Текст книги "Занимательная электроника. Нешаблонная энциклопедия полезных схем"

Автор книги: Андрей Кашкаров

сообщить о нарушении

Текущая страница: 10 (всего у книги 12 страниц) [доступный отрывок для чтения: 5 страниц]

3.2.1. Недостатки и предложения по выбору/ улучшению разъемных соединений в электрической цепи

Из недостатков отмечу небольшую длину проводки от основного разъема до разъемов-наконечников (длина 20–25 см вряд ли кого вполне устроит), слабое качество самих «китайских» разъемов, не выдерживающих активной эксплуатации (механические части ломаются даже до ста циклов соединений/разъединений контактных групп), невысокая вариативность различных по назначению разъемов в промышленных «жгутах с разъемами» (наверное, это логично и сделано для того, чтобы люди чаще тратили деньги на разные разъемы), качество самих проводов (или слишком малое сечение, не позволяющее использовать удлинители-разъемы при больших токах в нагрузке, или недостатки в качестве провода, связанные с тем, что при температуре уже 0 °C его невозможно применять – провод твердеет и ломается при сгибе (нескольких сгибах в одном месте). Тем более по выше обозначенной причине такой удлинитель с разъемами совершенно не эффективен на улице в мороз (к примеру, для питания «планшета» в автомобиле – пролежав там ночь на холоде, он ломается при сгибе).

В принципе, все то же самое касается удлинителей-разъемов для сетевых и автомобильных адаптеров (в том числе с разъемами типа USB, microUSB) для сотовых телефонов, других устройств и компьютерной периферии.

Все эти факторы свидетельствуют о том, что если нельзя купить готовый, удовлетворяющий конкретного специалиста, разъем, то, очевидно, его можно и нужно изготовить самостоятельно.

Для этой цели потребуется всего ничего: качественный провод из ваших запасов сечением не менее 1 мм² в жиле и сами разъемы; то и другое можно сегодня приобрести в свободном доступе за небольшие деньги.

На рисунке 3.7 представлен самодельный вариант. Который можно изготовить самостоятельно.

Рис. 3.7. Мои разъемы универсального предназначения

Потребовалась часть от старого китайского разветвителя (к очередному их бесполезному – потому что проработал не более месяца – источнику питания) адаптера, подпаять к ней «магнитофонный» разъем DIN5 и разъем для прикуривателя, а также разъем-переходник клеммник RCA. Разъем RCA, как правило, применяется для передачи аудио– и видеосигналов. Особенность такого разъема в том, что он имеет клеммную колодку, которая позволяет быстро и легко производить монтаж и демонтаж (см. рис. 3.7).

Также разновидность разъема RCA jack, или композит (phono connector, или CINCH/AV connector – в просторечии «тюльпан», «колокольчик», AV-разъем), – суть стандарт разъема, широко применяемый в аудио-и видеотехнике.

По сведениям из заслуживающих доверия открытых источников (http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0 % E0 % E7%FA%B8%EC_DIN) разъем DIN, изначально стандартизован Немецким институтом стандартизации (Deutsches Institut fur Normung, DIN), немецкой организацией национальных стандартов.

Существуют стандарты DIN на многие типы разъемов, поэтому термин «разъем DIN», не означает какой-либо конкретный тип разъема, до тех пор, пока не будет указан номер стандарта (к примеру, «разъем DIN 41524»).

В контексте бытовой техники термин «разъем DIN» обычно означает единицу из семейства круглых разъемов, изначально стандартизованных DIN для аналоговых звуковых сигналов. Некоторые из этих разъемов позднее использовались для аналогового видео и для цифровых интерфейсов, таких как MIDI или разъем PS/2 для клавиатуры и мыши ПК.

Оригинальные стандарты DIN на эти разъемы уже трудно найти в печати. Они были заменены равнозначным международным стандартом IEC 60130-9.

Что касается разъемов для прикуривателя, то хотя и они не безупречны, и не могут претендовать на «звание» достаточно надежных электрических соединений, не стоит забывать, что сама конструкция изначально не предусматривала длительной и надежной коммутации относительно больших токов (более 2–3 А).

Сегодня мощность современных подключаемых к разъемам и различным источникам питания электронных устройств такова, что при напряжении 12–15 В ток в электрической цепи достигает 30–40 и более ампер (взять хотя бы «автомобильный чайник» или автохолодильник). Надежность фиксации вилки устройства-потребителя в гнезде прикуривателя может быть обеспечена увеличенным числом прижимных лапок, но сегодня в мире еще не существует единообразного стандарта на такое соединение.

На практике в нештатных вилках присутствуют только подпружиненный центральный контакт и две прижимные лапки массы. В гнезде же площадка центрального контакта может быть расположена глубоко, а может и близко. Пазы для прижимных лапок (даже при их наличии) могут быть расположены не там, где они располагаются на вилке. http://ru.wikipedia.org/wiki/ % CF% F0 % E8 % EA% F3 % F0 % E8 % E2 % E0 % F2 % E5%EB%FC

Сечение самих контактов недостаточно для коммутации больших токов. Из-за вибраций и толчков надежный контакт вилки и гнезда прикуривателя невозможен.

Бывает, что ненадежное соединение искрит, не исключена вероятность короткого замыкания. Я уже не говорю о том, что предлагаемые в магазинах (торговых точках) с ориентацией на разный кошелек потребителя отдельные элементы-разъемы (штекеры и гнезда) имеют и разное качество изготовления. Один начнет нагреваться уже при токе 2 А, другой при токе более 10 А плавится.

По сути, безотказная работа разъема прикуривателя может гарантироваться лишь при пользовании им по прямому назначению – для разогрева спирали вставки (для прикуривания).

Поскольку в автомобильной технике применяются одновременно большое число подключаемых устройств: навигаторы, видеорегистраторы, зарядные устройства для малогабаритных аккумуляторов, телевизоры, рации подчас большой мощности, вопрос о практическом применении различных тройников и разветвителей стоит довольно остро.

Есть еще один достойный внимания (среди прочих) тип источников питания, которые можно активно применять в радиолюбительской практике, – это автомобильные преобразователи (инферторы).

3.2.2. Особенности работы с автомобильными инверторами

Автомобильные инверторы (преобразователи энергии) – полезные устройства, позволяющие подзаряжать аккумуляторы ноутбуков, мобильных телефонов, фотоаппаратов и видеокамер, пользоваться бытовыми приборами и электроинструментами там, где отсутствует возможность подключения к осветительной сети 220 В, – в полевых условиях, на даче, на автомобильной стоянке, в походе, в лесу.

Главное условие для их нормальной работы – чтобы рядом был автомобильный аккумулятор. Инверторы преобразовывают постоянное напряжение 12 В (в диапазоне 11–15 В) или 24 В в большегрузных автомобилях в переменное напряжение 220 В частотой 50 Гц посредством встроенного импульсного генератора тока, создающего модифицированную гармоническую волну. КПД преобразования инверторов почти 90 %.

Подключение нагрузки к инвертору ведет к естественной разрядке автомобильного аккумулятора, поэтому важно, чтобы инвертор имел функцию автоматического отключения при достижении на входе (клеммах АКБ автомобиля) минимально допустимой величины напряжения 10,5±5В. Поддержание в рабочем состоянии инвертора и АКБ автомобиля длительное время напрямую зависит эксплуатации этой связки устройств, практика которой во многом зависит от периодической подзарядки АКБ автомобиля.

Срабатывание защиты. Как правило, защитная функция автоматического отключения предусмотрена во всех современных инверторах. Если инвертор подает предупреждающий звуковой сигнал, когда АКБ нормально заряжена, то или он перегружен (мощность потребителя высока), или из-за неисправностей проводки между входом инвертора и клеммами АКБ существует большая разница потенциалов (падения напряжения). Также инвертор автоматически отключится при превышении температуры внутреннего радиатора (более 65 °C) и не включится при попытке включить его в обратной полярности (питание на вход) – сработает защита от коротких замыканий.

Предупреждающий звуковой сигнал может появиться при подключении или отключении инвертора от источника питания, а также тогда, когда при подключенном инверторе автомобиль переводят в стартерный режим – напряжение в бортовой сети падает. Эти случаи не являются опасными и признаками неисправности инвертора.

Некоторые полезные рекомендации. Суммарная мощность потребителей на выходе работающего инвертора не должна превышать величину нагрузки, допустимой для данного типа инвертора.

Инверторы с допустимой мощностью потребителя до 200 Вт подключаются с помощью соответствующего разъема к гнезду прикуривателя автомобиля, более мощные модели (свыше 220 Вт) – непосредственно к клеммам АКБ автомобиля с помощью поставляемого в комплекте кабеля большого сечения с аккумуляторными зажимами на конце.

Внимание, важно! Мощность, указанная на упаковке инвертора, весьма относительна, поэтому при покупке лучше выбрать инвертор с большим запасом мощности. Например, купив инвертор с выходной мощностью 350 Вт (рис. 3.8), я был уверен, что его вполне хватит не только для питания ноутбука, но и (при необходимости) на освещение лампочкой накаливания 220 В/60 Вт (как уверял продавец-консультант).

Ни в том, ни в другом случае мои надежды не оправдались. Как при включенном (холостые обороты), так и при выключенном двигателе автомобиля (напряжение на входе инвертора соответственно 12,5 В и 11,8 В) инвертор обозначенную выше нагрузку «не тянул». Срабатывает внутренняя защита, отключающая инвертор. Для приведенной выше нагрузки потребовалось применить инвертор с выходной мощностью (заявленной китайским производителем) аж 450 Вт. То есть для уверенной эксплуатации ноутбука требуется инвертор с заявленной мощностью не менее 450 Вт.

Рис. 3.8. Инвертор Povemate Nod 12/2-350

Разберемся, почему так происходит. На холостых оборотах двигателя (примерно 750 об./мин) мощность автомобильного генератора составит 300–550 Вт (сила тока 20–40 А). При средних оборотах двигателя (20003000 об./мин) выходная мощность примерно 5601400 Вт, что соответствует при номинальном напряжении 12–14 В силе тока 40-100 А.

Только для обеспечения работы двигателя требуется до 60 Вт (ток 4 А) на классическую систему зажигания (до 200 Вт, 14 А – на инжекторах, впрысковых моторах – на электрический бензонасос, форсунки и блок управления). На нужды остальных потребителей «зарезервировано» на холостом ходу 140–280 Вт (максимум 20 А).

Вот этим «резервом» и может питаться инвертор.

При увеличении оборотов двигателя до 2000 (и выше) мощность генератора быстро возрастает, но так питать инвертор, постоянно газуя (с перерасходом топлива), не выход из положения.

Если мощность инвертора (например, из-за мощности нагрузки) превысит мощность генератора, разница в энергии покрывается за счет собственных «запасов» аккумулятора, а они не вечны.

В крайнем случае потребитель может некоторое время использовать двигатель автомобиля для подпитки аккумулятора на холостом ходу, а «в идеале» для подпитки не должен включать двигатель вообще.

При длительном (более 2 ч) подключении инвертора (и устройства нагрузки) к аккумулятору (при неработающем двигателе) последний заметно разряжается. В этом случае потребуется примерно раз в 2 ч производить принудительный запуск двигателя и дать ему поработать на холостом ходу 10–15 мин. При этом (как после любого сильного разряда) заряд АКБ будет осуществляться от генератора автомобиля током 30–40 А, что систематически делать нежелательно для сохранения АКБ.

Для примера в таблицах 3.1 и 3.2 представлены расчетные значения времени разряда АКБ в зависимости от мощности потребителя энергии (на примере полностью заряженной среднестатической АКБ СТ-55, номинальной емкостью 55 А/ч).

Лучше сначала подключить инвертор к аккумулятору авто, а уже затем подключать к нему нагрузку.

Таблица 3.1

Расчетное время разряда АКБ до предельно допустимой величины (10,5 В) при подключении к розетке прикуривателя потребителя с мощностью 170 Вт

Таблица 3.2

Расчетное время разряда АКБ до предельно допустимой величины (10,5 В) при подключении непосредственно к клеммам АКБ потребителя с мощностью 200–550 Вт

На автомобильные аудио-, видеосистемы инвертор может оказывать помехоактивное воздействие.

Для его локализации (если аудио-, видеотехника питается от бортовой сети 12 В) потребуется установить дополнительный фильтр – ограничитель помех по ВЧ.

Случаи из практики. Недавно в моей иномарке произошел такой случай: из-за вибрации нарушился контакт между гибким проводником и выводом пьезоэлектрического капсюля, и, поскольку это случилось в важней системе жизнеобеспечения автомобиля, инцидент сразу повлек мое некомфортное состояние.

Поскольку до места, где можно было бы подключить паяльник к сети 220 В, было очень далеко, а неисправность требовала немедленного устранения, пришлось привлечь на помощь смекалку. Пришлось соединить контакты (в скрутке вывод капсюля и соединительный проводник) и нагреть место соединения пламенем зажигалки в течение 1 мин. Если возможности для скрутки нет, надо плотно приложить контакты друг к другу и затем нагреть пламенем.

Самая большая температура огня – на самой высокой точке пламени. После нагрева еще в течение 2–3 мин в месте соединения контакты надо держать прижатыми (лучше прижать пассатижами).

Практика показала, что такое соединение не поддается разрыву (не хуже, чем при помощи олова и канифоли). Во всяком случае в полевых условиях лучше этого метода нет. Разве что возите с собой в машине паяльник (канифоль, паяльную кислоту и припой) и рассмотренный выше инвертор.

К примеру, преобразователем мощностью 450 Вт (стоимость до 1000 руб.) можно (при выключенном двигателе автомашины) питать ноутбук, и ограниченное время использовать его в качестве источника питания для паяльника.

Нагрузка для инвертора должна быть активной (постоянного характера, не реактивной, с индуктивностями или импульсным трансформатором на входе).

Внимание, важно! Поэтому по логике предназначения разных разъемов, исходя из собственного опыта рекомендую шире использовать в радиолюбительской и профессиональной практике гибриды собственного изготовления из промышленных образцов в части разъемов, и особенно клеммные колодки, которые, на мой взгляд, в соответствии со своей разновидностью форм и предназначений пока являются наиболее надежными устройствами для коммутации электрических соединений.

3.3. Настройка-регулировка шумоподавителя портативной радиостанции TLKR-T3

У довольно популярной портативной радиостанции Motorola TLKR T3 при всех ее достоинствах (вес 73 г – без элементов питания, реальная надежная связь на открытой местности 2 км, работа на небольшой мощности 0,5 Вт в «разрешенном» диапазоне 446 МГц, ценовой диапазон – до 1 тыс. рублей за комплект и др.) есть один существенный недостаток. Редкая рация «доживает» до 1 года активной эксплуатации. Причем неисправность всегда часто проявляется одна и та же – отсутствие приема на одной из радиостанций комплекта.

Поскольку Motorola TLKR T3 не имеет регулируемого шумоподавителя, этот существенный недостаток полезного устройства становится препятствием для ее использования по назначению. Но недостаток можно быстро устранить, вернув устройство в нормальный режим, о чем и пойдет речь далее. А заодно рассмотрим и еще несколько возможных вариантов усовершенствования этой модели. Motorola TLKR T3 до сих пор активно продается. Она способна работать до 20 часов без смены элементов питания.

Дополнительный интерес к данному модельному ряду вызывает и тот факт, что сегодня комплект раций Т3, бывший в употрбелении или залежавшийся на складах, если повезет, можно купить всего за 600–700 рублей.

Motorola выпускает довольно много станций для «местной» радиосвязи. И по многим признакам под маркой Т3 выпускалось несколько разных конструкций (с изменениями в печатной плате, не нарушающими принцип работы устройств). В инструкции имеется запись, что производитель вправе менять конструкцию без предупреждения потребителей.

Модель TLKR T3 отличается от собратьев особо оригинальным корпусом «с завитушками» (рис. 3.9); за эти «ухи» рацию удобно подвесить на карабин (на пояс или рюкзак), что уже неоднократно отмечали туристы как удобную функцию для переноски (см. сравнительную таблицу).

Рис. 3.9. Внешний вид оригинального корпуса Motorola TLKR T3

В «ухо» внутри корпуса встроена сама антенна рации. Таким образом, в модели Т3 нет ничего, что могло бы цеплять пусть и небольшим, но все же выступающим штырем антенны (как в моделях Т4, Т6, Т8). Такое «антенное» решение вовсе не препятствует устойчивой связи модели Т3, работающей на частоте 446 МГц и шагом 12,5 кГц (с максимальной мощностью 0,5 Вт) на расстояние 2 км в открытой сельской местности, что подтверждаю реальными испытаниями, проведенными мною в Верховажском районе Вологодской области летом 2013 года.

Итак, автоматический (нерегулируемый) шумоподавитель в некоторых случаях слабого приема можно счесть недостатком, но и исправить его несложно.

Для этого надо разобрать станцию, открутив по два самореза со стороны покатых закруглений – «ушей» (на корпусе устройства они закрыты пластиковыми заглушками) и один саморез в батарейном отсеке. После этого корпус Motorola TLKR-T3 раскрываем на две части и получаем доступ к печатной плате и непосредственно к органам управления (см. рис. 3.10).

Рис. 3.10. Портативная радиостанция Motorola TLKR-T3 с раскрытым корпусом

На печатной плате Motorola TLKR-T3 надпись Uniden. Переворачиваем печатную плату на другую сторону и имеем вид, представленный на рисунке 3.11.

Рис. 3.11. Вид на печатную плату со стороны расположения основных элементов

На плате виден подстроечный резистор с обозначением (на плате) RT03. Его и будем крутить. При повороте движка резистора по часовой стрелке чувствительность шумоподавителя уменьшается, и он «пропускает» фоновую радиопомеху (в динамической головке слышен акустический шум).

Эта информация, по моей задумке, пригодится всем, кто не имеет электрической схемы данной модели (в открытых источниках она не представлена) или времени на ее изучение.

Таким образом, в случаях неустойчивой связи, к примеру когда надо осуществлять радиообмен «любой ценой» и от него зависят здоровье и сама жизнь (в горах, турпоходах, при потере ориентации в неизвестной местности), корректировкой сопротивления этого подстроечного резистора (потребуется миниатюрная отвертка с «лопаткой» 1 мм) можно улучшить чувствительность в эфире и принять важное сообщение. Такая же возможность имеется и программно. После включения радиостанции последовательным нажатием кнопки «Меню» переходят в режим «Монитора», выбирают/ подтверждают его нажатием тангенты RTT, и шумоподавитель «автоматически» отключается. Но эта опция, доступно описанная в инструкции, не выполняет задачи тогда, когда надо не отключить, а подстроить шумоподавитель. И для этого удобно пользоваться рассмотренным выше методом – принудительной регулировкой подстроечного резистора с обозначением на печатной плате RT03.

Внимание, совет! Кстати, тем, кто будет разбирать это устройство на запчасти, особо рекомендую динамик SP487 16 Ом, 0,2 Вт. Такие же применяются в «портативках» более высокого класса, к примеру Kenwood TH-F7, Yaesu VX-6R и других.

В качестве рекомендации предлагаю снять с микрофона защитную наклейку. После такой доработки акустическая чувствительность становится намного лучше (по сравнению со второй рацией комплекта).

Об устранении часто возникающей неисправности. Часто встречающаяся неисправность данной модели выражается в том, что одна из радиостанций комплекта перестает принимать сигнал с другой; просто тишина в динамике. Соответственно, на приемной р/станции не открывается шумоподавитель и на ЖКИ не включается индикатор радиопереговоров. Радиостанция не падала, не «перенапрягалась» от некорректного питания, и все же «шайтан» внутри нее дает о себе знать.

Сия неисправность проявляет себя буквально через полгода-год после приобретения (с начала эксплуатации устройства). Причем замечено, что чем меньше пользуются радиостанцией (она лежит/пылится в «закромах»), тем более велика опасность возникновения данной ситуации, впрочем, довольно просто устранимой.

Здесь важно понимать, что если принудительно-аппаратно включить режим «Монитор» (см. выше), то сквозь фон первую рацию все же слышно. Но долго с таким режимом работать не будешь, садятся батареи, да и просто неудобно. Поэтому рассмотрим все же, как устранить эту проблему.

Используя в качестве генератора сигналов первую станцию, периодически включаемую на передачу, осциллографом обнаружил, что сигнал пропадает после фильтра ПЧ 450 кГц с маркировкой CQ WM50HTV (см. рис. 3.11 – черный прямоугольник в центре).

Проверить эту версию можно и без осциллографа, буквально «на коленке». На приемной станции поверните по часовой стрелке резистор шумоподавителя (см. выше) до появления шумового эффекта («фона радиоэфира») и нажмите на передающей тангенту вызова. Если вызов/речь проходит на фоне шума – значит неисправность выявлена верно и пропайке/замене подлежит фильтр ПЧ.

После его замены шум в несколько раз возрастет, поэтому надо будет снова подрегулировать подстроечный резистор с обозначением RT03.

Далее, после однозначного обнаружения источника проблемы, можно пойти даже тремя путями. Первый – пропаять контакты фильтра на печатной плате (с обратной стороны – см. рис. 3. 10), второй – заменить фильтр.

В этом случае ФПЧ 450 кГц можно не только приобрести, но и выпаять из плат радиотелефонов; такие встречаются в старых сотовых телефонах Nokia 630 («устаревшего» стандарта NMT450), современных сотовых телефонах GSM-форм фактора (даже по два), радиотелефонах, приемниках, а также в брелке-пейджере (с обратной связью) от сигнализации «Аллигатор» (возможно, не только в этих моделях).

Третий путь таков. Если совсем негде взять WM50HT, а дело не терпит, вместо ФПЧ временно можно поставить неполярный конденсатор емкостью 1000–1500 пФ. В этом случае снизится чувствительность, но работать будет.

Бывает и по-другому. В режиме приема из динамика слышен «фоновый шум» тракта ВЧ. При этом сигнал с первой (передающей) станции не выключает, а, наоборот, включает шумоподавитель на приемной (получается обратный рассмотренному выше эффект). Сама же неисправная (тестируемая) радиостанция нормально работает на передачу. Если ФПЧ заведомо исправен/проверен, то в этом случае проблема в некорректной регулировке подстроечного резистора, что также устраняется просто.

На рисунках 3.12 и 3.13 представлены иллюстрация регулировки и внешний вид подстроечного резистора RT03.

Рис. 3.12. Практическая регулировка подстроечного резистора RT03

Рис. 3.13. Внешний вид подстроечного резистора вблизи

Подобная проблема весьма характерна для многих портативных радиостанций такого класса и разных моделей под маркой «Моторола».

Восстанавливать таким образом эти портативные станции имеет смысл хотя бы потому, что у них очень достойная чувствительность (относительно некоторых других станций).