Текст книги "Радиоэлектроника-с компьютером и паяльником"

Автор книги: Генрих Кардашев

сообщить о нарушении

Текущая страница: 13 (всего у книги 19 страниц)

3. ЭЛЕКТРОННЫЙ ДОМ

Нам электричество ночную тьму разбудит,

Нам электричество пахать и сеять будет,

Нам электричество заменит тяжкий труд,

Нажал на кнопку —

Чик! —

все будет тут, как тут.

Студенческая песня

3.1. Незаменимые помощники

Тестер – он и в Африке Тестер

Случай на даче

Футбольный чемпионат в самом разгаре. Смотрим по телевизору решающий матч. Переживаем за «Спартак». Явно голевой момент. И вдруг, в штрафной, исчезли все до одного спартаковцы. Что за чертовщина? Куда подевались эти красные? Кто бьет по воротам? Игра вроде продолжается, но ничего не разберешь. И тут до нас доходит: «сломался» наш старенький «Рубин». Так, значит, в изображении нет красного цвета. Конечно, причин может быть очень много, но, скорее всего, «полетел» выходной транзистор каскада видеоусилителя по этому каналу. Найти его не сложно. Вот он виновник: КТ940А. Надо бы проверить, но мы на даче… И, как всегда, на помощь приходит Мастер КИТ, а именно набор NS042.

Электронная логика

Вскрываем упаковку и знакомимся с ее содержимым. В этом наборе имеется все необходимое, для того чтобы стать обладателем очень простого и надежного тестера для проверки исправности транзисторов и определения их структуры (PNP, NPN). Это, конечно же, незаменимый помощник для начинающих радиолюбителей, который предотвратит использование заведомо неисправных транзисторов и некоторых типов диодов, а также позволит проверять и ремонтировать радиоэлектронную технику. Устройство питается постоянным напряжением 9В, максимальный ток потребления 90 мА. Размеры печатной платы: 35x43 мм.

Посмотрим принципиальную схему. Интересно: как же она работает? Поскольку собственно ремонт телевизора не самоцель, смоделируем работу этого тестера в программе EWB.

Соберем модель из логических элементов (Logic Gates) типа инверторы (NOT Gate), которых необходимо шесть штук. Буксируем их на рабочее поле и нумеруем U1-U6 (рис. 99, а).

В отличие от приложенного к набору описания мы используем условные графические обозначения в стандарте DIN, а не в ANSI (см. рис. 38, 40). Далее на рабочее поле выносим остальные компоненты: резисторы – R1, R2, R3, конденсатор – С1, батарею – Е1, светоизлучающие диоды (Light-Emitting Diode – LED) – VD1, VD2, NPN транзистор – VT1.

Рис. 99. Тестер для транзисторов Мастер КИТ NS042:

_{а – виртуальная модель прибора на инверторах в EWB; б – окно редактирования светодиода; в – задание неисправностей транзистора в модели; г – виртуальная модель прибора с использованием модели микросхемы; д – проверка транзистора}

Редактируем номиналы компонентов согласно описанию и проводим сборку виртуальной модели.

В силу специфики моделирования в данной программе смешанных аналого-цифровых устройств нам пришлось изменить способ питания схемы, введя перемычку XY. Это приводит к тому, что в модели проверяются только транзисторы NPN типа. Ну да это не беда! Обойдемся пока этой усеченной моделью.

Для соответствия с прототипом введем нумерацию узлов входа и выхода логических элементов, она отражает номера на выводах использованной микросхемы, а также обозначения выводов транзистора.

Включаем моделирование: схема не работает. Проверяем все подряд. Вроде ошибок нет. Попробуем увеличить чувствительность светодиода. Для этого редактируем его свойства: LED Properties > Models > red LED > Edit. В появившемся окошке Turn-on current (ток включения) заменяем значение на 0.005 А (рис. 99, б).

Снова проводим моделирование и наблюдаем мигание светодиода VD2. Модель работает.

Искусственно введем неисправность, например, разорвав какое-либо соединение от одного из выводов транзистора, имитируя его перегорание. Включаем моделирование: мигание VD2 прекратилось – транзистор неисправен.

Можно также воспользоваться тем, что в программе EWB предусмотрен специальный инструментарий для имитации неисправностей компонентов. Войдя в редактирование свойств транзистора: NPN Transistors Properties (см. рис. 99, в), выбираем позицию Fault (дефект). В открывшемся окне можно задать различные типы дефектов между выводами 1-2-3: утечку (Leakage) в омах, короткое замыкание (Short) или обрыв (Open). По умолчанию здесь установлено отсутствие дефектов (None). При работе с этими случаями, возможно, придется подстроить математические параметры расчетов переходных процессов (Transient) в опции анализа (Analysis Options).

Тем, кто захочет глубже проанализировать работу схемы, можно посоветовать использование виртуального двухканального осциллоскопа (Oscilloscope). Подключая его входы к различным выводам схемы и сравнивая осциллограммы сигналов, можно сделать заключение о работе соответствующих цепей.

Следующим шагом моделирования является переход к сборке модели тестера на основе конкретной микросхемы. В данном наборе использована простейшая цифровая КМОП микросхема типа 4049. Ее выбираем в цифровых компонентах (DIGIT): цифровые микросхемы (Digital ICs), затем 4xxx Template и, наконец, 4049 (Hex INVERTER).

На рабочем поле появляется изображение корпуса IC 4049 (см. рис. 99, г). Маркировка выводов такова: VDD и VSS – соответственно «плюс» и «минус» (заземление) источника питания; I и О, снабженные номерами, соответственно входы и выходы шести инверторов; NC – отсутствие соединения (холостой вывод).

Дополнив эту микросхему компонентами и проведя необходимые соединения в соответствии с принципиальной схемой (рис. 99, а), получаем модель того же тестера в другом виде (см. рис. 99, г). Здесь, также как и в схеме на рис. 99, а, в цепи питания вводим дополнительную перемычку XY. С этой моделью проводим те же эксперименты, что и в первом случае, и убеждаемся в их идентичности.

Тестер для транзисторов Мастер КИТ NS042

Давненько не брал я паяльник в руки…

Поднаторев в теории, берем в руки паяльник и, в полном соответствии с приложенной к набору инструкцией и «Наукой паять», проводим сборку тестера (рис. 99, д). Подключаем батарейку и, используя зажимы «крокодил», соединяем его с выводами: транзистора, диода, резистора. Внимательно следим за соответствием выводов компонентов и прибора, а также возможными «закоротками» при из соединениях. Вначале лучше потренироваться на исправных компонентах. Все работает как часы. А вот и тот злосчастный транзистор из телевизора. Так и есть, он неисправен. Заменяем его на новый, предварительно «прозвонив» свежеиспеченным тестером.

Впаиваем транзистор в телевизионную плату блока цветности – все цвета на месте. Теперь можно нормально смотреть футбол, и не только, да и тестер в хозяйстве пригодится еще не раз.

Eppure si muovi!

«А все-таки она вертится!» – воскликнул Галилео Галилей в XVII в. на суде инквизиции. Это относилось к Земле. Почему она вертится, никто толком не знает до сей поры…

Наша же задача куда проще: вот электродрель – весьма полезный инструмент радиолюбителя. Вертится она или не вертится, зависит от нас. Почему она вертится, теперь знает всякий, прошедший соответствующие разделы курса физики. В основе электродрели электрический двигатель. Посмотрим на его модель.

В программе EWB в разделе Miscellaneus (смешанный – кнопка ) присутствует модель двигателя постоянного тока (DC Motor). Если собрать простейшую схему, моделирующую работу двигателя (рис. 100, а), то вольтметр V1 измеряет напряжение на двигателе, а вот вольтметр V2 подключен как бы к валу! Если это понимать буквально, то он измеряет напряжение между валом (OUT — выход) и землей.

Рис. 100. Регулятор скорости вращения мини-дрели Мастер КИТ NS042:

_{а – модель двигателя в EWB; б – схема-модель устройства в EWB; в – окно редактирования двигателя; г – общий вид регулятора}

В реальном случае это могло бы быть напряжение, связанное с несовершенством изоляции обмоток двигателя. Здесь же это просто прием моделирования: вольтметр V2 является виртуальным тахометром, измеряющим частоту вращения вала. Одному Вольту на шкале V2 соответствует один оборот в минуту вала (RPM – Revolution Per Minute). В приведенном на рис. 100, а примере при напряжении V1 = 100,4 В, V2 = 1,879 кВ = 1879 В. Конечно, ни о каком таком электрическом напряжении на валу не может быть и речи. Зато вал, согласно модели, вращается, делая 1879 об/мин, что и показывает вольтметр-тахометр V2. Изменяя величину сопротивления реостата R, включенного последовательно с двигателем, нажатием на клавишу R или Shift+R, можно наблюдать регулирование напряжения на его зажимах и, соответственно, частоты вращения вала двигателя. Однако известно, что в зависимости от того, какой материал сверлится, надо выбирать различную частоту вращения вала. Для регулировки можно использовать специальный тиристорный преобразователь – регулятор скорости вращения мини-дрели. Такой регулятор можно собрать из набора Мастер Кит NK050.

Это устройство (рис. 100, б) позволяет регулировать частоту вращения вала двигателя постоянного тока за счет изменения напряжения от 12 до 24 В, при токе потребления до 3 А.

Схема (рис. 100, б) представляет собой регулируемый мостовой выпрямитель VD1-VD4, к выходу которого через тиристор VS1 подключен двигатель М. Резистивно-емкостная цепь с переменными сопротивлениями обеспечивает фазовое управление переключением тиристора, приводящее к регулированию выходного напряжения и, следовательно, частоты вращения якоря двигателя.

Для полного моделирования работы устройства необходимо сделать установки параметров модели конкретного двигателя. При отсутствии подробных паспортных данных это может быть и проблематичным и потребовать специальных измерений, прикидочных расчетов или их подбора. В программе EWB не ниже пятой версии есть специальный компонент DC Motor (двигатель постоянного тока), уже продемонстрированный ранее (см. рис. 100, а). Для вывода его на экран необходимо нажать на кнопку (Miscellaneous – смешанный), а затем на пиктограмму с изображением двигателя .

Далее, открыв окно DC Motors Properties (свойства двигателя постоянного тока) и нажав в нем на кнопку Edit (редактирование), откроем соответствующее окно для его редактирования (рис. 100, в).

Здесь имеется следующий набор параметров:

Sheet 1 (лист 1);

Armature resistance (RA): 1.15 Ohm (сопротивление якоря, Ом);

Armature inductance (LA): 1e-05 H (индуктивность якоря, Гн);

Field resistance (RF): 92 Ohm (сопротивление обмотки возбуждения, Гн);

Field inductance (LA): 1e-05 H (индуктивность обмотки возбуждения, Гн);

Shaft friction (BF): 0,000178 N*m*s/rad (коэффициент скоростного трения на валу, Н·м·с/рад);

Machine rotational inertia (J): 2e-05 N·m·s² /rad (момент инерции, Н·м·с/рад);

Rated rotational speed (NN): 5200 RPM (номинальная частота, об/мин);

Rated armature voltage (VAN): 24 V (номинальное напряжение якоря);

Rated armature current (IAN): 2.4 А (номинальный ток якоря);

Rated field voltage (VFN): 24 V (ном. напряжение возбуждения);

Sheet 2 (лист 2);

Load torque (TL): 0 N·m (момент нагрузки).

Силовые параметры, установленные по умолчанию, были изменены на пересчитанные паспортные данные для двигателя постоянного тока с электромагнитным возбуждением и барабанным якорем типа СЛ-281.

Вольтметр, соединенный с валом, условно моделирует тахометр, измеряющий частоту вращения якоря в оборотах в минуту.

На рис. 100, б тахометр показывает 4,770 кОм, значит, якорь вращается, делая 4770 об/мин. Нажимая на клавиши [Р] и [Т], регулирующие величины соответствующих переменных сопротивлений, можно наблюдать за изменением показаний тахометра.

Внешний вид регулятора на основе набора Мастер КИТ NK050 приведен на рис. 100, г.

Теперь остается собрать подобное устройство, взять дрель, нажать выключатель и, следуя Галилею, радостно воскликнуть: «А все-таки она вертится!». Или, поскольку Галилей говорил по-итальянски: «EPPURE SI MUOVI!», что в русифицированной транскрипции читается как [эппу 'р си му 'ове]. Тогда друзья будут говорить о Вас: «Он знал довольно по-латыни, чтоб Галилея понимать». Увы, «латынь из моды вышла ныне», сегодня ее заменил английский, а во времена Галилея все научные трактаты в Европе писались на этом великом языке, и не было США и американской науки, не говоря уж о пресловутых долларах…

3.2. Охрана и сигнализация – не шутки

Предупредить о приходе долгожданных гостей, оградить от гостей непрошенных, дать сигналы тревоги при наводнении и пожаре, выполнить ряд других полезных по хозяйству функций помогут простейшие устройства сигнализации и автоматики.

Звонят, откройте дверь

В рассказе Антона Павловича Чехова с названием «Ах, зубы!» любитель сценических искусств Сергей Алексеич Дыбкин, доведенный до истерии замучившей его зубной болью, мчится на извозчике к врачу. Добравшись до места, «Дыбкин прыгает с извозчика и с воплем взбегает наверх по каменной лестнице. Давит он пуговку звонка с таким остервенением, что ломает свой изящный ноготь».

Да, звонок дело ответственное.

Это было в конце XIX в., но уже тогда звонки были электрические и самые разнообразные. Одноударные, с автоматическим прерыванием, «жужжалки» и «дребезжащие», с тирольским колокольчиком и т. д. и т. п. Подобные звонки еще можно увидеть в аналоговых телефонах. «Кнопки-пуговки» тоже сохранились до наших дней, а, нажимая на кнопку вызова старого лифта, можно и палец сломать. Сегодня о прибытии гостей нам сообщают соловьиные трели, оркестровые мелодии или призывный «динь-дон». Большинство звонкое теперь не электромеханические, а электронные.

Простейший электронный звонок можно сделать своими руками, а заодно и потренироваться в электронике. В наборах Мастер КИТ имеются разнообразные конструкции. Остановимся на устройстве NK038.

Модель мультивибратора

Схема звонка (рис. 101, а) представляет собой несимметричный мультивибратор на биполярных транзисторах PNP и NPN типов (VT1 – ВС557, VT2 – BD137-16). Схема отличается от ранее рассмотренного генератора сигналов азбуки Морзе (рис. 87, а) некоторыми деталями.

Рис. 101. Кнопочный дверной звонок Мастер КИТ NK038:

_{а – виртуальная модель в EWB; б – осциллограмма сигнала}

Сборку виртуальной модели начнем с выбора транзисторов.

К сожалению, в библиотеке компонентов данной версии программы отсутствуют необходимые номиналы. В принципе можно было бы, найдя по справочным данным характеристики этих транзисторов, войти в режим редактирования их свойств и дополнить имеющиеся библиотеки. Однако типы параметров, приводимых в большинстве справочников и принятых в программе, отличаются, поэтому это требует дополнительной работы по расчетам и увязке. Вряд ли стоит этим заниматься с учетом назначения схемы.

Другой способ, который мы выбираем, заключается в использовании идеальных приборов. Это приведет к некоторым количественным отклонениям поведения моделей, но, по крайней мере, качественная (и даже полуколичественная) картина будет правильной. При желании (или при необходимости) от подобных идеализированных схем можно перейти и к более точным моделям.

Из особенностей принципиальной схемы (рис. 101, а), на которые необходимо обратить внимание при создании виртуальной модели в программе EWB и при монтаже реального устройства, отметим полярность электролитических конденсаторов и батареи питания. Нумерация узлов соответствует разметке печатной платы А503. В качестве выходного устройства ВА1 в модели использован схемный компонент Buzzer (зуммер, пищик). Он выбирается на панели Indicators, а затем редактируется по рабочей частоте, напряжению и току (см. рис. 101, б). Нажимаем на управляющую клавишу [Space]. Из динамика ПК раздаются отрывистые звуки. Не удивляйтесь тому, что при испытаниях модели они сильно отличаются от звуков реального звонка. Это связано с тем, что в модели Buzzer является узкополосным электроакустическим преобразователем, тогда как реальный динамик – широкополосный. Кроме того, как уже отмечалось ранее, этот схемный компонент имеет собственные частотные установки.

Характер выходного сигнала можно пронаблюдать на осциллоскопе. Для этого в схемах вводится дополнительно к прилагаемым инструкциям заземление и включается осциллоскоп. При установке соответствующим образом его настроек на осциллограмме видна типичная картина периодической последовательности импульсов (см. рис. 101, в). Варьируя параметры RC-цепей можно изменять как частоту следования импульсов, так и их форму, что отражается на спектральном составе звука громкоговорителя (Buzzer, конечно, эти детали не воспроизводит).

Рабочая частота мультивибратора определяется номиналами резисторов и конденсаторов (R1, R2, и С1). Резисторы R3, R4 и конденсатор С2 определяют тембр звучания, a Cd – скорость изменения тональности звонка (согласно инструкции резистор R2 «закорочен», а конденсатор С3 не включен и поэтому не введен в схему модели).

Сборка электронного дверного звонка Мастер КИТ NK038

Я нажал звонок знакомый.

Он ответил мне, звеня…

С. Маршак

Чтобы собрать реальный звонок, воспользуемся комплектом Мастер КИТ NK038. Собрав звонок по инструкции и настроив его звук по тембру и громкости, можно поместить все устройство в подходящую коробочку.

Пронзительный звук дверного звонка хорошо слышен на большом расстоянии. После нажатия на кнопку SA1, громкость звука нарастает до максимального значения в течение 60 секунд, а затем плавно снижается (виртуальная модель, описанная выше, демонстрирует работу только в начальные моменты пуска). Небольшие размеры и достаточно большая громкость звучания позволяют использовать устройство в качестве сирены в охранных системах, при изготовлении моделей и модернизации игрушек, а также при создании различных звуковых эффектов во время игр.

В одно касание

Радиолюбители могут доработать данное устройство или собрать новое так, чтобы не требовалось проявлять особых усилий при нажатии на кнопку, заменив ее на сенсорную. Пример соответствующей схемы, аналогичной рассмотренной выше представлен на рис. 102.

Рис. 102. Виртуальная модель в EWB сенсорного дверного звонка

Можно также воспользоваться соответствующими наборами, или сенсорного переключателя Мастер КИТ NK126, или сенсорным выключателем Мастер КИТ NM4013.

Общий вид дверного звонка показан на рис. 103.

Рис. 103. Общий вид дверного звонка Мастер КИТ NK038

Теперь остается ждать дорогих гостей, а за их маникюр можно уже и не волноваться, так как вместо злосчастной чеховской пуговки ваш звонок предусмотрительно снабжен сенсорной кнопкой.

Особо привередливые меломаны, преуспевшие в электронике, могут далее обратиться к комплекту Мастер КИТ NM5032 и наслаждаться трелью из 7 мелодий.

Электронный сторож

Мой дом – моя крепость.

Английская поговорка

Крепость, безусловно, требует охраны, а в этом нет равных электронике. Но прежде чем рассмотреть электронного стража, познакомимся с одним необычным электронным устройством, на котором он основан.

О триггере Шмитта замолвите слово

В далекие предвоенные годы XX в. радиоинженеров, занимавшихся импульсной техникой, связанной с развитием радиолокации, и другими применениями электроники, мучила вечная проблема выделения полезного сигнала на фоне нерегулярных помех. Искомый импульс цели буквально выуживался из множества ложных импульсов. Соответствующая схема была описана в 1938 году О. Г. Шмиттом и получила название «Триггер Шмитта». В те времена основными компонентами устройств служили электровакуумные приборы (радиолампы). Триггер Шмитта (далее ТШ) был выполнен на двойном триоде, как двухкаскадный усилитель, охваченный внутренней положительной обратной связью. Связь была слабой и ее глубина подбиралась так, чтобы не возникала устойчивая автогенерация. В результате получилось устройство, которое при превышении входным напряжением некоторого порогового уровня (напряжения срабатывания) скачком переходило на другой устойчивый уровень (напряжение отпускания). Принятая здесь терминология заимствована из релейной техники. Передаточная характеристика ТШ по напряжению имеет вид петли гистерезиса, аналогичный магнитному гистерезису. Поэтому на условно-графических обозначениях ТШ проставляют характерную родовую метку в виде петли гистерезиса. Со сменой компонентной базы ТШ были выполнены на биполярных транзисторах, а затем и по интегральной технологии, они вошли в серии ТТЛ и КМОП микросхем.

Триггеры Шмитта, являясь несимметричными устройствами, значительно отличаются от большинства своих собратьев: таких распространенных триггеров, как RS, JK, D и Т, которые относятся к группе симметричных. Каскады в них не идентичны по своим параметрам и связям между ними, но главное отличие заключается в том, что выходной сигнал в отсутствие входного – однозначно определен. Поэтому подобные триггеры не обладают памятью и используются как спусковые устройства либо для формирования последовательности прямоугольных импульсов из сигналов произвольной формы, например синусоидальных. Вообще, данный тип триггеров ближе к импульсным, нежели к цифровым устройствам.

Рассмотрим в программе EWB работу классической схемы триггера Шмитта на двух транзисторах (VT1 и VT2) с эмиттерными связями (см. рис. 104, а).

Входной сигнал от функционального генератора FG подается на вход In (база VT1) и канал А осциллоскопа OSC, а выходной снимается с вывода Out (коллектор VT2) и подается на канал В. Для снятия передаточной характеристики триггера выставим режим генерирования сигналов треугольной формы с параметрами, показанными на рис. 104, б. Для того чтобы получить зависимость выходного напряжения от входного на осциллоскопе выберем режим развертки типа В/А (см. рис. 104, в). Поскольку далее для сравнения будет выполняться моделирование ТШ на типовых базовых логических элементах (DD1 и DD2), то схема предусматривает коммутацию приборов ключами [Space] и [С]. В данном же случае ключи [Space] должны находиться в верхнем положении, а ключ [С] – в любом. Включив моделирование получим на экране характерную петлю гистерезиса (см. рис. 104, в).

Рис. 104. Исследование модели в EWB триггера Шмитта:

_{а – схемная модель; б – установки параметров функционального генератора;}

_{в, г – передаточная характеристика и осциллограмма сигналов неинвертирующего ТШ;}

_{д, е – передаточная характеристика и осциллограмма сигналов инвертирующего ТШ}

Как уже отмечалось, в ТШ наблюдается характерный гистерезис – отставание величины выходного напряжения от входного. Если частоту следования импульсов уменьшить в десять раз (для этого надо воспользоваться установочными кнопками в окошке Frequency функционального генератора), то можно визуально пронаблюдать, как по мере роста напряжения вычерчивается вся кривая, проходя фигуру против часовой стрелки. Такой своеобразный вид передаточной функции триггера обусловлен его переключением под действием входного напряжения, регулируемого двумя обратными связями: положительной ОС со второго каскада на первый за счет общего резистора R4 и отрицательной ОС по току через этот же резистор, когда открыт транзистор VT1. Если теперь переключить генератор на режим синусоидальных колебаний, а осциллоскоп на развертку сигналов во времени (Y/T), то синусоидальные колебания на входе превращаются в синфазные (по основной гармонике) прямоугольные колебания на выходе триггера (см. рис. 104, г), поскольку в данном случае реализован неинвертирующий триггер Шмитта.

В комплекте базовых логических элементов программы EWB имеется инвертирующий триггер Шмитта (см. компонент DD1 на схеме рис. 104, а). Для снятия передаточной характеристики этого триггера надо перевести переключатель [Space] в нижнее, а ключ [С] – в левое положение. Установив режим развертки в положение В/А, а генератор на треугольную форму колебаний, получим характеристику, показанную на рис. 104, д. В ней обход петли гистерезиса наблюдается по часовой стрелке. Если подать теперь на вход ТШ DD1 синусоидальные колебания, на его выходе (в точке С) получатся противофазные (по основной гармонике) колебания прямоугольной формы (рис. 104, е). Эти колебания можно превратить в синфазные, снимая сигнал с инвертора DD2 (переведя ключ [С] в правое положение и проведя инверсию сигнала с помощью триггера DD2). В этом случае колебания будут аналогичны рис. 104, г.

Триггеры Шмитта позволяют эффективно отфильтровать шумы на пологих фронтах сигналов и являются незаменимыми для стыковки схем с медленно меняющимися сигналами (<1 Гц) с логическими устройствами типа счетчиков и регистров, на их основе можно построить генераторы и другие устройства.

На рис. 105 показано использование ТШ для отстройки от высокочастотной помехи, а на рис. 106 – простейший генератор прямоугольных импульсов.

Рис. 105.Отстройка от ВЧ-помехи на триггере Шмитта:

_{а – схема; б – осциллограммы сигналов}

Рис. 106. Генератор прямоугольных импульсов на триггере Шмитта:

_{а – схема; б – осциллограммы сигналов}

Обычно в состав микросхем входят инвертирующие триггеры Шмитта, например ТТЛ 7414 содержит шесть подобных триггеров, а микросхема КМОП 4093 (аналог К561ТЛ1) состоит из четырех ТШ, на входе каждого из которых стоит двухвходовой элемент И-НЕ.

Теперь перейдем от теории к практике.

Охранное устройство Мастер КИТ NS011

К сожалению, жизнь так устроена, что далеко не все в ней увлеченно занимаются радио или иным созидательным делом. На помощь от тех, кто посягает на наше имущество, приходит электроника. Вот описание простейшего устройства, позволяющего подать сигнал тревоги, если Ваш автомобиль или мотоцикл лишь слегка изменит свое вертикальное положение например, чуть-чуть качнется. В основе этого электронного сторожа датчик положения, в виде вертикальной металлической трубки, в верхней части которой на шарнире вдоль ее оси свободно подвешен металлический стержень. Трубка заземляется на корпус охраняемого объекта, а внутренний стержень в области подвеса, напротив, изолируется от корпуса и снабжается выводом к электронному блоку. Этот датчик радиолюбители выполняют сами, в зависимости от целей охраны, так сказать на свой страх и риск, проявляя свою выдумку и умение.

Схема электронного блока, входящего в набор Мастер КИТ NS011, показана на рис. 107.

Рис. 107. Разнесенная виртуальная модель в EWB охранного устройства Мастер КИТ NS011

Здесь она выполнена средствами программы EWB и несколько отличается от оригинальной (входящей в комплект), но и назначение ее иное: это виртуальная модель, работу которой можно проверить на компьютере. В основе блока лежит микросхема CD 4093, содержащая триггеры Шмитта. На рис. 107 мы «разнесли» эту микросхему поэлементно, дополнив два первых триггера (DD1.2 и DD1.4) расширением входов по И (DD1.1 и DD1.3). Типы выходного транзистора VT1, электромагнитного реле – RL1 и зуммера – BUZZER взяты произвольно, но так, чтобы модель была работоспособной. Для подбора этих компонентов в схему дополнительно включен амперметр, регистрирующий выходной ток (в пренебрежении током базы). Остальные номиналы и нумерация выводов микросхемы соответствуют оригиналу. После вышеизложенного, не трудно видеть, что на элементах DD1.1-DD1.4 выполнен автогенератор, а ТШ DD1.5 является формирователем импульсов. Выходной каскад на VT1 представляет собой усилитель, нагрузкой которого служит электромагнитное реле RL1, к нормально разомкнутым контактам которого подключено устройство для звуковой сигнализации. После включения моделирования программа автоматически ведет расчет и выводит в онлайновом режиме результаты. Если замкнуть ключ [S] на землю, то у светоизлучающего диода (LED) «зачернятся» выходные стрелки (анимация), амперметр начнет показывать некоторый ток (который будет возрастать) и из штатного динамика ПК (если там таковой имеется) раздастся тональный сигнал тревоги.

Ту же схему повторим, используя графический интерфейс корпусов микросхем (см. рис. 108) и проведем на ней те же испытания.

Рис. 108. Модель в EWB охранного устройства Мастер КИТ NS011 на микросхеме 4093

Конечно, возможности моделирования гораздо шире, чем мы здесь описали, например, можно подключить осциллоскоп к разным точкам схемы и наблюдать в реальном режиме времени протекающие там процессы, можно заняться параметрической оптимизацией или схемными изменениями и т. д. и т. п.

Однако надо скорее собрать натуральное охранное устройство, иначе, возможно, уже и охранять-то будет нечего (не дай, Бог!).

Кроме того, надо обязательно проверить практикой теорию, так как в отрыве от практики она никому и не нужна.

Теперь, запасясь терпением, надо выполнить сборку устройства согласно приведенной монтажной схеме (рис. 109), наладить его, разместить на охраняемом объекте в укромном месте и можно спокойно спать, пока оно Вас не разбудит…

Рис. 109. Монтажная схема электронного охранного устройства Мастер КИТ NS011