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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE Interrupteurs de guirlande de sapin de Noël. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Installations colorées et musicales, guirlandes A la veille du Nouvel An, de nombreux radioamateurs s'inquiètent de la question : comment faire revivre le sapin du Nouvel An ? Vous trouverez ci-dessous plusieurs options pour les interrupteurs de guirlandes d'arbres de Noël, différant par le degré de complexité et les effets d'éclairage mis en œuvre. L'interrupteur le plus simple commute alternativement deux guirlandes (Fig. 38). Un générateur est réalisé sur les éléments logiques DD1.1, DD1.2, et des interrupteurs haute tension sont assemblés sur les transistors VT1, VT2 pour contrôler les trinistors VS1, VS2. L'alimentation est fournie au microcircuit à partir du stabilisateur paramétrique R4VD1 avec le condensateur C1. La tension constante pour la puce DD1 et les lampes guirlande EL1, EL2 provient du pont redresseur VD2.
Pour créer l'effet "Running Fire", vous devez alterner au moins trois guirlandes. Le schéma de l'interrupteur (la première option), qui contrôle trois guirlandes, est illustré à la fig. 39. La base du dispositif est un multivibrateur triphasé, réalisé sur trois éléments logiques inverseurs du microcircuit DD1. Les circuits de synchronisation sont formés d'éléments R1-R3, C1-C3. A tout moment, une tension élevée apparaît à l'une des sorties des éléments logiques, ce qui ouvre l'interrupteur transistor-trinistor. Par conséquent, les lampes d’une seule guirlande sont allumées à la fois. Commuter alternativement les lampes des guirlandes EL1-EL3 permet d'obtenir l'effet "Feu courant".
Les inverseurs des microcircuits des séries K555 et K155 peuvent fonctionner dans le multivibrateur. Dans le second cas, la résistance des résistances R1-R3 ne doit pas dépasser 1 kOhm. Vous pouvez également utiliser des microcircuits CMOS (K176, K561), tandis que la résistance des résistances de synchronisation peut être augmentée de 100 à 1000 1 fois et que les capacités des condensateurs C3-CXNUMX peuvent être réduites du même montant. La modification de la fréquence de commutation des guirlandes peut se faire en modifiant la résistance des résistances R1-R3. Il est difficile de les contrôler en même temps (l'industrie ne produit pas de résistances variables intégrées pour une utilisation généralisée). C'est un inconvénient de cet interrupteur guirlande. Sur la fig. 40 montre un schéma d'un interrupteur guirlande (deuxième option) avec une vitesse réglable du "Running Fire".
Comment fonctionne cet appareil ? Sur les éléments logiques DD1.1, DD1.2, un générateur d'impulsions rectangulaires est assemblé dont le taux de répétition est de 0,2 ... 1 Hz. Les impulsions sont envoyées à l'entrée du compteur, qui se compose de deux bascules D DD2.1 et DD2.2, puce DD2. Du fait de la présence d'un retour entre l'élément DD1.3 et l'entrée R du déclencheur DD2.1, le compteur a un facteur de conversion de 3 et à tout moment l'un des transistors VT2-VT4 est fermé. Si, disons, VT2 est fermé, alors une tension positive de son collecteur sera appliquée à l'électrode de commande du trinistor VS1, le trinistor s'ouvrira et les lampes de la guirlande EL1 s'allumeront. La fréquence de commutation est régulée par une résistance variable R3 du générateur. Dans l'appareil, les microcircuits de la série K155 peuvent être remplacés par les analogues correspondants de la série K 133. Les transistors VT1-VT4 peuvent provenir des séries KT315, KT3117, KT603, KT608 avec n'importe quelle lettre. Les Trinistors VS1-VS3 peuvent être des types KU201, KU202 avec les lettres K-N. La source qui alimente les microcircuits et les transistors de l'appareil doit être conçue pour un courant d'au moins 200 mA. L'inconvénient du commutateur est la nécessité d'utiliser une alimentation par transformateur. Cela est dû au courant relativement important consommé par les microcircuits K155LAZ et K155TM2. Il est possible de réduire considérablement la consommation de courant en utilisant des microcircuits CMOS, dans ce cas les microcircuits peuvent être alimentés à partir d'un simple stabilisateur paramétrique, comme cela se fait dans un interrupteur à deux guirlandes (voir Fig. 38). Le schéma de l'interrupteur à trois guirlandes (troisième option) sur les microcircuits de la série K561 est illustré à la fig. 41, a. Le générateur est réalisé sur les éléments logiques DD1.1, DD1.2 et le compteur avec un facteur de conversion de 3 - sur deux bascules D de la puce DD2. Les tracés des tensions aux sorties des éléments logiques sont représentés sur la fig. 41,6. Ils aideront à comprendre la logique de l'appareil. Les touches transistor-trinistor pour contrôler les guirlandes, un redresseur et un stabilisateur pour alimenter les microcircuits sont les mêmes que dans l'interrupteur selon le schéma de la Fig. 39 (dans ce cas, vous devez utiliser KS1Zh ou D191V comme diode Zener VD814).
Les dispositifs « Running Fire » décrits ci-dessus ont un inconvénient commun : l'immuabilité de la logique de travail. Les lampes des guirlandes ne commutent que dans l'ordre prescrit, vous ne pouvez modifier que la fréquence de commutation. Dans le même temps, il est souhaitable que l'éclairage soit aussi diversifié que possible et ne gêne ni ne fatigue la vue. Cela signifie qu'il devrait être possible de modifier non seulement la durée des lampes, mais également la séquence de leur commutation. Sur la fig. La figure 42 montre un schéma d'un interrupteur de guirlande remplissant ces conditions.
Le "cœur" de l'appareil est la puce K155RU2 - une mémoire vive pour 16 mots de quatre bits (dans ce cas, un mot signifie un ensemble de zéros et de uns logiques, par exemple 0110, 1101, etc.). Comment fonctionne une telle puce électronique ? Ses quatre entrées (D1-D4) sont conçues pour fournir des informations qui doivent être écrites en mémoire. Ces entrées sont appelées informations. Quatre autres entrées (A1-A4) sont alimentées avec un code binaire de l'adresse de la cellule que l'on souhaite sélectionner pour écrire ou lire des informations. Ces entrées sont appelées entrées d'adresse. En changeant le code binaire sur ces entrées de 0000 à 1111, vous pouvez accéder à n'importe laquelle des 16 cellules. En appliquant un signal à l'entrée W, le mode de fonctionnement souhaité du microcircuit est sélectionné : si la tension à l'entrée W est faible, alors la cellule est écrite, et si la tension est élevée, alors les informations stockées dans les cellules mémoire de le microcircuit peut être lu. Lors de la lecture, les informations sont transmises aux sorties C1-C4. Les sorties du microcircuit sont à collecteur ouvert, et si un 1 logique est écrit dans la cellule mémoire, alors le transistor de sortie correspondant sera ouvert (bien sûr, une charge - une résistance doit être incluse dans son circuit collecteur). Ainsi, pour écrire un nombre dans n'importe quelle cellule mémoire, il est nécessaire d'appliquer les niveaux logiques appropriés aux entrées D1-D4, et le code binaire de l'adresse de la cellule souhaitée aux entrées A1-A4. Ensuite, une tension de faible niveau est appliquée à l'entrée W - et les informations sont enregistrées. Pour lire les informations, il est nécessaire d'appliquer une tension de haut niveau à l'entrée W. Ensuite, lorsque le code d'adresse est modifié, des signaux correspondant au contenu des cellules correspondantes apparaîtront sur les sorties C1-C4. L'entrée V permet de permettre le fonctionnement du microcircuit : lorsqu'une tension de haut niveau lui est appliquée, l'écriture et la lecture ne sont pas effectuées. Considérez le fonctionnement du commutateur selon son schéma de circuit. À l'aide des boutons SB6 "Démarrer" et SB7 "Réinitialiser", définissez le mode de fonctionnement requis de l'appareil : après avoir appuyé sur le bouton "Réinitialiser", vous pouvez écrire le programme dans les cellules mémoire du microcircuit, et après avoir appuyé sur le bouton "Démarrer" bouton, le programme enregistré est lu. Lorsque vous appuyez sur le bouton SB7 "Reset", les bascules RS collectées sur les éléments logiques DD1.1 et DD1.2, DD1.3 et DD1.4,DD2.1 et DD2.2, DD2.3 et DD2.4 , DD4.1 et DD4.2 seront mis à l'état initial, dans lequel les sorties des éléments logiques DD1.1, DD1.3, DD2.1, DD2.3 et DD4.1 sont basse tension. Arrivant sur la broche 12 de l'élément logique DD4.4, il désactive le fonctionnement du générateur d'horloge monté sur les éléments logiques DD4.3, DD4.4 et le transistor VT1. Ensuite, à l'aide des boutons SB1-SB4, un mot binaire est saisi pour être écrit dans la première cellule mémoire. Disons que nous devons écrire 0111. Pour ce faire, appuyez sur les boutons SB2, SB3, SB4. Dans ce cas, les déclencheurs DD1.3DD1.4, DD2.1DD2.2, DD2.3DD2.4 basculeront et les LED HL2, HL3, HL4 s'allumeront. Après cela, appuyez sur le bouton SB5 "Enregistrer". L'impulsion de la sortie de déclenchement (broche 3 de l'élément logique DD3.1) via le circuit différenciateur C2R13 et l'élément logique DD3.3 est transmise à l'entrée W de la puce mémoire DD6. Le circuit différenciateur C2R13 et l'élément logique DD3.3 fonctionnent de telle manière qu'après avoir appuyé sur le bouton SB5 "Ecrire", une courte impulsion négative (de plusieurs nanosecondes) arrive à l'entrée W, qui assure l'enregistrement des informations fournies à les informations entrent D1-D4 à l'adresse conformément au code binaire sur les entrées d'adresse A1-A4. Au moment où le bouton SB5 "Enregistrement" est relâché, l'impulsion de la sortie de l'élément logique DD3.1 via le condensateur C1 réinitialisera toutes les bascules RS dans lesquelles le mot binaire a été précédemment écrit. L'impulsion reçue de la sortie de l'élément logique DD3.4 vers l'entrée C1 du compteur binaire DD5 augmentera l'adresse de un (dont le code binaire est tiré des broches 12, 9, 8 et 11 du microcircuit en question ). A noter que le compteur d'adresse DD5 n'est pas réinitialisé (les broches 2 et 3 sont reliées à un fil commun pour assurer le mode comptage). Après cela, à l'aide des boutons SB1-SB4, un nouveau mot binaire du programme est saisi, le bouton SB5 "Enregistrer" est enfoncé, etc. - jusqu'à ce que l'ensemble du programme de 16 mots binaires de quatre bits soit écrit dans la puce mémoire. Une fois le programme écrit, appuyez sur le bouton SB6 "Start", le déclencheur DD4.1 DD4.2 change d'état à l'opposé, le générateur commence à travailler sur les éléments logiques DD4.3, DD4.4 dont les impulsions sont introduits dans le compteur DD5 et modifient les cellules du code d'adresse. À l'entrée W, il y a maintenant tout le temps un 1 logique, car la sortie de l'élément logique DD4.2 est un 0 logique, qui est envoyé à l'entrée de l'élément logique DD3.3. Aux sorties C1-C4 de la puce K155RU2 apparaissent des niveaux logiques correspondant aux informations enregistrées dans les cellules mémoire. Les signaux des sorties C1-C4 sont amplifiés par les commutateurs à transistors VT2-VT5 puis envoyés aux électrodes de commande des trinistors VS1-VS4. Les trinistors contrôlent quatre guirlandes de lampes, classiquement indiquées sur le schéma EL1-EL4. Supposons qu'il y ait un 1 logique à la sortie C6 du microcircuit DD0. Dans ce cas, le transistor VT2 est fermé, le courant traverse la résistance R21 et l'électrode de commande du trinistor VS1, le trinistor s'ouvre et allume les lampes de la guirlande EL1. Si la sortie C1 est à 1 logique, alors les lampes EL1 ne s'allumeront pas. Les microcircuits de l'appareil sont alimentés par un redresseur stabilisé monté sur un pont de diodes VD2-VD5, une diode Zener VD1 et un transistor VT6. Les lampes guirlande EL1-EL4 sont alimentées par une tension redressée prélevée sur le pont de diodes VD6-VD9. L'interrupteur Q2 permet d'éteindre les guirlandes, l'interrupteur Q1 permet de déconnecter les autres éléments de l'appareil du réseau. Les pièces suivantes sont utilisées dans l'appareil. Les transistors VT2-VT5 peuvent appartenir à l'une des séries KT3117, KT503, KT603, KT608, KT630, KT801 ; VT1 - l'une des séries KT503, KT312, KT315, KT316 ; VT6 - l'une des séries KT801, KT807, KT815. Les Trinistors KU201L (VS1-VS4) peuvent être remplacés par KU202 avec les lettres K-N. Les diodes VD2-VD5, en plus de celles indiquées, peuvent être des types D310, KD509A, KD510A ; vous pouvez également utiliser des ponts redresseurs KTs402, KTs405, KTs407 (avec n'importe quelle lettre d'index). Les diodes KD202K (VD6-VD9) peuvent être remplacées par KD202 par les lettres L-R, ainsi que par D232, D233, D246, D247 par n'importe quelle lettre. Condensateurs C1, C2 - type K10-7, K10-23, KLS ou KM-6 ; C3-C5 -K50-6, K50-16 ou K50-20. Toutes les résistances fixes sont de type MLT ; résistance variable R 16 - SP-1, SP-0,4. L'appareil peut utiliser des boutons tels que KM 1-1 ou KM D 1-1. Vous pouvez également utiliser d'autres types de boutons (par exemple, P2K sans fixer la position). Commutateurs Q1 et Q2 - type "tumbler" (TV2-1, TP1-2, Tl, MT1, etc.). Le transformateur de puissance 01 est réalisé sur un circuit magnétique à bande SHL 16x20. L'enroulement I contient 2440 tours de fil PEV-1 0,08, l'enroulement II - 90 tours de fil PEV-1 0,51. Vous pouvez utiliser n'importe quel autre transformateur d'une puissance de 10 ... 20 W, ayant un enroulement secondaire pour une tension de 8 ... 10 V et un courant de 0,5 ... 0,7 A. Transformateurs appropriés TVK-70L2, TVK- 110LM, dans laquelle une partie des spires de l'enroulement secondaire doit être supprimée pour obtenir la tension souhaitée. La plupart des éléments de l'appareil sont montés sur une plaque de textolite de dimensions 120 x 145 mm (Fig. 43, a).
L'installation se fait avec des fils. Le transistor VT6 est monté sur un coin en duralumin d'une superficie d'environ 30 cm^2 (il sert de radiateur). Les diodes VD6-VD9 et les trinistors VS1-VS4 sont installés sur la carte sans radiateurs, tandis que la puissance totale des lampes commutées ne doit pas dépasser 500 watts. Les boutons SB1-SB7 (type KM1-1) sont installés : sur un support PCB (Fig. 43,6), qui est fixé à la carte principale avec deux vis M3. A l'extérieur de la carte se trouvent les éléments suivants : transformateur de puissance T1, porte-fusible FU1, interrupteurs d'alimentation Q1 et Q2, résistance variable R16. Les éléments de la carte leur sont reliés par un fil toronné. Les fils reliant les anodes des SCR VS1-VS4 aux lampes EL1-EL4 sont soudés directement aux pétales du SCR. La section des fils avec lesquels les circuits de puissance sont réalisés doit être d'au moins 1 mm2. La conception de l'appareil est facultative. Sur le couvercle supérieur du boîtier, il devrait y avoir des boutons SB1-SB7, des interrupteurs d'alimentation Q1 et Q2, des LED de contrôle d'enregistrement de programme HL1-HL4, ainsi qu'un bouton de résistance variable R16, avec lequel vous pouvez modifier la vitesse de commutation des guirlandes. Un porte-fusible FU1 et des prises pour brancher les guirlandes sont installés sur la paroi latérale du boîtier (ils ne sont pas représentés sur le schéma). Si toutes les pièces sont en bon état et qu'il n'y a aucune erreur lors de l'installation, l'appareil commence à fonctionner immédiatement. Il est à noter que les effets lumineux obtenus dépendent en grande partie de la position relative des lampes guirlandes. Le plus courant est leur disposition, lorsque la lampe de la première guirlande est suivie de la lampe de la deuxième guirlande, puis de la troisième, de la quatrième, etc. Sur la fig. 44 montre un schéma d'une telle inclusion de lampes. La programmation des commutateurs s'effectue comme suit. Tout d'abord, un programme est compilé sur papier, qui constitue un enregistrement de l'état des lampes des quatre guirlandes dans chacun des 16 cycles de l'appareil. L'état allumé de la guirlande est indiqué par le 1 logique, l'état éteint est indiqué par le 0 logique. Ensuite, en appuyant sur le bouton SB7 "Reset", les puces de l'appareil sont remises à leur état d'origine. Après cela, en appuyant successivement sur les boutons SB1-SB4, le premier mot du programme est tapé, en faisant attention à l'allumage des LED HL1-HL4, et le bouton "Enregistrer" SB5 est enfoncé. C'est ainsi que les informations sont enregistrées dans les 16 cellules du microcircuit. Appuyez ensuite sur le bouton SB6 "Démarrer" - l'interrupteur passe en mode de fonctionnement.
Lors de la programmation, il ne faut pas oublier que les informations doivent être écrites dans les 16 cellules mémoire du microcircuit, car à la mise sous tension, l'état de ces cellules est indéterminé. Dans le tableau. 3 montre quelques options de programmation de l'interrupteur guirlande pour obtenir une variété d'effets lumineux. Les 1 logiques dans chaque mot, de gauche à droite, indiquent respectivement lequel des boutons SB1-SB4 doit être enfoncé.
Les premier et deuxième programmes fournissent l'effet de « tir courant », les autres programmes sont des effets plus complexes. Le nombre de programmes pouvant être mis en œuvre à l'aide de cet appareil est important, ce qui ouvre la voie à l'imagination de l'opérateur. Il convient également de rappeler que la modification de la vitesse de commutation des guirlandes ouvre de larges possibilités pour obtenir divers effets lumineux. La puissance totale des lampes commutées par l'appareil peut être augmentée jusqu'à 1500 6 W, tandis que les diodes VD9-VD40 doivent être installées sur des radiateurs d'une superficie de 50 ... 2 cmXNUMX chacun. Si un radioamateur dispose de thyristors symétriques (triacs) de la série KU208G, ils peuvent également être utilisés pour contrôler des lampes à guirlande. Les triacs doivent être connectés conformément au schéma illustré à la fig. 45 (un schéma d'un seul canal est montré, les autres sont similaires). La résistance des résistances R21-R24 (voir Fig. 42) doit dans ce cas être augmentée à 1 ... 3 kOhm. Les transistors KT605A peuvent être remplacés par des ponts de diodes KT605B, KT940A, VD6 peuvent être des KTs402, KTs405 avec les lettres A, B, Zh, I.
La deuxième version du nœud de commutation triac est illustrée à la Fig. 46.
Sa différence avec le précédent est que les commutateurs à transistors VT2-VT5 avec les résistances R21-R24 (voir Fig. 42) sont remplacés par des éléments logiques inverseurs du microcircuit DD7 (les résistances R17-R20 du circuit Fig. 42 sont conservées). Une telle conception de circuit simplifie quelque peu la conception. L'unité de commande du triac peut être encore plus simple en utilisant des relais électromagnétiques (Fig. 47). Les enroulements du relais, comme le montre le schéma, sont inclus à la place des résistances R21-R24. Le commutateur peut faire fonctionner n'importe quel relais fonctionnant à partir d'une tension de 8 ... 12 V à un courant allant jusqu'à 100 mA, par exemple RES-10 (passeports RS4.524.303, RS4.524.312), RES-15 (passeports RS4.591.003, RS4.591.004). .4.591.006, RS47, RS4.500.049), RES-4.500.419 (passeport RF49, RF4.569.424), RES-XNUMX (passeport RSXNUMX). En plus d'une conception de circuit simple, il existe un autre avantage : l'isolation galvanique de la partie basse tension de l'appareil de l'alimentation électrique, ce qui augmente la sécurité d'utilisation de l'interrupteur. L'inconvénient est une durée de vie plus courte en raison de l'usure des contacts du relais.
Et enfin, encore une recommandation. Lorsque la tension d'alimentation est coupée (même pour une courte période - quelques secondes), le programme enregistré dans la puce mémoire est détruit. Par conséquent, il est conseillé de prévoir une commutation d'urgence des circuits d'alimentation des microcircuits de l'appareil vers l'alimentation à partir d'une batterie ou d'un accumulateur galvanique. Un schéma pour mettre en œuvre ceci est présenté dans la Fig. 48.
En mode normal, les microcircuits de commutation sont alimentés par un redresseur et le courant traverse la diode VD11. Dans le même temps, la diode VD10 est fermée, car une petite tension inverse (0,5 ... 1 V) lui est appliquée. Lorsque l'alimentation secteur est coupée, la diode VD11 se ferme, mais la diode VD10 s'ouvre et le microcircuit est alimenté par la batterie GB1. Le condensateur C6 amortit les impulsions de tension qui se produisent lors du passage de l'alimentation du secteur à la batterie et vice versa, et augmente ainsi l'immunité au bruit de l'appareil. Les diodes VD10, VD11 peuvent être de n'importe quel type, permettant un courant d'au moins 300 mA (par exemple, D226, KD105 avec n'importe quelle lettre conviennent). Batterie GB1 - 3336L. Lorsque vous utilisez ce nœud dans le commutateur, vous devez faire attention à la tension de sortie du redresseur : elle doit être de 5 ... 5,5 V (mais pas moins de 5 V), sinon la batterie GB1 risque d'être constamment déchargée. La durée de fonctionnement de la batterie dépend de sa capacité. En cas de longues pannes de courant sur le réseau (plus de 15 ... 20 minutes), une telle alimentation de secours n'est pas pratique, car les guirlandes lumineuses ne fonctionnent toujours pas et un nouveau programme peut être composé en seulement 3 ... 5 minutes. .
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