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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Interruptores de guirnalda de árbol de Navidad. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Instalaciones de color y música, guirnaldas En la víspera del Año Nuevo, muchos radioaficionados están preocupados por la pregunta: ¿cómo revivir el árbol de Año Nuevo? A continuación se presentan varias opciones para los interruptores de guirnaldas de árboles de Navidad, que difieren en el grado de complejidad y los efectos de iluminación implementados. El interruptor más simple cambia alternativamente dos guirnaldas (Fig. 38). Se fabrica un generador en los elementos lógicos DD1.1, DD1.2, y se ensamblan interruptores de alto voltaje en los transistores VT1, VT2 para controlar los trinistores VS1, VS2. Se suministra energía al microcircuito desde el estabilizador paramétrico R4VD1 con el condensador C1. El voltaje constante tanto para el chip DD1 como para las lámparas de guirnalda EL1, EL2 se toma del puente rectificador VD2.
Para crear el efecto "Running Fire", debes cambiar alternativamente al menos tres guirnaldas. El diagrama del interruptor (la primera opción), que controla tres guirnaldas, se muestra en la fig. 39. La base del dispositivo es un multivibrador trifásico, hecho en tres elementos lógicos inversores del microcircuito DD1. Los circuitos de temporización están formados por los elementos R1-R3, C1-C3. En cualquier momento, hay un voltaje de alto nivel en una de las salidas de los elementos lógicos, lo que abre el interruptor transistor-trinistor. En consecuencia, las lámparas de una sola guirnalda se encienden a la vez. Cambiar alternativamente las lámparas de las guirnaldas EL1-EL3 le permite obtener el efecto de "Fuego corriendo".
Los inversores de los microcircuitos de la serie K555 y K155 pueden funcionar en el multivibrador. En el segundo caso, la resistencia de las resistencias R1-R3 no debe exceder 1 kOhm. También puede usar microcircuitos CMOS (K176, K561), mientras que la resistencia de las resistencias de temporización se puede aumentar 100 ... 1000 veces, y las capacitancias de los condensadores C1-C3 se pueden reducir en la misma cantidad. Se puede cambiar la frecuencia de conmutación de las guirnaldas cambiando la resistencia de las resistencias R1-R3. Es difícil controlarlos al mismo tiempo (la industria no produce resistencias variables integradas para un uso generalizado). Esta es una desventaja de este interruptor de guirnalda. En la fig. 40 muestra un diagrama de un interruptor de guirnalda (segunda opción) con una velocidad ajustable del "Running Fire".
¿Cómo funciona este dispositivo? En los elementos lógicos DD1.1, DD1.2, se ensambla un generador de pulsos rectangulares, cuya tasa de repetición es de 0,2 ... 1 Hz. Los pulsos se alimentan a la entrada del contador, que consta de dos D-flip-flops DD2.1 y DD2.2 chip DD2. Debido a la presencia de retroalimentación entre el elemento DD1.3 y la entrada R del disparador DD2.1, el contador tiene un factor de conversión de 3 y en cualquier momento uno de los transistores VT2-VT4 está cerrado. Si, por ejemplo, VT2 está cerrado, se aplicará un voltaje positivo de su colector al electrodo de control del trinistor VS1, el trinistor se abrirá y las lámparas de la guirnalda EL1 se encenderán. La frecuencia de conmutación está regulada por una resistencia variable R3 del generador. En el dispositivo, los microcircuitos de la serie K155 se pueden reemplazar con los análogos correspondientes de la serie K 133. Los transistores VT1-VT4 pueden ser de las series KT315, KT3117, KT603, KT608 con cualquier letra. Los trinistores VS1-VS3 pueden ser del tipo KU201, KU202 con las letras K-N. La fuente que alimenta los microcircuitos y transistores del dispositivo debe estar diseñada para una corriente de al menos 200 mA. La desventaja del interruptor es la necesidad de usar una fuente de alimentación de transformador. Esto se debe a la corriente relativamente grande consumida por los microcircuitos K155LAZ y K155TM2. Es posible reducir significativamente el consumo de corriente mediante el uso de microcircuitos CMOS, en este caso los microcircuitos pueden alimentarse desde un estabilizador paramétrico simple, como se hace en un interruptor de dos guirnaldas (ver Fig. 38). El diagrama del interruptor de tres guirnaldas (tercera opción) en los microcircuitos de la serie K561 se muestra en la fig. 41, a. El generador está hecho en los elementos lógicos DD1.1, DD1.2 y el contador con un factor de conversión de 3, en dos D-flip-flops del chip DD2. Los gráficos de voltajes en las salidas de los elementos lógicos se muestran en la fig. 41,6. Ayudarán a comprender la lógica del dispositivo. Las teclas de transistor-trinistor para controlar guirnaldas, un rectificador y un estabilizador para alimentar microcircuitos son los mismos que en el interruptor de acuerdo con el diagrama de la Fig. 39 (en este caso, debe usar KS1Zh o D191V como diodo zener VD814).
Los dispositivos "Running Fire" descritos anteriormente tienen un inconveniente común: la inmutabilidad de la lógica de trabajo. Las lámparas en guirnaldas cambian solo en el orden prescrito, solo puede cambiar la frecuencia de conmutación. Al mismo tiempo, es deseable que la iluminación sea lo más diversa posible, y que no moleste ni canse la vista. Esto significa que debería ser posible cambiar no solo la duración de las lámparas, sino también la secuencia de su encendido. En la fig. 42 muestra un diagrama de un interruptor de guirnalda que cumple con estas condiciones.
El "corazón" del dispositivo es el chip K155RU2, una memoria de acceso aleatorio para 16 palabras de cuatro bits (en este caso, una palabra significa un conjunto de ceros y unos lógicos, por ejemplo, 0110, 1101, etc.). ¿Cómo funciona un microchip de este tipo? Sus cuatro entradas (D1-D4) están diseñadas para proporcionar información que debe escribirse en la memoria. Estas entradas se llaman informativas. Otras cuatro entradas (A1-A4) se suministran con un código binario de la dirección de la celda que desea seleccionar para escribir o leer información. Estas entradas se denominan entradas de dirección. Al cambiar el código binario en estas entradas de 0000 a 1111, puede acceder a cualquiera de las 16 celdas. Al aplicar una señal a la entrada W, se selecciona el modo de operación deseado del microcircuito: si el voltaje en la entrada W es bajo, entonces se escribe en la celda, y si el voltaje es alto, entonces la información se almacena en las celdas de memoria de el microcircuito se puede leer. Cuando la información de lectura se alimenta a las salidas C1-C4. Las salidas del microcircuito son de colector abierto, y si se escribe un 1 lógico en la celda de memoria, entonces el transistor de salida correspondiente estará abierto (por supuesto, una carga, se debe incluir una resistencia en su circuito colector). Así, para escribir un número en cualquier celda de memoria, es necesario aplicar los niveles lógicos apropiados a las entradas D1-D4, y el código binario de la dirección de la celda requerida a las entradas A1-A4. Luego, se aplica un voltaje de bajo nivel a la entrada W, y se registra la información. Para leer la información, es necesario aplicar un voltaje de alto nivel a la entrada W. Luego, cuando se cambia el código de dirección, aparecerán señales correspondientes a los contenidos de las celdas correspondientes en las salidas C1-C4. La entrada V se utiliza para permitir el funcionamiento del microcircuito: cuando se le aplica un voltaje de alto nivel, no se realiza la escritura ni la lectura. Considere la operación del interruptor de acuerdo con su diagrama de circuito. Usando los botones SB6 "Inicio" y SB7 "Reiniciar", configure el modo de operación requerido del dispositivo: después de presionar el botón "Reiniciar", puede escribir el programa en las celdas de memoria del microcircuito, y después de presionar el botón "Iniciar" botón, se lee el programa grabado. Cuando presiona el botón SB7 "Reset" RS-flip-flops recopilados en los elementos lógicos DD1.1 y DD1.2, DD1.3 y DD1.4, DD2.1 y DD2.2, DD2.3 y DD2.4, DD4.1 y DD4.2 se establecerán en el estado inicial, en el que las salidas de los elementos lógicos DD1.1, DD1.3, DD2.1, DD2.3 y DD4.1 - bajo voltaje. Al llegar al pin 12 del elemento lógico DD4.4, desactiva el funcionamiento del generador de reloj ensamblado en los elementos lógicos DD4.3, DD4.4 y el transistor VT1. Luego, usando los botones SB1-SB4, se digita una palabra binaria para ser escrita en la primera celda de memoria. Digamos que necesitamos escribir 0111. Para hacer esto, presione los botones SB2, SB3, SB4. En este caso, los disparadores DD1.3DD1.4, DD2.1DD2.2, DD2.3DD2.4 cambiarán y los LED HL2, HL3, HL4 se encenderán. Después de eso, presione el botón SB5 "Grabar". El pulso de la salida del disparador (pin 3 del elemento lógico DD3.1) a través del circuito diferenciador C2R13 y el elemento lógico DD3.3 se alimenta a la entrada W del chip de memoria DD6. El circuito diferenciador C2R13 y el elemento lógico DD3.3 funcionan de tal forma que tras pulsar el botón "Escribir" del SB5, llega a la entrada W un pulso negativo corto (de varios nanosegundos) que asegura el registro de la información suministrada a las entradas de información D1-D4 en la dirección de acuerdo con el código binario en las entradas de dirección A1-A4. En el momento en que se suelta el botón SB5 "Grabar", el pulso de la salida del elemento lógico DD3.1 a través del capacitor C1 restablecerá todos los flip-flops RS en los que se escribió previamente la palabra binaria. El pulso recibido desde la salida del elemento lógico DD3.4 a la entrada C1 del contador binario DD5 aumentará la dirección en uno (cuyo código binario se toma de los pines 12, 9, 8 y 11 del microcircuito en cuestión ). Tenga en cuenta que el contador de direcciones DD5 no se reinicia (los pines 2 y 3 están conectados a un cable común para garantizar el modo de conteo). Después de eso, usando los botones SB1-SB4, se escribe una nueva palabra binaria del programa, se presiona el botón "Grabar" SB5, etc., hasta que el programa completo de 16 palabras binarias de cuatro bits se escribe en el chip de memoria. Después de escribir el programa, presione el botón SB6 "Inicio", el disparador DD4.1 DD4.2 cambia su estado al contrario, el generador comienza a trabajar en los elementos lógicos DD4.3, DD4.4, cuyos pulsos se alimentan al contador DD5 y cambian las celdas de código de dirección. En la entrada W ahora todo el tiempo hay un 1 lógico, porque la salida del elemento lógico DD4.2 es un 0 lógico, que se alimenta a la entrada del elemento lógico DD3.3. En las salidas C1-C4 del chip K155RU2 aparecen niveles lógicos correspondientes a la información registrada en las celdas de memoria. Las señales de las salidas C1-C4 son amplificadas por los interruptores de transistor VT2-VT5 y luego alimentadas a los electrodos de control de los trinistores VS1-VS4. Los trinistores controlan cuatro guirnaldas de lámparas, indicadas convencionalmente en el diagrama EL1-EL4. Supongamos que hay un 1 lógico en la salida C6 del microcircuito DD0. En este caso, el transistor VT2 está cerrado, la corriente fluye a través de la resistencia R21 y el electrodo de control del trinistor VS1, el trinistor se abre y enciende las lámparas de la guirnalda EL1. Si la salida C1 es lógica 1, entonces las lámparas EL1 no se encenderán. Los microcircuitos del dispositivo están alimentados por un rectificador estabilizado ensamblado en un puente de diodos VD2-VD5, un diodo zener VD1 y un transistor VT6. Las lámparas guirnalda EL1-EL4 se alimentan de una tensión rectificada tomada del puente de diodos VD6-VD9. El interruptor Q2 se usa para apagar las guirnaldas, el interruptor Q1 se usa para desconectar otros elementos del dispositivo de la red. Las siguientes piezas se utilizan en el dispositivo. Los transistores VT2-VT5 pueden ser cualquiera de las series KT3117, KT503, KT603, KT608, KT630, KT801; VT1: cualquiera de las series KT503, KT312, KT315, KT316; VT6: cualquiera de las series KT801, KT807, KT815. Los trinistores KU201L (VS1-VS4) se pueden reemplazar por KU202 con las letras K-N. Los diodos VD2-VD5, además de los indicados, pueden ser de los tipos D310, KD509A, KD510A; también puede usar puentes rectificadores KTs402, KTs405, KTs407 (con cualquier índice de letras). Los diodos KD202K (VD6-VD9) se pueden reemplazar con KD202 con las letras L-R, así como con D232, D233, D246, D247 con cualquier letra. Condensadores C1, C2 - tipo K10-7, K10-23, KLS o KM-6; C3-C5 -K50-6, K50-16 o K50-20. Todas las resistencias fijas son del tipo MLT; resistencia variable R 16 - SP-1, SP-0,4. El dispositivo puede utilizar botones como KM 1-1 o KM D 1-1. También puede utilizar otros tipos de botones (por ejemplo, P2K sin fijar la posición). Interruptores Q1 y Q2: tipo "tumbler" (TV2-1, TP1-2, Tl, MT1, etc.). El transformador de potencia 01 está hecho en un circuito de cinta magnética SHL 16x20. El devanado I contiene 2440 vueltas de cable PEV-1 0,08, el devanado II - 90 vueltas de cable PEV-1 0,51. Puede usar cualquier otro transformador con una potencia de 10 ... 20 W, que tenga un devanado secundario para un voltaje de 8 ... 10 V y una corriente de 0,5 ... 0,7 A. Transformadores adecuados TVK-70L2, TVK- 110LM, en el que se debe quitar parte de las espiras del devanado secundario para obtener el voltaje deseado. La mayoría de los elementos del dispositivo están montados en un tablero de textolita con dimensiones de 120 x 145 mm (Fig. 43, a).
La instalación se realiza con cables. El transistor VT6 está montado en una esquina de duraluminio con un área de aproximadamente 30 cm ^ 2 (sirve como radiador). Los diodos VD6-VD9 y los trinistores VS1-VS4 se instalan en el tablero sin radiadores, mientras que la potencia total de las lámparas encendidas no debe exceder los 500 vatios. Los botones SB1-SB7 (tipo KM1-1) se instalan: en una correa de PCB (Fig. 43,6), que se sujeta a la placa principal con dos tornillos M3. Fuera del tablero se encuentran los siguientes elementos: transformador de potencia T1, portafusibles FU1, interruptores de potencia Q1 y Q2, resistencia variable R16. Los elementos del tablero están conectados a ellos por un cable trenzado. Los cables que conectan los ánodos de los SCR VS1-VS4 con las lámparas EL1-EL4 se sueldan directamente a los pétalos del SCR. La sección transversal de los cables con los que se realizan los circuitos de potencia debe ser de al menos 1 mm2. El diseño del dispositivo es opcional. En la cubierta superior de la caja debe haber botones SB1-SB7, interruptores de encendido Q1 y Q2, LED de control de grabación de programa HL1-HL4, así como una perilla de resistencia variable R16, con la que puede cambiar la velocidad de cambio de guirnaldas. Un portafusibles FU1 y enchufes para conectar guirnaldas están instalados en la pared lateral de la caja (no se muestran en el diagrama). Si todas las partes están en buen estado y no hay errores en la instalación, el dispositivo comienza a funcionar de inmediato. Cabe señalar que los efectos de iluminación logrados dependen en gran medida de la posición relativa de las lámparas de guirnalda. La más común es su disposición, cuando la lámpara de la primera guirnalda es seguida por la lámpara de la segunda guirnalda, luego la tercera, cuarta, etc. En la fig. 44 muestra un diagrama de tal inclusión de lámparas. La programación de los interruptores se realiza de la siguiente manera. Primero, se compila un programa en papel, que es un registro del estado de las lámparas de las cuatro guirnaldas en cada uno de los 16 ciclos del dispositivo. El estado de encendido de la guirnalda se indica con un 1 lógico, el estado de apagado se indica con un 0 lógico. Luego, al presionar el botón "Reiniciar" SB7, los chips del dispositivo se configuran a su estado original. Después de eso, presionando sucesivamente los botones SB1-SB4, se escribe la primera palabra del programa, prestando atención al encendido de los LED HL1-HL4, y se presiona el botón "Grabar" SB5. Así es como se registra la información en las 16 celdas del microcircuito. Luego presione el botón SB6 "Inicio": el interruptor entra en modo de funcionamiento.
Al programar, debe recordarse que la información debe escribirse en las 16 celdas de memoria del microcircuito, ya que cuando se enciende, el estado de estas celdas es indeterminado. En mesa. 3 muestra algunas opciones para programar el interruptor de guirnalda para obtener una variedad de efectos de iluminación. Los 1 lógicos en cada palabra de izquierda a derecha indican cuál de los botones SB1-SB4 respectivamente debe presionarse.
El primer y segundo programa proporcionan el efecto de "correr fuego", el resto de los programas son efectos más complejos. La cantidad de programas que se pueden implementar con este dispositivo es grande, y esto abre un campo para la imaginación del operador. También debe recordarse que cambiar la velocidad de cambio de guirnaldas abre amplias oportunidades para obtener varios efectos de iluminación. La potencia total de las lámparas encendidas por el dispositivo se puede aumentar hasta 1500 W, mientras que los diodos VD6-VD9 deben instalarse en radiadores con un área de 40 ... 50 cm2 cada uno. Si un radioaficionado tiene a su disposición tiristores simétricos (triacs) de la serie KU208G, también se pueden utilizar para controlar lámparas de guirnalda. Los triacs deben conectarse de acuerdo con el diagrama que se muestra en la fig. 45 (se muestra un diagrama de un solo canal, el resto son similares). La resistencia de las resistencias R21-R24 (ver Fig. 42) en este caso debe aumentarse a 1 ... 3 kOhm. Los transistores KT605A se pueden reemplazar con KT605B, KT940A, los puentes de diodo VD6 pueden ser KTs402, KTs405 con las letras A, B, Zh, I.
La segunda versión del nodo de conmutación triac se muestra en la Fig. 46.
Su diferencia con el anterior es que los interruptores de transistor VT2-VT5 con resistencias R21-R24 (ver Fig. 42) se reemplazan por elementos lógicos inversores del microcircuito DD7 (se conservan las resistencias R17-R20 en el circuito Fig. 42). Tal diseño de circuito simplifica un poco el diseño. La unidad de control del triac se puede simplificar aún más utilizando relés electromagnéticos (Fig. 47). Los devanados del relé, como se puede ver en el diagrama, se incluyen en lugar de las resistencias R21-R24. El interruptor puede operar cualquier relé que opere desde un voltaje de 8 ... 12 V a una corriente de hasta 100 mA, por ejemplo, RES-10 (pasaportes RS4.524.303, RS4.524.312), RES-15 (pasaportes RS4.591.003. .4.591.004, RS4.591.006, RS47), RES-4.500.049 (pasaporte RF4.500.419, RF49), RES-4.569.424 (pasaporte RSXNUMX). Además de un diseño de circuito simple, existe otra ventaja: el aislamiento galvánico de la parte de bajo voltaje del dispositivo de la fuente de alimentación, lo que aumenta la seguridad del uso del interruptor. La desventaja es una vida útil más corta causada por el desgaste de los contactos del relé.
Y por último, una recomendación más. Cuando se apaga el voltaje de la fuente de alimentación (incluso por poco tiempo, unos segundos), el programa grabado en el chip de memoria se destruye. Por lo tanto, es aconsejable prever la conmutación de emergencia de los circuitos de alimentación de los microcircuitos del dispositivo a la alimentación desde una batería o acumulador galvánico. Un esquema para implementar esto se muestra en la Fig. 48.
En modo normal, los microcircuitos del interruptor son alimentados por un rectificador y la corriente fluye a través del diodo VD11. Al mismo tiempo, el diodo VD10 está cerrado, ya que se le aplica un voltaje inverso pequeño (0,5 ... 1 V). Cuando se apaga la alimentación de red, el diodo VD11 se cierra, pero el diodo VD10 se abre y el microcircuito se alimenta de la batería GB1. El condensador C6 amortigua los pulsos de voltaje que ocurren cuando se cambia la energía de la red a la batería y viceversa, y por lo tanto aumenta la inmunidad al ruido del dispositivo. Los diodos VD10, VD11 pueden ser de cualquier tipo, permitiendo una corriente de al menos 300 mA (por ejemplo, D226, KD105 con cualquier letra son adecuados). Batería GB1 - 3336L. Cuando use este nodo en el interruptor, debe prestar atención al voltaje de salida del rectificador: debe ser de 5 ... 5,5 V (pero no menos de 5 V), de lo contrario, la batería GB1 puede descargarse constantemente. La duración de la energía de la batería depende de su capacidad. Con cortes de energía prolongados en la red (más de 15 ... 20 minutos), una fuente de alimentación de emergencia de este tipo no es práctica, ya que las lámparas de guirnalda aún no funcionan y se puede marcar un nuevo programa en solo 3 ... 5 minutos .
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