьма высока - коэффициент усиления достигает 100. Усиление в сильной степени зависит от емкости конденсатора С2 - если его отключить, усиление снизится. Входное напряжение должно быть не более 2 мВ.
Усилитель хорошо работает с детекторным приемником, с электретным микрофоном и другими источниками слабого сигнала. Ток, потребляемый усилителем - около 2 мА.
Он выполнен на транзисторах разной структуры и обладает усилением по напряжению около 10. Наибольшее входное напряжение может быть 0,1 В.
Усилитель двухкаскадный первый собран на транзисторе VТ1 второй - на VТ2 и VТЗ разной структуры. Первый ка скад усиливает сигнал 34 по напряжению причем обе полуволны одинаково. Второй - усиливает сигнал по току но каскад на транзисторе VТ2 “работает” при положительных полуволнах, а на транзисторе VТЗ - при отрицательных.
Рис. 4. Двухтактный усилитель мощности ЗЧ на транзисторах.
Режим по постоянному току выбран таким что напряжение в точке соединения эмиттеров транзисторов второго каскада равно примерно половине напряжения источника питания.
Это достигается включением резистора R2 обратной связи Ток коллектора входного транзистора, протекая через диод VD1, приводит к падению на нем напряжения. которое является напряжением смещения на базах выходных транзисторов (относительно их эмиттеров), - оно позволяет уменьшить искажения усиливаемого сигнала.
Нагрузка (несколько параллельно включенных головных телефонов либо динамическая головка) подключена к усилителю через оксидный конденсатор С2.
Если усилитель будет работать на динамическую головку (сопротивлением 8 -.10 Ом), емкость этого конденсатора должна бы ь минимум вдвое больше Обратите внимание на подключение нагрузки первого каскада - резистора R4 Его верхний по схеме вывод соединен не с плюсом питания, как это обычно делается, а с нижним выводом нагрузки.
Это так называемая цепь вольтодобавки, при которой в базовую цепь выходных транзисторов поступает небольшое на пряжение ЗЧ положительной обратной связи, выравнивающее условия работы транзисторов.
Двухуровневый индикатор напряжения
Такое устройство можно использовать. например, для индикации “истощения” батареи питания либо индикации уровня воспроизводимого сигнала в бытовом магнитофоне. Макет индикатора позволит продемонстрировать принцип его работы.
Рис. 5. Схема двухуровневого индикатора напряжения.
В нижнем по схеме положении движка переменного резистора R1 оба транзистора закрыты, светодиоды HL1, HL2 погашены. При перемещении движкарезистора вверх, напряжение на нем увеличивается. Когда оно достигнет напряжения открывания транзистора VТ1 вспыхнет светодиод HL1
Если продолжать перемещать движок. наступит момент, когда вслед за диодом VD1 откроется транзистор VТ2. Вспыхнет и светодиод HL2. Иными словами, малое напряжение на входе индикатора вызывает свечение только светодиода HL1 а большее обоих светодиодов.
Плавно уменьшая входное напряжение переменным резистором, заметим что вначале гаснет светодиод HL2, а затем - HL1. Яркость светодиодов зависит от ограничительных резисторов R3 и R6 при увеличении их сопротивлений яркость падает.
Чтобы подключить индикатор к реальному устройству, нужно отсоединить верхний по схеме вывод переменного резистора от плюсового провода источника питания и подать контролируемое напряжение на крайние выводы этого резистора. Перемещением его движка подбирают порог срабатывания индикатора.
При контроле только напряжения источника питания допустимо установить на месте HL2 светодиод зеленого свечения АЛ307Г.
Он выдает световые сигналы по принципу меньше нормы - норма - больше нормы. Для этого в индикаторе использованы два светодиода красно го свечения и один - зеленого.
Рис. 6. Трехуровневый индикатор напряжения.
При некотором напряжении на движке переменного резистора R1 (напряжение в норме) оба транзистора закрыты и (работает) только зеленый светодиод HL3. Перемещение движка резистора вверх по схеме приводит к увеличению напряжения (больше нормы) на нем открывается транзистор VТ1.
Светодиод HL3 гаснет, а HL1 зажигается. Если движок перемещать вниз и уменьшать таким образом напряжение на нем (‘меньше нормы”) транзистор VТ1 закроется, а VТ2 откроется. Будет наблюдаться такая картина: вначале погаснет светодиод HL1, затем зажжется и вскоре погаснет HL3 и в заключение вспыхнет HL2.
Из-за низкой чувствительности индикатора получается плавный переход от погасания одного светодиода к зажиганию другого еще не погас полностью например, HL1, а уже зажигается HL3.
Триггер Шмитта
Как известно это устройство ис пользуется обычно для преобразования медленно изменяющегося напряжения в сигнал прямоугольной формыКогда движок переменного резистора R1 находится в нижнем по схеме положении транзистор VТ1 закрыт.
Напряжение на его коллекторе высокое, в результате транзистор VТ2 оказывается открытым а значит, светодиод HL1 зажжен На резисторе R3 образуется падение напряжения.
Рис. 7. Простой триггер Шмитта на двух транзисторах.
Медленно перемещая движок переменного резистора вверх по схеме, удастся достичь момента когда произойдет скачкообразное открывание транзистора VТ1 и закрывание VТ2 Это случится при превышении напряжения на базе VТ1 падения напряжения на резисторе R3.
Светодиод погаснет. Если после этого перемещать движок вниз триггер возвратится в первоначальное положение - вспыхнет светодиод Это произойдет при напряжении на движке меньшем чем напряжение выключения светодиода.
Ждущий мультивибратор
Такое устройство обладает одним устойчивым состоянием и переходит в другое только при подаче входного сигнала При этом мультивибратор формирует импульс своей длительности независимо от длительности входного. Убедимся в этом проведя эксперимент с макетом предлагаемого устройства.
Рис. 8. Принципиальная схема ждущего мультивибратора.
В исходном состоянии транзистор VТ2 открыт, светодиод HL1 светится. Достаточно теперь кратковременно замкнуть гнезда Х1 и Х2 чтобы импульс тока через конденсатор С1 открыл транзистор VТ1. Напряжение на его коллекторе снизится и конденсатор С2 окажется подключенным к базе транзистора VТ2 в такой полярности, что тот закроется. Светодиод погаснет.
Конденсатор начнет разряжаться ток разрядки потечет через резистор R5, удерживая транзистор VТ2 в закрытом состоянии Как только конденсатор разрядится, транзистор VТ2 вновь откроется и мультивибратор перейдет снова в режим ожидания.
Длительность формируемого мультивибратором импульса (продолжительность нахождения в неустойчивом состоянии) не зависит от длительности запускающего, а определяется сопротивлением резистора R5 и емкостью конденсатора С2.
Если подключить параллельно С2 конденсатор такой же емкости, светодиод вдвое дольше будет оставаться в погашенном состоянии.
И. Бокомчев. Р-06-2000.
