Текст книги "Энциклопедия радиолюбителя"

Автор книги: Виктор Пестриков

сообщить о нарушении

Текущая страница: 18 (всего у книги 30 страниц)

23.5. Автомат световых эффектов

Автоматы световых эффектов (АСЭ) используются при оформлении концертных залов, кафе, дискотек и рекламных щитов. На рис. 23.29 приведена схема АСЭ, позволяющая при сравнительно простых схемотехнических решениях получить шестнадцать различных программ переключения четырех независимых источников света – миниатюрных ламп накаливания. Полная потребляемая мощность устройства около 9 Вт.

Рис. 23.29. Принципиальная схема автомата световых эффектов

Тактовый генератор с регулируемой частотой импульсов собран на логических элементах DD1.1 и DD1.2. Частота следования импульсов устанавливается с помощью подстроечного резистора R2. С выхода генератора импульсы поступают на делители DD2, DD3 и сдвигающие регистры DD4 и DD5. На выходе счетчика DD3 в каждый момент времени имеется один двоичный код из шестнадцати возможных, который поступает на информационные входы D1…D4 регистров DD4 и DD5. В случае если на управляющем входе EL присутствует логическая единица, то при поступлении положительного импульса на входы C1 и C2 происходит запись двоичного кода в регистр со входов D1…D4. Если же на управляющем входе EL присутствует ноль, то выполняется сдвиг информации. Выход 4 микросхем DD4 и DD5 соединен со входом последовательной записи D0. В связи с этим происходит сдвиг информации по кольцу. В результате на выходе регистров возникает эффект «бегущих огней».

Особенностью данной схемы АСЭ является то, что на мультиплексоры сигналы из регистров поступают в противофазе, то есть при ее работе создается как бы реверс световых эффектов. В каждый момент времени информация на мультиплексоры DD6 и DD7 может считываться только с выходов одной из микросхем DD4 или DD5. Работа регистров и мультиплексоров осуществляется противофазными управляющими сигналами логического элемента DD1.3. С выходов мультиплексоров сигналы поступают на управляющие транзисторы VT1…VT4.

В качестве нагрузки транзисторов используются миниатюрные лампочки накаливания. При желании можно использовать тиристорное управление лампочками накаливания. Для получения «мягкого» переключения гирлянд необходимо между базой и эмиттером транзисторов включить электролитические конденсаторы емкостью 20…50 мкФ.

Для питания АСЭ используется блок питания, собранный по схеме, приведенной на рис. 23.30. Коэффициент стабилизации напряжения подбирается в небольших пределах резистором R11. При настройке блока необходимо подстроечным резистором R12 на нагрузке 20…27 Ом установить напряжение 5 В. В качестве нагрузки можно использовать проволочный резистор ПЭ-7,5.

Рис. 23.30. Принципиальная схема блока питания автомата световых эффектов

Детали

В АСЭ используются широкораспространенные радиодетали. Постоянные резисторы типа МЛТ-0,125, подстроечные резисторы R2 и R12 типа СПЗ-33 или СПЗ-15. Электролитические конденсаторы С1…С3, С5…С7, С9 типа К50-16. Конденсатор С8 типа КТ-1 или КД-2. Транзисторы VT1…VT4 используются с радиатором с общей площадью рассеивания не менее 50…60 см², кроме типа, указанного на схеме, еще можно использовать транзисторы типа КТ815В, КТ815Г или им подобные. Лампочки накаливания HL1…HL16 типа СМН-6-20 с номинальным напряжением 6,3 В и током 20 мА.

В блоке питания транзистор VT5 используется с радиатором с площадью рассеивания не менее 100 см². Транзистор VT6 можно заменить на ГТ402Б или КТ502 с любым буквенным индексом. Коэффициенты усиления транзисторов VT7 и VT8 должны быть не ниже 80. Трансформатор питания стандартный ТПП 238–127/220-50. При самостоятельном изготовлении силового трансформатора необходим сердечник Ш или ШЛ 20x20 сечением около 4 см². При этом обмотка I содержит 2900 витков провода ПЭЛ-2 диаметром 0,15 мм, обмотка II – 260 витков провода ПЭЛ-2 диаметром 0,25 мм, а обмотка III – 100 витков провода ПЭЛ-2 диаметром 0,5 мм.

Для монтажа устройства используется комбинированный печатно-навесной монтаж. Печатным монтажом подключены цепи питания и цепи подключения логического «0», а все сигнальные цепи выполнены монтажным проводом соответствующего диаметра. Для окраски лампочек используется любой подходящий цветной лак.

Собранная из исправных деталей АСЭ в особой наладке не нуждается и после включения питания начинает сразу работать.

23.6. Блок «хорус» для ЭМИ

Описание схемы

Блок «хорус» является обязательной частью любой ЭМС и ЭМИ, основное его назначение – имитация скрипичной группы музыкального ансамбля. Простая схема «хорус» для ЭМИ или синтезатора, имеющего широкий спектр выходного сигнала (пилообразный или с большой скважностью), приведена на рис. 23.31.

Рис. 23.31. Принципиальная схема блока «хорус» для ЭМИ

Основой устройства являются три частотных фильтра с управляемой частотой среза, расположенной в «вокальной» зоне звучания. Частоты фильтров несколько смещены друг относительно друга с целью создания трехформатной характеристики и расширения области захвата «вокальной» зоны. Для управления фильтров используется трехфазный инфразвуковой генератор на трех кремниевых транзисторах VT1…VT3 (рис. 23.32).

Рис. 23.32. Принципиальная схема инфразвукового трехфазного генератора блока «хорус»

Блок фильтров работает в средней полосе частот и ограничивает ВЧ спектр. Для прохождения ВЧ служит четвертый управляющий фильтр, который дополняет спектр высшими гармониками. Для его управления используется отдельный инфразвуковой генератор на микросхеме DA1 К122УН1Г (рис. 23.31). При отсутствии микросхемы К122УН1Г генератор можно собрать на дискретных элементах (рис. 23.33).

Рис. 23.33. Принципиальная схема инфразвукового генератора блока «хорус» на дискретных элементах при отсутствии микросхемы К122УН1 в схеме рис. 23.31

Данное устройство представляет собой простейшую конструкцию блока «хорус» и не производит частотной модуляции сигнала. Для полной имитации эффекта необходимо, чтобы синтезатор имел свое собственное вибрато. Вибрато включается в работу одновременно с блоком «хорус», способствуя мягкой «атаке» звука и небольшому послезвучанию.

В блоке «хорус» использованы широкораспространенные малогабаритные радиодетали. Все устройство собирается на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 мм.

Настройка

Налаживание блока начинают с проверки работы инфразвукового генератора. Для этого используют осциллограф или просто тестер в режиме измерения постоянного напряжения, фиксируя «дрожание» стрелки. Если трехфазный генератор не возбуждается, необходимо одновременно уменьшить сопротивления резисторов R2, R5, R8 или заменить транзисторы VT1…VT3 на аналогичные, но с большим коэффициентом усиления. После этого коллекторы управляющих транзисторов VT2 всех фильтров замыкают перемычками на землю и подают на вход устройства реальный звуковой сигнал. Разомкнув резисторы R6 в точке их соединения с конденсатором С5 проверяют на отсоединенных концах резисторов равенство сигнала по громкости и при необходимости изменяют сопротивление соответствующего резистора R6. Сняв перемычки, проверяют «плавность» работы каждого фильтра отдельно, прослушивая сигнал на резисторе R6 и подбирая режим генерации резистором R3. «Острота» работы каждого фильтра регулируется вплоть до резонанса и самовозбуждения резистором R7. Сопротивление резистора R7 выбирают исходя из компромисса между «остротой» эффекта и качеством звучания. Чем «острее» резонанс, тем меньший спектр частот пропускается. В заключении соединение резисторов R6 восстанавливают и прослушивают работу блока в целом. Если какой-нибудь из фильтров выделяется из общего ровного звучания, производят подгонку его параметров к общему звучанию.

Блок имеет большое входное сопротивление и хорошо работает при небольшом входном сигнале. В связи с этим в блоке следует использовать транзисторы с малым коэффициентом шума и помешать его в металлический корпус. Замена промышленного блока «хорус» в синтезаторе «Электроника ЭМ-04» при ремонте на вышеописанный показала его почти полную идентичность звучания промышленному образцу. В этом случае потребовалось только добавить генератор для ведущего генератора, так как в этом синтезаторе его нет.

Шаг 24
Использование радиоламп в современных радиоэлектронных устройствах

Немного истории

Появление в середине XX века транзисторов казалось приведет к полному вытеснению из радиотехники господствующих тогда электронных ламп. Одним из основных недостатков радиоламп считалась их низкая экономичность. Нагреваемый катод потреблял значительную энергию и имел малый срок службы. В упрек электронной лампе ставилась трудоемкость ее изготовления, необходимо было выдерживать высокоточную геометрию большого числа электродов в вакуумном баллоне лампы. Производство радиоэлектронной аппаратуры на лампах постепенно сворачивалось. В нашей стране количество выпускаемой аппаратура на радиолампах хотя и постепенно снижалось, но заводы по производству ламп продолжали работать. Как ни странно, это принесло отечественной промышленности в начале 90-х годов определенную выгоду. В этом основную роль сыграли меломаны. В конце концов оказалось, что усилители звуковой частоты на электронных лампах передают звукозапись лучше, более естественно, чем на полупроводниковых триодах. В настоящее время рынок Hi-Fi аппаратуры заполнен звуковоспроизводящей аппаратурой на электронных лампах, в основном, российского производства. Из всего этого можно сделать вывод, что конструирование радиоаппаратуры на электронных лампах на пороге начала XXI века не несет регресс в радиоэлектронику, а наоборот, позволяет по-новому, более разумно взглянуть на область применения электронных ламп.

24.1. Общие сведения

Принцип работы радиоэлектронной лампы основан на явлении термоэлектронной эмиссии. Процесс вылета электронов с поверхности твердых или жидких тел называют электронной эмиссией. Устройство радиолампы до гениальности простое. В стеклянном баллоне находятся расположенные определенным образом металлические электроды, один из которых нагревается электрическим током. Этот электрод называется катодом. Катод и предназначен для создания термоэлектронной эмиссии. В баллоне лампы под действием электрического поля электроны летят к другому электроду – аноду. Электронный поток управляется с помощью других электродов, находящихся в лампе, называемых сетками.

Условное графическое изображение

Простейшей усилительной лампой является триод. Его условное графическое изображение на радиоэлектронных схемах представляется в виде окружности. Внутри окружности, в верхней ее части, нарисована вертикальная прямая с перпендикулярным отрезком на конце, что символизирует анод, по диаметру окружности в виде штрихов обозначается сетка, а в нижней части, дугой с отводами на концах – нить накала. Дужкой над нитью накала обозначают подогреватёль катода.

Лампы с прямым накалом нити в своем условном графическом изображении не имеют такой дужки, например, батарейного типа 2К2П, а также некоторые другие типы ламп. В одном баллоне лампы может находиться триод в комбинации с другим типом ламп. Это так называемые комбинированные лампы. На схемах рядом с изображением лампы ставится ее буквенное обозначение (две латинские буквы V и L) с порядковым номером по схеме (например, VL1) и возле них тип используемой лампы в конструкции (например, VL1 6Н1П). Условное графическое изображение электронных ламп различных типов с буквенным обозначением приведено на рис. 24.1.

Рис. 24.1. Условное графическое изображение и буквенное обозначение электронных ламп различного типа на радиоэлектронных схемах:

_{а – триод; б, в – двойной триод; г – лучевой тетрод;}

_{д – индикатор настройки; е – пентод; ж – гептод;}

_{з – двойной диод-триод; и – триод-пентод;}

_{к – триод-гептод; л – кенотрон;}

_{м – двойной диод с раздельными катодами косвенного накала}

На рисунке буквами с цифрами обозначены: а – анод, с₁ – управляющая сетка, к – катод и н – нить накала. Для генерации, усиления и преобразования сигналов в настоящее время в конструкциях радиолюбителей используются, в основном, электронные лампы с октальным цоколем, пальчиковой серии и миниатюрной серии с гибкими выводами. Последние два типа ламп не имеют цоколя, выводы в них вплавлены прямо в стеклянный баллон. Баллоны перечисленных серий ламп, в основном, изготовлены из стекла, но встречаются и из металла (рис. 24.2).

Рис. 24.2. Варианты конструктивного изготовления электронных ламп:

_{а – стеклянный баллон, октальный цоколь;}

_{б – металлический баллон, октальный цоколь;}

_{в – стеклянный баллон с жесткими выводами (пальчиковая серия);}

_{г – стеклянный баллон с гибкими выводами (безцокольная серия)}

Электрические параметры

В современных высококачественных усилителях звуковой частоты, в основном, отдается предпочтение трехэлектродным лампам, называемых триодами. Общими основными электрическими параметрами приемо-усилительных ламп, которые обычно приводятся в справочниках, являются следующие: коэффициент усиления μ, крутизна характеристики S и внутреннее сопротивление R_i.

Важное значение имеют так называемые статические характеристики лампы: анодно-сеточная и анодная характеристики, которые представляются в виде графика.

Имея эти две характеристики, можно графически определить три приведенных выше основных параметра ламп. Для ламп различного назначения к перечисленным характеристикам добавляются специальные, характерные для них параметры.

Лампы, используемые в усилителях звуковой частоты, характеризуются еще такими параметрами, которые зависят от того или иного режима работы выходной лампы, в частности, выходной мощностью и коэффициентом нелинейных искажений.

У высокочастотных ламп характерными параметрами являются: входная емкость, выходная емкость, проходная емкость, коэффициент широкополосности и эквивалентное сопротивление внутриламповых шумов. При этом чем меньше суммарное значение входной и выходной междуэлектродных емкостей лампы и больше крутизна ее характеристики, тем больше усиление она дает на высших частотах. Отношение крутизны характеристики лампы к ее проходной емкости служит показателем устойчивости усиления. Большее усиление от высокочастотной лампы можно получить на высоких частотах, в случае когда меньше суммарное значение входной и выходной емкостей лампы и больше крутизна ее характеристики. При выборе лампы для первых каскадов усиления, особо следует обращать внимание на ее эквивалентное сопротивление внутриламповых шумов.

Эффективность работы частотопреобразовательных ламп оценивается крутизной преобразования. Крутизна преобразования, как правило, в 3…4 раза меньше крутизны характеристики лампы. Ее значение возрастает при увеличении напряжения гетеродина.

Для кенотронов основным параметром является амплитуда обратного напряжения. Наибольшие значения амплитуды обратного напряжения характерны для высоковольтных кенотронов.

На рис. 24.3 приведены основные параметры, типовой режим и цоколевка некоторых типов электронных ламп, широкоиспользующихся в радиоэлектронных конструкциях в настоящее время и использовавшихся в прошлом.

Рис. 24.3. Основные параметры, типовой режим и цоколевки некоторых типов электронных ламп широкого применения

Рис. 24.3. Основные параметры, типовой режим и цоколевки некоторых типов электронных ламп широкого применения (продолжение)

Рис. 24.3. Основные параметры, типовой режим и цоколевки некоторых типов электронных ламп широкого применения (продолжение)

_{S – крутизна анодно-сеточной характеристики; m – коэффициент усиления; Rc – наибольшее сопротивление в цепи сетки; Свх – входная емкость лампы (сетка катод), Свых – выходная емкость лампы (катод-анод, Спр – проходная емкость лампы (сетка-анод); Ра – наибольшая мощность, рассеиваемая анодом лампы}

Рис. 24.3. Основные параметры, типовой режим и цоколевки некоторых типов электронных ламп широкого применения (продолжение)

Рис. 24.3. Основные параметры, типовой режим и цоколевки некоторых типов электронных ламп широкого применения (продолжение)

Рис. 24.3. Основные параметры, типовой режим и цоколевки некоторых типов электронных ламп широкого применения (продолжение)

Рис. 24.3. Основные параметры, типовой режим и цоколевки некоторых типов электронных ламп широкого применения (продолжение)

Рис. 24.3. Основные параметры, типовой режим и цоколевки некоторых типов электронных ламп широкого применения (продолжение)

Рис. 24.3. Основные параметры, типовой режим и цоколевки некоторых типов электронных ламп широкого применения (окончание)

24.2. Особенности монтажа радиоэлектронных устройств на электронных лампах

Для монтажа аппаратуры, а это как правило в настоящее время усилители звуковой частоты на электронных лампах, используется в основном проволочный монтаж, хотя иногда применяют и печатный монтаж. Монтаж ведется на металлическом шасси, сделанном из листа дюралюминия или стали. Его форма и размеры устанавливаются при наличии всех радиодеталей, входящих в конструкцию, исходя из результатов макетирования компоновки деталей. Формы шасси бывают в основном коробчатого типа или в виде буквы «П». После изготовления шасси производится механическая сборка радиоэлектронного устройства. Сборка начинается с установки узлов и деталей, крепящихся непосредственно к шасси. Вначале устанавливают ламповые панельки, соединители (разъемы), переменные резисторы, переменные и электролитические конденсаторы, переключатели, трансформаторы, катушки индуктивности, монтажные планки и стойки и другие узлы. Ламповые панели при монтаже ориентируют таким образом, чтобы припаянные к их лепесткам радиодетали располагались наилучшим образом (рис. 24.4).

Рис. 24.4. Расположение ламповых панелей при монтаже

Очередность установки этих деталей и узлов должна быть такой, чтобы ранее установленные радиодетали не затрудняли выполнение операций по установке последующих деталей и узлов. Монтажные операции начинаются с распайки цепей накала ламп и цепей, подходящих к разъемам.

Для высокочастотных каскадов в основном используется жесткий монтаж, с использованием медного гололуженного или посеребренного провода диаметром 1…1,5 мм. На провод лучше надеть кембриковую трубку, так как полихлорвиниловая при пайке плавится и деформируется.

Постоянные конденсаторы, резисторы и полупроводниковые диоды распаивают непосредственно на лепестках ламповых панелек и на выводах крупных деталей. Если небольшие радиодетали нельзя укрепить, то для этого используют монтажные стойки. Не рекомендуется располагать близко и проводить параллельно провода цепей анода и управляющей сетки электронной лампы. На неизолированные пересекающиеся провода, во избежание замыкания, следует надевать кембриковые трубки. Соединение выводов радиодеталей с шасси производится с помощью заземляющих лепестков различного типа (рис. 24.5).

Рис. 24.5. Конструкция заземляющих лепестков, использующихся при монтаже аппаратуры на электронных лампах

В высокочастотных каскадах заземляющий провод надо рассматривать как часть колебательного контура. Неправильное его расположение может быть причиной нежелательной паразитной связи, которую бывает трудно обнаружить. Для предотвращения такого явления все подлежащие заземлению провода, относящиеся к контуру и одному каскаду усиления, соединяют в одну точку у катода соответствующей лампы (рис. 24.6).

Рис. 24.6.Соединение проводов, подлежащих заземлению в одной точке в различных каскадах аппаратуры на электронных лампах:

_{а – усилитель высокой частоты; б – преобразователь частоты;}

_{в – усилитель промежуточной частоты; г – диодный детектор;}

_{д – усилитель звуковой частоты}

Для низкой и высокой частот катод образует нулевую точку каждого усилительного каскада и всегда должен быть соединен с шасси непосредственно, если в цепи катода имеется резистор, то через конденсатор. Соединение с шасси цепей каскадов, имеющих контура, которые настраиваются конденсаторами переменной емкости, лучше делать в точке соединения с шасси ротора конденсатора. К этой точке припаиваются желательно коротким и прямым путем концы катушек постоянных и подстроечных конденсаторов.

Для низкочастотных цепей, цепей питания и выпрямительных устройств применяют мягкий монтаж, используя гибкий многожильный провод. При неудачном монтаже деталей усилителя звуковой частоты могут возникать помехи. Поэтому соединения между деталями входного и последующего каскада должны выполняться кратчайшим путем. Общий провод схемы в ламповой аппаратуре – это «минус» делают медным проводом диаметром 1,5…2 мм. Этот провод нельзя заменить соединением деталей с шасси усилителя, его и отрицательные выводы электролитических конденсаторов необходимо изолировать от шасси. В каждом усилительном каскаде резисторы в цепи управляющей сетки, сеточного смещения, а также минусовые выводы конденсаторов в цепи катода и развязывающего фильтра соединяют в одной, «нулевой» точке (рис. 24.7).

Рис. 24.7. Соединение проводов при монтаже каскадов усиления звуковой частоты

Нулевые точки всех каскадов отдельными проводами сводят в общую точку у выходного конденсатора фильтра выпрямителя, в этом же месте общую точку соединяют с шасси усилителя звуковой частоты.

Монтаж радиоэлектронной аппаратуры желательно вести проводами в изоляции разного цвета, условно подобрав расцветку для различных цепей. Это поможет при необходимости быстро находить нужные соединения (табл. 24.1).

Для обеспечения надежного электрического контакта и механической прочности пайки все монтажные провода и выводы навесных радиодеталей механически закрепляются на контактных лепестках. Если в лепестке нет отверстия, то провод загибают вокруг лепестка с помощью пинцета и монтажных плоскогубцев. Излишки провода или вывода детали следует откусывать кусачками. К одному контактному лепестку рекомендуется подсоединять не более трех проводов. При монтаже натяжение проводов не допускается. У монтажного провода должен быть запас по длине 20…25 мм, чтобы в случае его обрыва можно было сделать повторное закрепление. При установке навесных деталей, сопротивлений, конденсаторов, полупроводников и т. д. расстояние от места закрепления до корпуса детали должно быть минимальным, но не менее 8…10 мм. Окончив монтаж всех деталей, производят очистку устройства от пыли и остатков монтажных материалов пылесосом. Проверяют монтаж и механическую прочность соединений. В заключение каждую качественную пайку закрашивают цветным прозрачным лаком, винтовые соединения – красной нитрокраской для предотвращения от саморазвинчивания.