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无线电电子与电气工程百科全书 圣诞树花环开关。 无线电电子电气工程百科全书
除夕夜，很多无线电爱好者都关心一个问题：如何让新年树复活？ 以下是圣诞树花环开关的几种选择，其复杂程度和实施的灯光效果各不相同。 最简单的开关交替切换两个花环（图 38）。 在逻辑元件DD1.1、DD1.2上制作发电机，在晶体管VT1、VT2上组装高压开关来控制三极管VS1、VS2。 微电路的电源由参量稳定器 R4VD1 和电容器 C1 提供。 DD1芯片和EL1、EL2花环灯的恒压均取自VD2整流桥。
要创造“连火”效果，您必须交替切换至少三个花环。 控制三个花环的开关（第一个选项）的示意图如图 39 所示。 1. 该装置的基础是三相多谐振荡器，由 DD1 微电路的三个反相逻辑元件制成。 定时电路由元件R3-R1、C3-C1组成。 在任何时刻，逻辑元件的一个输出端都会出现高电平电压，从而打开晶体管-三极管开关。 因此，一次只有一个花环的灯被点亮。 交替切换花环EL3-ELXNUMX的灯可以得到“连火”的效果。
K555和K155系列微电路的反相器可以工作在多谐振荡器中。 在第二种情况下，电阻器R1-R3的阻值不应超过1kOhm。 也可以采用CMOS微电路（K176、K561），而定时电阻的阻值可增大100...1000倍，电容器C1-C3的电容值可减小相同的量。 可以通过改变电阻器R1-R3的阻值来改变花环的开关频率。 同时控制它们是很困难的（业界没有生产广泛使用的内置可变电阻）。 这是该花环开关的缺点。 上图。 图40示出了具有可调节“连发”速度的花环开关（第二选项）的图。
该设备如何工作？ 在逻辑元件DD1.1、DD1.2上组装有矩形脉冲发生器，其重复率为0,2…1Hz。 脉冲被馈送到计数器的输入端，该计数器由两个D触发器DD2.1和DD2.2芯片DD2组成。 由于元件DD1.3和触发器DD2.1的输入R之间存在反馈，计数器的转换系数为3，并且在任何时候晶体管VT2-VT4之一闭合。 如果VT2闭合，则其集电极的正电压将施加到三极管VS1的控制电极上，三极管将打开，EL1花环的灯将点亮。 开关频率由发电机的可变电阻器R3调节。 器件中的K155系列微电路可以用K 133系列相应的类似器件代替，晶体管VT1-VT4可以是KT315、KT3117、KT603、KT608系列的任意字母。 Trinistor VS1-VS3 可以是带有字母 K-N 的 KU201、KU202 型。 为设备的微电路和晶体管供电的电源必须设计为至少 200 mA 的电流。 该开关的缺点是需要使用变压器供电。 这是由于 K155LAZ 和 K155TM2 微电路消耗的电流相对较大。 通过使用 CMOS 微电路可以显着降低电流消耗，在这种情况下，微电路可以由简单的参数稳定器供电，就像在双花环开关中所做的那样（见图 38）。 K561系列微电路上的三花环（第三种方案）开关示意图如图41所示。 1.1、a. 生成器由逻辑元件 DD1.2、DD3 和转换系数为 2 的计数器组成 - 在 DD41,6 芯片的两个 D 触发器上。 逻辑元件输出端的电压图如图 39 所示。 1。 它们将有助于理解设备的逻辑。 用于控制花环的晶体管-三极管按键、用于为微电路供电的整流器和稳定器与根据图191中的图的开关中的相同。 814（此时需要使用KSXNUMXZh或DXNUMXV作为稳压二极管VDXNUMX）。
上述“连发”设备有一个共同的缺点：工作逻辑的不变性。 花环中的灯只能按照规定的顺序开关，您只能更改开关频率。 同时，希望照明尽可能多样化，并且不干扰或疲劳视力。 这意味着不仅可以改变灯的持续时间，还可以改变它们的开关顺序。 图上。 图42示出了满足这些条件的花环开关的示意图。
该设备的“心脏”是 K155RU2 芯片 - 一个可存储 16 个四位字的随机存取存储器（在这种情况下，一个字表示一组逻辑 0110 和 1101，例如 1、4 等）。 这样的微芯片是如何工作的？ 其四个输入 (D1-D4) 旨在提供需要写入存储器的信息。 这些输入称为信息输入。 其他四个输入 (A0000-A1111) 提供有您要选择用于写入或读取信息的单元地址的二进制代码。 这些输入称为地址输入。 通过将这些输入上的二进制代码从 16 更改为 1，您可以访问 4 个单元格中的任何一个。 通过向输入 W 施加信号，选择微电路所需的操作模式：如果输入 W 处的电压较低，则写入该单元，如果电压较高，则将信息存储在可以读取微电路。 当读取信息时，将其馈送到输出 C1-CXNUMX。 微电路的输出是集电极开路的，如果在存储单元中写入逻辑XNUMX，则相应的输出晶体管将开路（当然，其集电极电路中必须包含负载-电阻）。 因此，为了将数字写入任何存储单元，需要将适当的逻辑电平应用于输入D1-D4，并将所需单元的地址的二进制代码应用于输入A1-A4。 然后将低电平电压施加到输入W - 并记录信息。 要读取信息，需要向输入W施加高电平电压。 然后，当地址码改变时，与相应单元的内容相对应的信号将出现在输出C1-C4处。 V输入用于使微电路能够工作：当向其施加高电平电压时，不进行写入和读取。 根据开关的电路图考虑开关的操作。 使用按钮SB6“启动”和SB7“重置”设置设备所需的操作模式：按下“重置”按钮后，可以将程序写入微电路的存储单元，然后按下“启动”按钮按钮，读取录制的节目。 当按下按钮SB7“复位”时，RS触发器收集在逻辑元件DD1.1和DD1.2、DD1.3和DD1.4、DD2.1和DD2.2、DD2.3和DD2.4上， DD4.1和DD4.2将被设置为初始状态，其中逻辑元件DD1.1、DD1.3、DD2.1、DD2.3和DD4.1的输出为低电压。 到达逻辑元件DD12的引脚4.4时，它禁止组装在逻辑元件DD4.3、DD4.4和晶体管VT1上的时钟发生器的操作。 然后，使用按钮SB1-SB4，键入二进制字以将其写入到第一存储单元。 假设我们需要写入 0111。为此，请按按钮 SB2、SB3、SB4。 在这种情况下，触发器DD1.3DD1.4、DD2.1DD2.2、DD2.3DD2.4将切换并且LED HL2、HL3、HL4将点亮。 之后，按下按钮SB5“记录”。 来自触发输出(逻辑元件DD3的引脚3.1)的脉冲通过微分电路C2R13和逻辑元件DD3.3被馈送到存储芯片DD6的输入W。 微分电路C2R13和逻辑元件DD3.3的工作方式是，按下SB5“写入”按钮后，一个短的（几纳秒长）负脉冲到达输入W，这确保了提供给的信息的记录。信息输入D1-D4的地址与地址输入A1-A4上的二进制代码一致。 当释放SB5“记录”按钮时，来自逻辑元件DD3.1的输出通过电容器C1的脉冲将复位先前写入二进制字的所有RS触发器。 从逻辑元件 DD3.4 的输出接收到二进制计数器 DD1 的输入 C5 的脉冲将使地址加一（其二进制代码取自相关微电路的引脚 12、9、8 和 11） ）。 请注意，地址 DD5 计数器不会复位（引脚 2 和 3 连接到公共线以确保计数模式）。 之后，使用 SB1-SB4 按钮，键入程序的新二进制字，按下 SB5“记录”按钮等 - 直到 16 个四位二进制字的整个程序写入存储芯片。 程序编写完成后，按SB6“启动”按钮，触发器DD4.1、DD4.2状态变为相反，发生器开始对逻辑元件DD4.3、DD4.4工作，产生脉冲被馈送到计数器DD5并改变地址代码单元。 现在在输入W处始终存在逻辑1，因为逻辑元件DD4.2的输出是逻辑0，其被馈送到逻辑元件DD3.3的输入。 在 K1RU4 芯片的输出 C155-C2 处，出现与存储单元中记录的信息相对应的逻辑电平。 来自输出端C1-C4的信号被晶体管开关VT2-VT5放大，然后馈送到三极管VS1-VS4的控制电极。 Trinistors 控制四个灯环，通常如图 EL1-EL4 所示。 假设DD1微电路的输出端C6为逻辑0，此时三极管VT2截止，电流流经电阻R21和三极管VS1的控制极，三极管打开，点亮各灯。花环 EL1。 如果输出C1为逻辑1，则EL1灯不会点亮。 该器件的微电路由组装在 VD2-VD5 二极管电桥、VD1 齐纳二极管和 VT6 晶体管上的稳定整流器供电。 EL1-EL4 花环灯由 VD6-VD9 二极管电桥的整流电压供电。 开关 Q2 用于关闭花环，开关 Q1 用于将设备的其他元件与网络断开。 设备中使用以下部件。 晶体管VT2-VT5可以是KT3117、KT503、KT603、KT608、KT630、KT801系列中的任意一个； VT1——KT503、KT312、KT315、KT316系列中的任何一个； VT6 - KT801、KT807、KT815 系列中的任何一个。 Trinistors KU201L (VS1-VS4) 可以用带有字母 K-N 的 KU202 替换。 二极管 VD2-VD5，除了所示的以外，还可以是 D310、KD509A、KD510A 型； 您还可以使用桥式整流器 KTs402、KTs405、KTs407（具有任何字母索引）。 二极管 KD202K (VD6-VD9) 可以用带有字母 L-R 的 KD202 以及带有任何字母的 D232、D233、D246、D247 替换。 电容器 C1、C2 - K10-7、K10-23、KLS 或 KM-6 型； C3-C5-K50-6、K50-16 或 K50-20。 所有固定电阻均为MLT型； 可变电阻器R 16 - SP-1，SP-0,4。 该设备可以使用 KM 1-1 或 KM D 1-1 等按钮。 您还可以使用其他类型的按钮（例如，不固定位置的 P2K）。 开关 Q1 和 Q2 - 类型“翻转开关”（TV2-1、TP1-2、Tl、MT1 等）。 电源变压器01是在带磁路SHL 16x20上制成的。 绕组 I 包含 2440 匝 PEV-1 0,08 电线，绕组 II - 90 匝 PEV-1 0,51 电线。 您可以使用功率为 10 ... 20 W、次级绕组电压为 8 ... 10 V、电流为 0,5 ... 0,7 A 的任何其他变压器。合适的变压器 TVK-70L2、TVK- 110LM，其中必须去掉次级绕组的部分匝数才能获得所需的电压。 该设备的大部分元件都安装在尺寸为 120 x 145 毫米的 Textolite 板上（图 43，a）。
安装是通过电线完成的。 VT6晶体管安装在面积约为30 cm^2的硬铝角上（用作散热器）。 二极管VD6-VD9和三极管VS1-VS4安装在没有散热器的板上，而开关灯的总功率不应超过500瓦。 SB1-SB7 按钮（KM1-1 型）安装在： PCB 带上（图 43,6），用两个 M3 螺钉将其固定到主板上。 板外有以下元件：电源变压器T1、保险丝座FU1、电源开关Q1和Q2、可变电阻R16。 电路板的元件通过绞合线连接到它们。 连接 VS1-VS4 SCR 阳极与 EL1-EL4 灯的电线直接焊接到 SCR 花瓣上。 构成电源电路的导线横截面必须至少为 1 mm2。 该装置的设计是任意的。 外壳顶盖上应有按钮SB1-SB7、电源开关Q1和Q2、节目录制控制LED灯HL1-HL4以及可变电阻旋钮R16，用它可以改变切换花环的速度。 外壳侧壁上安装有保险丝座FU1和连接花环的插座（图中未示出）。 如果所有部件都处于良好状态并且安装没有错误，则设备立即开始工作。 需要注意的是，所达到的照明效果很大程度上取决于花环灯的相对位置。 最常见的是它们的布置，当第一个花环的灯之后是第二个花环的灯，然后是第三个、第四个等等。 图44示出了这种包含灯的图。 开关编程如下进行。 首先，在纸上编写一个程序，该程序记录了设备16个周期的每个周期中所有四个花环的灯的状态。 花环的开启状态由逻辑1表示，关闭状态由逻辑0表示。然后，通过按下SB7“重置”按钮，设备芯片被设置为其原始状态。 之后，通过连续按下SB1-SB4按钮，键入程序的第一个字，注意HL1-HL4 LED的点亮，并按下“记录”按钮SB5。 这就是微电路所有 16 个单元中记录信息的方式。 然后按下按钮 SB6“启动”- 开关进入操作模式。
编程时，应该记住，信息必须写入微电路的所有 16 个存储单元，因为当电源打开时，这些单元的状态是不确定的。 在表中。 图3显示了对花环开关进行编程以获得各种照明效果的一些选项。 每个字中从左到右的逻辑 1 分别表示应该按下哪个按钮 SB1-SB4。
第一和第二个节目提供了“连发”的效果，其余节目是更复杂的效果。 使用该设备可以执行的程序数量很大，这为操作者提供了广阔的想象空间。 还应该记住，改变切换花环的速度为获得各种照明效果提供了广泛的机会。 该装置所切换的灯的总功率可增加至1500 W，而VD6-VD9二极管必须安装在每个面积为40 ... 50 cm2的散热器上。 如果无线电爱好者拥有 KU208G 系列的对称晶闸管（双向晶闸管），它们也可用于控制花环灯。 三端双向可控硅开关应按照图 45 所示的图进行连接。 图21（仅示出了一个通道的图，其余类似）。 在这种情况下，电阻器 R24-R42（参见图 1）的电阻必须增加至 3 ... 605 kOhm。 KT605A晶体管可以用KT940B、KT6A代替，VD402二极管电桥可以是字母A、B、Zh、I的KTs405、KTsXNUMX。
双向可控硅开关节点的第二个版本如图 46 所示。 XNUMX.
与前一种不同的是，将晶体管开关VT2-VT5和电阻R21-R24(见图42)替换为DD7微电路的反相逻辑元件(保留图17电路中的电阻R20-R42)。 这样的电路设计在一定程度上简化了设计。 通过使用电磁继电器，三端双向可控硅开关元件控制单元可以变得更加简单（图47）。 从图中可以看出，继电器绕组代替了电阻器 R21-R24。 该开关可以操作任何工作电压为 8 ... 12 V、电流高达 100 mA 的继电器，例如 RES-10（通行证 RS4.524.303、RS4.524.312）、RES-15（通行证 RS4.591.003） .4.591.004、RS4.591.006、RS47)、RES-4.500.049（通行证 RF4.500.419、RF49）、RES-4.569.424（通行证 RSXNUMX）。 除了电路设计简单之外，还有一个优点——器件低压部分与电源电隔离，增加了开关使用的安全性。 缺点是继电器触点磨损导致使用寿命较短。
最后，还有一个建议。 当电源电压关闭时（即使是很短的时间——几秒钟），记录在存储芯片中的程序就会被破坏。 因此，建议将设备微电路的电源电路紧急切换为原电池或蓄电池供电。 实现这一点的方案如图 48 所示。 XNUMX.
在正常模式下，开关微电路由整流器供电，电流流过VD11二极管。 同时，VD10 二极管闭合，因为向其施加了小的 (0,5 ... 1 V) 反向电压。 当市电关闭时，VD11二极管截止，而VD10二极管打开，微电路由GB1电池供电。 电容器 C6 可以抑制电源从市电切换到电池（反之亦然）时出现的电压脉冲，从而提高设备的抗噪能力。 二极管VD10、VD11可以是任何类型，允许至少300mA的电流（例如，带有任何字母的D226、KD105都适合）。 电池GB1-3336L。 在开关中使用该节点时，应注意整流器的输出电压：必须为5…5,5V（但不能低于5V），否则GB1电池可能会不断放电。 电池电量的持续时间取决于其容量。 当网络长时间断电（超过15 ... 20分钟）时，这种应急电源是不切实际的，因为花环灯仍然不工作，并且只需3 ... 5分钟即可拨打新的节目。
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